地下水典型超采区利用雨洪资源回补技术探讨

□王婧雅 马晓丽

沧州市是河北省乃至全国最缺水的地区之一，也是河北省政府确定的深层地下水严重超采区，地下水超采带来了地面沉降等一系列环境地质问题。严重缺水上升为生态问题、民生问题和社会问题，沧州市降水量的80%集中在汛期，境内河道纵横，坑塘众多，加之旱季的浅层地下水埋藏较深，有较大的地下调蓄库容，可以利用雨洪资源回补地下水。沧州市东光县每年开采深层地下水约3200万m3，属于深层地下水严重超采区；境内沟渠纵横，坑塘密布，又有古河道区，水文地质条件适中，是开展地下水回补的理想地区，当地政府和水利部门十分重视雨洪资源的利用工作，故选定东光县做为典型区。

1.典型区雨洪资源量分析

1.1 雨洪资源量

1.1.1 本地降雨形成的地表水资源量

东光县不同频率降水形成径流量详见表1。

1.1.2 上游来水量

2012 年南运河来水量为0.8334亿m3，主要集中在 7、8、9 三个月。进入东光县境内时流量已经很小。漳卫新河庆云站径流量为6.194亿m3，从来水过程可以看出，漳卫新河全年都有来水，但主要集中在 7、8、9三个月，1、2月份次之。

1.1.3 可拦蓄量

漳卫新河P=50%频率的入境洪水量是4.41亿m3，鉴于当地水资源短缺现状，综合考虑河道生态需水和下游用水，将入境量的40%进行拦蓄，可拦蓄量为1.764亿m3，该河为山东和河北的界河，东光县按1/2的使用权考虑，东光县的可拦蓄量为0.882亿m3。

1.2 雨洪资源可利用量分析

东光县在频率P=50%的典型年降水产生的总径流量为3917万m3，可利用量为1567万m3；漳卫新河P=50%频率时的洪水量为8820万m3；可利用量为 4410万 m3。

2.雨洪资源回补地下水的可行性探索分析

2.1 雨洪资源回补浅层地下水的可行性探索分析

2.1.1 浅层水文地质条件分析

区内有2条自西南至东北方向分布的古河道沉积，其含水层颗粒相对较粗，富水性较好。总面积为91km2，底板埋深30m左右，岩性以细砂和粉砂为主，溶解性总固体在0.2～1.0g/L左右，为淡水区。是地下水回补的理想区域。

2.1.2 浅层地下可调节库容分析

地下水库可调蓄库容采用均衡法，Vrs=S.A.△H

Vrs—地下水可调蓄库，m3；

A—计算面积，91km2；

S—为调蓄层给水度，取0.035；

ΔH—为地下水库调蓄层厚度或最高水位与规划调蓄层底界面的水位差，取5.5m（最高水位为汛期的0.5m，最低水位是汛前的6.0m）；

计算得知，区内古河道区的可调蓄库容为1752万m3，加之其他淡水区水的可调蓄库容，可见，区内浅层地下含水层有足够的库容。

2.1.3 浅层地下水回补技术分析

一是地表入渗。地表入渗主要是通过透水面将雨水渗入土壤。透水面主要包括农田、干涸河道、河滩等入渗条件较好的地面。地表入渗适宜于水流速度缓慢、来水较为平稳、平坦的地区。

二是坑塘入渗补给。坑塘入渗补给要求坑塘底部具有较好的入渗条件，适用于水流较急、流量较大或砾石层接近地面的地区。坑塘入渗补给具有补给水量大、方法简单、费用低廉的特点。

表1 东光县不同频率降水形成径流量计算表

图1 回补承压水模式示意图

图2 深井自身回灌示意图

三是水平辐射井补给。辐射井较一般渗井入渗能力可提高3～5倍。缺点是造价较高，尤其是透水层或含水层在离地面较深时。

以上浅层地下水回补技术比较成熟，可在东光县的古河道地区进行应用，在东光县利用雨洪水回补浅层地下水，在技术上是可行的。

2.1.4 水源、水质的可行性

至2020规划水平年，东光县P=50%频率的雨水可利用量为1567万m3，洪水可利用量为 4410万 m3，这两部分水主要是用于农业和生态，届时，引黄水量为1200万m3，中水量为1000万m3，随着南水北调通水，黄河水将用于农业，农业和生态的可供水量为8177万m3，而规划水平年50%频率时农业和生态的需水量为7798万m3，这样可将多余的雨洪资源量以用来回补浅层地下水。由此认为雨洪水回补浅层地下水在水量上是可行的。

东光县浅层地下水埋藏浅，直接接受降水补给，即使不进行人工回补，地表水也会自然入渗到浅层地下，二者联系密切，水质差别较小，均受到中到重度污染，污染指标主要为氨氮等，鉴于地表水污染较重，回补到浅层地下水易造成二次污染，应采取一系列的相关措施，加大地表水污染治理力度，改善水质，避免或减轻对浅层地下水造成的二次污染。

2.2 雨洪资源回补深层地下水的可行性探索分析

典型区的目标层和超采层主要是第III、IV承压含水组，底板埋深450m左右。

承压含水层的回补技术主要可分为无压回补和加压回补，主要有井内注入回灌、深浅机井联动回灌、深井自身回灌、加压式回灌等。

2.2.1 井内注入

利用水的自身重力，将达标水源注入到目标含水层的井中，达到回补承压地下水的作用。

2.2.2 利用深、浅机井引取雨洪资源回灌

主要是充分利用坑塘、洼淀、河道、沟渠、农田、地面拦蓄的地表水，使其渗入到浅层地下含水层，再利用浅井抽取浅层淡水资源回灌到深井中。详见图1。

2.2.3 利用深井自身回补承压水

在下深井井管时，在浅层淡水层处也设置花管，既滤水管，这样将渗入浅层的雨洪资源流入深层，补充深层地下水。详见图2。

2.2.4 加压式人工回补

加压式人工回灌是通过加压泵将回灌水压入深层含水层。一般采用同层加压方式进行，即在回灌过程中将回灌井密封，通过加压向回灌井进行注水。

3.雨洪资源回补地下水对超采区治理的作用和影响

3.1 实现对深层地下水压采

旱季腾出浅层地下库容，汛期回补，增加了浅层地下水的可开采量，减少了对深层地下水的开采，可实现对深层地下水的压采。

3.2 改善生态水环境

雨洪资源回补浅层地下水，改善了浅层地下水水质，增加了水资源可利用量，从而减少农业对深层地下水的开采，使其得到休养生息，水位逐渐恢复，改善和修复当地生态水环境。

3.3 促进社会的和谐发展

当地浅层地下水咸淡交替，雨洪资源回补到地下，缓解了水资源供需矛盾，减少了水事纠纷，促进社会和谐。