(四)大沽夹河流域的地下水保护体系
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发布时间：2022-04-27 12:25
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时间：2023-09-19 02:59
1.基于“三条红线”约束的地下水保护体系构建
这里结合烟台市区有关海水入侵防治和地下水保护方面的基本资料，以贯彻最严格水资源管理制度为指导思想，以“三条红线”（水资源开发利用红线、用水效率控制红线、水功能区*纳污红线）为约束，以实现海水入侵防治和地下水可持续利用为目标，以合理*地下水开采量和地下水水位为重点，坚持“预防为主、保护优先、全面规划、综合治理、因地制宜、突出重点、严格管理、持续利用”的工作原则，在大沽夹河流域通过采取“上游建库*蓄水、中游打井拦蓄补源、下游建坝截流阻侵、多源联合调度”的管理策略，即在入海口处建立完善的海水入侵预警预报系统，实时监测海水和地下水的动态变化过程；在海水入侵影响范围内划定禁采区、限采区，有效压缩地下水开采量；在海水入侵区内大量修建地面、地下海水入侵屏障工程体系，有效切断海水入侵通道；在下游修建挡潮闸、拦潮坝、橡胶坝、溢流堰等蓄水调节工程，抬高下游河道的水位；在中游河道内修建大量的渗渠、渗井，加强对地下水的入渗补给。开展地表水、地下水、外调水、海水等多水源联合调度，加强地下水替代水源工程建设，构建地下水保护体系。大沽夹河流域地下水保护体系框架见图8-5。
图8-5 地下水保护体系框架
2.“三条红线”控制指标确定方法
“三条红线”控制指标（用水总量控制指标、用水效率控制指标和水功能区*纳污控制指标）的确定是构建最严格水资源管理制度的前提。然而，目前许多地区在划定“三条红线”指标时，多带有一定的行政色彩和主观意识，缺乏科学严谨的论证态度。为此，首先探讨“三条红线”控制指标的确定方法，为实现多水源联合调度提供支撑。
（1）用水总量控制指标的确定
用水总量控制指标是对取用水总量进行宏观、量化管理的控制指标。从区域供水结构特点出发，选取相应的用水总量控制指标，主要包括地表水用水量控制指标、地下水用水量控制指标和外调水用水量控制指标。在划定用水总量控制指标时，首先充分考虑区域的地表水、地下水资源条件和供水结构，以地表水可利用量和地下水可开采量作为用水量控制指标划定的上限值；其次考虑当前的水资源开发利用水平和替代水源工程的供水潜力，并遵照“优先考虑地表水、充分利用外调水、加大利用再生水、压缩开采地下水”的水源建设理念，给出地表水、地下水、外调水等不同水源在考虑水源置换前提下的最大供水能力；最后结合当地社会经济发展水平及需水情况，并充分考虑未来各指标的可实现性，对各水源的用水量指标进行合理调整，制定满足不同发展水平要求的用水总量控制指标。
（2）用水效率控制指标的确定
用水效率控制指标是对区域用水行为进行精细化管理的控制指标。在选取用水效率控制指标时，可从工业、农业、居民生活等不同用水行业来选取相应的指标，如万元GDP用水量、万元工业增加值取水量、工业用水重复利用率、亩均灌溉用水量、农业灌溉水有效利用系数及人均综合生活用水量、农业节水灌溉率等。用水效率控制指标的确定方法为：首先，分析研究区当前各行业的用水定额大小，并将其与全国节水先进地区相同或相近行业的用水定额进行对比；其次，综合考虑研究区水资源条件、节水水平、替代水源建设情况、城镇居民收入等多方面因素，分析当地各行业的用水效率和节水潜力，确定在最大节水水平下的农业节水灌溉率、灌溉水有效利用系数、工业用水重复利用率和城市污水回用率等效率指标；最后，结合当地社会经济发展水平和水资源管理工作水平，并充分考虑未来各指标的可实现性，对指标进行适当调整，分析指标的合理性。
（3）水功能区*纳污控制指标的确定
水功能区*纳污控制指标是对区域排污总量进行定量化管理的控制指标。从水功能区管理的角度，可选取水功能区达标率、主要污染物入河总量、工业废水达标排放率、城市生活污水处理率等指标作为*纳污指标。相应的确定方法为：首先，科学核定水功能区的水体纳污能力，针对划定的水功能区，在满足水域功能要求的前提下，明确水功能区的水质管理目标；选取合适的数学方法，并综合考虑水功能区的水文特性、自然净化能力、排污状况科学计算水体纳污能力。其次，结合水功能区达标现状、水体纳污能力、污废水处理水平、污染源布局等多方面因素，确定污染负荷削减目标。最后，分析未来的排污水平和水质管理目标，分析水功能区*纳污指标的可实现性，对指标进行适当调整，设定比较适合的控制指标值。
3.“三条红线”控制指标确定
（1）用水总量控制指标
要实现地下水压采目标，确定科学的地下水开采量阈值和地下水水位阈值是制定压采计划的关键。根据烟台市水利局提供的市区范围内典型监测井的Cl-质量浓度、地下水开采量资料，绘制Cl-质量浓度与开采量、埋深相关趋势线。考虑到资料的代表性和完整性，在本次研究中，Cl-质量浓度的确定是以烟台电厂宫家岛水源地监测站观测数据为主，并参照烟台市夹河鸡场、烟台电厂南上坊水源地两个监测站点的观测数据辅助调算得到。
通过对烟台市区历史监测数据的分析，可以看出地下水中Cl-质量浓度与开采量总的变化趋势为：开采量增加Cl-质量浓度也增加，开采量减小则Cl-质量浓度也减小，说明了该区地下水中Cl-质量浓度受控于地下水的开采量，如图8-6所示。
综上分析，只需建立地下水中Cl-质量浓度与开采量、地下水位的关系方程，就可以预测不同开采条件下地下水中Cl-质量浓度。大沽夹河流域地下水中Cl-质量浓度与地区开采量（Q）、埋深（H）的关系方程见式（8-9）、式（8-10）。
ρ（Cl-）＝213.161n（Q）-1718.5 （8-9）
ρ（Cl-）＝139.271n（Q）-25.542 （8-10）
结合海水入侵与地下水作用关系表达式，根据一般的海水入侵判定标准，当ρ（Cl-）＞250mg/L时，就会发生海水入侵，由式（8-1）求得当ρ（Cl-）＝250mg/L时对应的开采量为10248万m3。根据烟台市最新制定的2011～2015年用水总量控制指标，烟台市区地下水控制开采量为12100万m3，与预测的地下水开采量控制阈值基本一致，这也说明预测结果比较合理。在海水入侵得以控制的前提下，再进一步考虑逐步恢复地下水系统的良性循环，尽可能达到入侵之前的均衡状态，按照全市地下水系统整体进行考虑，因此设定烟台电厂宫家岛水源地监测站的ρ（Cl-）＝200mg/L时对应的开采量8100万m3作为2015年的海水入侵防治的地下水开采量控制指标。
图8-6 地下水中氯离子浓度与开采量、埋深相关关系
根据《烟台市2011～2015年度用水总量控制指标》，年度用水控制指标包括当地地表水控制指标、地下水控制指标和区域外调入水量控制指标，即当年最大允许可利用量指标。规定近期烟台市区的年度地表水用水量控制指标为29500万m3、引江水4160万m3，结合上述地下水开采量阈值的计算结果，将地下水控制目标为8100万m3，总用水量控制指标即为41750万m3，见表8-10。
表8-10 大沽夹河流域下游地区规划水平年用水总量控制指标
（2）用水效率控制指标
按照最严格水资源管理制度的总体要求，以提高用水效率，遏制用水浪费，促进水资源的可持续利用，支撑经济社会的可持续发展为目标，烟台市编制《烟台市2011～2015年用水效率控制指标》，大沽夹河流域下游地区在近期（2015年）的用水效率控制指标，见表8-11。
表8-11 大沽夹河流域下游地区规划水平年用水效率控制指标
（3）水功能区纳污控制指标
近年来工业的快速发展和城市化进程的推进，使得废污水排放量不断增加，污染物入河量也随之增加，使得其大大超出了水环境的承载能力，造成部分地区水体污染，水质恶化严重。水污染造成的水体功能下降和水资源可利用量减少，使得本已严峻的水资源供需矛盾更加突出。为进一步推进最严格水资源管理制度的顺利实施，严格控制入河排污总量，保障水生态环境安全，山东省水利厅根据省*批复的《山东省水资源综合规划》和《山东省水功能区划》，按照《山东省水功能区*排污总量的意见》，制定了《山东省水功能区*纳污控制指标（暂行）》，2015年大沽夹河流域水功能区*纳污控制指标见表8-12。
表8-12 大沽夹河流域2015 规划水平年水功能区*纳污控制指标
4.大沽夹河流域下游地区的地下水保护措施
结合烟台市区“十二五”水利规划和近期即将开展的水利工程建设，进一步提出大沽夹河流域下游地区的地下水保护措施，包括工程措施体系的总体布局和管理措施体系。
（1）地下水保护工程措施
针对烟台市的舌状海水入侵方式，可采取“上游建库*蓄水、中游打井拦蓄补源、下游建坝截流阻侵、多源联合调度”的管理策略，市区的地下水保护工程体系具体包括地表水库工程、地下水库工程、水体置换工程、河道拦蓄工程、区调调水工程、替代水源工程等水源开发与地下水保护工程。地下水保护工程措施如下：
1）河口建库，阻断通道。根据当地的水文地质条件，在河口处修建地表、地下水库，阻隔海水侵入，同时拦蓄了地下淡水。
2）梯级拦蓄，加强补给。在入海河流的中下游修建梯级拦河闻坝，开挖渗渠、渗井，配套开展了人工湿地建设，将入海淡水蓄积在河道里，从而加强对地下水的渗入补给。
3）水源替代，封井压采。通过水库外调地表水，置换入侵区的地下水源，大量发展雨水蓄积工程、海水利用工程等非常规水源利用工程，在此基础上大力封井压采，恢复河口处的地下水水位。
4）区域调水，增加供水。随着胶东地区引黄调水工程等工程的建设实施，通过对调水工程的调蓄水库进行除险加固以及优化水厂供水管网，减少对地下水开发，达到缓解或预防海水入侵的效果。
（2）地下水保护管理措施
海水入侵的程度与人为开采地下水有着极其密切的关系，超量开采地下水是造成海水入侵的主要原因。因此，地方*和有关方面应尽快制定或完善地下水管理保护方面的法规条例及配套制度，严格地下水取水许可审批，加强取水计量监管，有计划地调整地下水开采布局；同时加强地下水基础工作建设，包括建设专门监测海水入侵的地下水动态监测网、制定合理水价机制、建立地下水管理模型等相关工作，全面实施地下水管理保护工作。
1）明确城市用水总量控制指标并严格执行取用水管理。
2）建立地下水水位预警线动态监控地下水资源开采，*超采。
3）明确地表水功能区*纳污能力，建立水功能区纳污容量预警线，增加污水处理回用规模，保护水环境。
4）大力推进节水型社会建设和需水管理水平，提高用水效率和效益。
5）建立完善水资源管理信息与决策系统，实现城市多水源联合供水自动化统一调度。
综上所述，大沽夹河是一条季节性河流，汛期为每年的6～9月，径流量占全年径流量的84%，大量水资源得不到利用，流入大海。年际变化也很大，年径流量最大值发生在19年为596万m3，年径流量最小值发生在1999年和2000年均为0万m3。而且大沽夹河流经海阳、乳山、栖霞、牟平、福山、莱山、芝罘区、开发区等8市区，所以大沽夹河水资源的联合调度需要克服时间和地域难题。为了充分发挥地下水库的调节作用，提高水资源的利用率，夹河流域大力发展农业节水灌溉和城市高效用水，并在夹河流域大力兴建水利设施，实现夹河水资源梯级开发和地下水资源保护，从而在空间上实现地表水与地下水的高效联合运用。大沽夹河流域水资源高效利用模式如图8-7所示。
图8-7 大沽夹河流域水资源高效利用模式
