大沽夾河地下水水源地地下水位警戒線劃定初探

王慧婷，王巍萍

(山東省煙臺市水文水資源勘測局，山東 煙臺264009)

大沽夾河地下水源地位于山東省煙臺市大沽夾河下游的芝罘區、福山區及萊山區所轄范圍內，擔負著向煙臺市三區的城市供水重任，控制流域面積593 km2，富水區面積63.3 km2。水源地地層主要為第四系沖洪積層，地層呈二元結構，上部巖性主要為粉細砂、亞砂土、亞粘土等，下部巖性主要為砂、砂礫石、卵礫石等，地下水類型為河谷平原孔隙水，富水性相對較好，枯水年份水源地及自備井開采量為12.3 m3/d。

該地區屬于北方沿海資源性缺水地區，地下水主要靠降水補給，多年平均水資源量為412 m3，僅為全國人均占有量的五分之一，世界人均水資源量的二十分之一。上個世紀80年代到90年代未，由于連續干旱年份和枯水期嚴重超采地下水，引起大面積海水入侵，海水入侵面積由1992年的39.7 km2增加到2000年的67.8 km2;水位持續下降并形成大面積漏斗區，漏斗區最低水位曾降到－8.69 m，抽水引起多處地面沉降、裂縫。2001年通過在河道上游多處修建攔河閘壩，在內外夾河交匯口修建一道地下截滲墻，截流補源，控制開采，地下水位明顯回升，生態環境才有所改善。因此劃定地下水開發利用警戒線，對該地下水源地實行嚴格的用水管理控制，對促進地下水采補平衡，實現地下水可持續利用，保護生態環境，保障煙臺經濟社會可持續發展具有十分重要的意義。

1 地下水位警戒線劃定方法

1.1 確定基準水位

基準水位是以地下水在開采過程中生態環境不遭受破壞的最低水位，為劃定地下水位警戒線的基準水位，是劃定三條警戒水位的基礎。應采用地下水位動態模擬分析法和含水層厚度比例法，以兩種方法確定的最高水位作為劃定區初步的基準水位。同時，根據基準水位確定的約束條件進行調整，最終確定基準水位。

1.1.1 地下水位動態模擬分析法

以水源地滿負荷開采(即地下水開采量等于評價的可開采量)為條件，模擬不同保證率降水量情況下的地下水位特征，在降水量等于95%保證率的情況下所得出的年最低地下水位定為該水源地的基準水位。

1.1.2 含水層厚度比例法

當含水層為山間河谷平原孔隙水時，將地下水位達到開發利用目標含水層組厚度的2/3時的水位值定為基準水位。

1.1.3 基準水位調整的約束條件

一是將因地下水位下降，可能激發新的地下水污染、海咸水入侵的臨界水位定為基準水位。二是將因地下水位下降，可能引起地面沉降、地面塌陷、地裂縫的臨界水位定為基準水位。

1.2 劃定三條警戒線水位

黃色、橙色和紅色警戒水位是為保障供水安全和保護生態環境設定的預警水位線。“黃色警戒線”為最輕警戒級別，是以基準水位為起點，基淮水位以上滿足3個月正常供水水量所對應的代表水位;“橙色警戒線”為較高警戒級別，是以基準水位為起點，基淮水位以上滿足2個月正常供水水量所對應的代表水位;“紅色警戒線”為最高警戒級別，是以基準水位為起點，基淮水位以上滿足1個月正常供水水量所對應的代表水位。

1.3 警戒線水位計算方法

本地區采用水均衡法(適用于第四系含水層)，水均衡方程為

式中:W可為計算時段內，計算區內可供開采的地下水量;Q總補、Q總排分別為計算時段內，計算區內地下水總補計量、總排泄量;h1、h基為計算區的計算時段初及基準水位;μ為地下水位變幅帶給水度;F為水源地面積。

通過轉換得警戒線水位分別為

式中:H黃、H橙、H紅分別為黃色警戒水位、橙色警戒水位、紅色警戒水位(m);w3、w2、w1分別為3個月、2個月、1個月內正常供水量(萬m3/d);其它同上。

2 大沽夾河地下水庫水源地基準水位的確定

2.1 地下水位動態模擬分析法

大沽夾河地下水源地已經超采，因此以計算區內多年平均水位作為模擬計算的初始水位，通過模擬不同保證率降水量情況下的地下水位特征，得出在相應降水頻率為95%情況下降水量出現在連續干旱后的1989年，為377.8 mm，年最低水位為 －7.0 m。

2.2 含水層厚度比例法

大沽夾河地下水庫水源地為孔隙水，通過加權平均法，確定了給水度和含水層厚度，得出當地下水位達到開發利用目標含水層組厚度的2/3時，確定的基準水位為－5.6 m。

由于沒有約束條件的相關數據資料，本文以地下水位動態模擬分析法和含水層厚度比例法確定的最低水位－5.6 m作為劃定大沽夾河水源地地下水位警戒線的基準水位。

3 地下水位警戒線計算

枯水期地下水開采量主要為消耗儲存量。以水源地基準水位－5.6 m為起點，按照取水量12.3萬m3計算，分別考慮3個月、2個月、1個月內正常供水，依照警戒水位計算方法進行計算。

分析計算結果:大沽夾河地下水水源地地下水位黃色警戒線、橙色警戒線、紅色警戒線分別為 －4.40 m、－4.80 m、－5.20 m。因此，可據此水位進行預警管理。

對于不同的地下水位監測點，習慣用地下水埋深值進行預警管理。用監測井的地面高程減去警戒線水位值即得各監測點地下水埋深值警戒線。

4 結論與建議

基于大沽夾河地下水水源地情況，確定了各監測點的警戒線。由于警戒線的劃定是一個新課題，我們的工作還存在一些不足之處，需要在今后的工作中加強以下方面的研究:

(1)進一步完善基準水位的算法，尤其是地下水位動態模擬分析法，需要進一步的實驗數據。

(2)及時監測水環境地質災害發生時的臨界水位。

(3)水源地、地下水超采區監測點少，代表性不強，監測項目單一，不能滿足研究工作的需要，有待進一步優化地下水監測井的布局，加大監測站網建設力度和取用水監督管理機制，以保證采補平衡，不引起環境地質災害。

(4)地下水位預警管理是一種動態管理，地下水位預警級別隨著水位埋深和用水需求的變化而提高、降低或解除。

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