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《吉林大学》 2004年
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北京地区水资源联合调蓄工程实践方案研究

崔瑜  
【摘要】:由于北京地区供水矛盾日益突出,水资源已成为制约社会发展的因素。并且,在 2010 年南水 北调水源进京之前,北京市的缺水局面不可避免。为缓解水资源与高需水量之间的矛盾,必须提 高水资源的利用程度。而地表水与地下水联合调蓄,意味着水资源的合理分配与合理储存,可在 很大程度上解决水资源时空分布不均问题,增加城市供水保证程度。  北京山前广泛分布的冲洪积扇,均由粗颗粒、强透水性第四系含水层组成,厚度由数十米到 数百米,面积达数千平方公里,地下水储存量远大于现有地表水库库容量,水质优良。地下水供 水量占全部供水量的三分之二,逢连续干旱年,地表水水量锐减的情况下,地下水可以保证城市 生活供水,是名副其实的生命之水。尤其永定河、潮白河两大冲洪积扇中上部一直是北京地区主 要的地下供水水源地,被视为城市供水的两大地下水库。多年的连续超量开采,导致地下水含水 层出现了巨大的调蓄空间(水利上可视为空库容)。  永定河、潮白河两大地下水库可通过水利工程与官厅水库、密云水库、怀柔水库、大水峪水 库等地表水库相联系,其中密云水库因水量大,水质好成为北京地区最为重要的生活与工业水源 地;官厅水库是北京地区另一重要地表水源地,虽然因水质日益恶化不能作为生活水源,但还肩 负着京西工业区的供水重任。  因此,选择在永定河、潮白河冲洪积扇中上部地区实施水资源联合调蓄工程,工作区面积分 别为 333 平方公里和 391 平方公里。  经过几年的野外调查和研究工作,并通过对以往地下水人工回灌试验技术的对比分析,综合 考虑地表水库、地下水库的位置以及水利工程设施的连通情况,筛选现有的回灌入渗场地进行, 确定可用于调蓄实践工程的入渗场地主要为三种:天然干涸河渠道、砂石坑以及大口井。上述三 种回灌方式经试验证明调蓄效果明显,可直接应用于工程实践中。河渠道入渗能力与地表水量呈 正相关趋势,若静止入渗时间足够,除少量蒸发外,大部分地表水均可补给至地下;砂石坑入渗 专门设置了回灌入渗试验站,试验结果表明砂石坑平均入渗能力可达 1 立方米/秒;大口井试验点 选择在城区西郊永定河冲洪积扇顶部进行,适用于单一含水层,岩性粒径较粗,水位埋深较大的 地区,试验得出平均入渗强度最大可达 0.5 立方米/秒。  经过地表水源、地表水水质、地下水开采情况以及地下调蓄库容等几方面的调蓄可行性论证, 本研究将北京地区水资源联合调蓄实践方案划分为两部分 — 永定河调蓄区联调实践方案和潮白 河调蓄区联调实践方案。计算永定河、潮白河调蓄区地下调蓄库容分别为 6.24 亿立方米和 6 亿立 方米。  1、永定河调蓄区联调工程实践方案  本区拥有的地表水入渗场地包括永定河河道、南旱河河道、砂石坑、大宁水库、稻田滞洪水 库以及大口井。  调蓄水源输送渠道则主要有永定河河道、南旱河河道、永定河引水渠、京密引水渠和东水西 调输水管线等。区内水利工程设置相对齐备,其中不乏可被联调工程直接利用的设施。  联合调蓄工程分为四部分:南旱河调蓄工程、永定河引水渠调蓄工程、永定河调蓄工程以及 平原水库调蓄工程,计算了工程控制下的调蓄场地入渗能力,  永定河地区各项调蓄工程总入渗能力 817.67 万立方米/日(94.64 立方米/秒)。  2、潮白河调蓄区联调工程实践方案                                                         51 WP=56   潮白河调蓄区已具备的入渗场地包括河道、砂石坑、渠道和水库,所有入渗场地都可通过不 同途径接受水库放水。根据入渗场地的地理位置不同和入渗能力大小, 本次研究中将该地区的联 调工程划分为三部分:潮白河调蓄工程、应急备用水源地调蓄工程和潮河总干渠调蓄工程。  潮白河地区各项回灌工程总调蓄能力 1064.24 万立方米/日(123.17 立方米/秒)。  为了对上述回灌工程效果有更直观地认识,利用 FEFLOW 软件建立数值模拟模型,分别对两个 调蓄区的各部分联调工程进行模拟预测。预测结果表明,联调工程实施后,地表水通过入渗场地 回补至地下,随着回灌时间的增加,地下水位上升面积增大,影响范围受入渗场地类别和当地水 文地质条件的控制,会出现不同的形态。  水资源联合调蓄工程是一项复杂的系统工程,需多年连续运行,利用不定期的多种方式补给 地下水,循序渐进地解决地下水位下降等环境地质问题。因此,可将北京地区的地表水与地下水 联合调蓄工程分阶段实施。  目前北京地区采取建立应急备地下水源地手段解决城市供水紧张的问题,其实质是为了利用 地下水储量丰富、调蓄能力强的优势来弥补地表水水源不足且不稳定造成的供水矛盾,也属于地 表水与地下水之间的联合调蓄。因此,本研究建议先期实施的调蓄工程至少能够首先恢复地下水 源地和应急备用地下水源地的储水量,确保其多年连续供水能力。 确定先期实施的调蓄工程分别为永引-南旱河调蓄工程、潮白河河道调蓄工程以及应急备用水 源地调蓄
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TV213.9

【引证文献】
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【同被引文献】
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