浅析日照两城河地下水库设计

吴秀英 张 昕 卞 晶

（山东省水利勘测设计院 济南 250013）

日照市位于山东省黄海之滨，东部濒临黄海，西接临沂市，南与江苏省连云港市接界，北与青岛市、潍坊市毗邻。日照市全市多年平均降雨量813.7mm，降水时空分布不均、丰枯交替发生，季节和年际变化显著，汛期降水占全年降水量70%以上。资源性缺水是日照市的基本市情，无客水来源，南水北调及胶东调水工程日照市均不受益。

日照山海天两城河地下水库工程位于日照山海天旅游度假区潮白河下游段两城街道。两城河地下水库丰水年最大库容2570 万m3，调蓄库容1100 万m3，年最大可供水量1100 万m3。新建两城河地下水库可充分利用山海天两城河的自然地形及地质条件的优势，通过拦蓄和调节地下水流，弥补地表水资源的不足，满足工农业生产和城市供水的需要，遏制海水入侵，保障地下水库蓄水。

1 两城河地下水库建库条件分析

1.1 区域水文地质情况

两城街道潮白河下游段属冲积平原的宏观构造格局和地貌特征，两城河地下水库库区南侧为基岩，山区地下水动力条件相对较弱，库区内地下水主要接受两城河及其库区西北部上游河床入渗补给，库区北部地表为山前组粘性土层，下伏基岩面抬升地下水侧向径流补给条件弱，相对较为封闭，区内排泄主要以人工开采地下水为主，区外仅在入海口近海岸带形成浅层地下水的排泄带，最终向东径流排泄河沟进入黄海，形成一个相对独立的地下水流系统。

两城河地下水库主要含水层为第四系中粗砂、砾质粗砂层，其含水层蓄放水能力较强，因此，以砾质粗砂层为主的储水构造作为地下水库更佳。计算地下水库的容积时，给水度是一项重要的水文地质参数。假定μ 值为0.1，则单位面积地下水位每下降或升高1m，便可以放出或容纳0.1m3的水，其调节容量是相当可观的。

因此，两城河地下水库的规划建设具备有利的水文地质条件。

1.2 水库的蓄水空间

两城河冲积平原地层中含有较厚的砾质粗砂层，其含水层蓄放水的能力较强，砾质粗砂含水层由库区南北两侧向库区中间变厚，总体厚度2 ～13m，砾质粗砂局部为中粗砂厚度8 ～12m，下部基底主要为晋宁期玲珑超单元云山单元二长花岗岩。在与下游冲积平原区含水层交接相互连通，无稳定连续的隔水层，上下水力联系好，构成单一结构含水层。以砾质粗砂层为主的储水构造作为地下水库更佳。两城河地下水库修建在周围受构造及地层岩性控制的山前河流冲积平原区，其蓄水构造北西及西面为补给边界，北面为流线隔水边界，东侧为地下水的排泄边界，中部地段为承压水排泄边界，储水空间为第四纪松散堆积物，储水层厚度大、稳定、地下水蕴藏量大，含水层岩性以砾质粗砂为主，适宜地下水库工程建设。

1.3 补给水源充足

满足一定数量和质量要求的水源是建设地下水库的先决条件。潮白河流域内降水量年际变化较大，最大年降水量1215.3mm（1964年），最小年降水量541.2mm（1983年），丰枯比为2.25；降水量在年内分配及地区分布也不均匀，主要集中在6 ～9月，降水量占全年降水量的72.7%左右。橡胶坝断面和地下拦蓄坝断面多年平均天然径流量分别为13304 万m3、16041 万m3。拦蓄当地地表径流是两城河地下水库的主要补给水源，潮白河大部分径流流入大海，因此在潮白河两城街道附近河段拦蓄利用地表水的潜力很大，两城河地下水库建设水源条件比较充足。

1.4 水库库区环境

地下水库要求环境条件良好，因为地下水库水质一旦受到污染，治理难度较大。两城河水库库区人口密度较小，无较大污染源，地下水和地表水现状水质符合相关卫生标准。

2 工程设计

2.1 地下水库设计原则

（1）工程总体布局应与山海天旅游度假区的总体规划相协调，便于管理和维护。

（2）充分利用现有工程，尽可能减少工程占地及居民搬迁，节省工程投资。

（3）库址需依据地质勘探，应选择地下有足够的储水空间，储水空间应满足以下4 个基本条件：1）储水空间必须提供足够的库容，同时应具有充分的连通性，保证整个库区范围内具有良好的流通性；2）水量交换条件，储水空间必须满足地表水和地下水快速进行水量交换；3）储水空间必须满足可利用、经济开采地下水的要求，即含水层埋深适宜；4）封闭性条件。库底及库周边有相对不透水层，除进出水边界外，水库的四周边界应相对封闭或通过工程措施使之相对封闭，库区不存在无法控制的导水性断裂，以避免过量渗漏。

（4）引水、蓄水及供水工程安全可靠，无污染源和面源污染，水质有保证。

（5）工程应符合国家现行的方针政策和有关的规范、规程的要求，确保工程经济合理，技术先进可行。

2.2 地下水库建筑物设计

地下水库建筑物设计通常主要包括地下防渗墙、地表水的拦截工程、地表水的回灌工程、地下水的开采工程及水库的监测工程设计等。

两城河地下水库位于日照山海天旅游度假区潮白河下游段两城街道。地下水库区域主要为两城河冲积平原区，上游至两城河、芦沟河交叉河口处，下游至东河南村—安家岭村一带，左岸至安门庄村—安家岭村一带，右岸以两城河—泉子沟村为界，总面积约12.3km2。结合两城河地下水库的地质情况，两城河地下水库主要建筑物有地下防渗墙，地表建设橡胶坝拦蓄地表水对地下水库进行回灌补源，地下水开采利用现有的水厂泵站取水。

地下防渗墙轴线走向为泉子沟村南→东河南村西/北侧→沿现有橡胶坝→安家岭村南侧→安家岭村西侧，由南至北全断面截渗砾质粗砂层，防渗墙入基岩0.5m。在考虑生态环境、经济合理的基础上，地下拦蓄坝顶高程埋深控制在1.5～2.0m。

地下防渗墙采用成墙0.75m 厚的铣削深搅连续墙防渗，利用现有的潮白河东河南橡胶坝的370m 的地下墙。防渗范围为两城河地下水库地下坝段, 地下拦蓄坝总长4088m，其中利用原东河南橡胶坝的防渗长度370m，需新建3718m 防渗墙。防渗墙建成后不仅能够防止地下水过量开采所造成的海水入侵，同时将大量的降雨和地表径流转入地下水库中，能够满足该地区对水资源的需求，达到采补平衡、供需平衡的目的。

3 工程运行管理中需注意的问题

地下水库不仅有地下水参与，而且涉及地表水。运行管理过程中宜对地下水库进行安全监测，建立长期水位、水量、水质动态监测网，定期对水质进行质量监测评价，作好水质预报，防止污染事故发生，为水资源的管理、开发保护提供服务。

加强两城河地下水库地下水补给区的地表水、地下水的环境保护，涵养水源，对其周围环境进行治理和整顿。同时应从生态环境和社会发展对水环境的需求出发，合理调节调度水资源水量，使水资源的环境功能得以充分发挥和利用。

4 结论

由于地下水库现阶段缺少必要的技术规范作指导，该地下水库的设计主要依据现有地上水库有关规范及现有已建成地下水库的成熟经验。

两城河地下水库位于潮白河下游，地貌主要是河流冲积平原，位于入海口，具有建设地下水库的有利地形，蓄水总量达2570 万m3。两城河地下水库的补给水源比较充足，库区环境较好，具备建设地下水库的有利的水文地质条件。2018年该工程已全部完工，投入试运行，水库的建成有效缓解了当地水资源匮乏的局面，社会效益、生态效益日益彰显■