母猪河地下水库可行性分析

范玲玲 宋振振

(水发规划设计有限公司，山东 济南 250000)

地下水库是利用地壳内的天然储水空间，储存水资源的一种地下水开发工程。天然储水空间就是含水层，包括坚硬岩石和松散堆积物中的空隙、孔隙、裂隙、溶洞等[1]。地下水库较地上水库的优势在于枯水期枯水年可动用地下储存量，丰水期丰水年再补充恢复[2]，以利备用。山东省是目前地下水库建设和研究方面比较成熟的省份，修建的水库多是用于调蓄地下水和防止海水倒灌的[3]。近年来，随着社会的发展，水资源短缺、淡水流失严重，区域地下水位呈持续下降趋势。开发兴建地下水库工程，通过人工补给或天然回灌含水层抬升地下水位，增加地表水补给地下水的能力，可以消减因地下水超采形成的降落漏斗，减少地面沉陷等地质灾害。由于地下水库现阶段缺少必要的技术规范作指导，目前地下水库的设计主要依据现有地上水库有关规范和已建成地下水库的成熟经验[4]。本文在充分论证母猪河的自然地形及地质条件可行性的基础上，对地下水库建设方案进行了比选。母猪河地下水库建成后可有效缓解水资源紧缺的局面。

1 水资源概况

威海市位于山东半岛东端，北、东、南三面濒临黄海，北与辽东半岛相对，东与朝鲜半岛隔海相望，西与烟台市接壤。2017年，威海市区(含文登区)常住人口134.44万，其中城镇人口86.13万，农村人口48.31万。根据现状年总人口、城镇人口、农村人口、城镇化率，参照国家有关计划生育政策和威海市“十三五”规划，预计到2025年，威海市人口将达到140.19万，其中城镇人口91.08万，农村人口49.11万。近年来，随着经济社会的发展，各部门用水量急剧增加，水资源供需矛盾日益突出。若不考虑其他有效措施，威海市区(含文登区)将继续面临严重缺水的态势，阻碍经济社会的发展。为增加威海市区(含文登区)供水能力，亟需开辟新的水源工程以增加供水量。威海市区(含文登区)水资源主要来源于境内的大气降水，由于海岸线长，滩涂和岛屿面积大，滨海平原及独流入海的零星水系多，部分水资源无开发利用价值，属于人均占有水资源量小于500m3的严重缺水地区。母猪河是文登区最大河流，干流总长65km，流域面积为1115.18km2，多年有大量雨洪水下泄入海。该区域为独立水文地质单元，沿河有深厚的中粗砂层，具备地下水库的蓄水条件。

威海市区多年平均降水量为737.2mm，多年平均径流深为223.7mm，多年平均天然径流量为17381万m3，多年平均地下水资源量为7200万m3，全市区水资源总量为21097万m3。文登区多年平均降水量为810.7mm，多年平均径流深为271.2mm，多年平均天然径流量为49602万m3，多年平均地下水资源量为16400万m3，全区水资源总量为56193万m3。在水资源方面，威海市区(含文登区)具有年际变幅大、丰枯悬殊、年内分配不均、旱涝并存、地区间分配不均、调配困难、开发难度大、利用率低、人均水资源量少等特点。

2 水资源开发利用现状

威海市区2013—2017年多年平均供水量为9149.4万m3，从威海市区各部门现状年供水量和用水量分析，地表水供水量占总供水量的比重较大，占87.90%；工业用水占总用水量的比重较大，为总用水量的30.10%。文登区2013—2017年多年平均供水量为9564.0万m3，地表水供水量占比较大，为57.90%；农业灌溉用水占总用水量的比重较大，为总用水量的40.80%。威海市区(含文登区)2017年95%保证率的可供水量为22895万m3，需水量为30367m3，缺水量为7472万m3，缺水率为24.61%；随着经济的发展，用水量持续增长，到2025年95%保证率的可供水量为24845万m3，需水量为31801万m3，缺水量为6956万m3，缺水率为21.87%，缺水态势仍然比较严峻。从水资源开发利用角度来看，威海市区应加强工业节水措施，减少工业用水量；文登区应加强农业节水措施，发展节水型农业，减少农业用水量。

3 地质地貌

3.1 区域地质

文登区境内地形复杂，丘陵起伏，沟壑纵横。平原沿河谷两岸及滨海地区呈带状展布。山地占总面积的19.00%，丘陵占58.40%，平原占22.60%。西部昆嵛山脉是胶东屋脊，为西部南北向分水岭，主峰泰礴顶海拔923.0m；东部凤台顶、老驴山、邹山、老青山等丘陵为东界分水岭。全境两侧高，中间低，北部高，南部低，像一扇簸箕，口向南，伸向黄海。

3.2 水文地质条件

库区内基岩主要为中生界白垩系下统青山群八亩地组灰绿色安粗岩、晚元古代晋宁期二长花岗岩、中生代燕山早期二长花岗岩，块状构造，主要矿物成分为斜长石、钾长石、云母和石英。第四系松散堆积物主要为冲洪积相的壤土、砂壤土、中粗砂等，分布在山前、河流两侧及河床、河漫滩处。

水库区未见有断层发育，局部裂隙发育。因岩性风化程度不同，裂隙的发育程度及规模有明显差异。中风化二长花岗岩多为高倾角裂隙，闭合性状，且同一组裂隙中常见有多条发育；强风化二长花岗岩多发育中、缓倾角裂隙，局部张开，泥屑质充填；全风化二长花岗岩地表多风化成碎屑、碎块状，岩体中裂隙不甚明显，多为延伸长度很短的风化裂隙。

库区主要赋存第四系孔隙潜水，含水层岩性主要为中粗砂，渗透系数为1.35×10-2～5.22×10-2cm/s，渗透性为中等透水。砂层分布面积广，厚度为0.6～16.6m，且相对稳定，地下含水层与地表水体之间水力联系密切，透水性和蓄水条件较好，并具有较好的储水结构。

3.3 水质分析

根据《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)，结合地下水水质检测报告，勘察期间母猪河地下水现状分级为Ⅲ类，以人体健康基准为依据，主要适用于集中式生活饮用水水源及工农业用水。

4 地下水库库址建设方案比选

地下水库位于母猪河冲积平原区，库区坐落在母猪河流域，北止于左岸支流米山水库溢洪道下游鸭子夼村、右岸支流旺疃河西旺疃村；南至东望仙庄、臧格庄以南；东至郑家沟村、臧格庄一带；西至大英村、林村一带。水库的周边界为补给或隔水边界，都分布在库区水动力场上游方向，库区下边界为不透水闭合边界，上边界为水更替的主要通道，地下截渗墙建立在库区下游排泄边界。

4.1 方案拟定

拦蓄工程采取地上拦蓄、地下截渗的蓄水形式。根据上述原则和分析，母猪河地下水库的建库方案如下：

方案一：地下截渗工程起始于东望仙庄村南，向东北延伸至母猪河，穿橡胶坝至母猪河左岸，然后向东北延伸至臧格庄西北山体处，长1.86km。截渗墙底进入透水性较弱的基岩。

方案二：地下截渗工程位于东母猪河汇入口下游，起始于高家庄村西，向东南延伸至母猪河，穿橡胶坝至母猪河左岸，向东南延伸至草埠村西山体，长2.30km。截渗墙底进入透水性较弱的基岩。

4.2 方案比选

通过对比分析水资源利用率和投资成本与效益，对以上两种方案进行比选。

4.2.1 水资源利用率

经计算，母猪河地下水库方案一下级库静库容为314万m3，调节库容为1046万m3，总库容为1360万m3；方案二下级库静库容为451万m3，调节库容为1087万m3，总库容为1538万m3。经对比发现，方案二可以实现母猪河地下水的水资源利用率和利用量的最大化、最优化。

4.2.2 投资成本与效益

经济效益：方案一的地下截渗墙长度较小，投资与产效比较大。

环境效益：东母猪河是目前文登区重要的排污通道，方案二将其纳入库区后，需要解决原来的污水排放问题，防止污水进入地下，污染地下水水质。因此从水质保障方面考虑，方案一优于方案二。

社会效益：两个方案均有助于地方经济发展。

4.3 方案确定

综合以上分析，并结合当地对地下水库的使用规划，母猪河地下水库的功能之一是作为米山水库的应急备用水源，米山水库是饮用水源地，要求水质等级为Ⅲ级。方案二中，东母猪河汇入后水质无法达到Ⅲ级标准，因此，本次选定方案一作为母猪河地下水库库址。

5 结 论

母猪河地下水库位于母猪河中下游，地貌主要是河流冲积平原，具有丰富的透水性砂层和建设地下水库的有利地形条件，总库容达2200万m3。通过兴建地下水库工程，进行河道拦蓄；通过“一截一蓄”，增加雨洪资源的利用量；通过“以丰补歉”，可以在丰水期蓄积大量的水资源，以备枯水期利用。

母猪河地下水库建成后，威海市区(含文登区)用水将实现黄河水、长江水、当地水的联合调度和优化配置，有效缓解水资源紧缺的局面，具有良好的社会效益和环境效益。