| 地下水庫(kù)不同于地下水人工補(bǔ)給,，它不是地下水資源超采后的一種補(bǔ)救措施，而是一種有目的,、主動(dòng)性的儲(chǔ)存,、調(diào)節(jié)和利用地下水資源的一種工程措施。 1 地下水庫(kù)的發(fā)展簡(jiǎn)史 地下水庫(kù)的發(fā)展離不開地下水人工補(bǔ)給的歷史,，美國(guó),、荷蘭、俄羅斯等國(guó)家自二十世紀(jì)三十年代就開始了大規(guī)模的人工補(bǔ)給地下水實(shí)踐,。如美國(guó)加州沿海岸線一帶的注水井,，每年回灌處理后的幾十億方地下水，阻止了海水的繼續(xù)入侵,。荷蘭阿姆斯特丹的濱海砂丘人工補(bǔ)給設(shè)施,，利用洪水季節(jié)淡化萊茵河水，注進(jìn)天然入滲井和大井,，年回灌量達(dá)4000萬(wàn)立米,。俄羅斯編制了地下水回灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程運(yùn)行指南?？梢哉f國(guó)外地下水人工補(bǔ)給的技術(shù)是比較成熟和先進(jìn)的,。我國(guó)大規(guī)模的地下水人工補(bǔ)給始于二十世紀(jì)六十年代，上海為解決地面沉降問題,，進(jìn)行了深井回補(bǔ)地下水的實(shí)踐,。 隨著地下水人工補(bǔ)給的發(fā)展，地下水庫(kù)由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),。日本于1972年在長(zhǎng)崎縣野母崎町樺島建成了第一座地下水庫(kù),，盡管僅9000立方米的庫(kù)容，畢竟是世界上早期的地下水庫(kù),。1975年在河北省興建的具有深井回灌系統(tǒng)和開采系統(tǒng)的南宮地下水庫(kù),，卻標(biāo)志著我國(guó)地下水庫(kù)的開始。近年來,，我國(guó)北方地區(qū)為解決干旱和海水入侵問題,，又興起了建造地下水庫(kù)的高潮，北京進(jìn)行了西郊地下水庫(kù)的試驗(yàn),，山東從1990年開始,，先后興建了黃水河地下水庫(kù),、王河地下水庫(kù)和大沽河地下水庫(kù)等，遼寧省也修建了龍河地下水庫(kù),、三澗地地下水庫(kù),，南方貴州省也興建了普定縣馬官地下水庫(kù)等?？梢哉f我國(guó)的地下水庫(kù)建設(shè)技術(shù)和水平達(dá)到和超過了世界先進(jìn)水平,，地下水庫(kù)將是我國(guó)繼地表山區(qū)水庫(kù)、平原水庫(kù)之后興起的又一類重要的蓄水水利工程,。 2 地下水庫(kù)基本概念和分類 2.1 地下水庫(kù)的基本概念 在國(guó)外上,，地下水庫(kù)(groundwater reservoir)是一個(gè)水文地質(zhì)學(xué)術(shù)語(yǔ)，除指地下水庫(kù)意思外,，還含有地下含水層(aquifer)的意思，地下水庫(kù)(groundwater reservoir)與地下含水層（aquifer）具有相似的意思,。而我國(guó)早期的“水文地質(zhì)學(xué)”中,，沒有地下水庫(kù)的概念，只有含水層,、含水構(gòu)造等專業(yè)術(shù)語(yǔ),。 我國(guó)學(xué)者提出的地下水庫(kù)定義：林學(xué)鈺1984年提出“地下水庫(kù)是一個(gè)便于開發(fā)和利用地下水的儲(chǔ)水地區(qū)，具有多種功能,，包括水的供給,、儲(chǔ)存、混合和輸送”[1],。趙天石2002年提出：“地下水庫(kù)是利用地殼內(nèi)的天然儲(chǔ)水空間,儲(chǔ)存水資源的一種地下水開發(fā)工程,。”[2],。杜漢學(xué)2002年提出：“地下水庫(kù)就是指存在于地下的天然大型儲(chǔ)水空間,。”[3],。水文地質(zhì)術(shù)語(yǔ)中,，將地下水庫(kù)定義為地下儲(chǔ)水層。而有些學(xué)者認(rèn)為：將一些地區(qū)的厚大含水層或大型儲(chǔ)水構(gòu)造應(yīng)命名為“地下水庫(kù)”,。 可見,，國(guó)外沒有將地下水庫(kù)和地下含水層的概念區(qū)別開來，國(guó)內(nèi)雖將地下水庫(kù)與地下含水層的概念區(qū)別開來,，但沒有一個(gè)嚴(yán)格的定義,，有時(shí)又將地下含水層與地下水庫(kù)混為一談。 地下水庫(kù)的概念是相對(duì)地表水庫(kù)而言的,。地表水庫(kù)不同于地表湖泊,，在于地表水庫(kù)具有人為地?cái)r蓄和調(diào)節(jié)地表水流的功能。與此類似，地下水庫(kù)不同于地下含水層,，在于人為地干預(yù)了地下水流的天然調(diào)節(jié)能力和擴(kuò)大了地下含水層的蓄水能力,。籠統(tǒng)地將厚大含水層或大型儲(chǔ)水構(gòu)造命名為“地下水庫(kù)”是不科學(xué)的,，從水利工程的角度來講,，可將天然的厚大含水層或大型儲(chǔ)水構(gòu)造命名為地下湖。 從水利工程定義地下水庫(kù)的概念：地下水庫(kù)是利用天然地下儲(chǔ)水空間興建的具有攔蓄,、調(diào)節(jié)和利用地下水流作用的一種水利樞紐,。這個(gè)地下水庫(kù)的定義包含三層意思：一是地下水庫(kù)位于天然地下儲(chǔ)水空間中，這里的天然地下儲(chǔ)水空間一般指地下含水構(gòu)造,，地下儲(chǔ)水空間由巖體和松散堆積層中的孔隙,、裂隙和溶隙組成；二是強(qiáng)調(diào)地下水庫(kù)具有人為地?cái)r蓄和調(diào)節(jié)地下水流的作用,；三指明地下水庫(kù)是一種水利樞紐,，說明地下水庫(kù)是具有多種用途的水利工程。 2.2 地下水庫(kù)的分類 我國(guó)地下水庫(kù)的分類,，最初由林學(xué)鈺按工程構(gòu)筑形式將地下水庫(kù)分為有壩,、無壩和混合類型三種。趙天石結(jié)合遼寧省的特點(diǎn),，根據(jù)地下水庫(kù)的介質(zhì),、地貌成因、位置,、人為開采情況將遼寧省的地下水庫(kù)劃分為五種類型：調(diào)蓄型,、開采漏斗型、河谷型,、陸地巖溶型,、濱海巖溶型。下面提出另外幾種分類方法,。 從地下水庫(kù)分級(jí)管理的角度,，按地下水庫(kù)有效庫(kù)容的不同，可將地下水庫(kù)分為大型（大于1億m3）,、中型（0.1～1億m3）,、小型地下水庫(kù)（小于0.1億m3）。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)這里的庫(kù)容指有效地下庫(kù)容,，即地下水庫(kù)中參與調(diào)節(jié)的那部分地下庫(kù)容,。與地面水庫(kù)不同，地下儲(chǔ)水空間的深度可超過幾百米,，深層地下水有可能占據(jù)大部分庫(kù)容,，而從經(jīng)濟(jì),、環(huán)境和生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，僅能讓有限深度內(nèi)的地下水參與水庫(kù)的調(diào)節(jié),，用總庫(kù)容難以真實(shí)地反映地下水庫(kù)的實(shí)際規(guī)模,。 根據(jù)儲(chǔ)水介質(zhì)的不同，可將地下水庫(kù)分為松散介質(zhì),、裂隙介質(zhì),、巖溶介質(zhì)和混合介質(zhì)地下水庫(kù)。這是強(qiáng)調(diào)的是,，由于儲(chǔ)水介質(zhì)的不同,，地下水的分布特征也不同，地下水動(dòng)力性質(zhì)也不同,，所采用的地下截滲,、回灌、開采工程也會(huì)不同,。如對(duì)于松散介質(zhì)地下水庫(kù),，庫(kù)區(qū)內(nèi)含水層分布相對(duì)均勻，一般采用板墻,、防滲膜截滲,，對(duì)回灌及開采工程布局限制較少,；對(duì)于裂隙介質(zhì)地下水庫(kù),，庫(kù)區(qū)內(nèi)含水層隨斷裂構(gòu)造分布，灌漿截滲,、回灌及開采工程布置受限于斷裂構(gòu)造,；對(duì)于巖溶介質(zhì)地下水庫(kù)，庫(kù)區(qū)內(nèi)含水層分布由巖溶發(fā)育特點(diǎn)決定,，一般采用級(jí)配灌漿,、筑壩（地下河）截滲，回灌及開采工程布置受限于巖溶構(gòu)造,。 根據(jù)地下水埋藏條件,，又可將地下水庫(kù)可分為潛水、承壓水和潛水—承壓水混合地下水庫(kù),。這是考慮地下水壓力水頭的差異會(huì)影響到地下水回灌工程和地下水開采工程,。此外，還可以根據(jù)地下水庫(kù)的用途進(jìn)行分類等,。 綜上所述,，從不同的角度，地下水庫(kù)分類也不同,，但按照儲(chǔ)水介質(zhì)進(jìn)行分類,，最能反映地下水庫(kù)特征,，具有實(shí)用性，上面提到山東,、遼寧已建成的地下水庫(kù)大部分屬于松散介質(zhì)地下水庫(kù),，而貴州馬官地下水庫(kù)則屬于巖溶介質(zhì)地下水庫(kù)。 3 建立地下水庫(kù)的基本條件 建立地下水庫(kù)最基本的條件有兩個(gè)：一是需要有足夠的天然地下儲(chǔ)水空間,；一是需要有充足的水源,。這也是建立地下水庫(kù)的兩個(gè)必要條件。此外,，還應(yīng)考慮可持續(xù)條件,、環(huán)境條件和生態(tài)條件等，特別是環(huán)境條件有時(shí)會(huì)成為建立地下水庫(kù)的決定因素,。 地下儲(chǔ)水空間構(gòu)成地下水庫(kù)庫(kù)容,，天然地下儲(chǔ)水空間一般指各種地下含水構(gòu)造，如洪積扇,、沖積扇,、地下巖溶等，地下水庫(kù)的庫(kù)容由庫(kù)區(qū)內(nèi)巖體和松散堆積層中的孔隙,、裂隙和溶隙等組成,。地下水庫(kù)庫(kù)區(qū)由庫(kù)區(qū)邊界所圍成的相對(duì)封閉的地下空間組成，庫(kù)區(qū)邊界包括進(jìn)水邊界,、泄水邊界以及由地下水分水嶺,、地下壩或不透水帶組成的隔水邊界。 水源是形成地下水庫(kù)的決定性條件,。水源通常指本流域或跨流域調(diào)水引來的沒有污染的地下水,、地表水，以及由廢水的再利用得到的中水,、礦坑排水等,。地下水庫(kù)最主要的特征就是實(shí)現(xiàn)了人工調(diào)節(jié)地下水流，它包括三種調(diào)節(jié)措施：一是通過建造地下截滲工程抬高地下水位,，截住和多蓄地下水,；二是通過人工入滲補(bǔ)源工程，增強(qiáng)了地表水轉(zhuǎn)化為地下水的能力,；三是通過地下水開采,，預(yù)留了地下蓄水空間，相應(yīng)地增大了地下水的蓄水量,。 環(huán)境因素是決定地下水庫(kù)能否興利的重要因素,，它包括兩方面，一方面指庫(kù)區(qū)污染,、地表水回灌等環(huán)境因素對(duì)地下水水質(zhì)的影響,，被污染的地下水庫(kù)是沒有經(jīng)濟(jì)效益的,；另一方面是指建立地下水庫(kù)后地下水位變化是否帶來不利的環(huán)境問題，地下水過高,、過低都會(huì)影響庫(kù)區(qū)內(nèi)作物的生長(zhǎng),，地下水位的大幅降低會(huì)產(chǎn)生地面沉降等。 可持續(xù)條件是指建立地下水庫(kù)不是一次性的,，應(yīng)滿足可持續(xù)發(fā)展的要求,。 生態(tài)條件指建立地下水庫(kù)是否會(huì)對(duì)植物、生物的生存帶來不良的生態(tài)問題,。 3.1 地下水庫(kù)設(shè)計(jì)理論框架 地下水庫(kù)的設(shè)計(jì)理論可稱為地下水庫(kù)工程學(xué),。它是研究如何利用地下儲(chǔ)水構(gòu)造蓄水、興利和防止災(zāi)害的一種水利工程學(xué),。水利工程學(xué),、地下水動(dòng)力學(xué)、水文地質(zhì)學(xué),、地下水水文學(xué)等學(xué)科的發(fā)展為地下水庫(kù)工程學(xué)的建立奠定理論基礎(chǔ),，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)興建的地下水庫(kù)工程為地下水庫(kù)工程學(xué)的建立提供了豐富的實(shí)踐基礎(chǔ)。 地下水庫(kù)工程學(xué)是水利工程學(xué),、地下水動(dòng)力學(xué),、水文地質(zhì)學(xué)和地下水水文學(xué)等專門學(xué)科在地下水庫(kù)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，既有別于各專門學(xué)科而自成系統(tǒng),，又不能代替各專門學(xué)科作用,，更不能完全脫離各專門學(xué)科而單獨(dú)發(fā)展。地下水庫(kù)工程學(xué)的設(shè)計(jì)理論框架有： （1）地下水庫(kù)的建庫(kù)理論,。主要研究適宜建造地下水庫(kù)的儲(chǔ)水構(gòu)造,、水源,，以及研究適宜建庫(kù)的環(huán)境,、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展條件,。 （2）地下水庫(kù)地下水水文學(xué)計(jì)算理論,。主要研究地下水的形成和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，地表水,、包氣帶水和地下水的三水轉(zhuǎn)化規(guī)律,，地下水的動(dòng)態(tài)特征和水均衡理論，地下水資源的計(jì)算和評(píng)價(jià),。 （3）地下水庫(kù)回灌和開采理論,。回灌理論主要研究地下水回灌的機(jī)理,、地下水回灌優(yōu)化理論,、回灌量的計(jì)算理論,、回灌補(bǔ)給條件下地下水動(dòng)態(tài)的規(guī)律等。開采理論主要研究地下水的開采機(jī)理,、地下水開采優(yōu)化理論,、地下水開采量計(jì)算理論、開采條件下地下水動(dòng)態(tài)的規(guī)律等,。 （4）地下水庫(kù)建筑物設(shè)計(jì),。包括①地下截滲工程，又稱地下壩,，用于截?cái)嗟叵聺摿?，形成?kù)區(qū)不透水邊界，可采用各種地下防滲墻,、地下防滲薄膜,、灌漿帷幕（巖體灌漿），筑壩（對(duì)巖溶地下河而言）等方法進(jìn)行截滲,。②地表水回灌工程,，主要指滲井、滲渠,、回灌池（坑）和其它形式的入滲建筑物,。③地下水開采工程，主要指開采井和集水廊道等,。④地表水?dāng)r截工程,，主要指閘、堰,、壩等擋水建筑物,。⑤地下水泄水工程。主要指用于排泄庫(kù)區(qū)內(nèi)多余地下水和殘留物等,。⑥地表排污工程,。⑦潮水?dāng)r截工程。⑧庫(kù)內(nèi)殘留咸水體的處理工程,。⑨地下水監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)等,。 （5）地下水庫(kù)環(huán)境影響和生態(tài)保護(hù)設(shè)計(jì)。包括庫(kù)區(qū)環(huán)境因素評(píng)價(jià),，因建立地下水庫(kù)而引起的生態(tài),、環(huán)境問題評(píng)價(jià)，如地表水回灌對(duì)地下水水質(zhì)的影響等,。 （6）地下水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益分析和評(píng)價(jià),。 3.2 地下水庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例 王河地下水庫(kù)位于山東萊州市王河下游，是依王河興建的松散介質(zhì)地下水庫(kù),，建庫(kù)的主要目的是補(bǔ)給持續(xù)消耗的地下含水層,，防止海水入侵和三山島鎮(zhèn)城市供水,。地下水庫(kù)組成詳見圖1。 圖1 王河地下水庫(kù)工程布置圖 建庫(kù)條件分析：庫(kù)區(qū)內(nèi)分布的沖洪積形成礫質(zhì)粗砂層形成地下儲(chǔ)水空間,，穿過庫(kù)區(qū)的王河是地下水庫(kù)的主要補(bǔ)給水源,。 地下水庫(kù)的組成：（1）、地下壩,，包括地下截滲西壩,、北壩和副壩，全長(zhǎng)13.6公里,。（2）,、回灌工程包括三部分：由王河河道內(nèi)機(jī)滲井、人工滲井滲渠組成的河道地下回灌工程,，由引水渠道內(nèi)機(jī)滲井,、回灌坑（尹家人工湖）組成的渠道地下回灌工程，由西由閘,、院上閘和過西橡膠壩組成的河道表面蓄水入滲工程,。其中機(jī)滲井為穿透整個(gè)含水層的濾水管井，人工滲井滲渠為挖穿表層弱透水層的井渠組合,，回灌池為一廢棄的砂石坑,。（3）、地下水開采工程由兩部分組成：沿庫(kù)區(qū)分布的灌溉用機(jī)井和水源地井群,。（4）,、地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由兩部分組成：用于監(jiān)測(cè)地下壩防滲效果的地下水位測(cè)壓管和用于監(jiān)測(cè)庫(kù)區(qū)地下水位、水質(zhì)狀況的監(jiān)測(cè)井,。 王河地下水庫(kù)是松散介質(zhì)地下水庫(kù)的典型代表,。它包含了地下水庫(kù)最主要的四個(gè)組成部分：即地下截滲工程、地表水回灌工程,、地下水開采工程和地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng),。 4 結(jié)語(yǔ) 以上初步討論了地下水庫(kù)基本概念、分類,、建庫(kù)基本條件,，以及地下水庫(kù)設(shè)計(jì)理論框架,，并通過實(shí)例加深了對(duì)地下水庫(kù)基本概念和設(shè)計(jì)理論的認(rèn)識(shí),。隨著地下水庫(kù)工程實(shí)踐的日益豐富，人們對(duì)地下水庫(kù)的認(rèn)識(shí)會(huì)不斷深化,，地下水庫(kù)的設(shè)計(jì)理論也會(huì)不斷地豐富和完善,。 |
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