南水北调中线工程受水区地下水库调蓄能力研究

The necessity and feasibility of groundwater reservoir-based regulation of water resources in intake areas of the South-to-North water transfer is analyzed because stability and continuity of municipal water and industrial water consumption can not be met fully according to the characteristics including inter-annual and annual nonuniformity of runoff quantity of the South-to-North water and the synchronous wetness-wetness or dryness-dryness of water source area and intake districts.The existing problems consisting of incomprehensive characterization of hydrologic cycle and modeling of regulation groundwater reservoir limited to water balance method and numerical groundwater modeling approaches in hydrogeology disciplines are pointed out based on summary of past studies.The qualifications of regulation of groundwater reservoir will be analysis based on the available data and wild hydrogeological insitu tests.The geochemistry approaches, mathematical statistics methods and Distributed hydrological simulation approaches are employed to evaluate the water cycle system, assess hydrogeological parameters and appraise interactions among meteoric water, surface water, soil water and groundwater qualitatively and quantitatively within the area named Anyang Urban underground reservoir of intake districts of the South-to-North water transfer in understanding the hydrology cycle using four waters transformation theory. The regulation function and regulation water quantities of groundwater reservoir is simulated via the modeling hydrology cycle using distributed hydrologic model which overcomes the deficiency of characterization of water cycle using the water balance method and numerical groundwater modeling approaches in underground reservoir area. This research has both significant theoretical meaning and application value because research results will improve the development of the theory of regulation of groundwater reservoir.

针对南水北调引江水的来水量具有年际、年内不均匀和水源区与受水区存在同丰、同枯的特点，不能完全满足受水区城市和工业用水的稳定性和连续性，分析了南水北调受水区修建地下水库，调蓄水资源的必要性和可行性。指出已有研究存在的问题，包括地下水库库区水循环刻画不全面，地下水库调蓄功能模拟和调节水量计算局限于水均衡法和地下水数值模拟法。本课题将结合已有资料和水文地质试验，进行地下水库的调蓄条件分析。在“四水转化”（大气降水、地表水、土壤水和地下水）的理论下，研究南水北调受水区安阳城区地下水库区水循环，构建三维含水层系统模型，主要采用地球化学方法、数理统计和分布式水文模拟方法定性定量评价水循环系统，评估水文地质参数，评价大气降水、地表水、土壤水和地下水相互作用。采用分布式水文模型模拟地下水库区的水文循环，进行地下水库调蓄功能模拟和调节水量计算。研究成果将促进地下水库调蓄理论的发展，具有科学价值和实际意义。

针对南水北调引江水的来水量具有年际、年内不均匀和水源区与受水区存在同丰、同枯的特点，分析了南水北调受水区修建地下水库，调蓄水资源的必要性和可行性。.项目主要研究内容和成果如下：.（1）刻画了地下水库区水循环特征.利用CRD方法研究得到大气降水对地下水的补给率为11%，采用基流分割法确定基径比为26.94%。.地表水同位素值2016年8月δ18O值变化范围为-9‰~-8.7‰，δD值变化范围为-65‰~-63‰，2017年1月δ18O值变化范围为-8.5‰~-8.2‰，δD值变化范围为-63‰~-61‰，地下水稳定同位素值，2016年8月δ18O值范围为-10.4‰~-5.5‰，δD值范围为-75‰~-46‰，2017年1月δ18O值范围为-10.2‰~-5.4‰，δD值范围为-75‰~-45‰。河流中游表明地表水补给地下水，少部分降水补给地下水。下游为大气降水补给浅层地下水。.2016年8月采样地表水、潜水（除16号样）和泉水平均氚年龄均小于2017年1月，地表水与潜水均小于1年。2017年1月地表水采样点氚年龄平均值3.13年，氚年龄值2~5年集中分布，占62.5%。承压水年龄分布特征与氚一致。安阳河与南水北调相交处所在区域承压水年龄在40~50年，向东在安阳河、茶坡沟和洪水河间地区增至50~60多年，南部沿洪水河样点和安阳河下游冲洪积扇缘地带年龄增至60年左右。.（2）分析了地下水库调蓄条件.确定了研究区潜水及承压水的极限最高水位（埋深4m）；潜水的极限最低水位允许疏干至潜水含水层完全饱和厚度的1/3，承压水的极限最低水位为承压含水层顶板标高及其对应的特征库容。确定地下水库区调蓄水源包括大气降水、河水、灌溉回渗等补给、水库汛期前弃水及南水北调余水。研究区西部适合采用回灌井方式进行地下水库回灌补给。.（3）建立了地下水库区分布式水文模型计算调蓄水量.利用MIKE SHE 耦合MIKE 11建立地下水库区分布式水文模型，模拟计算了潜水地下水库的最大调蓄水量为5.2亿m3，实时调水水量为0.29亿m3，潜水地下水库的实时蓄水水量为4.91亿m3；承压含水层的最大调蓄水量为0.55亿m3，承压含水层的实时调水库容为0.36亿m3，承压含水层的实时蓄水库容为0.196亿m3。.研究成果将促进地下水库调蓄理论的发展，具有科学价值和实际意义。