母豬河地下水庫可行性分析

范玲玲 宋振振

(水發規劃設計有限公司，山東 濟南 250000)

地下水庫是利用地殼內的天然儲水空間，儲存水資源的一種地下水開發工程。天然儲水空間就是含水層，包括堅硬巖石和松散堆積物中的空隙、孔隙、裂隙、溶洞等[1]。地下水庫較地上水庫的優勢在于枯水期枯水年可動用地下儲存量，豐水期豐水年再補充恢復[2]，以利備用。山東省是目前地下水庫建設和研究方面比較成熟的省份，修建的水庫多是用于調蓄地下水和防止海水倒灌的[3]。近年來，隨著社會的發展，水資源短缺、淡水流失嚴重，區域地下水位呈持續下降趨勢。開發興建地下水庫工程，通過人工補給或天然回灌含水層抬升地下水位，增加地表水補給地下水的能力，可以消減因地下水超采形成的降落漏斗，減少地面沉陷等地質災害。由于地下水庫現階段缺少必要的技術規范作指導，目前地下水庫的設計主要依據現有地上水庫有關規范和已建成地下水庫的成熟經驗[4]。本文在充分論證母豬河的自然地形及地質條件可行性的基礎上，對地下水庫建設方案進行了比選。母豬河地下水庫建成后可有效緩解水資源緊缺的局面。

1 水資源概況

威海市位于山東半島東端，北、東、南三面瀕臨黃海，北與遼東半島相對，東與朝鮮半島隔海相望，西與煙臺市接壤。2017年，威海市區(含文登區)常住人口134.44萬，其中城鎮人口86.13萬，農村人口48.31萬。根據現狀年總人口、城鎮人口、農村人口、城鎮化率，參照國家有關計劃生育政策和威海市“十三五”規劃，預計到2025年，威海市人口將達到140.19萬，其中城鎮人口91.08萬，農村人口49.11萬。近年來，隨著經濟社會的發展，各部門用水量急劇增加，水資源供需矛盾日益突出。若不考慮其他有效措施，威海市區(含文登區)將繼續面臨嚴重缺水的態勢，阻礙經濟社會的發展。為增加威海市區(含文登區)供水能力，亟需開辟新的水源工程以增加供水量。威海市區(含文登區)水資源主要來源于境內的大氣降水，由于海岸線長，灘涂和島嶼面積大，濱海平原及獨流入海的零星水系多，部分水資源無開發利用價值，屬于人均占有水資源量小于500m3的嚴重缺水地區。母豬河是文登區最大河流，干流總長65km，流域面積為1115.18km2，多年有大量雨洪水下泄入海。該區域為獨立水文地質單元，沿河有深厚的中粗砂層，具備地下水庫的蓄水條件。

威海市區多年平均降水量為737.2mm，多年平均徑流深為223.7mm，多年平均天然徑流量為17381萬m3，多年平均地下水資源量為7200萬m3，全市區水資源總量為21097萬m3。文登區多年平均降水量為810.7mm，多年平均徑流深為271.2mm，多年平均天然徑流量為49602萬m3，多年平均地下水資源量為16400萬m3，全區水資源總量為56193萬m3。在水資源方面，威海市區(含文登區)具有年際變幅大、豐枯懸殊、年內分配不均、旱澇并存、地區間分配不均、調配困難、開發難度大、利用率低、人均水資源量少等特點。

2 水資源開發利用現狀

威海市區2013—2017年多年平均供水量為9149.4萬m3，從威海市區各部門現狀年供水量和用水量分析，地表水供水量占總供水量的比重較大，占87.90%；工業用水占總用水量的比重較大，為總用水量的30.10%。文登區2013—2017年多年平均供水量為9564.0萬m3，地表水供水量占比較大，為57.90%；農業灌溉用水占總用水量的比重較大，為總用水量的40.80%。威海市區(含文登區)2017年95%保證率的可供水量為22895萬m3，需水量為30367m3，缺水量為7472萬m3，缺水率為24.61%；隨著經濟的發展，用水量持續增長，到2025年95%保證率的可供水量為24845萬m3，需水量為31801萬m3，缺水量為6956萬m3，缺水率為21.87%，缺水態勢仍然比較嚴峻。從水資源開發利用角度來看，威海市區應加強工業節水措施，減少工業用水量；文登區應加強農業節水措施，發展節水型農業，減少農業用水量。

3 地質地貌

3.1 區域地質

文登區境內地形復雜，丘陵起伏，溝壑縱橫。平原沿河谷兩岸及濱海地區呈帶狀展布。山地占總面積的19.00%，丘陵占58.40%，平原占22.60%。西部昆崳山脈是膠東屋脊，為西部南北向分水嶺，主峰泰礴頂海拔923.0m；東部鳳臺頂、老驢山、鄒山、老青山等丘陵為東界分水嶺。全境兩側高，中間低，北部高，南部低，像一扇簸箕，口向南，伸向黃海。

3.2 水文地質條件

庫區內基巖主要為中生界白堊系下統青山群八畝地組灰綠色安粗巖、晚元古代晉寧期二長花崗巖、中生代燕山早期二長花崗巖，塊狀構造，主要礦物成分為斜長石、鉀長石、云母和石英。第四系松散堆積物主要為沖洪積相的壤土、砂壤土、中粗砂等，分布在山前、河流兩側及河床、河漫灘處。

水庫區未見有斷層發育，局部裂隙發育。因巖性風化程度不同，裂隙的發育程度及規模有明顯差異。中風化二長花崗巖多為高傾角裂隙，閉合性狀，且同一組裂隙中常見有多條發育；強風化二長花崗巖多發育中、緩傾角裂隙，局部張開，泥屑質充填；全風化二長花崗巖地表多風化成碎屑、碎塊狀，巖體中裂隙不甚明顯，多為延伸長度很短的風化裂隙。

庫區主要賦存第四系孔隙潛水，含水層巖性主要為中粗砂，滲透系數為1.35×10-2～5.22×10-2cm/s，滲透性為中等透水。砂層分布面積廣，厚度為0.6～16.6m，且相對穩定，地下含水層與地表水體之間水力聯系密切，透水性和蓄水條件較好，并具有較好的儲水結構。

3.3 水質分析

根據《地下水質量標準》(GB/T 14848—2017)，結合地下水水質檢測報告，勘察期間母豬河地下水現狀分級為Ⅲ類，以人體健康基準為依據，主要適用于集中式生活飲用水水源及工農業用水。

4 地下水庫庫址建設方案比選

地下水庫位于母豬河沖積平原區，庫區坐落在母豬河流域，北止于左岸支流米山水庫溢洪道下游鴨子夼村、右岸支流旺疃河西旺疃村；南至東望仙莊、臧格莊以南；東至鄭家溝村、臧格莊一帶；西至大英村、林村一帶。水庫的周邊界為補給或隔水邊界，都分布在庫區水動力場上游方向，庫區下邊界為不透水閉合邊界，上邊界為水更替的主要通道，地下截滲墻建立在庫區下游排泄邊界。

4.1 方案擬定

攔蓄工程采取地上攔蓄、地下截滲的蓄水形式。根據上述原則和分析，母豬河地下水庫的建庫方案如下：

方案一：地下截滲工程起始于東望仙莊村南，向東北延伸至母豬河，穿橡膠壩至母豬河左岸，然后向東北延伸至臧格莊西北山體處，長1.86km。截滲墻底進入透水性較弱的基巖。

方案二：地下截滲工程位于東母豬河匯入口下游，起始于高家莊村西，向東南延伸至母豬河，穿橡膠壩至母豬河左岸，向東南延伸至草埠村西山體，長2.30km。截滲墻底進入透水性較弱的基巖。

4.2 方案比選

通過對比分析水資源利用率和投資成本與效益，對以上兩種方案進行比選。

4.2.1 水資源利用率

經計算，母豬河地下水庫方案一下級庫靜庫容為314萬m3，調節庫容為1046萬m3，總庫容為1360萬m3；方案二下級庫靜庫容為451萬m3，調節庫容為1087萬m3，總庫容為1538萬m3。經對比發現，方案二可以實現母豬河地下水的水資源利用率和利用量的最大化、最優化。

4.2.2 投資成本與效益

經濟效益：方案一的地下截滲墻長度較小，投資與產效比較大。

環境效益：東母豬河是目前文登區重要的排污通道，方案二將其納入庫區后，需要解決原來的污水排放問題，防止污水進入地下，污染地下水水質。因此從水質保障方面考慮，方案一優于方案二。

社會效益：兩個方案均有助于地方經濟發展。

4.3 方案確定

綜合以上分析，并結合當地對地下水庫的使用規劃，母豬河地下水庫的功能之一是作為米山水庫的應急備用水源，米山水庫是飲用水源地，要求水質等級為Ⅲ級。方案二中，東母豬河匯入后水質無法達到Ⅲ級標準，因此，本次選定方案一作為母豬河地下水庫庫址。

5 結 論

母豬河地下水庫位于母豬河中下游，地貌主要是河流沖積平原，具有豐富的透水性砂層和建設地下水庫的有利地形條件，總庫容達2200萬m3。通過興建地下水庫工程，進行河道攔蓄；通過“一截一蓄”，增加雨洪資源的利用量；通過“以豐補歉”，可以在豐水期蓄積大量的水資源，以備枯水期利用。

母豬河地下水庫建成后，威海市區(含文登區)用水將實現黃河水、長江水、當地水的聯合調度和優化配置，有效緩解水資源緊缺的局面，具有良好的社會效益和環境效益。