青島市大沽河調水水量平衡分析

曹　敏，陳　棟

（1.青島市水文局，山東 青島 266071；2.青島市水利勘測設計研究院有限公司，山東 青島 266061）

青島市大沽河調水水量平衡分析

曹敏1，陳棟2

（1.青島市水文局，山東 青島 266071；2.青島市水利勘測設計研究院有限公司，山東 青島 266061）

根據2014年青島市大沽河調水期間水文監測數據，分析了調水過程中的水量平衡關系。分析發現，大沽河沿程水量從上游至下游逐漸減少，符合無區間入流徑流規律，各河段流速基本與綜合治理后河道坡降一致。調水對地下水入滲補給造成的地下水位漲幅為0.36 m。

青島市；大沽河；調水；水量平衡

2014年春季，青島市大部分地區出現旱情，局部嚴重干旱，部分地區出現村鎮供水和灌溉用水困難。同時，大沽河綜合治理工程基本結束。為解決大沽河沿岸村鎮供水、農業灌溉和生態環境用水，同時展現大沽河“河暢、堤固、水清、岸綠、景美”的綜合治理效果，青島市政府決定從大沽河上游水庫向下游調水。綜合考慮水庫調水水量、閘壩的運行情況、景觀效果及對目前工況的影響，制定調水方案。調水總量約6 800萬m3。調水水源為北墅水庫擬調水量1 200萬m3，黃同水庫擬調水量1 000萬m3，產芝水庫擬調水量4 600萬m3。

為了能實時監測水流動態，及時調整調水方案，青島市水文局對調水水源、各閘壩和主要控制斷面進行監測斷面設置，共設監測斷面26處。水位、流量、地下水和水質同步監測。按照《水文測驗規范》《河道流量監測規范》監測水位、流量全過程。放水前、放水過程中和放水后監測地下水位變化過程。為完整監測到地下水變化過程，調水期間，地下水人工監測頻次調整為每天8∶00 和20∶00兩次。

1　河道匯流分析

水庫放水總量為6 265萬m3，從各水庫出口至膠州市賈疃橡膠壩之間的河道均形成了河道徑流。分析實測流量發現，沿程水量從上游至下游逐漸減少，符合無區間入流或補給的徑流規律。由于放水流量小，加上河道前期干旱，大部分河床干涸，閘壩攔蓄，所以水流速度較慢，傳播時間較長，沿程損失較大。從水庫開始放水至水頭到達賈疃橡膠壩歷時203.7 h，水流平均流速為0.13 m/s。據統計分析，各河段流速基本與綜合治理后河道坡降一致。

2　地下水變化分析

2.1地下水位變化。

地下水計算期采用15 d，在大沽河河道兩側選擇30眼地下水觀測井作為地下水的基本資料監測點，統計數據分析調水前后地下水位的變化情況。通過對大沽河沿河地下水位觀測井的地下水位變化情況分析，本次調水使大沽河地下水源地水位平均上升0.26 m。

2.2地下水蓄存量變化

分析同時期沿岸各監測站點地下水動態變化規律，發現此次調水河道內地表水補充地下水較明顯的區域為萊西的店埠、武備至平度古峴以下，膠州李哥莊鎮何榮莊以上河道兩側大約421 km2的范圍內。地下水位受地表水影響較大，水位迅速回升，蓄存量增大。根據本地區30眼地下水動態監測井的檢測結果，本次調水使地下水位平均升高0.26 m，考慮前期生產生活大量開采造成水位持續下降的影響，地表水入滲補給實際造成的地下水位漲幅為0.36 m。

小沽河北墅水庫以下河段和大沽河萊西段（大沽河地下水源地以上），兩岸地下水影響范圍按2 000 m計算，水位升高幅度分別按0.12 m和0.10 m計算。根據地下水動態蓄存增加量公式，計算地下水蓄水增量，計算結果為：產芝水庫至程家小里段41.7 km，地下水補給量約241萬m3。北墅水庫至大沽河地下水庫上邊界地下水補給量約246萬m3。大、小沽河地下水補給量總計約3 064萬m3。

3　水量平衡分析

3.1水量平衡

按照水量平衡原理，總損失量等于水庫調水總量扣除閘壩蓄水量。從地表、地下水轉換關系分析，損失量應包括水面蒸發量、地下水補給量、沿途引水量等。根據監測數據統計各監測斷面過水量、閘壩蓄水量，分析沿程損失量。各過水斷面損失量之和為3 686萬m3，閘壩蓄水量2 579萬m3，二者之和為6 265萬m3，與放水量相當。

此次調水沿程較大的引水口主要有龍虎山橡膠壩、岔河橡膠壩、袁家莊橡膠壩、移風攔河閘，其他農業灌溉用水水量較少。經估算，大沽河調水期間由引水口引水500萬m3左右。調水期間有效降雨共三場。水面增加水量約91萬m3。水面蒸發量估算約43.8萬m3。

通過水量平衡計算，水量平衡存在水量差169.2萬m3。分析發現，大沽河上游和小沽河地下水位觀測井較少，導致地下水位升幅計算偏少。分析過水斷面損失量計算結果，產芝水庫至孫洲莊橡膠壩損失量513萬m3，而此段地下水補給量計算值為241萬m3，偏小272萬m3。小沽河偏小38萬m3，比較正常。

3.2損失系數分析

本次調水是大沽河改造工程后的第一次河道蓄水，也是改造后對河道及各個水利工程的總檢驗。根據上述分析，調水中有57.6%的水量在沿途損失，損失量中有84.9%的水量補給了地下水，沿途水量損失主要是由入滲損失造成。

通過計算各河段沿程損失系數可知，由于大沽河沿途地下地質條件不同，其沿途的入滲補給也有很大差別，總體規律是上游小，下游大。除309曲埠橋至葛家埠段入滲損失偏大外（龍虎山引水造成），其余河段皆符合該地區的水文地質規律。

其中，上游產芝水庫以下至孫洲莊段屬于大沽河水源地的上游，含沙層分布不均勻且砂層薄，損失較小，還不足10%。而孫洲莊至賈疃正處于大沽河水源地中，砂層分布廣、厚度大，地下水易接受補給，因而損失系數大。尤其是平度市南村鎮崖頭至膠州市膠萊鎮十五畝地（賈疃）段，因砂層寬厚及地下水開采量大，地下水位低，入滲補給量大，特別是引黃閘至賈疃之間，沿途損失量達到54.4%。

4　結語

1）本次調水從各水庫出口至膠州市賈疃橡膠壩之間的河道均形成了河道徑流。分析流量實測值發現，沿程水量從上游至下游逐漸減少，符合無區間入流或補給的徑流規律。上游流速大于下游流速，各河段流速基本與綜合治理后河道坡降一致。

2）根據本地區30眼地下水動態監測井的檢測結果，本次調水使地下水位平均升高0.26 m，由于前期干旱，而且放水期間正處于春灌期，考慮前期水位持續下降的影響，地表水入滲補給實際造成的地下水位漲幅為0.36 m。大沽河調水使地下水入滲補給增加了約3 064萬m3。

3）根據實際監測及分析數據，本次調水水庫總放水量6 265萬m3，其中閘壩蓄水量2 579萬m3，沿程損失量3 686萬m3，沿程損失量中補給地下水3 064萬m3。

4）從地表、地下水轉換關系分析，損失量應包括水面蒸發量、地下水補給量、沿途引水量等。調水總量加降雨增加量減閘壩蓄水量，水量差169.2萬m3，分析其原因，主要是由于大沽河上游和小沽河地下水位觀測井較少，地下水位升幅計算偏少。分析過水斷面損失量計算結果，產芝水庫至孫洲莊橡膠壩損失量513萬m3，而此段地下水補給量計算值241萬m3，偏小272萬m3。小沽河偏小38萬m3，比較正常。

（責任編輯崔春梅）

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2015-08-31

曹敏（1982—），女，工程師