基于南水北调工程背景下滹沱河地下水库的可行性研究

摘要

石家庄市是华北平原水资源与水环境问题较严重的地区，也是南水北调工程的受水区和受益区。近50年来，石家庄市存在诸多与水相关的问题。例如，在河流上游修建水库，河道整治，长期超采地下水，山区来水量减少，地下水位持续下降、地下水位降落漏斗影响范围逐年扩大，河道功能丧失，湿地消失，湖泊萎缩、水资源供需矛盾突出、水环境恶化等问题，严重制约社会经济的发展。此时，迫切需求科学配置南水北调工程水资源和改善地下水环境。 本文对地下水库的基本概念、建库条件、建库的优缺点和建库应关注的问题进行研究和阐释。从地下水的“源”、“流”、“场”、“蓄”、“排”入手，系统研究石家庄市水文地质条件的演化规律，结合近50年来石家庄市水资源与水环境的特征与演变，论证滹沱河地下水库的建库条件——“南水北调工程水资源(调蓄水源)+滹沱河河床(回灌场或入渗场)+石家庄市地下水位降落漏斗(疏干含水层空间为库容)+滹沱河冲洪积扇(良好的地下含水系统或导水系统)”，圈定库区范围，计算特征库容。综合认为建设滹沱河地下水库是科学配置南水北调工程水资源和改善石家庄市地下水环境的一项重要的工程措施。 引入DRASTIC评价方法，对滹沱河地下水库区进行评价，并划分5个区，它们分别是较不易中等易污区、较易污区、易污区、高易污区和极易污区。可根据不同的评价结果，划分不同级别的保护区。即极易污区至较不易污染区，保护区的级别由高级至低级。DRASTIC评价，对滹沱河地下库在运行过程中有预警作用；确保水资源调蓄、开发过程中水资源与地下水环境的良性循环。 对滹沱河地下水库区进行地下水数值模拟，采用两种调蓄方案，科学合理的控制入渗量和压缩开采地下水量，以达到改善地下水环境和科学配置南水北调工程水资源的目的。 因滹沱河地下水库涉及南水北调工程水资源、地表水、地下水、地下水环境、应急供水与安全储备、地下水库持续发展等众多问题。本文从水文循环系统和水资源系统出发，强调水的资源效应、环境效应和社会属性，跳出过去水文地质学家从单一的地下水管理模型、数学优化模型的单一思维模式，提出滹沱河地下水库系统工程概念及其框架，初步实现水资源的资源－环境－社会三级定位。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引 言

1.1课题来源与研究意义

1.1.1课题来源

1.1.2理论意义

1.1.3实际意义

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.2.1国外研究情况

1.2.2国内研究情况

1.2.3发展趋势

1.3 主要内容和研究基础

1.3.1研究内容与方法

1.3.2研究基础

1.4主要研究成果及其表达方式

1.4.1拟解决的关键性问题

1.4.2技术路线与方法

1.4.3主要创新点

1.5本章小结

第2章地下水库的基础知识

2.1地下水库的认知

2.1.1地下水库概念及分类

2.1.2调蓄水源

2.1.3地下水位生态环境效应

2.1.4地下水位与工程

2.1.5地下水库库容

2.2地下水库管理

2.3地下水库的发展前景

2.4本章小结

第3章研究背景

3.1 自然地理

3.1.1地理位置

3.1.2气象

3.1.3水文

3.2社会经济概况

3.3区域地质基础

3.3.1地形地貌

3.3.2地质构造

3.3.3地层岩性

3.4区域水文地质条件

3.4.1含水层基本特征

3.4.2石家庄市地下水降落漏斗的基本特征

3.4.3地下水补蓄径排过程演化

3.5存在的主要水资源与水环境问题

3.5.1水资源现状

3.5.2水环境现状

3.5.3与水资源有关的环境地质问题

3.5.4水资源问题的发展趋势

3.6本章小结

第4章滹沱河地下水库选址及建库条件

4.1地下水脆弱性评价

4.1.1地下水脆弱性的基本含义

4.1.2地下水脆弱性评价方法

4.2地下水库库区地下水脆弱性评价的重要性

4.3滹沱河地下水库库区地下水脆弱性评价

4.4滹沱河地下水库建库条件

4.4.1蓄水条件与蓄水方法

4.4.2特征库容与边界

4.4.3导水系统和含水系统

4.4.4调蓄水源与人工补给入渗场

4.5滹沱河地下水库的生态水位环境效应与工程

4.6本章小结

第5章滹沱河地下水库的数值模拟与优化调蓄

5.1水文地质概念模型

5.1.1模拟区范围

5.1.2含水层水力特征的概化

5.1.3边界条件的概化

5.2数学模型的建立及求解

5.2.1数学模型

5.2.2时空离散

5.2.3水文地质参数

5.2.4源汇项

5.2.5初始水位

5.3模型的识别及验证

5.4地下水量均衡分析

5.5优化调蓄

5.6滹沱河地下水库运行后库区地下水脆弱性评价

5.7本章小结

第6章滹沱河地下水库系统工程

6.1滹沱地下水库库区水文循环系统

6.2滹沱河地下水库营运的问题与挑战

6.3滹沱河地下水库系统工程

6.3.1滚动规划系统

6.3.2管理系统

6.3.3评价系统

6.3.4基础数据库

6.3.5研究系统

6.3.6社会服务系统

6.4本章小结

第7章结论

7.1全文总结

7.2进一步研究建议

致谢

参考文献

个人简历