乳山河地下水库设计探讨

杨 利，赵 晋，侯玉霞

（1.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250012；2.阳谷县水务局，山东 阳谷 252311）

乳山河为乳山市境内第一大河，发源于马石山南麓的垛鱼顶，全长65km，总流域面积1015.8km2，于乳山口注入黄海。流域内主要支流有崖子河、大崮头河、白石河、流水头河、诸往河、崔家河、司马庄河、锯河等河流。乳山河流域属典型的暖温带海洋性季风气候，四季分明，冬无严寒，夏无酷暑，具有气候温和、温差较小、雨水丰沛、光照充足、无霜期长的特点。秋、冬季以北风、西北风为主，春、夏季以南风、东南风或西南风为主，历年平均风速为3.2m/s。该流域河流属半岛独流入海水系，为季风区雨源形河流。河床比降大，源短流急，暴涨暴落，径流量受季节影响差异较大，枯水季节多断流。

流域内有大型水库1座，中型水库2座。龙角山水库系大型水库，位于育黎镇龙角山村北，总库容1.08亿m3，兴利库容0.59亿m3，为乳山市最大淡水水源。台依水库系中型水库，位于夏村镇台依村北，总库容0.23亿m3，兴利库容0.13亿m3。院里水库系中型水库，位于乳山寨镇耳沟村北，总库容0.11亿m3，兴利库容0.07亿m3。

1 建库条件分析

1.1 补给水源条件

满足一定数量和质量要求的水源是建设地下水库的先决条件。拦蓄当地地表径流是乳山河地下水库的主要补给水源。乳山河流域内降水量年际变化较大，最大年降水量为1358.9mm（1964年），最小年降水量为338.4mm（1999年），丰枯比为4.02。降水量的年内分配也极不均匀，主要集中在6—9月。汛期降水量占全年降水量的75.2%，而汛期降水量又主要集中在7—8月，其降水量占全年降水量的53.6%。流域内多年平均年径流量为25336万m3，多年平均径流深为249.4mm，大部分径流流入大海，因此乳山河下游拦蓄利用地表水的潜力很大。

1.2 水文地质条件

建库的水文地质条件，首先体现在要有一定的蓄水空间和良好的调蓄水条件。要求拟选地下水库库址区有一定含水层厚度，包气带和含水层岩性颗粒较粗，无大面积分布的弱透水层，有良好的入渗条件，储水或给水性强，导水性好，含水层埋藏深度不大。特别是在地下水与河水有密切补排关系的冲积扇、滨海河谷、山间盆地、埋藏古河道等地区地下水库的开发利用价值就更高。建库的另一个重要因素就是取水条件。要求含水层的渗透性较强，单井涌水量较大。

乳山河中下游，形成地下水富水区。域内含水层厚度多在5～20m之间，主要由中粗沙和沙砾石构成，渗透系数 30～300m/d，给水度 0.15～0.26，单井涌水量一般大于1000m3/d。地下水的流向为河谷下游及地形倾斜方向。地下水支援多数开发用于农业灌溉和农村人畜饮用，开采量不大且不连续，故水位只随年降水量多寡而升降，相对较为稳定，埋深一般在7m以内，年变幅在0.2～3.1m之间。所以，乳山河下游地区水文地质条件完全满足建库条件。

1.3 环境地质条件

对拟选库址区，要求地质环境状况良好，地下水开发有利于改善地质环境和减少地质灾害。同时要求库区人口密度较小，无较大污染源，地下水和地表水现状水质符合相关卫生标准，或虽然现状水质较差但通过地下水库调蓄运行后水质状况有逐步改善的可能。

乳山河滨海河谷下游滨海平原，由于地下水长期超采，形成了地下水位降落漏斗，在河口区诱发了海水入侵，地下水质量下降，降低了供水能力，但修建地下水库可有效防止海水入侵，改善该地区存在的海咸水入侵、地下水位降落漏斗、土壤盐渍化、地下水污染等环境地质问题。因此，从改善地质环境出发，修建地下水库是非常适宜的。

2 工程总体布局

乳山河流域降水集中，河流短而且流急，水资源平均拦蓄利用率低，雨季大部分水流入海洋，拦蓄潜力很大。在乳山河下游规划的地下水库，枯水季节利用机井、洼地回灌地下水，抬高淡水漏斗区水位，减缓咸水入侵。库区位于乳山河下游河谷平原于家庄-马槽里村之间区域，库区面积19.6km2。

乳山河地下水库主要利用第四系含水沙层作为水库调蓄库容。根据现场勘察，库区第四系厚度一般为6～15m，下伏基岩为花岗岩、花岗片麻岩。第四系一般呈双层结构，仅在河漫滩沙砾石层直接出露，为单层结构。上部地层一般为黏质沙土、沙质黏土、淤泥，厚度0～9m；下部地层主要为含砾粗沙、中粗沙、细沙，厚度一般为3～9m。库区地下水埋深1～3m，为潜水、浅层微承压水，地下水库总库容2122万m3。

根据乳山河流域的实际情况，其地下水库的工程布局如下：

2.1 拦蓄补源工程

在下游修建橡胶坝梯级蓄水工程，不仅能阻止海水通过河道入侵，还能最大限度地利用区域汛期洪水，扩大河道拦蓄水量，增加入渗补给量。

梯级橡胶坝群的布置，按河道的趋势流态，在保持河道整治线平滑顺畅和河床地质条件满足要求的条件下，橡胶坝坝址、库区水面与跨河建筑物和两岸市政建筑有机结合。根据河道比降分析橡胶坝蓄水水深，计算库区回水长度，确定橡胶坝间距，使河道存连续带状水面。橡胶坝工程主要由上游铺盖、调节闸、橡胶坝段、充、排水泵站、下游消力池、上下游连接段、管理房等组成。

2.2 回灌补源工程

乳山河地下水库回灌补源工程以乳山河为主回灌河道，崔家河、司马庄河为副回灌河道，修建以回灌机渗井、人工渗井渗渠为主的回灌系统，增加地表水补给地下水的能力，回灌布置注重店面结合和整个库区内均衡布置，利用回灌井形成三维回灌系统。

2.3 地下坝工程

乳山河地下水库库区广泛分布着一层浅海相沙层和一层沙坝—泻湖相粉沙淤泥层，透水性较强，分层厚度较厚，是海水面状入侵的界面。同时，库区内还分布有古河道和基岩断裂带，透水性强，是海水面状入侵的主要通道。为了截断库区内地下水流出库区的渗漏通道和海水入侵的通道，需要建设地下截渗工程，构筑防渗帷幕，上蓄淡下阻咸。可根据库区的地层分布情况和水文地质特点，按尽量选择靠近大海、合理避开村庄、覆盖层最浅的原则布置地下坝轴线。

2.4 地下水开采及监测系统工程

地下水开采工程为库区内农用灌溉井，以及为自来水厂提供水源的水源地抽水井群。地下水库监测系统包括建筑物监测和库区监测。

3 地下水库建设面临的主要问题

1）前期工作难度大。由于地下水库隐蔽性相对较强，因此地下水库的勘察难度较地表水库要增加较多，尤其边界的勘察、含水层厚度的勘察、野外试验等，勘察的工作量较大，费用较高，周期较长；有些要素和参数测定比较困难，所以地下水库的资源量的计算误差较大。地下水库的补给与开采目前没有规范可依，设计要求较高。

2）控污、防污要求高。地下水体与地表水体不同，具有流动性慢、置换慢的特点，所以必须以不污染地下水和含水层、不影响含水层补给为前题，严格控制水质，防止污染。

3）运行管理相对复杂。通过开采和观测的手段对地下水位进行控制是地下水库管理的关键，技术要求的难度比较大，库区地下水位过高，会导致地面盐渍化与沼泽化等环境地质问题和生态环境问题，地下水位过低，又会引起流干、掉泵、包气带墒情降低等问题。地下水库则需要建立较为完善的开采工程系统，运转和维护的费用较高。

但是，地下水库的开发前景是十分广阔的，在水资源日益短缺的今天，可以用较低的费用提供又一类可供人类利用的水资源调蓄空间，为地表水、地下水联合调度提供基础和新的选择。