水庫樞紐地下水環(huán)境影響評價與保護探討
——以鳳凰湖調(diào)蓄水庫工程為例

王俊鵬，陸海玉，鄧繼昌

(山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟南 250012)

水庫樞紐地下水環(huán)境影響評價與保護探討
——以鳳凰湖調(diào)蓄水庫工程為例

王俊鵬，陸海玉，鄧繼昌

(山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟南 250012)

水利工程對地下水環(huán)境的影響主要在于地下水水位和水質(zhì)兩大方面，需要分別針對工程建設(shè)期和運行期是否會對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響進行研究論證。目前水利工程地下水環(huán)境影響研究相對較少。本文以鳳凰湖調(diào)蓄水庫地下水環(huán)境影響評價為例，確定了水庫地下水環(huán)境影響評價等級為三級，針對水庫運行期間從地下水水位和水質(zhì)兩大方面進行了研究區(qū)域地下水環(huán)境影響預測與評價，并結(jié)合評價結(jié)果給出了鳳凰湖調(diào)蓄水庫地下水環(huán)境保護對策與措施。

調(diào)蓄水庫；地下水；影響評價；保護措施

通過修建修建壩、堤、溢洪道、水閘、進水口、渠道、輸水管道等不同類型的水工建筑物，來實現(xiàn)防洪、供水、灌溉、發(fā)電等功能，以滿足人們生活和生產(chǎn)對水資源的需要[1]。水利工程的設(shè)計與建設(shè)同時也要兼顧環(huán)境保護，盡量減少對環(huán)境的改變與破壞。水利工程對地下水環(huán)境的影響主要針對地下水水位和水質(zhì)兩大方面，需要分別針對工程建設(shè)期和運行期是否會對地下水環(huán)境產(chǎn)生影響進行研究論證，即從保護地下水環(huán)境的角度出發(fā)，對擬建工程項目可能造成的地下水環(huán)境變化進行預測，并根據(jù)預測結(jié)果，論證工程項目實施的可行性，同時提出相應的地下水環(huán)境保護措施[2]。

目前地下水環(huán)境影響研究主要集中在煤礦、電廠、隧道工程等，水利工程地下水環(huán)境影響研究相對較少。本文以鳳凰湖調(diào)蓄水庫地下水環(huán)境影響評價為例，確定了該工程評級等級，針對水庫運行期間從地下水水位和水質(zhì)兩方面進行了研究區(qū)域地下水環(huán)境影響預測與評價，并結(jié)合評價結(jié)果給出了鳳凰湖調(diào)蓄水庫地下水環(huán)境保護對策與措施。

1 地下水環(huán)境影響評價等級與要求

1.1 工程概況

根據(jù)本工程總體布置，該配套工程主要由調(diào)蓄工程和供水工程兩部分組成，供水管道采用地埋敷設(shè)方式，為封閉式輸水，對下水環(huán)境影響較小，因此供水工程不單獨考慮，本次地下水環(huán)境影響評價主要是針對鳳凰湖調(diào)蓄水庫工程進行地下水環(huán)境的影響評價。

圍壩為均質(zhì)壤土壩，壩頂高程34.7 m，壩頂寬7.0 m。為減少水庫滲漏，全壩段范圍內(nèi)壩基采用塑性砼防滲墻垂直截滲，其軸線位于圍壩頂外側(cè)，墻頂高程34.70 m，插入⑥層壤土1.5 m，平均墻高14.0 m， 墻厚0.3 m。壩基采取防滲處理方案后，水庫滲漏量減少，截滲效果明顯。

1.2 地下水環(huán)境影響評價等級

采用《環(huán)境影響評價技術(shù)導則-地下水環(huán)境》(HJ 610-2011)附錄C中C.14公式計算影響半徑R0，計算公式如下[3]：

式中：R0為影響半徑，m；H為潛水含水層厚度，m；K為含水層滲透系數(shù)，m/d；W為降水補給強度，m/d；μ為重力給水度，無量綱；t為周期蓄水時間，d；長期蓄水，取365天。

水庫按計算單元分別計算影響半徑，水庫影響半徑取各計算單元中最大值。根據(jù)上述公式，影響半徑計算成果見表1。經(jīng)計算鳳凰湖水庫影響半徑為629 m。

根據(jù)調(diào)查和計算，鳳凰湖水庫地下水環(huán)境影響評價工作等價劃分詳見表2，確定鳳凰湖水庫地下水環(huán)境影響評價等級為三級。調(diào)查評價范圍見圖1。

圖1 調(diào)查評價范圍

2 地下水環(huán)境影響預測與評價

根據(jù)工程分析，工程建設(shè)期不會對場區(qū)地下水水質(zhì)造成污染，也不會引起環(huán)境水文地質(zhì)問題。工程運行期對地下水環(huán)境影響主要是庫水滲漏對評價區(qū)內(nèi)地下水位的影響，分別對地下水位、地下水水質(zhì)進行預測與評價。

2.1 地下水位影響預測與評價

由于輸水管道工程運行期內(nèi)滲漏量極少，不會對沿線地下水產(chǎn)生影響，工程運行期對地下水水位環(huán)境影響主要是庫水滲漏造成水庫周邊地下水水位的抬升。因此，本次預測內(nèi)容為工程運行期正常工況及事故工況下，水庫庫水滲漏對地下水水位抬升幅度進行預測；預測范圍為本次評價范圍內(nèi)水庫滲漏影響到的最大范圍；預測時段自水庫建成蓄水起，至運行30 d、100 d、1 a、5 a、10 a、20 a、30 a。

表1 影響半徑計算成果一覽表

表2 鳳凰湖水庫地下水環(huán)境影響評價工作等級劃分表

2.1.1 預測方法及模型

平原水庫為面狀地下水補給源，概化為沿圍壩一周均勻分布的補給井，對周邊地下水的影響概化為每單個井對地下水的影響，補給量為水庫滲漏量均分到每單個補給井補給地下水。預測方法采用地下水流解析法，預測模型采用《環(huán)境影響評價技術(shù)導則-地下水環(huán)境》(HJ 610-2011)附錄F中非穩(wěn)定運動的潛水情況預測公式，公式如下：

H-h=Δh

2.1.2 計算工況與評價

分別選取正常工況、與事故工況進行計算，其中正常工況下鳳凰湖水庫年滲漏量243.49萬 m3，外壩軸線長9.00 km，每米單井日滲漏量Q為0.74 m3/d，事故工況下由于截滲措施被破壞，滲漏量達到總庫容的21.89%，即459.74萬 m3，防滲措施失效工況下滲漏量按未采取防滲措施時滲漏量的70%計算，即年滲漏量為321.82萬 m3，則每米單井日滲漏量Q為0.98 m3/d。計算結(jié)果見圖2。

(a)正常工況下

(b)事故工況下

可以看出正常工況下，鳳凰湖水庫庫水滲漏對地下水位的影響隨水庫蓄水時間而變化，總體顯示為蓄水時間越長，地下水位抬升越高，影響范圍越大。當水庫運行5年后，地下水位變幅增長較慢，說明庫水滲漏對地下水位的影響基本趨于穩(wěn)定。在事故工況下，鳳凰湖水庫庫水滲漏對地下水位的影響總體顯示為蓄水時間越長，地下水位抬升越高，影響范圍越大。當水庫運行30 d后，地下水位最高上升0.274 m；當水庫運行1年后，地下水位最高上升0.373 m，當水庫運行5 a后，地下水位最高上升0.440 m，地下水位變幅增長較慢，庫水滲漏對地下水位的影響基本趨于穩(wěn)定。

根據(jù)9月和12月水位監(jiān)測資料，鳳凰湖水庫正常工況下與事故狀況下不會造成浸沒和土壤次生鹽漬化。但是在汛期，在徒駭河和鳳凰湖之間的部分區(qū)域，由于河水側(cè)向補給及鳳凰湖側(cè)向滲漏，會使徒駭河和鳳凰湖之間的部分區(qū)域地下水水位雍高，可能造成該區(qū)域部分低洼地帶產(chǎn)生浸沒現(xiàn)象[4]。

2.2 地下水水質(zhì)預測與評價

工程運行期對地下水水質(zhì)的影響主要為庫水滲漏對地下水水質(zhì)的影響。場區(qū)現(xiàn)狀地下水水質(zhì)均受到不同程度的污染，地下水總硬度、氨氮(NH4+)均普遍性超標，溶解性總固體、總大腸菌群等指標均不同程度的超標。根據(jù)工程分析，鳳凰湖庫水各項參數(shù)均能達到Ⅲ類水標準，庫水滲漏補充地下水，能稀釋地下水超標指標的濃度，有意于改善地下水水質(zhì)，因此，庫水滲漏對改善地下水水質(zhì)是有利的。

3 地下水環(huán)境保護對策

根據(jù)工程分析及地下水環(huán)境預測，工程場區(qū)各含水層間水力聯(lián)系密切，水庫蓄水后，為防止水庫滲漏造成地下水大幅度抬升，造成土壤次生鹽漬化等環(huán)境水文地質(zhì)問題，建議采取一定的防護措施。

(1)建立地下水觀測網(wǎng)，加強地下水位觀測。在庫區(qū)周邊建立地下水觀測點，形成系統(tǒng)完整的觀測網(wǎng)，并定期觀測地下水位，發(fā)現(xiàn)問題及時采取有效的治理措施。必要時增挖排水溝，確保地下水位在臨界地下水位埋深以下，防止土壤次生鹽漬化和沼澤化的發(fā)生。

(2)建立完善的灌排體系，在地下水位埋深較淺的地段設(shè)置減壓井和排水支溝，并結(jié)合暗管排堿措施和田間排水系統(tǒng)控制地下水位，防止產(chǎn)生土壤次生鹽漬化。

(3)因地制宜建立生態(tài)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，調(diào)整種植植物或結(jié)合臺基魚塘等控制地下水位，通過農(nóng)田防護林建設(shè)及田間林、果間林的方式，利用喬木發(fā)達根系對地下水的吸收作用，也可起到一定的控制地下水位的作用[5]。

4 結(jié)語

(1)經(jīng)計算鳳凰湖水庫影響半徑為629 m，確定鳳凰湖水庫地下水環(huán)境影響評價等級為三級。

(2)正常工況、事故工況下，蓄水時間越長，地下水位抬升越高，影響范圍越大。

(3)鳳凰湖庫水各項參數(shù)均能達到Ⅲ類水標準，庫水滲漏補充地下水，能稀釋地下水超標指標的濃度，有意于改善地下水水質(zhì)，因此，庫水滲漏對改善地下水水質(zhì)是有利的。

[1]吳中如.水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應用[M].北京:高等教育出版社.2003.

[2]DZ0225-2004建設(shè)項目地下水環(huán)境影響評價規(guī)范[S].

[3]HJ610- 2011環(huán)境影響評價技術(shù)導則：地下水環(huán)境[S].

[4]李寧新.南方低水頭徑流式電站的水庫浸沒問題[J]．

[5]石振華,李傳堯.城市地下水工程與管理手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社.1993．

2016-08-14

王俊鵬(1983-)，男，山東濟南人，工程師，主要從事水環(huán)境治理及評價工作。

P641.8

A

1004-1184(2017)01-0035-02