地下水库工程 _生活百科

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地下水库工程【地下水库工程】到2025年，世界上将有1/3的国家和地区会面临水资源短缺问题。然而，很多缺水地区，每年却有大量的雨洪径流泄入海洋。尤其是季风气候地区，降水往往只集中在短短的几个月里，大量的淡水没有得到有效利用，使得这些地区同时遭受乾旱和洪涝灾害。
工程介绍调蓄水资源是解决这些矛盾的重要途径之一。除了利用江河湖泊等天然地表水体外，世界各国愈来愈多地通过修建水库调蓄水资源。近几十年来，我国修建了很多地表水库，这些水库在防洪抗旱方面发挥了重要作用，并带来了巨大的经济利益。与此同时，修建地表水库也出现了不少问题。例如：库区泥沙淤积降低了水库调蓄能力，甚至导致水库壅水淤积、洪灾加剧（如三门峡水库）；乾旱半乾旱地区，水库蒸发损失造成水资源的巨大浪费；水库壅水及水库渗漏导致库区地下水位抬升，引起次生沼泽化和盐渍化，触发滑坡崩塌，破坏洄游鱼类的生态环境；库区移民造成了沉重的社会经济负担等。基于以上原因，已开发国家正在放弃修建地表水库调蓄水资源的传统做法，甚至考虑拆除一些已建水库，转而利用地下含水层——地下水库工程（ASR--aquifer storage and recovery）调蓄水资源。地下水库工程将水蓄存在地下岩土的空隙中，可以避免因修建地表水库引起的负效应，就蓄水能力来说造价也远远低于同等规模的地表水库。修建地下水库，还可以多方面改善生态环境。例如，通过人工补给含水层抬升地下水位，可以消减因地下水超采形成的降落漏斗，缓解地面沉降，减少由于抽水引起不均匀沉降导致的地裂缝，阻止海水入侵，恢复湿地面积，缓解土地荒漠化、沙漠化等。总之，利用地下水库调蓄水资源，可以对含水层有计画的补给与回採，实现含水层的可持续利用，并有效改善生态环境。由于我国能源缺乏而水能丰富，降水分布不均，因此，利用地表水库发电、防洪与调蓄水资源，仍有必要；与此同时，有必要大力发展地下水库。发展状况作为一种有效的、环保的、经济的地下开发工程，地下水库工程在国外发展很快。对于该类型的地下开发工程，国外常用的提法是“含水层人工补给”或“含水层储存与回採（ASR--aquifer storage and recovery）”，而在我国则被称之为地下水库工程。美国正在实施“含水层储存回採ASR工程计画”，到2002年7月，正在运行的ASR系统共有56个,而建成的系统则有100个以上。仅佛罗里达州南部，在墨西哥海湾沿岸已经修建了26个ASR工程，约有330口ASR井；下一步，该州将会在内陆湖Okeechobee周围修建ASR工程。如今，ASR工程是美国CERP（Comprehensive Everglades Restoration Plan——综合湿地恢复计画）的重要组成部分。美国国家研究理事会水科学与技术委员会和美国地质调查局水资源研究分委会，还把“含水层储存与回採ASR工程”作为“区域和全国尺度地下水系统调查”最优先资助领域之一。瑞典、荷兰、德国、澳大利亚、日本、伊朗等国，都在实施地下水人工补给，以解决国内水资源短缺问题。瑞典、荷兰和德国的人工补给含水层工程，在总供水中所占的份额分别达到20%、15%和10% 。20世纪50年代起，荷兰在沿海人口稠密的城市地区开展了大规模的地下水人工补给工程；到1990年，地下水人工补给量达到了1.8亿立方米/a 。我国也已经开始实施地下水库调蓄工程，如北京西郊、山东龙口、大连旅顺等地都已经修建了地下水库，积累了一些经验，但是尚未取得较大成效。处于永定河沖洪积扇中上部的北京西郊地下水库，是个多年调节型地下水库。该地下水库利用旧河道、平原水库、深井、废弃砂石坑进行回灌，取得了一定的效果，使得永定河河床地下水位上升2～3m 。山东龙口黄水河地下水库,建成于1995年，是国内第一个设计功能较为完整的地下水库，通过修建拦河闸、地下坝及大量引渗设施，联合调蓄地表水与地下水；据估算，此工程每年可增加地下水1193.4万～5967.0万立方米（不同来源的资料，所提供的地下水增量很不一致，此值仅供参考），起到了阻断海水入侵的作用，同时也改善了库区的生态环境。但是迄今为止，我国利用地下水库工程技术调蓄水资源的工作仅局限于个别地区，已经修建的地下水库报导较少，尚未形成示範工程。因此有必要充分理解其意义，总结国内外经验，有计画、分步骤、讲究实效地加以系统推广。地下水库的优势一是建设成本低,工程不占地、不移民,通过“一截一蓄”,达到蓄水功能；二是工程更安全,和地面水库相比,地下水库没有垮坝的危险,对周边生态环境不会造成破坏；三是综合效益显着,地下防渗墙工程的实施,能够有效阻断海水倒灌路径,起到防治海水侵染的作用,改善两城河入海口区域的生态环境,推动两城河口国家级湿地公园的建设；通过拦蓄地表水、调节地下水,能够形成一座中型水库的储水量,一定程度上弥补我市水资源不足的问题。技术措施地下水库工程蓄水的形式主要分为有坝地下水库和无坝地下水库两种。是否需要修筑地下坝，取决于当地的水文地质条件。一般来说，平原地区地势平坦，地下水水力梯度小，流速慢，或者是一个完整的地下含水层，可以不用修筑地下坝。在地下水流速快（如山前沖洪积扇带），或者有海水入侵威胁时，则往往需要修筑地下坝。相比于地表水库，地下水库“肚大口小，能容难进” 。因此，採取各种措施增强地下水库的进水能力，是成功建立地下水库的关键。如今，国内外採取的含水层人工补给方法主要有三种：地表入渗系统，人工渗透带和灌注井。地表入渗系统一般适用于对潜水含水层的人工补给，需要一定的地面作为蓄水入渗池，通过渗透层补给含水层(图1)；当含水层上方缺乏良好渗透层时，对于上覆弱透水层比较薄的承压含水层或地下水埋藏较深的潜水含水层，需要开挖渗透沟渠或设定渗透砂井，製造人工渗透带增加入渗（图2）；当承压含水层上覆弱透水层较厚时，可以採用管井进行灌注（灌注井法），由于灌注井法补给的水没有经过土壤渗透层的净化，要求灌注的水具有良好的水质，以免造成含水层污染。通常这三种方法都是综合使用的，以求达到对含水层的最有效补给；例如，图3所示的地下水补给系统便是由地表入渗系统和灌注井组成的。值得注意的是，由于地表水中含有悬浮物质、营养物质、有机碳等，不论採用哪一种措施进行地下水人工补给，都会遇到渗透层堵塞的难题。因此，对于补给水源的预处理就显得很重要。