滹沱河冲洪积扇地下水回灌研究

华北平原人口多，经济发达，但水资源量少，资源环境问题突出，尤其是可用水资源急剧减少，缺水问题越来越严重。为此，采用地下水人工回灌技术，将富余的地表水引入到地下含水层中，是补给地下水资源量的有效方法之一。 本文研究区选在华北平原典型地区滹沱河冲洪积扇，该区古河道发育良好，岩性较粗，储水能力强，加上过量开采造成降落漏斗，为地下水回灌提供了巨大蓄水库容。区内可用回灌水源有黄壁庄水库水源、石津渠水源以及南水北调水源。确定将历史上1977.5～1977.7月的水位作为限制水位。将2009年末水位与限制水位的差通过mapgis的图形空间叠加技术，得出研究区的地下水调蓄空间为74.54×108m3。 在已有滹沱河冲洪积扇地下水流数值模型基础上，预测4种回灌方案的地下水位和储存量的变化，预测时间段为2010年到2020年。结合现有的潜在回灌设施及水源条件，布设了4种回灌方案：河道回灌、砂石坑回灌、回灌井回灌以及石家庄市区压采方案。到2020年与无回灌条件相比，潜水含水层地下水位分别平均上升了1.231m、1.081m、0.017m、2.357m；承压含水层地下水位分别平均上升了0.187m、1.027m、0.027m、0.678m。地下水总累积储变量分别增加了6.10×108m3、4.96×108m3、0.02×108m3和11.76×108m3。可见，地下水人工回灌可以有效地增加含水层的资源量，同时说明南水北调对改善石家庄地下水漏斗、地下水储变量长期负均衡的意义重大。 建立地下水回灌优化管理模型，通过遗传算法求解后可知，在市区压采和几种方案同时回灌，到2020年末石家庄漏斗区已经明显恢复，水位整体上升，较无回灌正常开采条件下，水位最大上升可达到36m，地下水位上升大于2m的面积为2392km2，占整个研究区面积的88.2%，影响范围较水流预测模型面积增加了1389km2；承压含水层的水位也大幅度上升，最高达16m。水流模型与优化模型的累积储变量到2020年，由无回灌的-33.56×108m3增加到-11.72×108m3和-10.51×108m3，地下水资源量分别增加了21.84×108m3和23.05×108m3。说明优化管理模型可以高效求得最优回灌方案。