滨海地域生态建设与雨洪水资源化以莱州市王河流域为例刘青勇杜贞栋黄继文李旺林.docx
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滨海地域生态建设与雨洪水资源化以莱州市王河流域为例刘青勇杜贞栋黄继文李旺林
滨海地域生态建设与雨洪水资源化——以莱州市王河流域为例(刘青勇杜贞栋黄继文李旺林)
摘要山东半岛滨海地域的降雨年内分派不均,全年的降雨量有三分之二集中在汛期。
该区连年平均河川径流量为74.23亿m3,拦蓄量为25.18亿m3,仅为河川径流量的33.92%,有66.08%的河川径流量直接流入海洋。
滨海地域雨洪水资源化是节水型社会和生态建设的重要内容。
以莱州市王河流域为例分析了山东省滨海地域的生态环境问题。
利用地表水和地下水的联合运用计算模型,分析了连年入海径流量。
提出了拦蓄补源和地下水库集雨利用的工程模式和流域生态与水资源爱惜方法。
关键词:
水资源;雨洪水资源化;生态建设;王河;莱州市
1流域现状与生态问题
1.1流域大体情形
王河位于莱州市东北部,发源于招远市塔山,在招远市境内河长2km,流域面积15km2;王河流经莱州市的三元、驿道、曲家、苗家、平里店、西由、过西、三山岛等乡镇,在三山岛周围注入莱州湾。
该河在莱州市境内王河主槽长48km,流域最大宽度28km,总流域面积449.19km2。
王河流域东与龙泉河相毗邻,西与龙王河交界,南以沟山、塔山为界,与小沽河分水,北部临渤海莱州湾。
1.2拦蓄补源工程
莱州市1956~XX年连年降水量为601.2mm。
王河位于市域东北部,向北流入渤海,是莱州市流域面积(449.19km2)最大的河流,上游有白云洞、赵家、坎上三座中型水库;小
(一)型水库l座,总库容167万m3,兴利库容62.5万m3;小
(二)型水库27座,总库容686.45万m3,兴利库容384.9万m3;塘坝、谷坊共494座,总库容682.2万m3。
全流域累计总库容5515.65万m3,兴利库容3481.6万m3,操纵流域面积147.16km2。
王河流域连年平均径流量6990万m3。
王河下游兴修了地下水库,总库容5693万m3。
1.3王河流域生态问题
(1)王河流域上游现有针叶林类型单一,物种减少,大体上以次生林为主,丛林覆盖率低。
由于人口增加,农业开垦,和山丘区水源修养林因放山砍材、间伐致使林木破坏,林相稀疏,难以修养水源,造成水土流失,直接阻碍到下游河道。
(2)由于连年干旱及王河上游水资源的开发利用,平原区河道长期断流或径流量很小,对平原区地下水补给量减少。
(3)由于河流为季节性河流,且源短流急,汛期洪水暴涨暴落,大量洪水入海,枯水期那么径流量很小,径流量时空散布不均,水资源开发利用难度较大。
(4)河道长期缺水,河道生态受到破坏。
(5)王河下游存在海水入侵问题。
自上世纪70年代,王河流域发生了海水入侵,XX年王河地下水库库区内氯离子含量大于250mg/L的面积为27km2,比XX年减少近2km2,由于回灌补源及调水至人工湖,王河河床双侧及人工湖周围地下水中氯离子含量减少,其中库区内大沙埠庄冷库井,氯离子含量由XX年的468.79mg/L降到XX年的290.26mg/L,史家村东北井,由240.56mg/L降到176.68mg/L,人工湖南西尹家村西北井,由185.05mg/L降到93.39mg/L。
尽管近几年海水入侵现象取得遏制,但仍需增强爱惜方法。
(6)王河流域存在着污染问题。
要紧企业污水年排放量为48783m3/a,农药利用量为761t/a,化肥利用量10707t/a。
2流域地表水、地下水联合运用分析
2.1王河流域水资源系统的组成
一个地域的自然水资源能够分本钱地降水及其产生的地面径流、本地的地下潜流和从境外来的水流,前二者可视为主水资源,后者那么视为客水资源。
王河水资源系统是一个包括来水、出水、用水和排水等子系统组成的综合整体,依照王河流域境内地貌、地质、土壤质地等自然条件的不同并兼顾行政区划等因素,将该区划分为四个分区,如表1。
王河流域水资源联合调度模拟模型演算进程如下[1]:
(1)确信王河流域水资源治理调度方案;
(2)数据文件库调入有关大体数据及有关参数;(3)对王河流域各用水部门(工业、生活等六个用水部门)需水量进行预测;(4)对粮食作物(小麦、玉米)浇灌需水进行逐年推求;(5)对王河干流设定断面的逐年逐时段的径流量进行推求;(6)按计划方案对各水库及拦河闸进行地表水的调度计算;(7)配水计算,即依照各分区供需两边情形进行各时段的配水调度演算;(8)地表水、地下水联合(优化)调度计算:
在每一个时段先对各子区进行垂向的水资源量的互换计算,再进行各子区之间水平方向的水资源量的互换计算;(9)在计算年进行各时段水资源供需平稳分析;(10)假设计算年小于设定的终止计算年份,那么继续循环计算,假设计算年等于终止计算年份,那么程序自动离开循环计算;(11)对逐年计算功效进行统计,并依照要求存入数据文件库以备查阅或打印输出。
2.2王河流域地表水、地下水量联合调度模拟方式
在水资源联合调度模拟计算中,是由各自担负着不同计算任务的工作模块来执行的,工作模块化分为如下几种类型:
(1)存储及传递各类大体数据及各类信息的工作模块(亦称数据文件库),如用于存储本地降雨量系列,有关国民经济指标、各类水文地质参数等;
(2)计算供需两边可供水量及所需水量的工作模块,主若是对本地降水、河道水库蓄水、地下水补给等的统计计算和对本地工业、生活、农业等用水部门蓄水量的预测计算;(3)水资源联合调度工作模块;(4)计算功效输出工作模块。
可依照需要对各类计算功效进行统计及输出;在水资源联合调度计算中,时刻系列长度选择要紧取决于本地已有的历史降雨系列的长短和计算时段的选择,除在推求粮食作物浇灌需水采纳以日计外,均以月作为最短的计算时刻单位。
所成立的计算模型依照要求可进行多方案的演算,每种方案可输出如下要紧计算功效:
各子区及全区范围内逐年逐时段的水资源供需分析;各子区逐时段地下水位的动态转变;不同灌区粮食作物需水与供水的分析;各水库及各拦河闸水均衡分析;因水资源供需动态转变造成滨海平原区地下水位动态转变对海水入侵阻碍的分析。
通过各类操纵指令,能够把各类工作模块联系起来形成统一的动态模拟系统,从而一起完成王河流域长时刻系列水资源动态模拟演算的全进程。
依据多余雨洪水利用工程计划的要求,对王河流域的水资源供需平稳及地下水动态转变进行了长时刻系列的(31年)的模拟分析,对新增拦蓄工程进行了多方案的计算,以2020年作为计划年,每一年新增拦蓄雨洪水资源量125万m3的条件下,预测王河流域弃水入海量为3700万m3,兴修雨洪利用工程连年平都可增加雨洪资源量1800万m3。
因此,在王河成立库容5000万m3的地下水库不仅能够有效利用汛期雨水资源,还能够引调黄河水补充地下水防治海水入侵。
3地下水库集雨利用工程模式
王河地下水库位于莱州市西北20km处,西部、北部濒临渤海。
库区总面积68.49km2,干流长10km。
总库容5693万m3,最大调剂库容3273万m3。
XX年6月完成部份渗井工程和地下北坝、地下西坝,地下水库开始发挥经济效益,XX年6月地下水库工程完工。
其要紧工程设计如下:
(1)地下坝工程
地下坝分为北坝、西坝和副坝。
北坝为库区的北边界,由仓上向东穿过西由拦河闸再向东延伸一段,然后向南转角53度至西由镇街西东北岩石袒露处,地下坝最大墙高34.13m,全长5484m。
西坝由仓上向南,通过崔家、武家村至龙王河北岸,地下坝最大墙高36.81m,全长7269m。
副坝由西由镇村南沿东北—西南走向截断古河道,全长约800m。
地下坝采纳高压喷射板墙,其中北坝、西坝别离采纳定喷(上部10m墙高)、摆喷(定喷以下旋喷以上)和旋喷(墙底入基岩0.5m内),副坝均为摆喷。
孔距1.8m,墙厚0.18m。
(2)回灌工程
地下回灌工程包括表面拦蓄补源工程和地下回灌补源工程两部份。
表面拦蓄补源工程通过改建西由拦河闸、新建过西橡胶坝和利用现有的院上拦河闸,扩大河道拦蓄水量,增加入渗补给量。
地下水回灌补源工程通过新建王河河道内机渗井、人工渗渠和过西引水回灌渠系,加速地表水转化为地下水。
①王河机渗井工程
王河河道内新建机渗井1068眼,机渗井沿河道走向布置,布置方式为梅花型,横向井距50m,纵向排距12.5m,平均深度16m,机渗井穿透各含水层至基岩,为完整井。
机渗井入渗量依照含水层的特点,参考其他工程实验值,通过现场实验最后确信,初选的机渗井入渗量依含水层厚度的不同别离采纳200~499m3/d。
机渗井的结构设计:
机渗井直径900mm,井内埋设外径500mm、内径420mm的砼滤管,滤管与井壁之间回填直径1~4cm的碎石,井口加带有锥形孔的钢筋砼圆形井盖,井盖外径700mm,井底用直径900mm的砼底托盘封底。
机渗井位于底宽1.9m、口宽3.9m、深1.0m的倒锥台型集水坑内,坑内回填两层反滤料,其中底层反滤料为高0.8m、粒径1~4cm的碎石,顶层反滤料为厚0.3m的中粗砂。
②王河人工渗渠工程
王河河道内新建人工渗渠65条,并利用原有的122条人工渗渠。
人工渗渠间距25m,每一个人工渗渠的入渗量采纳实测值217m3/d。
人工渗渠长80m,宽2m,深2m,渗渠两头各设直径2m、深4~9m的渗井,渗井挖穿地表粘土隔水层,并深切到砂层内0.5m。
渗渠、渗井内回填砂砾石,表层为反滤层。
③过西引水回灌渠系
过西引水回灌渠是从过西橡胶坝向西至尹家人工湖开挖的专用引水入渗回灌渠系,引水回灌渠全长2.29km,包括引沟渠一条、渠内机渗井142眼、100万m3回灌坑一个,其中回灌坑为废弃的砂石坑。
(3)开采工程
地下水开采工程为库区内农用浇灌井,为3万吨的净水厂提供水源的两个水源地的抽水井群(尹家水源地和院上水源地)。
王河地下水库工程布置图见图1。
4王河流域生态建设与水资源爱惜方法
(1)成立现代化水质监测系统。
增强地表水、地下水水质监测,王河上游计划布设三个监测点,白云洞水库、赵家水库、坎上水库三个水库每一年2次汛前、汛后两次监测水质;王河全流域布设三个断面东周庭拦河闸、平里店婴里拦河闸和西由拦河闸三处分汛前、汛后监测水质。
布设地下水水质监测点,上游山丘区监测点可稀疏,王河地下水库库区可增加监测网点,全面把握王河流域地表、地下水质状况。
通过水质监测网点的成立,计划王河水质生态型目标,使地下地表水功能达标率由现状的78%达到XX年的85%,2020年95%,2030年100%。
(2)增强城乡水环境综合治理。
通过实施河道整治,污水截流,达标排放,确保水体不受污染。
在王河中下游考虑增加污水处置设施,提高污水处置能力,实施清洁生产和污染物总量操纵,操纵点源污染,禁止向河道直接排放污水和垃圾,增强入河排污口的监测与治理,保证河道水体达到水功能区划目标,同时对非法采金、炼金、围垦河道等违法行为采取严厉方法。
计划三山岛街道建一座污水处置厂,处置能力3万t/d。
(3)通过增强生态农业建设步伐,减少农药、化肥利用量。
操纵面源污染,保证地表水达到Ⅲ类水质以上标准。
(4)植树造林,维持水土。
王河上游山丘区是王河要紧产水区,水质优良,大体未蒙受污染,但是由于人们采石、开矿及砍伐、过度放牧等人类活动,致使植被破坏,水土流失,不仅原有产水潜力没有取得充分发挥,而且水资源数量和质量呈下降趋势,为此上游山丘区应多途径恢复植被,在浅山、丘陵带宜林地,建成稳固的水源修养林,一方面改善了流域生态环境,另一方面水源修养林也是绿色水库,保障和扩大对下游的水源供给,保障河道生态需水。
考虑王河流域丛林覆盖率和水土流失治理率,作为生态型的一个指标。
(5)保证河道必然的生态需水量,慢慢改善和修复河道生态。
5结语
山东半岛滨海地域由于地下水开采多集中于河流下游冲洪积平原和滨海平原,长时刻超采形成区域性地下水位降落漏斗,引发了海水入侵。
山东半岛地域连年平均河川径流量为74.23亿m3,拦蓄量为25.18亿m3,仅为河川径流量的33.92%,有66.08%的河川径流量直接流入海洋。
王河流域雨水资源化的实践说明,山东半岛滨海地域地表径流拦蓄利用潜力专门大,关键是如何通过地表拦蓄工程将这部份地表水引入地下水库区,实现雨洪水资源化。
另外,增强水资源爱惜和水环境爱惜,也是滨海地域生态建设和雨洪水资源化的重要内容。
参考文献
[1]刘青勇,董广青,耿立德,等. 王河流域防治海水入侵的拦蓄补源及调度技术研究.水利水电技术[J],1997,28,18-20.
[2]李旺林,束龙仓,殷宗泽.地下水库的概念和设计理论[J].水利学报,XX,37,613—618.
[3]翁文斌,王忠静,赵建世.XX.现代水资源计划—理论、方式和技术[M].XX:
清华大学出版社.
Ecologicalconstructionandrainwaterutilizationincoastalarea
—ExempledatWangheriverbasininLaizhou
Liu1Qingyong,Du1Zhendong,Huang1Jiwen,Li2Wangli
(1.WaterconservancyResearchInstituteofShandongprovince,2.Shandongprovincialwatertransferprojectresearchcenter,250013)
Abstract:
RainwaterdistributionisuneveninayearincoastalareaofShandongpeninsula.Averagerunoffoftheriveratthemanyyearsis7.4billionm3,thewaterstorageis2.5billionm3,whichaccountfor34%oftherunoffoftheriver.Of66%thetotalrunoffisflowtothesea.Therainwaterutilizationandfloodcontrolisoneoftheimportantcontentsinwatersavingsocietyconstruction.TheecologicalandenvironmentproblemisanalyzedforthecoastalareaofShandonprovincetakentheWangheriverbasininLaizhouasanexample.ThemanyyearsrunofftotheseafromWangheRiverwereanalyzedusingthemodelofcombineduseofsurfacewaterandgroundwater.Themodeofrainwaterutilizationbygroundwaterrechargeandbuildingthegroundreservoiraswellasthemeasuresofwaterresourcesprotectionwereputforward.
Keywords:
waterresources,rainwaterutilization,ecologicalconstruction,Laizhoucity,Wangheriver
注:
原文发表在《浇灌排水学报》XX.vol27(2B)。
作者简介:
刘青勇,男,XX人,博士,研究员,要紧从事水资源与水环境研究。
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