應(yīng)急地下水源地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)研究——以北京市懷柔應(yīng)急水源地為例.pdf

1、水資源是基礎(chǔ)資源與戰(zhàn)略資源，是人類賴以生存和發(fā)展的基本條件。水資源短缺不僅是全球最緊迫的資源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)已被上升到影響國(guó)際社會(huì)安全的高度。在我國(guó)，水資源短缺與水資源時(shí)空分布不均，是我們面臨的兩個(gè)重要問(wèn)題。
　　 應(yīng)急供水，是指在非常情況下，常規(guī)供水不足或受阻中斷時(shí)，能夠快速啟用并在一定時(shí)間段內(nèi)提供城鎮(zhèn)居民低水平飲用水的需求，以保障城市安全供水。應(yīng)急供水系統(tǒng)建設(shè)是短期解決區(qū)域水資源短缺緊張形式的重要措施之一。而地下水由于其

2、具有水量穩(wěn)定、不易受污染（相對(duì)地表水而言）、取水設(shè)施不易受到人為或自然破壞等，是較理想的應(yīng)急供水水源。
　　 北京市懷柔應(yīng)急備用地下水源地，是我國(guó)最早的大型城市應(yīng)急備用供水系統(tǒng)之一，于2003年8月開始并網(wǎng)運(yùn)行，按原定設(shè)計(jì)應(yīng)于2005年進(jìn)入水源涵養(yǎng)階段，但由于北京地區(qū)連續(xù)干旱的特殊條件的出現(xiàn)，以及南水北調(diào)水源未到的實(shí)際情況，為保障城市供水安全，應(yīng)急水源地不得不進(jìn)行了持續(xù)開采。
　　 應(yīng)急供水之所以能夠成為保證城市安全供水

3、的后盾，是以犧牲區(qū)域水資源、環(huán)境和生態(tài)，以及付出高代價(jià)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)成本為前提的。而當(dāng)應(yīng)急供水系統(tǒng)被當(dāng)作固定水源，按常規(guī)供水系統(tǒng)的供水方式持續(xù)運(yùn)行，其產(chǎn)生的后果往往是嚴(yán)重和難于預(yù)測(cè)的。應(yīng)急備用水源地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控的研究在國(guó)內(nèi)外還較少，而如北京市懷柔應(yīng)急地下水源地這樣被迫連續(xù)6年持續(xù)開采的情況，更無(wú)先例可鑒。因而以北京市懷柔應(yīng)急備用水源為示例，進(jìn)行水源地的開采影響、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)研究，具有較強(qiáng)的典型性和可借鑒意義，特別在其已被迫進(jìn)入持續(xù)開采狀態(tài)連續(xù)

4、6年后開始本文的研究，更能突出應(yīng)急備用水源地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控研究和必要性和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文在地下水長(zhǎng)期觀測(cè)網(wǎng)、大地水準(zhǔn)網(wǎng)等地面觀測(cè)基礎(chǔ)上，針對(duì)北京市懷柔應(yīng)急地下水源地運(yùn)行引起的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)以及人為擾動(dòng)對(duì)供水安全的風(fēng)險(xiǎn)，集成"3S"（RS、GPS、GIS）等技術(shù)手段，提取應(yīng)急地下水源地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)信息，進(jìn)行多源數(shù)據(jù)同化，構(gòu)建準(zhǔn)確的區(qū)域三維水文地質(zhì)概念模型，建立地下水流三維數(shù)值模型。對(duì)應(yīng)急水源地及其周邊地區(qū)的地質(zhì)及生態(tài)環(huán)境進(jìn)行

5、分析，建立運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)行應(yīng)急地下水源地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)與區(qū)劃。綜合考慮區(qū)域水文地質(zhì)條件、水資源狀況、生態(tài)環(huán)境需求等，進(jìn)行區(qū)域地下水、地表水聯(lián)合調(diào)蓄研究，分析區(qū)域水資源養(yǎng)蓄條件。
　　 通過(guò)本文研究，以提高應(yīng)急地下水源地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)能力，增強(qiáng)城市供水安全保障能力，豐富遙感技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)方法體系。進(jìn)行北京市懷柔應(yīng)急地下水源地安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，提高應(yīng)急地下水源地安全運(yùn)行業(yè)務(wù)化水平與科學(xué)研究水平，為有關(guān)管理部

6、門提供輔助決策支持。
　　 取得的創(chuàng)新成果主要有：
　　 以北京市投入運(yùn)行的懷柔應(yīng)急地下水源地為研究區(qū)，通過(guò)遙感圖像信息提取，調(diào)查區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境和地面沉降、地裂縫、巖溶塌陷等地表形變?yōu)暮Γ约皡^(qū)內(nèi)地表水體、植被等地表生態(tài)環(huán)境因子，結(jié)合應(yīng)急地下水源地建設(shè)、開采、監(jiān)測(cè)等資料，建立應(yīng)急地下水源地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；
　　 在區(qū)域水文地質(zhì)條件分析基礎(chǔ)上，建立潮白河-懷河沖洪積扇水文地質(zhì)概念模型，并對(duì)該概念模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述

7、，選取合適的求解方法（軟件）來(lái)建立應(yīng)急地下水源地地下水?dāng)?shù)值模型。通過(guò)模型精確刻畫區(qū)域含水層結(jié)構(gòu)特征，分析區(qū)域地下水動(dòng)態(tài)特征。
　　 根據(jù)供水要求和區(qū)域水資源管理規(guī)劃制定開采方案，并對(duì)不同開采強(qiáng)度、不同開采時(shí)長(zhǎng)的地下水變化情況進(jìn)行預(yù)測(cè)分析；
　　 分析影響應(yīng)急地下水源地運(yùn)行的各項(xiàng)因素，選取部分可量化指標(biāo)建立北京市懷柔應(yīng)急地下水源地運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)層次分析模型，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值。采用專家打分法進(jìn)行各評(píng)價(jià)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)度描述，在G