利津县黄河滩区地下水资源开发及利用研究

王亮 付廷美 山东新汇建设集团 257091

利津县黄河滩区地下水资源开发及利用研究

王亮 付廷美 山东新汇建设集团 257091

黄河滩区由黄河冲积而成，沿河流方向呈条带状展布于平原之上，长度很大，宽度较窄，具有特殊的水文地质条件。1996年水利部门对东营市辖区黄河两岸滩区进行了地下水探测，圈定了宜井区和可开采区的淡水底板埋深界面、含水砂层厚度及相应的地下水开发工程和开发量，经探测，黄河两岸滩区淡水储存量丰富，淡水层埋深处于可开采范围内，区域内有条件采取浅井、联井及廊道井进行地下水资源开发。

地下水；水文计算；取水工艺

1 项目背景

利津县地处退海之地，地下水受海水影响显著，除局部存在少量地下淡水体外，大部分地下水体为苦咸水，不具备饮用水功能，是我省地下淡水资源紧缺的地区之一。利津县工农业生产和居民生活用水主要依靠黄河。随着利津县工农业的发展和居民生活水平的提高，用水量日益增大，而城区附近调蓄水库较少，供需矛盾突出，水资源问题已经成为阻碍利津县经济发展和居民生活水平提高的重要因素。

在这种条件下，进行黄河滩地地下水资源的开发利用，用于利津县城区及附近村庄居民的生活用水，对减少当地调蓄水量的消耗、缓解利津县水资源供需矛盾具有重要的经济意义和现实意义。

经过初步分析、测算，开采滩区及河床潜流，可迅速得到黄河的径流补给，区域水资源开发具有水质好、成本低、少占地特点，具有很好的开发潜力和开采价值。

2 项目区位置及范围

本工程项目区范围为山东省东营市利津县城区东部黄河滩地。具体研究区域东西以黄河两岸大堤为界，北至胜利干渠附近，南至宫家闸处。滩区北部距离利津水厂最距离为4.88km，南部距离水厂最远距离为7.41km。滩区总面积8.84平方千米。

图1

3 项目区水资源评价

根据《供水水文地质手册》中提出的地下水资源分类方案，地下水资源分为补给量、储存量、消耗量，其中消耗量分为允许开采量、天然消耗量。

（1）储存量

储存量按以下公式计算：

式中：Q静——储存量（m3）；

F ——淡水体面积（m2）；

H ——淡水体的平均厚度（m）；

μ——给水度。

经计算，储存量为1989万m3。

（2）补给量

补给量包括径流补给量、降雨补给量和灌溉补给量。其中径流补给量即黄河径流补给量，降雨补给量为自然降雨入渗水量，灌溉补给量为农田灌溉入渗水量，因项目区农作物种植面积较小，故本项目不计灌溉补给量。

①径流补给量

径流补给量按以下公式计算：

式中：Q补——开采过程中径流补给量；

I——水力坡度，受开采量的影响而变化；

K——渗透系数（m/天）；

M ——含水层平均厚度（m）；

B——补给断面的宽度（m）。

图2 径流补给示意图

因水力坡度I受黄河水位的影响较大，径流补给量按丰水期和枯水期两种情况分别进行计算，经计算丰水期径流补给量为4.80万m3/天，枯水期径流补给量为4.46万m3/天。

②降水补给量按以下公式计算：

式中：Q降——降水补给量（m3/年）；

P ——年均降水量，mm；

F ——降水接收面积，km2；

α——降水入渗系数，取0.24。

经计算，降水补给量为1349万m3/年，即3696m3/天。

③补给量

补给量为径流补给量和降水补给量的总和，经以上计算，项目区丰水期补给量为5.17万m3/天，枯水期补给量为4.46万m3/天。

（3）可开采量

可开采量按以下公式计算：

式中：Q可采——地下水可开采量；

Q 总补——地下水总补给量；

ρ——可开采系数（数值小于1.0），取 0.8。

综合以上分析计算，本地区丰水期可开采量为4.13万m3/天，枯水期可开采量为3.57万m3。

（4）水质

根据物探资料和已有资料中对水质的评价分析，黄河滩地河床附近地下淡水体上部是粉土粉砂为主的弱含水层，下部含水层主要是细砂，导水富水性比上部好，是较好的天然过滤器，地表水经过过滤后，河床附近水质较好。河水和地下水毒理学指标、细菌学指标皆不超出饮用水水质标准，黄河河水和滩地地下水皆未受到人为的污染或轻微受到人为的污染，水质符合类Ⅱ水质标准，是优质的生活用水水源。

4 黄河滩区地下淡水资源取水工艺

（1）取水方式

利津县黄河滩区地下水资源开发利用属于傍河取水，工程布置中可以采用筒井、辐射井、小径井群三种型式。

结合三种型式的单井出水量、本地区实际情况，本工程拟采用辐射井与筒井相结合的方式提取地下淡水。

（2）单井出水量计算

筒井的单井出水量按以下公式计算：

式中： Q——单井出水，m3/d；

H ——含水层厚度，m；

h0——井中水深，m；

R ——影响半径，m；

r0——井半径，m；

k ——渗透系数，m/s；经计算，单井出水量为319m3/天。辐射井的单井出水量按以下公式计算：

式中：Q——辐射井总出水量，m3/天；

k ——渗透系数，m/天；

n ——辐射管的根数；

q ——单根辐射管出水量，m3/天.根；

m ——含水层厚度，m；

h ——动水位以下含水层厚度，m；

R ——影响半径，m；

l ——辐射管长度，m；

经计算，辐射井单井出水量为2299m3/天。

（3）工程设计

①辐射井

集水井的孔径4m，井深平均为26m，辐射管24根，辐射管直径100mm，单根辐射管长30m，三层布设，层距1.5m，每层8根。水平辐射管为双螺纹无毒塑料滤水管，孔眼直径6 ～8mm，空隙率一般为1.4%～3.0%，外包40 ～ 80目的尼龙网套。

图3 辐射井图

②筒井

筒井直径1.0m，由井台、井壁管、滤水管、沉淀管组成。井管及滤水管用砾石水泥管材。沉淀管为钢筋混凝土管。砾石水泥管用水泥与砾石制成。井台供安装机械并保护井身。

图4 筒井图

（4）工程布局

井群水源工程包括水源井及水泵、汇流管网和集水池，是多节点供水系统。本工程管网布置成树枝状，在每个树枝的终端为井和泵站。潜水泵抽升经集水管汇流至集水池，然后加压供给利津县城水厂。

项目区范围内布置辐射井15眼，筒井19眼。靠近黄河大堤侧均布置辐射井，井间距500m，为干扰井群。区域内其余面积分散布置辐射井、筒井，其中辐射井间距800m，筒井间距300m，为非干扰井群。集水池位于利津县张家滩以东200m处。本工程取水设施、汇水、集水管网埋深在地面以下不小于2.0m。

图5

5 结论

综合以上分析，黄河滩地地下水资源开发具有补给条件好、速率快、供水保证率高等优点，本工程成本低、水量稳定、水质较好、无须占用土地，是良好的备用水源，具有良好的开采价值。

[1]水利工程水利计算规范.Sl104-1999机井技术规范.SL256-2000

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.012