河北省利用地下水库实施水资源优化配置的可行性

河北省利用地下水库实施水资源优化配置的可行性作者：张增勤,冯创业来源：《南水北调与水利科技》2010年第06期摘要：通过分析南水北调中线附近地下水库调蓄条件，太行山前平原具有可观的调蓄库容。

利用地下水库的调蓄，实现引江水的均匀供给；跨区域调配引江水量，提高受水区，特别是东部地区枯水年的供水保证率。

最终实现水资源优化配置。

关键词：地下水库；引江水；水资源优化配置中图分类号：TV21；P641.8 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2010）06-0102-04Feasibility of the Water Resources Optimization by Underground Reservoir in Hebei Province ZHANG Zeng-qin,FENG Chuang-ye(The Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Hebei Provincial Bureau for Geology and Mineral Resources Prospecting and Developing, Shijiazhuang 050021, China)Abstract: Through the analysis of the storage conditions of underground reservoirs near the middle line of South-to-North Water Diversion, we have thought the piedmont plain of the Taihang Mountains has considerable storage capacity. By regulating storage capacity of underground reservoirs we can achieve the homogeneous supply of river water; divert river water interregional to increase the water supply guarantee rate of intake area, especially for the eastern areas in low-flow years. Finally we can realize the optimal allocation of water resources.Key words: underground reservoir；river water；optimal allocation of water resources地下水库最根本的功能目标，在于优化水资源配置。

这一目标的实现是通过地下水库两项最基础的功能——蓄水功能和调水功能来完成的［1］。

①蓄水功能。

地下水库的蓄水功能是利用巨大的储水空间，可以在丰水期蓄积大量的水，以备枯水之用，从而优化水资源在时空上的配置。

蓄水能力是调蓄能力中的基础部分，是通过调蓄库容来刻画的。

②调水功能。

选择合适的地点和途径，通过相应的工程手段，人为干预库区地下水的补入与采出。

由此完成优化水资源配置的功效。

南水北调水将对河北省水资源紧缺状况起到极大缓解作用，怎样使引江水和当地水资源处于可调控状态，并且发挥最大效益是值得深入研究的课题。

根据近几年国内外地下水调蓄的经验［2］，结合河北省山前平原的地下调蓄条件［3-5］和南水北调中线工程来水特点，通过地下水库的调蓄功能可实现河北省受水区不同区域水资源在时空上的优化配置。

1 地下水库的调蓄条件1.1 库容条件河北省太行山前平原冲洪积扇区，含水层以卵石、砾石、粗砂含砾为主，垂向、水平连续性好，是地下水强径流带，富水性、导水性能极佳，易于地下水的补给和开采。

地下水的长期开采，造成地下水位显著下降，地下水位埋深15~50 m，有的地段已形成地下水位下降漏斗，腾空了巨大的储水空间。

经初步分析，南水北调中线总干渠沿线储水条件较好地段地下水库总库容［4］可达34亿，见表1。

Table 1 The area and storage capacity of underground reservoir地下水库名称地点面积库容/亿滹沱河石家庄市431.79.24一亩泉(界河)保定市95.72.05唐河、大沙河保定、石家庄市485.38.85沙河、洺河邢台、邯郸市452.514.15合计1 465.234.29 1.2 入渗补给条件太行山前发育有多条河流，现代河床，河漫滩宽阔，有利于地表水储存。

具备良好入渗条件的河道主要有：界河、唐河、大沙河、滹沱河及邢台、邯郸的沙河、洺河等。

河道带非饱和带岩性基本上为中粗砂、细砂和砂砾卵石层。

河床砂层垂向连通性好，有利于地表水入渗补给，具有较强的入渗能力。

以往渗水试验表明，河床中粗砂、中粗砂含砾的垂向渗透系数一般为15～50 m/d。

多年研究资料表明，各河道地表水入渗补给能力对该地区地下水起着较强的控制作用，如1988年、1995年和1996年黄壁庄水库向滹沱河弃水，弃水量达～，河道渗漏补给地下水，使石家庄漏斗区地下水位2～3 a维持平缓状态，说明滹沱河及其地下水库对年内及年际地下水有很强的调节能力［4］。

2 南水北调中线工程受水区河北省供水量与调节水量分析2.1 南水北调中线工程受水区河北省供水量分析引江来水量具有年际连丰连枯，年内存在丰枯水期的特点，通过地下水库等的调节作用，蓄丰补枯，把不均匀的引江来水量调节为均匀的供水量。

因此可将河北省全省和各市多年平均引江水的分配水量作为供水量。

全省和各市的供水量见表2。

Table 2 The mean annual water supply for Hebei province and some cities in the middle line of South-to-North Water Diversion城市邯郸市邢台市石家庄市保定市衡水市沧州市廊坊市全省合计多年平均供水量/亿2.2 地下水库调节计算与分析进行地下水库调节计算的目的是确定调蓄引江来水量所需地下水库库容的大小和渗漏场的规模。

2.2.1 受水区全区地下水库调蓄水量计算与分析全区地下水库调蓄计算的目的是确定所需的地下水库总库容和渗漏场的总规模，为地下水库选址和渗漏场及规模选择提供依据。

由南水北调中线一期工程1956年－1997年来水量过程可知，来水量系列在一定程度上存在着连丰连枯现象，并且在42年中有4年（1966年、1978年、1995年、1997年）来水量小于25亿，最少年份1966年来水量仅为19.2亿，如果完全满足4个特枯年的用水需求，把工程做成满足均匀供水，势必会增加很大的多年库容，从工程角度考虑不经济。

因此，采用4个特枯水年供水25亿，其余年份供水30.4亿的供水方案进行地下水库调节计算。

该方案引江来水和供水过程见图1。

图1 南水北调中线来水量与供水量（特枯水年25亿）过程线the middle line of South-to-North Water Diversion依据河北省南水北调中线一期工程1956年-1997年旬来水量系列和上述供水方案相应旬供水量，按试算法进行全省地下水库多年调节水量计算，以确定全省多年调节地下水库库容。

以来水量与相应旬供水量过程，计算逐年各旬的余水量（当来水量小于供水量时，旬余水量按零计）。

根据年余水量系列进行计算，确定利用率（利用率计算公式为：余水量能够全部到渗漏场的年数/总年数×100％）为95％的渗漏场规模。

在来水量特枯年供水25亿，不足部分采用联合调度的方式由当地水临时补充，其余年份供水30.4亿方案情景下，同时考虑衡水、沧州两市分别利用千顷洼和大浪淀水库调节一部分引江水量，则多年调节所需库容为20.6亿。

当利用率为95%时，所需渗漏场规模为4.0亿。

在来水量与供水量过程中，大多数年份有些余水，且水量都不大。

遇到特枯年或枯水年组，则几乎是一次性调出，调蓄工程属于“零存整取”型，即多年存蓄一年（或连续几年）使用。

这种情形更有利于用地下水库进行调节，如果用地表水库进行调节会存在蒸发渗漏量很大且投资较大的缺陷。

2.2.2 分区地下水库调蓄水量计算与分析分区地下水库调节计算的目的是确定各区所需多年调节地下水库库容的大小及渗漏场规模。

由于东部沧州、衡水、廊坊3市地下调蓄条件较差，而太行山前平原邯郸、邢台、石家庄、保定4市则地下水库调节库容巨大，因此，为解决东部3市均匀供给引江水问题，需将其余缺水量放到太行山前地下水库调节。

地下水库调节分区根据山前各地下水库调节库容大小、需调节水量多少及就近原则来确定。

由于滹沱河地下水库库容较大，沧州、衡水两市需调节水量较多，且距滹沱河地下水库较近，因此将石家庄市与沧州市、衡水市作为一个地下水库调节区（简称为石沧衡区）。

即将沧州、衡水两市经大浪淀和千顷洼水库调节后的余缺水量合并到石家庄市一并调蓄。

同样由于一亩泉、唐沙河地下水库库容较大，廊坊市距保定市较近，廊坊市需调节水量较少，因此将保定市和廊坊市作为一个地下水库调节区（简称为保廊区）。

即利用一亩泉、唐沙河地下水库同时解决保定和廊坊两市的余缺水量调节问题。

邢台市和邯郸市各作为一个地下水库调节区。

各市地下水库调节计算成果如表3所示。

在设定供水方案情形下，石沧衡区所需多年调节地下水库库容9.8亿，当渗漏场利用率为95%时，所需渗漏场规模为1.9亿；保廊区所需多年调节地下水库库容为5.9亿，当渗漏场利用率为95%时，所需渗漏场规模为1.1亿。

分区石沧衡区保廊区邢台市邯郸市全受水区所需多年调节库容/亿利用率95%时所需渗漏场规模/(亿-1)1.91.10.50.543 河北省受水区水资源配置3.1 水资源配置原则水资源配置的总体原则是充分利用太行山前地下水库的调节作用，实现引江水量的高效利用，并与当地地表水、地下水、回用中水联合运用，从而使受水区多种水源得到合理配置，提高城市供水保证率，恢复和改善水环境。

具体配置原则如下。

①地下水库的调节作用，实现引江水量的均匀供给。

由于引江来水量不均匀，年际变化具有连丰、连枯的特点，且一些连枯水段和连丰水段持续时间较长，因此，可以利用太行山前平原区地下水库对引江来水量进行多年调节，将丰水年的余水量储存到地下水库，供枯水年取用，实现以丰补歉，使引江水量能够均匀供给。

②利用地下水库的调节功能，跨区域调配引江水量，提高受水区，特别是东部地区枯水年供水保证率。

中东部的沧州、衡水、廊坊3市，不具备地下调蓄条件，当引江来水为丰水年时，3市将余水量储存在太行山前平原区地下水库，引江来水枯水年的丰水期时，加大引江水量对3市的供给，满足直供外的其余水量临时储存于当地的洼淀，并在引江来水量枯水期时取用。