南四湖洼地治理工程对地下水水位影响分析

李玥璿 ，陈立峰 ，侯祥东

（1.济宁市洙赵新河管理处，山东 济宁 272000；2.山东省淮河流域水利管理局，山东 济南 250100）

南四湖洼地规划治理总面积5135km2，包括滨湖洼地和湖西洼地两部分，滨湖洼地位于南四湖周边济宁、枣庄2市36.79m等高线以下的地区，面积2303km2；湖西洼地位于菏泽市36.79m等高线以上的地区，面积2832km2。

工程规划的主要内容：对64条入湖大中型河道的二级、三级支流及入湖小型河道进行疏挖治理，提高除涝标准至5年一遇，同时分段复核堤防防洪标准，经复核计算有39条河道需要进行堤防加固或局部堵覆缺口，并治理沿河配套建筑物工程。

1 治理区现状

1.1 洼地治理区浅层地下水位现状

本次预测分析共收集治理区内364个地下水位检测点自2014年1月1日至2014年12月26日全年的观测资料（其中：菏泽市151个检测点，济宁市213个检测点），观测间隔时间一般为5d，即每月的 1、6、11、16、21、26 日观测，少量观测点为每天观测一次。通过代表性河道的河底高程、5年一遇除涝水位与附近地下水水位对比分析，滨湖洼地内地下水的年变幅相对较小，略低于治理河道5年一遇除涝水位，原因是河道水位常年受南四湖水位顶托，水位较高，河水常年补给地下水。湖西洼地内地下水的年变幅相对较大，大多数河道汛期及引黄灌溉期，地下水受补给后上升，高于河底高程，其余大部分时间低于河底高程。根据实地调查，湖西洼地治理河道内除汛期及引黄灌溉期外，大部分水量较小或处于干涸状态，河道水深一般小于1m。

1.2 土壤盐渍化现状分析

根据调查点的浅层地下水水质分析资料，湖西地区浅层地下水中氯化物、硫酸盐浓度大部分地区较高，氯化物浓度18.8～425mg/L，硫酸盐浓度38.4～720mg/L，且沿黄地区浅层地下水水位相对埋藏较浅，由于长期蒸发作用，使土壤含盐量增高，部分地区土壤含盐量达0.1%～0.6%。经过20世纪六七十年代湖西水系调整后，虽然东鱼河、洙赵新河等大中型河道对地下水位起到了关键性调控作用，土壤盐渍化程度得到有效控制，但洼地治理范围内的局部地区，仍存在氯化物和硫酸盐为主的土壤盐渍化趋势。

2 地下水位影响及土壤盐渍化趋势预测

2.1 预测模型的建立

河道水位突变时，地下水的非稳定运动数学模型为：

河道水位突变时，地下水的非稳定运动数学模型解为：

式中：S为地下水水位变化值，m；s0为河渠水位瞬时突变的幅度，m；t为从河渠水位瞬时突变时算起的时间，d；x为过水断面到侧向边界断面的距离，m。

式中：uA为与 x、t、S、T 相关参变量；S 为含水层本身的贮水系数；T为含水层本身的导水系数。

2.2 水文地质参数的确定

根据区域地质条件，将该研究区划分为8个小区，每个小区选典型县进行抽水试验，计算各土层渗透系数。由于洼地治理区面积大，在区域地下水水位及其盐渍化影响时，一要充分考虑各典型抽水试验土层厚度权重，二要充分考虑渗透系数较大土层进行综合计算，确定各小区治理河段的K值。

抽水试验渗透系数计算公式：

式中：k 为渗透系数，m/d；Q 为涌水量，m3/h；H为含水层厚度，m；S为抽水孔中水位降深，m；r为抽水孔过滤器的半径，m。

1）市中区抽水试验区。在中水水库附近做抽水试验，勘察揭露土层自上而下有黏土、粉质黏土（分布中粗砂层）、黏土夹姜石（局部分布中粗砂层）、黏土共4层，代表红旗河、泉河、老运河、老赵王河、蓼沟河、幸福河、老泗河、岗头引河、焦村引河、盖村引河、辛安引河、徐楼河、小荆河、汁泥河、段庄引河、小苏河、老运河、老运河分洪道、东泥河、西泥河、泥沟河、潘庄引渠、黎墟沙河的渗透参数，渗透系数K=4.25m/d。

2）定陶区抽水试验区。在菏曹运河附近做抽水试验，勘察揭露土层自上而下有粉质黏土、粉土、黏土、粉土共4层，代表刁屯河、新冲小河、店子河、菏曹运河、七里河、二坡河、三干沟的渗透参数，渗透系数K=1.305m/d。

3）单县抽水试验区。在胜利河附近做抽水试验，勘察揭露土层自上而下有粉土、粉质黏土、粉土共3层，代表黄白河、五干沟、东沟、蔡河的渗透参数，渗透系数K=5.94m/d。

4）金乡县抽水试验区。在老万福河附近做抽水试验，勘察揭露土层自上而下有粉土、粉土、粉质黏土、粉质黏土共4层，代表蔡河、小王河、吴河、北大溜河、老西沟、大沙河、老万福河、东沟河、苏河、俞河、鱼清河、白马河、惠河、幸福河、西支河的渗透参数，渗透系数K=4.24m/d。

5）巨野县抽水试验区。在巨龙河河段做抽水试验，勘察揭露土层自上而下有粉土、黏土、粉质黏土、黏土共4层，渗透系数K=1.57m/d。

6）鄄城县抽水试验区。在箕山河附近做抽水试验，勘察揭露土层自上而下有粉土、粉土、黏土、粉质黏土共4层，代表金堤东河、金堤西河、北关沙河、华营河、金堤西河的渗透参数，渗透系数K=1.85m/d。

7）东明县抽水试验区。在幸福河下游做抽水试验，勘察揭露土层自上而下有粉土、黏土、中细砂、粉质黏土共4层，代表幸福河、五里河、贾河的渗透参数，渗透系数K=11.23m/d。

8）成武抽水试验区。在安济河附件做抽水试验，勘察揭露土层自上而下有粉土、粉质黏土、黏土共3层，代表友谊河、彭河、安济河、金成河、新西沟的渗透参数，渗透系数K=1.32m/d。

2.3 预测时段确定

南四湖洼地治理工程总施工期为36个月，跨4个年度，从第一年7月开始进行施工准备，至第四年6月底全面完成。根据该建设项目的规划目标及要求，丰水期的地下水来源于河道渗漏补给，因此，将研究区地下水环境预测时段确定为122d。

3 预测结果分析

3.1 水位影响预测结果分析

水位影响预测结果：丰水期研究区西部，治理河段位于黄河、洙赵新河上游附近，地下水位受河水位变化影响范围最大为2743m，最小为1884.46m，平均2526m；西南地区，地下水位受影响范围最大为1926m，最小为525m，平均1683m；南四湖周边，地下水位受河水位变化影响范围最大为1813m，最小为1053m，平均1460m；中西部地区影响范围最大为1134m，最小为577.8m，平均850m。

通过河道对地下水补给量计算可知，贾河对地下水渗漏量最大，单宽渗漏量为 0.98m3/（d·m）；微山老运河对地下水渗漏量最小，单宽渗漏量为0.05m3/（d·m）。

3.2 盐渍化趋势预测结果分析

盐渍化趋势预测结果：根据研究区的水文地质特征，将地下水埋深小于3m的区段，作为考虑具有盐渍化趋势预测对象。丰水期，西部、东南部部分治理河段，地下水埋深平均在1.7m左右，其中埋深最大为2.9m，最小为0.2m。由此推测位于黄河、南四湖附近，地下水埋深较浅，加之蒸发量大，土壤盐渍化趋势较大。丰水期，中西、西南部治理河段，地下水埋深平均在4.5m左右，其中埋深最大为12m，最小为3m，土壤盐渍化趋势并不明显。

4 结论与建议

河道治理后，丰水期对地下水渗漏暂时性增强，研究区西部、西南地区，治理河段两侧影响范围较大，影响距离平均值为1.68～2.53km，南四湖周边、中西部地区，治理河段两侧影响范围相对较小，影响距离平均值为0.85～1.05km。河道治理后，黄河、南四湖附近，地下水埋深较浅，加之蒸发量大，土壤盐渍化趋势较大。中西、西南部地下水埋深平均在4.5m左右，土壤盐渍化趋势不明显。建议保持治理段河道畅通，防止河道水位被人为抬高；建立洼地治理区地下水长期监测系统，对地下水水位、水质进行系统监测，发现问题及时解决。