海河流域平原区适宜建地下水库区域分析

徐向广，啜瑞媛

(1.水利部海河水利委员会，300170，天津；2.天津市龙网科技发展有限公司，300170，天津）

海河流域平原区适宜建地下水库区域分析

徐向广1，啜瑞媛2

(1.水利部海河水利委员会，300170，天津；2.天津市龙网科技发展有限公司，300170，天津）

根据地下水库构建要素，对海河流域平原区地下水库成库条件进行分析，得到海河流域平原区可作为地下水库的适宜区域。海河流域平原区建设地下水库比较理想的是山前冲洪积扇地区和岩溶介质区，共8个区域，库区总面积3 332.3 km2，调蓄总库容49.89亿m3。

海河流域平原区；地下水库；区域

地下水是海河流域平原区的主要供水水源，2015年占总用水量的56.5%。地下水的开采为保障海河流域平原区经济社会快速发展、农业生产及农村饮水安全发挥了重要作用，但是随着地下水开采强度的不断增大而引发的地下水水位下降、大面积的降落漏斗问题日趋严重，海河流域平原区已经成为全国最大的“漏斗区”。在海河流域平原区开展人工调蓄地下水库的区域分析，利用这些区域的地下水库空间，在丰水期储水，在干旱期取水，循环往复，从而调节水资源供需的时空矛盾，使地下水系统达到新的相对平衡，保障水资源可持续利用，具有十分重要的意义。

一、地下水库的构建

地下水库是由地下贮水层中的孔隙、裂隙和天然的溶洞或通过修建地下截水墙拦截地下水形成的水库。地下水库不仅用以调蓄地下水，还可采取一定的工程措施，如坑、塘、沟、井等，把当地降雨径流和河道来水加以回灌蓄存，地下水库具有不占土地、蒸发损失小等优点，可与地面水库联合运用，形成完整的供水体系。

1.地下水库的成库条件

①水文地质条件。必须由高透水性、高孔隙率的含水层和不透水的黏土层组成，且具有较大的可调蓄空间，才能形成有实际意义的地下水库。

②水源条件。水源通常来自于河道基流、水库弃水、降水入渗、灌溉入渗等，在当地水源较为缺乏且条件允许时，也可以用外调水人工补给。

③取水条件。一般通过打井抽取地下水，要求含水层透水性较强，单井涌水量较多。同时要求地下水库蓄水和适时开采协调进行。

④其他条件。环境条件和生态条件等也是地下水库成库的重要因素。

2.地下水库的组成

地下水库包括储水、拦水、引水、提水4个基本部分。

①储水：由天然储水构造组成的地下水库库区，即边界条件清楚的储水构造。

②拦水：当没有隔水边界或隔水边界不完整时，需修建拦截地下径流的地下坝，当隔水边界完整时，无须建设地下拦水坝。

③引水：当地下水库库区表层透水性较差时，需修建地表水拦截工程，使地表径流滞留，再通过引渗工程将滞留的地表水引渗到地下水库中。

④提水：从地下水库提取用水的方法包括各种类型的取水井和集水廊道。

二、地下水库建库条件分析

1.水文地质条件

海河流域位于东经 112°~120°，北纬 35°~43°之间，东临渤海，南界黄河，西靠云中、太岳山，北依蒙古高原，总面积32.06万km2，其中平原（也称海河平原）面积 13.1万 km2，占41%，海拔在100 m以下，除个别地区有基岩出露外，绝大部分地区为第四纪松散物质覆盖。

通过对海河流域平原区地下水系统的空间结构和水文地质特征的分析，山前冲洪积扇卵砾石区带含有较厚的砂砾石含水层，无连续隔水层，因此透水性较强，垂向连通性较好，可作为地下水库首选区域。

2.水源条件

20世纪五六十年代，海河流域平原区兴建了很多以防洪和供水为主的大中型水库，这些水库多为当年调节水库，库容较小，为确保平稳度汛，需在汛期预留部分防洪库容。当水库水位超过汛期限制水位时，水库将产生大量汛前弃水、汛期弃水，可作为重要调蓄水源，除此之外，降水入渗、当地地表水调节河川径流回补地下水是海河流域平原区地下水库调蓄的主要水源。

3.取水条件

海河流域平原区地下水资源开发利用程度比较高，在地下水库建设条件比较好的区域，大部分为地下水集中开采区，地下水开采系统也就比较完整，初步具备了地下水库建设的取水条件。

三、适宜作为地下水库的区域分析

1.成库区域总体分析

海河流域平原区既有较大调蓄库容、又有较强吞吐能力的地下水调蓄区域，主要分布在山前冲洪积扇地区，除此之外邢台百泉岩溶介质区以其独立、封闭的蓄水构造也可作为地下水库的区域选择。结合水文地质条件、人口密度、水源条件等，共有8个适宜作为地下水库的区域，分别为：潮白河冲洪积扇，永定河冲洪积扇，唐河、大沙河冲洪积扇，滹沱河冲洪积扇，沙河、洺河冲洪积扇、安阳河冲洪积扇、新乡峪河黄水河冲洪积扇以及邢台百泉岩溶区。

2.可作为地下水库区域的具体情况

（1）北京潮白河冲洪积扇

潮白河冲洪积扇位于北京市东部及东北部，是潮白河由密云县出山后在山前形成的冲洪积倾斜平原。该区域共有水库水电站41座、橡胶坝7座以及若干引水渠道、闸坝。这些水利工程设施将拦蓄一定的河道基流和水库弃水，对于地下水调蓄十分有利。

地下水调蓄有利地带选择在冲洪积扇的中上部，适宜作为地下水库的面积约为391 km2，调蓄库容约为6亿m3。东、北、西部以山前坡洪积物为界，透水性及储水性差，可视为隔水边界；南部以向阳闸—马辛庄一线为界，是地下水流出区，为相对阻水屏障；地下水库底部北边为基岩，南边分布着厚度大于15 m的稳定黏质砂土层和砂质黏土层，为相对隔水边界。

本区域可利用南水北调多余来水调入密云水库调蓄工程引入，也可利用潮白河、潮河、雁栖河、怀河、沙河以及小东河基流作为调蓄水源。

（2）北京永定河冲洪积扇

永定河冲洪积扇位于海河平原区的西北部，以出山口三家店为顶点，地形坡度由陡变缓，向东南呈扇形展开。

地下水调蓄有利地带选择在冲洪积扇的中上部，具有良好的补给、径流、存储以及给水条件，适宜作为地下水库的面积约为333 km2，调蓄库容为6.24亿m3。西部和北部以北京西山为界，属石炭—二叠系及侏罗系的砂页岩和火山岩，可视为不透水边界；东部以昆明湖—紫竹院—陶然亭—西红门一线以西为界，南部以西红门—狼垡—南岗洼为界，第四系岩性由西向东颗粒逐渐变细，含水层由单一变为多层，渗透性能减弱，地下水类型由潜水变为承压水，可视为隔水边界；底部以半胶结的沙砾岩、泥岩为界。

本区域永定河河道、南旱河河道的基流，稻田滞洪水库、马厂滞洪水库的弃水作为调蓄水源。

（3）河北唐河、大沙河冲洪积扇

唐河、大沙河冲洪积扇位于保定、石家庄交界的新乐市、永州市一带，是由唐河冲积洪积扇和大沙河冲积洪积扇组成，在纵向上由于新构造运动使山前地段间歇性抬升，使其具有多期发育的特点，在平原上呈串珠状展开。在横向上两河的冲洪积扇并列发育，扇间地带相互叠加。唐河、大沙河的河道与含水层的连通性比较好，河道表层由于常年断流不存在河道底基层，中细砂直接暴露于地表，这些条件对于地下水库调蓄非常有利。

地下水调蓄有利地带选择在冲洪积扇的中上部，适宜作为地下水库的面积约为888.4 km2，总库容为5.23亿m3。由于此冲洪积扇含水层的岩性是连续变化的，很难将其与外界完全隔断，西部边界位于地下水调蓄区的上游，其边界受上游高水位的控制；北、东、南部边界东段由于颗粒逐渐变细，渗透性变差，水流向外流动变得比较弱；南部边界西段，为磁河冲洪积扇与大沙河冲洪积扇交互沉积，含水层厚度大，与库区连通性好，与外界存在一定的水量交替。此区域可在下游适当修建拦蓄工程，以提高储水量。

本区域可利用唐河、大沙河河道基流，以及西大洋水库、王快水库弃水作为调蓄水源。

（4）河北滹沱河冲洪积扇

滹沱河冲洪积扇位于太行山山前倾斜平原，西高东低，高程缓降，向东倾斜。此区域包气带岩性有中粗砂、中细砂及砂砾石组成，黏性土层仅在局部地带零星分布，几乎没有隔水层，同时滹沱河河床有若干挖沙坑，坑底大多为砂砾石，对地下水调蓄非常有利。

地下水调蓄有利地带在滹沱河冲洪积扇中上部，适宜作为地下水库的面积约为506 km2，调蓄库容为10.04亿m3。该区域扇轴部位于河道一带，由连续的砂、卵砾石沉积自上而下排列，局部夹黏性土薄层，呈透镜体分布；河道南侧上部被粉土、粉质黏土薄层覆盖，其下部多为连续排列的砂、卵砾石层，或是不连续的薄层黏土。

本区域可利用黄壁庄水库弃水从溢洪道流入，也可利用南水北调来水由总干渠田庄分水口引入作为调蓄水源。

（5）河北沙河、洺河冲洪积扇

沙河、洺河冲洪积扇位于邯郸与邢台市之间的永年县和沙河市一带，为低丘垄岗和山前倾斜平原。沙河、洺河河道的河床包气带岩性均以砂卵石、粗砂石及中砂为主，不存在连续分布的黏土层，渗漏条件好，是比较理想的入渗场所。

地下水调蓄有利地带在冲洪积扇的中上部，适宜作为地下水库的面积约为318.8 km2，调蓄库容为8.27亿m3。该区域西部以分布于西北留—大池树—南高村—赞善—通头—吴庄一线的自然地质边界为界；北部以分布于李庄—柴家庄—武家一线的自然地质边界为界；东部以分布于前楼下—留村—刘固树—龙曹—马固一线的相对地质边界为界；南部以分布于张窑—兴业村—周村一线为界。

本区域利用朱庄水库弃水，也可将水库弃水直接放入沙河河道，引入渗漏场作为调蓄水源。

（6）河南安阳河冲洪积扇

安阳河冲洪积扇分布于安阳市区及西部，三面环绕丘陵岗地，东部为扇缘洼地，地形由西向东倾斜。由于地下水超量集中开采，安阳市区形成了区域性地下水水位降落漏斗，大范围疏干了卵砾石含水层。

地下水调蓄有利地带选择在安阳冲洪积扇之上，由于其所处的地质构造和水文地质条件，基本上形成了一个相对封闭的水文地质储水单元。适宜作为地下水库的面积约为170.6 km2，调蓄库容5.23亿m3。该区域西部以西梁村—南流寺村—郭里一线为界；东部以东于曹—西辛庄—中所屯一线为界；北部以大碾屯—六寺村—韩陵山一线，南部以许张村—牛房一线为界。

本区域利用工矿弃水、城市集中雨水、大型企业的弃水，经人工处理并水质达标后，可作为调蓄水源。

（7）河南新乡峪河黄水河冲洪积扇

新乡峪河黄水河冲洪积扇分布于河南省辉县西部、卫河北部，东部、北部为山区，两扇中间连为一体，西南、南部为扇间和扇缘洼地，封闭性较好。

地下水调蓄有利地带位于新乡峪河黄水河冲洪积扇之上，由于受构造的控制，封闭性较好。适宜作为地下水库的面积约为207.5 km2，调蓄库容约为6.35亿m3。西北部以片麻岩为边界，可视为隔水边界；东部以山前倾斜地为边界，岩性为冲洪积扇边缘相山前残坡积的黏性土和黏性土与砾石的混粒土，可视为隔水边界；西南部以冲洪积扇扇间带为边界，可视为零通量边界；南部以冲洪积扇扇前洼地为边界，岩性为黏性土和砂层交互沉积，为半隔水边界，在开采状态下可成为分水岭零通量边界。

本区域主要利用峪河和黄水河作为调蓄水源。

（8）河北邢台百泉岩溶区

邢台百泉岩溶区位于河北省邢台市百泉泉域一带。

百泉岩溶地下水系统主要径流区与排泄区约517 km2，调蓄库容约2.53亿m3。该区域北部以邢台、东庞煤田为界，可视为隔水边界；西部和西南部以寒武系下统、闪长岩体为界，构成隔水边界；南部为透水的补给边界；底部以岩溶弱发育的基岩为界，构成隔水边界。因此，本区域形成了一个基本独立、封闭的岩溶地下水蓄水构造。

本区域主要利用朱庄水库弃水、汛期洪水作为调蓄水源，另外在邢台市西部矿山开发过程中的排水经水质处理达标后，也可作为调蓄水源。

四、结 语

通过对海河流域地下水库资料的搜集与整理分析，从水文地质、补给水源、取水条件等方面考虑，海河流域平原区建设地下水库比较理想的是山前冲洪积扇地区和岩溶介质区共8个区域适宜作为地下水库，库区总面积约为3 332.3 km2，调蓄总库容约为49.89亿 m3。

另外，建设地下水库是一项新的研究课题，涉及学科多、技术复杂，还需从工程地质勘查、生态环境、地下水污染调查等方面继续探究，从而进行综合性的科学决策。

[1]杜新强，等.地下水库的概念、分类和分级问题研究[J].地下空间与工程学报，2008,4(2).

[2]姜媛，等.近地下水库理论与工程实践现状[J].城市地质，2012，7(3).

[3]李旺林，等.地下水库的概念和设计理论[J].水利学报，2006，37(5).

[4]李安娜，等.滹沱河冲洪积扇地下水库调蓄库容研究[J].安徽农业科学，2012,40(20).

[5]李志萍，等.北京平谷盆地地下水库建库条件分析 [J].上海国土资源，2011，32(1).

[6]苗晋祥.论安阳市区地下水位下降漏斗演变与地下水可持续利用规划[J].南水北调与水利科技，2010，8(6).

Examination of areas suitable for construction of underground reservoir in plains of Haihe River Basin//

Xu Xiangguang,Chuai Ruiyuan

Evaluation of conditions for underground reservoir construction in plain of the Haihe River Basin has been conducted based on observation of its basic elements.It is concluded that Haihe River plain is feasible for the construction of underground reservoir.Foreland pluvial fan and karst areas are most favorable for the construction of underground reservoir in the Haihe River Basin,where has eight zones with a total area of 3 332.3 km2and total storage capacity of 4.989 billion m3.

plain areas of Haihe River Basin;underground reservoir;area

TV623

B

1000-1123（2017）16-0037-03

2017-02-20

徐向广，教授级高级工程师，主要从事农村水利管理工作。