官廳水庫淤積浸沒影響范圍分析

馮超英

（河北省水利水電第二勘測設計研究院，石家莊050021）

1 水庫淤積浸沒現狀

官廳水庫位于永定河上游，地處河北省懷來縣及北京市延慶縣境內。水庫自1955年建成蓄水后，有效地控制了永定河洪水，大大減輕了洪水對北京、天津及下游地區人民生產和生活的威脅。但由于水庫蓄水對庫區周邊地下水位產生頂托作用，1955年庫區周邊土地發生嚴重浸沒，隨著庫區淤積、淤積末端的不斷上延，上游河床逐年抬高，使原來的地下河變成現在的地上懸河，造成桑干河、洋河、媯水河、永定河兩岸產生了大面積浸沒區。

媯水河兩岸浸沒的主要特征為：水庫高水位運行時，地下水位大幅抬高，房屋等基礎設施由于浸沒而遭受破壞，迫使周邊部分村莊向高地遷移。隨著時間推移，庫區周邊土地由于個別年份水庫高水位時將鹽堿托起，水位下降時鹽堿留在土壤表層，土地鹽堿化程度逐年發展，嚴重影響農作物正常生長，造成作物禾苗枯死，土地荒廢，糧食產量一直不能得到提高。

受官廳水庫蓄水頂托作用，造成庫區大量泥沙淤積，庫區尾部永定河、洋河、桑干河河床不斷淤高，原有的地下河變成“地上懸河”，現狀永定河豐沙鐵路8號橋已淤高13.4m，洋河夾河村處河底已淤高5m，桑干河吉家營村處已淤高4m，雙樹村處河底已淤高3.7m，河床比堤外地面高出1.5～2m。河床淤高導致沿河兩岸地表水排水出口抬高，排水不暢形成內澇；原有排泄入河的周邊潛水及部分承壓水水位相應壅高，地下水排泄出路受阻，地下水位抬高，水力梯度由陡變緩，大面積地下水出露地表，致使大面積良田沼澤化，甚至棄耕，作物和果樹爛根，造成減產或絕收；浸沒區村莊房屋因地下水位抬高，地基承載力下降，基礎下沉，加上該區冬季寒冷，地基凍融破壞嚴重，造成地基變形，房屋墻壁斷裂甚至坍塌，部分村莊有大量積水，部分村莊被迫自行搬遷、重建；浸沒區內道路翻漿，行車困難，制約本區經濟發展和對外交流，其他公用設施也遭受不同程度破壞；由于河床抬高，降低了河道行洪能力，造成堤防連年決口，沖毀排灌渠道、泵站及渠系建筑物，僅1995年洋河左堤朱官屯段決口4處，決口總長350m，嚴重影響到兩岸人民群眾的生命安全。

2 涿懷盆地地下水位動態分析

為分析涿懷盆地地下水位動態變化，確定浸沒區的范圍，在浸沒區布設了96眼調查測井，其中涿懷盆地67眼，媯水河庫區兩岸29眼。觀測了潛水水位埋深，進行地下水位動態分析。

2.1 地下水位年際變化

本次地下水位年際變化，系列年選擇為1985～2005年。

（1）洋河以南地區：1985～1988年，水位埋深基本穩定不變；1988～1996年，地下水位累積上升0.2m，年平均上升0.035m；1996～2005年，由于城區地下水大量開采，其地下水動態分為東、西兩部分，大致以大西莊為界。東部地下水位埋深變化不大，西部地下水位累積下降為2.66m，年平均下降0.79m。

（2）洋河以北地區：1985～1988年，水位埋深亦基本穩定不變；1988～1993年，地下水位累積上升0.26m，年平均上升0.05m；1993～2000年，按第四紀地質及地貌圖，將地下水動態分區劃分為灘地與一級階地以下及以上兩部分。灘地及一級階地以上部分，1993～1997年地下水位累積上升0.09m，年平均上升0.02m；1997～2005年水位埋深基本穩定不變；灘地與一級階地以下部分，1993～1997年地下水位累積上升0.54m，年平均上升0.14m；1997～2000年地下水位累積上升0.37m，年平均上升0.12m。

2.2 地下水位年內變化

通過對1997～1999年3年年降水量的分析，1998年相對為豐水年。

涿鹿縣大西莊以東，高水位期出現在3月中旬，低水位期出現在5月上中旬，年變幅為0.76m；大西莊以西，高水位期出現在2月中旬至3月上旬，低水位期出現在5月底至7月下旬，年變幅為1.18～1.33m，說明西部主要受城市開采影響，故變幅較大，且低水位期后延。

懷來縣灘地及一級階地以上部分，高水位期出現在4月底，低水位期出現在11月，年變幅0.14m；灘地及一級階地以下部分，高水位期出現在2月底至3月中旬，低水位期出現在9月下旬至9月底，年變幅在0.31～0.54m。

3 地下水位臨界埋深分析

地下水位臨界埋深是指產生浸沒的地下水位臨界值，如果地下水位的實際埋深小于或等于這個臨界值則產生浸沒，反之則不產生浸沒。

3.1 建筑物地下水位臨界埋深

對于建筑物來說，地下水位臨界埋深為建筑物的基礎砌置深度加基礎以下土的毛細上升高度，該值一般通過實際調查資料分析選定。通過對調查區民用建筑物破壞程度的多次調查及2001年4月份對地下水位埋深的實測，并結合以前資料，根據調查區內潛水位埋深，民用建筑物在不同地下水位埋深地基下沉、建筑物破壞程度，將建筑物浸沒臨界深度確定為3m。

3.2 農作物地下水位臨界埋深

對農作物來說，地下水位臨界埋深為農作物的根系深度加根系以下土的毛細上升高度。地下水位臨界埋深與地層分布、土壤質地、地下水礦化度、水質類型及氣候條件有關，在同一地區氣候相同條件下，地下水臨界深度僅與地層、土壤質地及水質類型有關。農作物地下水位臨界埋深需要根據相關水文地質試驗場實測資料、典型區治理經驗和定位觀測、現狀實地調查等綜合分析確定。

3.2.1 河北平原試驗研究成果

河北平原地區關于鹽堿地改良及地下水臨界深度研究，已有30多年的歷史，其成果見表1。

表1 河北平原地下水臨界深度表

官廳水庫浸沒區土壤屬輕壤土，地下水礦化度為0.45～1.3g/L，表中相應臨界深度為1.8～2.1m。

3.2.2 由試驗場潛水蒸發資料分析臨界深度

西楊莊試驗場位于懷來縣城西南10km，地貌單元屬二級階地，在村南的試驗場地層，0～1m為亞粘土，1～1.5m為粘土，1.5m以下為粉砂；村東的試驗場地層，0～1m為亞粘土，以下依次為粉、細、中砂，村南試驗場地層更具有代表性。

利用潛水蒸發試驗資料，編制地下水埋深與潛水蒸發關系曲線，來確定臨界埋深，此種方法實際上是一種反運算，當地下水埋深淺時，潛水蒸發強烈，毛管水強烈上升；反之，潛水蒸發較弱，毛管水上升亦較弱。一般將地下水位與蒸發量關系曲線的拐點作為臨界深度，其拐點大致在1.8～2m之間。

3.2.3 由地下水位變化資料確定臨界深度

大黃莊村位于懷來縣西南11km，該村橫跨河漫灘、一級階地、二級階地3個地貌單元。1985年以前，灘地地下水埋深在1.2m左右，鹽堿地133.33hm2。一級階地地下水埋深在1.5～2.2m，鹽堿地甚少；2001年調查漫灘地下水埋深在1m，一級階地地下水埋深1.5m，漫灘及一級階地均變成鹽堿地，全村鹽堿地已達400hm2，說明當地下水位小于等于1.5m時，不能制止鹽堿地的發展。

3.2.4 由定點調查資料確定臨界深度

保莊、雙樹及東小莊三村均位于桑干河一級階地，東小莊村北屬二級階地，在1988年三村一線地下水埋深1.2～1.6m，采用灌排與井排相結合的形式，尚能對地下水位進行控制，可種植大田作物；2001年4月調查該區地下水位已上升至1m左右，只能種植稻田，排水壓堿改良鹽堿地。

在東小莊以北的二級階地，排水干溝溝深1.5m，田間溝深1.2～1.3m，僅靠排水溝渠或排水井均不能控制鹽堿地發展，必須與井排相結合，井排降低地下水位一般為0.5～0.6m，據此計算，地下水臨界深度應在1.7～2.1m之間。

綜上所述，官廳水庫浸沒區地下水臨界深度應在1.7～2.1m范圍內，考慮到編制地下水等水位線圖時僅能以民井進行復測，測點多少直接影響制圖精度，等值線僅能以1m為間距，鑒于此，將農作物浸沒的地下水臨界深度定為2m還是比較恰當的。

4 浸沒影響范圍的確定

預測浸沒范圍所依據的水庫水位，一般采用正常蓄水位或1a之內持續時間在2個月以上的運行水位。根據前述地下水變化分析，繪制官廳水庫庫區現狀地下水埋深及等水位線圖，量算地下水不同埋深面積，確定了浸沒面積。

根據該區的地形地貌、第四紀地質條件及浸沒產生的機理等，將官廳水庫浸沒區分成涿懷盆地和媯水河兩部分。涿懷盆地按高水位期地下水位埋深等值線圖確定浸沒治理范圍為156.83km2，其中涿鹿縣為80.34km2，懷來縣為76.50km2；媯水河通過對1985～2000年的庫水位和地下水位分析，地下水位埋深已降至臨界水位以下，浸沒區未新產生或發展，而現在存在的浸沒區屬于老浸沒區治理問題，因此，媯水河浸沒治理范圍按對應官廳水庫庫水位479m確定，其浸沒治理范圍為37.3km2。

［1］陜西省水利科學研究所，清華大學水利工程系泥沙研究室.水庫泥沙［M］.北京：水利電力出版社，1979.

［2］姜乃森.水庫淤積上延問題的分析［J］.水利學報，1997（8）.

［3］水利部海河水利委員會.永定河系防洪規劃［R］.2008.

［4］河北省水利水電勘測設計研究院.官廳水庫庫區浸沒治理工程設計［R］.1986.

［5］河北省水利水電勘測設計研究院.廟宮水庫淤積浸沒治理研究［R］.1997.