汉石桥湿地引水工程的可行性及对地下水的影响研究

张红梅，江 剑，杨 帆，王小冬

（北京市地质工程勘察院，北京 100048）

汉石桥湿地引水工程的可行性及对地下水的影响研究

张红梅，江 剑，杨 帆，王小冬

（北京市地质工程勘察院，北京 100048）

以汉石桥湿地引水工程为例，结合北京市人民政府关于实行最严格水资源管理制度的意见，从水资源承载能力出发，收集和调查项目区的水资源状况和供水现状，分析项目需水合理性，供水方案的可行性和可靠性，本地区水资源条件对项目用水的保障程度等，以及项目用水对区域水资源和其他用户的影响情况。

取用水合理性；取水可靠性；取水影响；地下水影响

1 工程概况

（1）项目概况

汉石桥湿地位于北京市顺义区境内，本工程是向汉石桥湿地、恢复湿地及箭杆河、蔡家河、江南渠等河道引水，汉石桥湿地、恢复湿地及箭杆河、蔡家河、江南渠等河道位置关系见图1所示。

图1 建设项目位置图

（2）建设工程规模

汉石桥湿地引水工程内容包括［1］：

1） 新建扬水泵站2座；

2）新建1#泵站连接的有压引水管道长为8284.5m，管道井共计24座，顶管共4处，长235m；

3） 新建节制闸1座3孔3*3m；

4）新建江南渠节制闸以上防渗7.93万m2，二道河及蔡家河河道平整长1475m。

建成后汉石桥湿地工程总占地面积由现状约197.5万m2扩建至674.6万m2，湿地及与湿地相连通的水系水面面积由171.86万m2扩大至约549.903万m2。

（3）工程需水量分析

汉石桥湿地引水工程总用地面积由现状约197.5万m2扩建至674.6万m2，部分恢复汉石桥原始湿地特征，并对与湿地连通的水系进行水面蓄滞，水面面积由171.86万m2扩大至约461.46万m2，主要需水除现状湿地和修复湿地外，还包括箭杆河、江南渠、蔡家河3条河以及位于箭杆河东边顺平路北边的水域750亩（合计50.025万m2）。

本工程需水量由补水工程相关河道、湿地水面的生态环境需水量以及工程范围内的绿化用水组成（表1、表2）。

本项目在建设期和运行期需水量各不相同，分述如下。

表1 需水工程规模表

表2 各水域面积和蓄水量表

1）工程运行期需水量分析

本工程需水量由补水工程相关河道、湿地水面的生态环境需水量以及工程范围内的绿化用水组成，见表3各项目用水水量分析。

表3 各项目用水水量分析表

经分析，本项目河道、湿地水面的生态环境需水量为受水水面蒸发量+河道湿地向地下的渗漏量-降水对受水水面的补给量+换水量，即：

枯水年（95%保证率）：646.14+934.1-198.02+124.4＝1506.62万m3/a。

本工程年总需水量为1506.62+97～1603.62万m3/a（枯水年95%保证率），即最高需水量为1603.62万m3/a，折合高日需水量4.4万m3/d。

2）工程建设期需水量分析

汉石桥湿地引水工程建设期预计150天，湿地及河道静水体积为622万m3(表2)，即蓄水总量需622万m3；汉石桥工程范围水域生态环境最高需水总量为4.13万m3/d，则150日用水总量为619.5万m3。绿化灌溉用水，根据气候变化，需水则灌，灌水时间与初始充水错开。即建设期150天内，总需水量622+619.5～1241.5万m3。

2 引水水源的可靠性与可行性

（1）水源方案分析

本项目引水水源拟由3部分组成，包括流域天然来水量、现状杨镇再生水厂的处理水量，水量剩余缺口拟从潮白河河道引水［1］。前两种水源除全部直接排入湿地外无其他去处，水源稳定，下面将具体分析拟取潮白河河道的水源的可靠性和可行性。

（2）水源可靠性与可行性分析

本项目取水除去天然河道及杨镇再生水厂直接排入汉石桥湿地的水量外，拟取潮白河河道再生水。汉石桥流域天然河道水量在枯水年为300万m3/a，即最低来水量；杨镇再生水厂目前无其他用水户，污水来源稳定，本项目可利用量195万m3/a；本项目年需水量最高为1603.62万m3/ a，除去上述两水源可提供495万m3/a水量后，还有需水缺口1108.62万m3/a，拟取潮白河河道再生水。

潮白河河道再生水污水来源稳定，从温榆河鲁疃闸上游约1.46km处引水，设计年调水量约7000万m3/a［2，3］，除去其本身及目前存在的其他用水户用水外，年剩余可利用量约3825.4万m3左右。本项目取水仅占剩余可利用量的32%，按设计要求，潮白河河道环境用水可以满足本项目需水要求。

但目前潮白河实际调水量没有达到设计要求，据调查，潮白河河道目前实际调水量一期和二期总共约12.6万m3/d，预计年来水量4603.26万m3/a（来自北京市水利科学研究所统计数据）。除去本身及其他用水户用水，遇枯水年潮白河河道剩余可利用水量为1428.66万m3/a，本项目枯水年需水缺口为1108.62万m3/a，潮白河河道环境用水完全可以满足本项目需水要求。由于本项目用水是环境用水景观用水，非工业农业用水，保证率要求不高，供水水源不足时，可以适当暂时降低水面高度。

本项目运行期年用水量1603.62万m3，日需水量4.4万m3/d，建设期（150天）年用水量1241.5万m3。项目建设期蓄水会选择在雨洪季节，加上天然来水量，能满足本项目日需水量的要求。另本项目用水为景观用水，非工业农业用水，保证率要求不高，运行过程中即使一两天或一个月日用水量满足不了要求，也不会导致严重后果。

排入河道的水质达到了地表水Ⅳ类标准，用于本项目景观及绿化用水是可行的。

综上分析，可引用水从水质和水量上均能满足本项目需水要求，取水是可靠和可行的。

3 引水后的影响分析

（1）对区域水资源的影响分析

本项目的主要取水水源主要有河道天然来水、杨镇再生水厂出水和潮白河河道的环境用水，潮白河河道水大部分来自顺义新城生态调水中心的再生水（顺义新城生态调水中心调水项目已通过水资源论证，再生水来源稳定）。汉石桥湿地与潮白河同处潮白河流域，为流域内调水，所以不会对区域水资源造成影响。汉石桥湿地引水工程在保证不影响潮白河河道环境用水的情况下实施调水，因此不会对潮白河恢复环境用水产生影响。

（2）对其他用水户的影响分析

潮白河河道的环境用水主要用水户除潮白河自身生态环境用水（2404.6万m3/a）外，主要是后沙峪镇年用水量550万m3/a，及潮白河森林公园绿化用水年取水量约220万m3，潮白河河道已用水总利用量约3174.6万m3左右。根据潮白河2011-2012年实际调水量分析，一期和二期总来水量约12.6万m3/d，年来水量4603.26万m3/a（来自北京市水利科学研究所统计数据）。除去本身及其他用水户用水，遇枯水年潮白河河道剩余可利用水量为1428.66万m3/a。本项目拟从潮白河取水最高为1108.62万m3/a，未超过潮白河剩余可利用量。因此本项目引水不影响其他取水户取水。

（3）引水后入渗对当地地下水的影响分析

引用“顺义新城温榆河水资源利用工程”（引温济潮工程）一期完成运行后，对地下水的影响分析结果：

通过对潮白河的来水水源水质与潮白河地区地下30m内的水质在运行前和运行后作对比，得出以下结论［4］：

温榆河河水的重要组成部分是生活污水，经过MBR工艺处理后，引入潮白河河道。按照地下水质量标准，检测了MBR出水和浅层地下水的46项指标：铅、镉、钼、钴、镍、铍、铁、锰、铜、锌、铝、钡、汞、砷、硒等微量重金属和非金属，以及氟化物、氯化物、硝酸盐氮、硫酸盐、pH值、氨氮、六价铬、氰化物、挥发酚、总硬度、亚硝酸盐氮、三氯甲烷、四氯化碳、溶解性总固体、六六六、滴滴涕、高锰酸钾指数、阴离子合成洗涤剂、肉眼可见物、嗅和味、浑浊度、色度、菌落总数、总大肠杆菌群、钾、钠、钙、镁、电导率、碳酸根离子、重碳酸根离子等。检测结果表明，MBR出水水质主要为常规无机组分，MBR出水水质与地下水水质具有显著差异（表4）。二者水质差异主要表现为：MBR出水中的钠离子、钾离子、氯离子、氨氮等指标浓度显著高于30m含水层地下水，而其总硬度浓度则显著低于地下水。因此，以这些指标作为指示因子，根据地下水中这些指标的浓度历时变化可判断河道受水对地下水环境的影响程度。

最终研究结果表明：

表4 地下水背景值与MBR出水的水质差异

（1）河道受水后，30m含水层地下水水位明显上升，对50m和80m含水层水位影响不大。

（2）河水入渗后，地下水中有毒有害的重金属和有机组分或未检出，或检出浓度很低，远小于饮用水水质标准。

（3）河水入渗对地下水中的盐分（钠离子、氯离子）影响较大。

（4）河道底部土层对三氮具有较强的去除能力。

总体而言，河道受水后对地下水环境的影响主要表现为盐分的增加，影响程度有限。

引用以上研究结果，说明本项目引水后，对地下水的影响除盐分增加外，其他影响不大。引水后可能导致30m的含水层地下水水位上升，但本项目区第四系厚度在200m以上，附近区域水井井深都是百米以上，本项目的入渗对本区水井影响不大。本项目引水量对比潮白河引水量来说小得多，则对地下水的影响方面也会小得多。

4 小结

（1）汉石桥湿地自然保护区位于北京市顺义区，是北京唯一现存的大型芦苇沼泽湿地，也是北京近郊平原范围内绝无仅有的半天然荒野型湿地。由于持续干旱导致汉石桥湿地严重退化。水资源匮乏是威胁汉石桥湿地的主要因素，同时导致区域性不平衡发展和小气候的严重失调。为恢复和保护汉石桥湿地的生态功能和生态景观，向汉石桥湿地引水是目前亟待解决的问题。

（2）湿地及河道为维持水面平衡，生态环境年需水量为1506.62万m3/a（折合为4.13万m3/d）（按枯水年95%保证率计算）。工程范围内绿化年需水量为97万m3，工程年总需水量为1603.62万m3/a（枯水年95%保证率），高日需水量4.4万m3/d。

（3）本项目引水水源由3部分组成，包括流域天然来水量、现状杨镇再生水厂的处理水量，水量剩余缺口拟从潮白河河道引水。前两种水源除全部直接排入湿地外无其他去处，水源稳定。取潮白河河道再生水满足需水缺口1108.62万m3/a。目前潮白河河水可利用量约1428.66万m3左右，能满足本项目的用水需求。排入河道的水质达到了地表水Ⅳ类标准，用于本项目景观及绿化用水是可行的。

（4）汉石桥湿地与潮白河同处潮白河流域，为流域内调水，不会对区域水资源造成影响。汉石桥湿地引水工程在保证不影响潮白河河道环境用水的情况下实施调水，不会对潮白河恢复环境用水产生影响。参考“顺义新城温榆河水资源利用工程”（引温济潮工程）一期完成运行后对地下水的影响分析结果，项目引水对地下水的影响除盐分增加外，其他影响不大。引水后可能导致30m的含水层地下水水位上升，但本项目区第四系厚度在200m以上，附近区域水井井深都是百米以上，本项目的入渗对本区水井影响不大。

［1］北京市水利规划设计研究院. 汉石桥湿地引水工程项目建议书（代可行性研究报告）. 2011年11月.

［2］顺义新城温榆河水资源利用工程项目建议书（代可行性研究报告）. 2006年11月.

［3］顺义新城温榆河水资源利用工程（二期）项目建议书（代可行性研究报告）. 2011年.

［4］北京市水利科学研究所. 顺义新城温榆河水资源利用工程受水区地下水水位水质动态变化规律研究. 2012年3月.

Study on the Feasibility of Hanshiqiao Wetland Water Diversion Project and Its Effect on Groundwater

ZHANG Hongmei，JIANG Jian，YANG Fan，WANG Xiaodong

(Beijing Institute of Geological Engineering, Beijing 100048)

In this paper, Hanshiqiao Drinking Water Project was introduced. According to the plan of water resource management system drafted by Beijing Municipal People's Government and the bearing capacity of water resources, we have investigated the water resources and water supply in this area. Furthermore, rationality of water requirement and reliability of water supply schemes in this project were analyzed. Finally, both security of local supplying water resources and influences to other water users have been studied.

Rationality of water requirement；Reliability of water supply；Infl uence of water supply；Impact to ground water

P641.8

A

1007-1903（2015）01-0034-05

张红梅（1980- ）,女，硕士，主要从事水文地质工程地质及浅层地热能开发利用方面工作，Email：cr27620275@qq.com。