河道再生水利用安全問題

楊 慶 ,林 健 ,崔 瑜 ,楊巧鳳

(1.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊,北京100195;2.北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局,北京100195)

0 引言

北京市2002年開始,再生水及雨洪水的綜合利用取得了良好的效果.

2010年《永定河綠色生態(tài)走廊建設規(guī)劃》中首先采用"生態(tài)補水型"的治理模式,增加河道蓄水,保護湖泊和濕地,建成由溪流串聯(lián)的6處湖泊,溪流長50km,水面面積270ha.市水務局協(xié)同市相關部門編制了《永定河綠色生態(tài)走廊建設規(guī)劃》.預計到2014年將徹底消除永定河大堤安全隱患.

永定河流域的生態(tài)修復是按照"以水帶綠,以綠養(yǎng)水"的新理念,研發(fā)了基于干涸條件下的再生水補滲凈化及生物為主的河床、灘地、堤防的生態(tài)修復新技術,營造"豐水多蓄,水少多綠,湖泊與濕地交替"的大型城市濕地型河流.

1 永定河道水文地質(zhì)條件

永定河平原段位于永定河沖洪積扇的中上部地區(qū),其扇頂部分布單一的砂卵礫石層,向平原區(qū)逐漸過渡為2～3層的砂卵礫石層和砂層,其地下水由潛水逐漸過渡為承壓水.第四系百米以內(nèi)含水層富水性最好,是地下水的主要開采層(見圖1和圖2).

北京市平原區(qū)永定河道第四系含水層情況見圖1和圖2.

(1)單層砂卵礫石含水層

含水層分布在大寧水庫以北地區(qū),由厚層砂卵石、砂礫石組成.其中蓮石湖以南含水層主要埋深50m,厚度30m左右,底板為第三系半膠結(jié)風化礫巖.蓮石湖以北含水層埋藏在150m以上,厚度20～100m,單位涌水量大于3000m3/d.m,滲透系數(shù)300～500m/d.

(2)過渡帶2～3層不穩(wěn)定砂礫石含水層

分布于大寧水庫以南、到鵝房一帶,由2～3層砂礫石組成,累計厚度15～45m,其底板埋深一般70～80m,單位涌水量2000～3000m3/d.m(見圖3).

(3)多層2～3層穩(wěn)定砂及砂礫石含水層

主要分布在大寧水庫以南地區(qū),含水層由2～3層砂及砂礫石組成,單位涌水量1000～3000m3/d.m(見圖4).

2 河道再生水利用對周邊影響研究

2.1 概念模型

為了研究永定河河道不同水文地質(zhì)單元再生水利用后對周邊的影響,利用GMS軟件建立數(shù)值模型研究了永定河河道受水后對地下水的影響.根據(jù)水文地質(zhì)條件,選定二維模型的長度為1000m,其中左邊100m為河流,深度依據(jù)第四系含水層的厚度給定.網(wǎng)格剖分為5mX1m,3個模型概化參數(shù)見圖5.模擬的河流入滲系數(shù)為0.01m/d,溶質(zhì)濃度選擇為1.0mg/l,主要考慮地下水中溶質(zhì)的對流、彌散擴散作用.

2.2 模型預測

在3個剖面距河流邊界100m,500m和900m處設置3個觀測孔(見圖6),3個地點濃度變化見圖6～圖8.

從溶質(zhì)的濃度變化曲線來看,在位于單一含水地層的天然河道使用再生水,很快影響到了地下水,300天以后影響到500m,1000天以后影響到900m的范圍;位于含水層過渡帶的地段使用再生水,在300天以后影響到100m,1800天以后影響到500m,3000天后尚未影響到900m的范圍;在位于多層區(qū)的地層使用再生水,3000天后尚未影響到100m的范圍.

3 結(jié)語

在沖洪積扇中上部地區(qū)河道利用再生水不僅發(fā)揮了"生態(tài)功能",同時對地下水有"補給功能".根據(jù)水文地質(zhì)單元,對再生水安全利用提出幾點建議.

(1)在各沖洪積扇的頂部地下水補給區(qū)使用再生水時必須進行河道防滲、再生水要達到規(guī)定的質(zhì)量要求;

(2)建議開展北京市河道再生水利用功能區(qū)劃.綜合考慮地表環(huán)境、地下水水文地質(zhì)條件等多方面因素對北京河流再生水利用進行功能區(qū)劃.

[1]沈來新,鄧卓智.北京水系生態(tài)治理的理念與實踐[J].中國水利,2010,(20).

[2]張安京,葉 超,李宇等.北京地下水[M].北京:中國大地出版社,2008.

[3]楊 慶,郭 萌,劉 予等.北京利用土地處理技術將再生水回補地下水可行性探討[J].城市地質(zhì),2010,5(1):7～10.