滹沱河地区地下水适宜水位研究_史入宇

地下空间主要利用浅层空间 （ 距离地面以下 10m ） ， 城区建筑物多数设有 1 ～ 2 层地下室 ， 基坑深度一般 小于 6m ， 少数为 6 ～ 12m ， 根 据《高 层 建 筑 岩 土 工 程 ［12］ 勘察规程 》 中 基 坑 工 程 评 价 ， 基坑工程安全等级 多为三级 ， 少 数 为 二 级。 正 定 县 古 城 区 建 筑 以 低 密 度居住建筑为 主 ， 一 般 为 2 ～ 4 层， 古城区以外按照 新城区 进 行 建 设 。 栾 城 县 、 藁 城 市、 鹿泉市区均以 5 ～ 6 层住 宅 楼 为 主 ； 辛 集 市 、 晋 州 市、 灵 寿 县、 深泽 县、 无极县 、 赵县 、 安 平、 宁 晋 市 （ 县） 区 建 筑 物 2 ～ 3 ； 层楼房为主 广大农村地区以平房为主 ， 部分也有了 2 ～ 5 层左右的建筑 。 根据收集调查的研究区建筑物特点及地下空间利 用资料， 对研究区建筑物工程与地下工程设防水位进 行了统计。由于水资源回灌后的地下水位不能超过城 市建筑物的工程设防水位， 依据国家和研究区对设防 制定了地下水安全限制 水位和抗浮水位的相关规定， 水位， 见表 1 。
8 3 10 8 m3 。其中， 浅层地下水开采量为 135. 28 × 10 m ，
图1 Fig. 1
滹沱河浅层地下水超采分区图 Overexploitation zoning map of the
Hutuo river Shallow groundwater
下水超采极为严重， 超采系数达到 4. 32 ； 藁城、 正定、 、 、 ， 0. 赵县 晋州 栾城 属 于 严 重 超 采 区 超 采 系 数 43 ～ 0. 61 ； 其它地区开采程度较低， 尚有扩大开采的可能。 由于长期持续超采， 地下水资源得不到保护和涵 致使研究区地下水位平均埋深已由 20 世纪 60 年 养， 代的 6 ～ 7m， 降至超过 40m。 区内漏斗中心位于石家 庄市区的化肥厂， 最大埋深 52. 40m。 自 1980 年以来， 受降水周期和地下水开采的共同影响， 研究区地下水 位呈阶梯式下降趋势。1990 ～ 2008 年赵县、 藁城、 石 家庄地区地下水位埋深动态变化 ， 见图 2 。
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地下水适宜水位
自前苏联土壤学家 B. B 波勒诺夫建立“地下水临 界深度” 的概念以来， 许多学者对如何确定潜水位临 界深度及怎样把潜水位控制在临界深度以下作了大量 R. Rli 等人研究了地下水位埋深与植 研究。在国外，
0601 ； 修订日期： 20120721 收稿日期： 2012基金项目： 国家“973 ” 计划项目（ 2010CB428804 ） ； 2010 － 2011 年中央分成水资源费项目海河流域地下水管理对 策研究 ）， 作者简介： 史入宇（ 1989女， 硕士研究生， 主要从事地下水科 学与工程研究。 ）， 通讯作者： 崔亚莉（ 1962女， 教授， 主要从事地下水科学与工 程研究。 Email： cuiyl@ cugb． edu． cn
3 洪积扇轴部可达 100m / （ h · m ） ， 水力性质为潜水 － 。 ， 微承压水 由于地下水位下降 全新统 Q4 已基本疏
干， 位于冲洪积扇轴部地区的上更新统 Q3 为主要富水 段。 降水入渗是该区地下水的主要补给来源， 占总补 给量的 44. 85% ～ 63. 67% 。 地下水开采量是地下水 2002 ～ 2009 年平均开采量为 的主要排泄项， 据统计， 8 3 18. 47 × 10 m / a， 占总排泄量的 96. 69% 。 2. 2 地下水资源利用现状与存在问题 石家庄市采水系统主要由供水总公司水厂和各用 水单位自备井组成， 目前供水总公司共建成投产水厂 8 座， 清水池 13 座， 水源井 162 眼， 送水机 37 台， 输配 水管线 1022km， 市区各用水单位自备井约有 500 多 眼， 在石家庄周边的地区自备井的数量现在仍在增加 。 城市地下水集中开采区主要有石家庄市北部水源地开 采区、 东北部工业区开采区和市区内自备井开采区 ， 其 他地区主要为农业用水开采。 研究区 2002 ～ 2009 年地下水开采量为 147. 77 ×
按 k 的大小将浅层地下水分成 3 个区： 严重超采 区（ k ＞ 0. 3 ） 、 一 般 超 采 区 （ 0. 3 ≥ k ≥ 0 ） 和 非 超 采 区 （ k ＜ 0） ， 评价结果， 见图 1 。 由图 1 可知， 研究区整体 处于严重超采状况， 超采系数为 0. 55 。 石家庄市区地
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植被生长以及环境地质问题等
［6 ～ 10 ］
。
地下水适宜水位是指能维持良好地下水环境 、 保 、 证地下水可持续开发利用 发挥地下水资源环境功能 的地下水位或地下水位埋深。 不同的水文地质条件、 环境问题和水文年， 地下水适宜水位也不相同， 因而地 下水适宜水位是一个阈值， 一般可用最高和最低水位 （ 或埋深） 限制值。 确定地下水适宜水位的范围主要 考虑以下几种因素： （ 1 ） 潜水蒸发和土壤盐碱化条件， （ 3 ） 工程地质环境破 （ 2 ） 地下水可能造成污染的条件， （ 4 ） 生态环境破坏的条件， （ 5 ） 地下水的战 坏的条件， 略储备和空间储备。
8 3 采量（ × 10 m / a） ； Q可 — — —允许开采量（ × 10 8 m3 / a） 。
图2 Fig. 2
地下水位埋深动态变化曲线
Dynamic change curve of underground water level
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滹沱河地区地下水适宜水位
结合研究区实际情况， 拟定滹沱河地区地下水回 灌时的适宜水位埋深主要考虑 4 个限制条件。 3. 1 固体废弃物填埋场地影响下的地下水限制水位 滹沱河冲洪积扇中上部有多处非正规垃圾填埋 ， 场 南水北调来水后地下水压采， 会使地下水位回升， 如果地下水位回升高度超过这些非正规垃圾填埋场底 部标高， 会造成垃圾浸泡， 造成地下水污染。垃圾渗滤 液污染地区， 地下水位控制的原则是使地下水位低于
摘要： 滹沱河流域地下水长期无节制开采造成部分浅层含水层处于疏干或半疏干状态， 在分析地下开采现状基础上， 根 采用综合评价方法确定地下水适宜水位上 、 下限划定的原则， 最终给出了 据区内垃圾填埋场和重要构筑物分布等情况， 基于环境、 工程等多限制条件下的地下水适宜水位， 采用 mapgis 网格剖分和叠加技术对滹沱河流域地下水流场进行处
石家庄市位于河北平原中南部， 地下水供水量占 3 ［1 ］ 城市总供水量的 80% 以上， 人均实际用水量 390m ， 是全国严重缺水的大城市之一。 由于地下水过量开 2001 ～ 2003 采， 石家庄市地下水位大幅度持续下降，
［2 ］ 。至 年地 下 水 位 下 降 幅 度 6m， 降 幅 达 2. 32m / a 2009 年， 石家庄市平原区地下水平均埋深 33. 72m， 滹
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2. 1
研究区概况
水文地质条件
研究 区 位 于 石 家 庄 市 及 周 边 县 市， 总面积为 2 5240km 。多年平均降水量 450 ～ 750mm， 年均水面蒸 发量为 900 ～ 1200mm。研究区内主要河流为大沙河、 磁河、 滹沱河， 各河流多年平均径流量依次为： 1. 232 × 10 8 m3 、 0. 564 × 10 8 m3 、 1. 608 × 10 8 m3 。2001 ～ 2003 年 大沙河、 磁河、 滹沱河在区内均无水流通过， 基本处于 干枯状态。河流上游分别修建了王快水库、 横山岭水
Vol． 40 No． 2 Mar． 2013
水文地质工程地质 HYDROGEOLOGY ＆ ENGINEERING GEOLOGY
第 40 卷 第 2 期 2013 年 3 月
滹沱河地区地下水适宜水位研究
史入宇， 崔亚莉， 赵 婕， 邵景力， 孙晓林 ( 中国地质大学( 北京) 水资源与环境学院， 北京 100083 )
堆肥处理场 2 个， 露天堆放场 1 个。 根据有关研究成 ［11 ］ 果 ， 当地下水位下降到垃圾填埋场底板以下， 可以 在一定程度上控制垃圾渗滤液对地下水的污染 ， 考虑 ， 到在垃圾渗滤液长期淋滤的作用下 垃圾填埋场底板 以下垂向上存在约 1m 左右的污染带。 因此， 为安全 将该地区的地下水限制水位控制在各垃圾填埋 起见， 场底板以下 1m。 3. 2 工程建筑限制条件下的地下水限制水位 石家庄市区住宅楼以 5 ～ 6 层为主 ， 城区综合商 高层建筑群为主 ， 高层建筑层数集中在 业区以多层 、 20 ～ 33 层之间 ， 局部也有 45 层的超高层 。 石家庄市
史入宇， 等： 滹沱河地区地下水适宜水位研究
2013 年
垃圾填埋场的水力捕获带， 地下水不受垃圾渗滤液的 污染。 根据 2008 年调查资料显示， 调查区的非正规垃圾 2 填埋场有 16 个， 日处理量 3665t， 占地面积 0. 803km ，
8 已堆放量接近 291. 79 × 10 t。 其中， 在用的简易垃圾 填埋场 9 个， 受控垃圾填埋场 2 个， 焚烧发电厂 2 个，
第2 期
水文地质工程地质
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库、 岗南水库和黄壁庄水库， 其中， 岗南水库和黄壁庄 8 3 8 3 水库总库容分别为 15. 71 × 10 m 和 12. 1 × 10 m 。 研究区位于滹沱河冲洪积扇中上部， 属于山前倾 斜平原水文地质区， 区内地下水主要赋存于第四系松 散岩层孔隙中。主要开采层由全新统和上更新统地层 组成， 底板埋深 20 ～ 160m， 岩性主要为砂卵石、 砂砾 石、 中粗砂夹砂质粘土和粘质砂土。 该含水层连通性 3 好， 富水性较强， 单位涌水量 30 ～ 60m 明地下水位存 物生长以及土壤盐渍化的关系， 在一个合适埋深（ 2. 5 ～ 3. 0m） ， 在该埋深条件下， 既不
［3 ］ 会减 少 作 物 的 产 量 也 不 会 引 起 土 壤 的 盐 渍 化 。 Eamus D 等指出， 在缺水环境， 陆生植被的生存与演变 ［4 ］ 依赖 于 能 否 从 潜 水 面 或 毛 细 带 直 接 吸 取 水 分 。 Lubczynski M W 在干旱荒漠地区研究得出树木根系能 ［5 ］ 延伸到地下数十米， 直接从潜水面吸取蒸腾水分 。 在国内， 临界水位的确定主要考虑因素为土壤盐渍化 、