河道再生水利用安全問題

楊 慶 ,林 健 ,崔 瑜 ,楊巧鳳

(1.北京市水文地質工程地質大隊,北京100195;2.北京市地質礦產勘查開發局,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《永定河綠色生態走廊建設規劃》中首先采用"生態補水型"的治理模式,增加河道蓄水,保護湖泊和濕地,建成由溪流串聯的6處湖泊,溪流長50km,水面面積270ha.市水務局協同市相關部門編制了《永定河綠色生態走廊建設規劃》.預計到2014年將徹底消除永定河大堤安全隱患.

永定河流域的生態修復是按照"以水帶綠,以綠養水"的新理念,研發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 永定河道水文地質條件

永定河平原段位于永定河沖洪積扇的中上部地區,其扇頂部分布單一的砂卵礫石層,向平原區逐漸過渡為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,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300～500m/d.

(2)過渡帶2～3層不穩定砂礫石含水層

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層穩定砂及砂礫石含水層

主要分布在大寧水庫以南地區,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單元再生水利用后對周邊的影響,利用GMS軟件建立數值模型研究了永定河河道受水后對地下水的影響.根據水文地質條件,選定二維模型的長度為1000m,其中左邊100m為河流,深度依據第四系含水層的厚度給定.網格剖分為5mX1m,3個模型概化參數見圖5.模擬的河流入滲系數為0.01m/d,溶質濃度選擇為1.0mg/l,主要考慮地下水中溶質的對流、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;在位于多層區的地層使用再生水,3000天后尚未影響到100m的范圍.

3 結語

在沖洪積扇中上部地區河道利用再生水不僅發揮了"生態功能",同時對地下水有"補給功能".根據水文地質單元,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使用再生水時必須進行河道防滲、再生水要達到規定的質量要求;

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

[1]沈來新,鄧卓智.北京水系生態治理的理念與實踐[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,2010,5(1):7～10.