乳山河地下水庫設計探討

楊 利，趙 晉，侯玉霞

（1.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250012；2.陽谷縣水務局，山東 陽谷 252311）

乳山河為乳山市境內第一大河，發源于馬石山南麓的垛魚頂，全長65km，總流域面積1015.8km2，于乳山口注入黃海。流域內主要支流有崖子河、大崮頭河、白石河、流水頭河、諸往河、崔家河、司馬莊河、鋸河等河流。乳山河流域屬典型的暖溫帶海洋性季風氣候，四季分明，冬無嚴寒，夏無酷暑，具有氣候溫和、溫差較小、雨水豐沛、光照充足、無霜期長的特點。秋、冬季以北風、西北風為主，春、夏季以南風、東南風或西南風為主，歷年平均風速為3.2m/s。該流域河流屬半島獨流入海水系，為季風區雨源形河流。河床比降大，源短流急，暴漲暴落，徑流量受季節影響差異較大，枯水季節多斷流。

流域內有大型水庫1座，中型水庫2座。龍角山水庫系大型水庫，位于育黎鎮龍角山村北，總庫容1.08億m3，興利庫容0.59億m3，為乳山市最大淡水水源。臺依水庫系中型水庫，位于夏村鎮臺依村北，總庫容0.23億m3，興利庫容0.13億m3。院里水庫系中型水庫，位于乳山寨鎮耳溝村北，總庫容0.11億m3，興利庫容0.07億m3。

1 建庫條件分析

1.1 補給水源條件

滿足一定數量和質量要求的水源是建設地下水庫的先決條件。攔蓄當地地表徑流是乳山河地下水庫的主要補給水源。乳山河流域內降水量年際變化較大，最大年降水量為1358.9mm（1964年），最小年降水量為338.4mm（1999年），豐枯比為4.02。降水量的年內分配也極不均勻，主要集中在6—9月。汛期降水量占全年降水量的75.2%，而汛期降水量又主要集中在7—8月，其降水量占全年降水量的53.6%。流域內多年平均年徑流量為25336萬m3，多年平均徑流深為249.4mm，大部分徑流流入大海，因此乳山河下游攔蓄利用地表水的潛力很大。

1.2 水文地質條件

建庫的水文地質條件，首先體現在要有一定的蓄水空間和良好的調蓄水條件。要求擬選地下水庫庫址區有一定含水層厚度，包氣帶和含水層巖性顆粒較粗，無大面積分布的弱透水層，有良好的入滲條件，儲水或給水性強，導水性好，含水層埋藏深度不大。特別是在地下水與河水有密切補排關系的沖積扇、濱海河谷、山間盆地、埋藏古河道等地區地下水庫的開發利用價值就更高。建庫的另一個重要因素就是取水條件。要求含水層的滲透性較強，單井涌水量較大。

乳山河中下游，形成地下水富水區。域內含水層厚度多在5～20m之間，主要由中粗沙和沙礫石構成，滲透系數 30～300m/d，給水度 0.15～0.26，單井涌水量一般大于1000m3/d。地下水的流向為河谷下游及地形傾斜方向。地下水支援多數開發用于農業灌溉和農村人畜飲用，開采量不大且不連續，故水位只隨年降水量多寡而升降，相對較為穩定，埋深一般在7m以內，年變幅在0.2～3.1m之間。所以，乳山河下游地區水文地質條件完全滿足建庫條件。

1.3 環境地質條件

對擬選庫址區，要求地質環境狀況良好，地下水開發有利于改善地質環境和減少地質災害。同時要求庫區人口密度較小，無較大污染源，地下水和地表水現狀水質符合相關衛生標準，或雖然現狀水質較差但通過地下水庫調蓄運行后水質狀況有逐步改善的可能。

乳山河濱海河谷下游濱海平原，由于地下水長期超采，形成了地下水位降落漏斗，在河口區誘發了海水入侵，地下水質量下降，降低了供水能力，但修建地下水庫可有效防止海水入侵，改善該地區存在的海咸水入侵、地下水位降落漏斗、土壤鹽漬化、地下水污染等環境地質問題。因此，從改善地質環境出發，修建地下水庫是非常適宜的。

2 工程總體布局

乳山河流域降水集中，河流短而且流急，水資源平均攔蓄利用率低，雨季大部分水流入海洋，攔蓄潛力很大。在乳山河下游規劃的地下水庫，枯水季節利用機井、洼地回灌地下水，抬高淡水漏斗區水位，減緩咸水入侵。庫區位于乳山河下游河谷平原于家莊-馬槽里村之間區域，庫區面積19.6km2。

乳山河地下水庫主要利用第四系含水沙層作為水庫調蓄庫容。根據現場勘察，庫區第四系厚度一般為6～15m，下伏基巖為花崗巖、花崗片麻巖。第四系一般呈雙層結構，僅在河漫灘沙礫石層直接出露，為單層結構。上部地層一般為黏質沙土、沙質黏土、淤泥，厚度0～9m；下部地層主要為含礫粗沙、中粗沙、細沙，厚度一般為3～9m。庫區地下水埋深1～3m，為潛水、淺層微承壓水，地下水庫總庫容2122萬m3。

根據乳山河流域的實際情況，其地下水庫的工程布局如下：

2.1 攔蓄補源工程

在下游修建橡膠壩梯級蓄水工程，不僅能阻止海水通過河道入侵，還能最大限度地利用區域汛期洪水，擴大河道攔蓄水量，增加入滲補給量。

梯級橡膠壩群的布置，按河道的趨勢流態，在保持河道整治線平滑順暢和河床地質條件滿足要求的條件下，橡膠壩壩址、庫區水面與跨河建筑物和兩岸市政建筑有機結合。根據河道比降分析橡膠壩蓄水水深，計算庫區回水長度，確定橡膠壩間距，使河道存連續帶狀水面。橡膠壩工程主要由上游鋪蓋、調節閘、橡膠壩段、充、排水泵站、下游消力池、上下游連接段、管理房等組成。

2.2 回灌補源工程

乳山河地下水庫回灌補源工程以乳山河為主回灌河道，崔家河、司馬莊河為副回灌河道，修建以回灌機滲井、人工滲井滲渠為主的回灌系統，增加地表水補給地下水的能力，回灌布置注重店面結合和整個庫區內均衡布置，利用回灌井形成三維回灌系統。

2.3 地下壩工程

乳山河地下水庫庫區廣泛分布著一層淺海相沙層和一層沙壩—瀉湖相粉沙淤泥層，透水性較強，分層厚度較厚，是海水面狀入侵的界面。同時，庫區內還分布有古河道和基巖斷裂帶，透水性強，是海水面狀入侵的主要通道。為了截斷庫區內地下水流出庫區的滲漏通道和海水入侵的通道，需要建設地下截滲工程，構筑防滲帷幕，上蓄淡下阻咸。可根據庫區的地層分布情況和水文地質特點，按盡量選擇靠近大海、合理避開村莊、覆蓋層最淺的原則布置地下壩軸線。

2.4 地下水開采及監測系統工程

地下水開采工程為庫區內農用灌溉井，以及為自來水廠提供水源的水源地抽水井群。地下水庫監測系統包括建筑物監測和庫區監測。

3 地下水庫建設面臨的主要問題

1）前期工作難度大。由于地下水庫隱蔽性相對較強，因此地下水庫的勘察難度較地表水庫要增加較多，尤其邊界的勘察、含水層厚度的勘察、野外試驗等，勘察的工作量較大，費用較高，周期較長；有些要素和參數測定比較困難，所以地下水庫的資源量的計算誤差較大。地下水庫的補給與開采目前沒有規范可依，設計要求較高。

2）控污、防污要求高。地下水體與地表水體不同，具有流動性慢、置換慢的特點，所以必須以不污染地下水和含水層、不影響含水層補給為前題，嚴格控制水質，防止污染。

3）運行管理相對復雜。通過開采和觀測的手段對地下水位進行控制是地下水庫管理的關鍵，技術要求的難度比較大，庫區地下水位過高，會導致地面鹽漬化與沼澤化等環境地質問題和生態環境問題，地下水位過低，又會引起流干、掉泵、包氣帶墑情降低等問題。地下水庫則需要建立較為完善的開采工程系統，運轉和維護的費用較高。

但是，地下水庫的開發前景是十分廣闊的，在水資源日益短缺的今天，可以用較低的費用提供又一類可供人類利用的水資源調蓄空間，為地表水、地下水聯合調度提供基礎和新的選擇。