白石水库供水对下游水源地补给的计算与分析

张 磊，刘扬扬

（1.辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000；2.辽宁省朝阳市水务局，辽宁 朝阳 122000）

白石水库位于辽宁省北票市上园镇附近的大凌河干流上，是一座以防洪、灌溉、城市供水为主，兼顾发电、养鱼等综合利用的大（1）型水利枢纽工程。水库总库容为16.45亿m3，设计正常高水位 127.0 m，相应库容为10亿m3，死水位108 m，相应库容1.3亿m3，为多年调节水库。

白石水库下游有阜新市、北票市、锦州市等，阜新和北票，属资源性贫水区，现状缺水已十分严重，该地区已没有可供城市与工业用水能集中开采的水源地，唯有靠白石水库解决现状用水矛盾和近期发展用水要求。锦州市电厂和城市部分水源亦在大凌河取水，白石水库供水可保证现状用水并提高供水保证率。白石水库是保证库下城市近期发展用水要求的必要水源。因此，科学、合理地管理、分配水库水源，明确下游各水源地对大凌河水的吸夺关系意义重大。

1 水库下游水源开采概况

白石水库下游河道附近有常年供水水源8处，年设计供水总量为17612万m3。在河道设取水工程的农业用水户有凌海灌区、东郭苇场等。下游地区用水量较大，以2011年为例，全区流域总用水量3.96亿m3。

2 方案的编制和实施

本文采用的数据由白石水库下游义县和凌海两处水文站提供，义县、凌海两座水文站分布在大凌河干流上，分别距白石水库34，91 km。数据选取了丰水期、平水期、枯水期不同时期通过河道断面的水位、流量及地下水位，运用水量平衡原理计算河道下渗补给量，由此分析白石水库供水对下游水源工程的影响。

根据流域内水源地及支流，排污口的分布情况，选择义县、凌海水文站为控制断面，以准确掌握各河段的水量变化情况。丰、枯、平3次供水过程分别为2011年7月24日至8月5日；10月15日至10月36日；12月20日至2012年1月10日。通过白石水库向下游放水，义县、凌海水文站河道水位、流量及地下水位的变化过程和期间的蒸发进行全程观测。

3 河道水势变化

通过对义县、凌海水文站断面上的河道水位、流量、地下水位变化情况进行观测，发现干流河段各断面地下水与地表水联系比较密切，水库放水时断面地表水与地下水涨落过程基本一致；各断面地表水位全年各时段均高于地下水位，近河水位高于远河水位，其补给关系为地表水高于地下水，补给方向从河道向两侧延伸。

4 理论公式计算

白石水库放水后，水流自上而下经过各控制断面，其流量过程由矩形逐步演变成一个涨落过程，而且逐渐坦化。即峰顶流量逐渐减小，涨落过程逐步拖长，峰现时间滞后。

4.1 河道渗漏补给率

当河道水位高于岸边附近地下水位时，河道水在重力促作用下，以渗漏的形式补给地下水。而当白石水库放水时，河道水位迅速上涨，增加了对地下水的补给量，补给量的大小在诸多因素影响下差别很大。它主要受河床岩性、河道流量、地下水埋深等因素的影响。河道渗漏补给量采用断面测流法进行计算。计算公式如下：

式中：W为t时段内断面距离为L的河段内河道渗漏补给量，m3；WU，WL，WM分别为上、下、区间断面在第 t时段内水量，m3；WE为上、下断面在第 t时段内蒸发量，m3；QUi，QMi，QLi分别为上、下、区间断面在第i时段内平均流量，m3/s；△ti为第i个观测时段，s；n为时段数；B为河段的平均水面宽，m；L为两断面的距离，m；E0为水面蒸发量；t为试验总时间。河道渗漏补给率与水库放水流量对应关系计算结果见表1。

4.2 抽水井吸夺率

白石水库下游地区有很多水源工程，这些水源工程在河道内或在河道附近设了许多抽水井，常年开采地下水，降低了地下水位，增加了河水对地下水的补给量，这个增加的量称为抽水井对河水的吸夺率。

表1 河道渗漏补给率与水库放水流量对应关系

当抽水井离河边较近，并且抽水井开采的地下水层与河道水有直接的水力联系时，抽水井的吸夺率可以用下式计算：

式中：P（u）为抽水井对河水流量的吸夺率；Q为抽水井设计流量；Q′为抽水井吸夺河水的增加流量；u=/4at；z=y/X0；a为含水层压力传导系数，m2/d；t为抽水历时；X0为抽水井到河边的距离，m；y为抽水影响的河段长。各河段抽水井吸夺率的上边界值计算结果见表2。

5 结 语

通过控制断面的观测，基本摸清了白石水库至下游河段的水文特征，了解了沿程各河段地表水，地下水补给形式，初步定量分析出水源工程对地表水吸夺可能达到的程度。综合分析得到如下结论：

表2 各河段抽水井吸夺率的上边界值

1）白石水库建成后，下游径流量受水库调节影响，水库供水是各水源工程主要补给源。

2）白石水库放水时，河道内将有部分水量通过渗漏和被吸夺补给地下水，渗漏补给率的大小和水库放水的水量成反比。

3）各水源工程抽水井对河水的吸夺率取决于当地水文地质条件、抽水井离主河道的距离以及抽水历时。

4）随着不同时期包气带含水量，地下水位高低及水源开采程度的不同，白石水库水源对下游水源地的补给也肯定不同，需今后长期对数据进行分析才能得出完整的规律。