應急地下水源地運行風險研究——以北京市懷柔應急水源地為例.pdf

1、水資源是基礎資源與戰(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題和環(huán)境問題，同時已被上升到影響國際社會安全的高度。在我國，水資源短缺與水資源時空分布不均，是我們面臨的兩個重要問題。
　　 應急供水，是指在非常情況下，常規(guī)供水不足或受阻中斷時，能夠快速啟用并在一定時間段內(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。應急供水系統(tǒng)建設是短期解決區(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（相對地表水而言）、取水設施不易受到人為或自然破壞等，是較理想的應急供水水源。
　　 北京市懷柔應急備用地下水源地，是我國最早的大型城市應急備用供水系統(tǒng)之一，于2003年8月開始并網(wǎng)運行，按原定設計應于2005年進入水源涵養(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)，以及南水北調水源未到的實際情況，為保障城市供水安全，應急水源地不得不進行了持續(xù)開采。
　　 應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)，以及付出高代價的技術、經(jīng)濟成本為前提的。而當應急供水系統(tǒng)被當作固定水源，按常規(guī)供水系統(tǒng)的供水方式持續(xù)運行，其產(chǎn)生的后果往往是嚴重和難于預測的。應急備用水源地運行風險監(jiān)控的研究在國內(nèi)外還較少，而如北京市懷柔應急地下水源地這樣被迫連續(xù)6年持續(xù)開采的情況，更無先例可鑒。因而以北京市懷柔應急備用水源為示例，進行水源地的開采影響、運行風險研究，具有較強的典型性和可借鑒意義，特別在其已被迫進入持續(xù)開采狀態(tài)連續(xù)

4、6年后開始本文的研究，更能突出應急備用水源地運行風險監(jiān)控研究和必要性和現(xiàn)實意義。
　　 本文在地下水長期觀測網(wǎng)、大地水準網(wǎng)等地面觀測基礎上，針對北京市懷柔應急地下水源地運行引起的生態(tài)環(huán)境地質災害風險以及人為擾動對供水安全的風險，集成"3S"（RS、GPS、GIS）等技術手段，提取應急地下水源地運行風險信息，進行多源數(shù)據(jù)同化，構建準確的區(qū)域三維水文地質概念模型，建立地下水流三維數(shù)值模型。對應急水源地及其周邊地區(qū)的地質及生態(tài)環(huán)境進行

5、分析，建立運行風險評價指標體系，進行應急地下水源地運行風險的綜合評價與區(qū)劃。綜合考慮區(qū)域水文地質條件、水資源狀況、生態(tài)環(huán)境需求等，進行區(qū)域地下水、地表水聯(lián)合調蓄研究，分析區(qū)域水資源養(yǎng)蓄條件。
　　 通過本文研究，以提高應急地下水源地運行風險監(jiān)測能力，增強城市供水安全保障能力，豐富遙感技術在水文地質領域應用的技術方法體系。進行北京市懷柔應急地下水源地安全運行風險評價，提高應急地下水源地安全運行業(yè)務化水平與科學研究水平，為有關管理部

6、門提供輔助決策支持。
　　 取得的創(chuàng)新成果主要有：
　　 以北京市投入運行的懷柔應急地下水源地為研究區(qū)，通過遙感圖像信息提取，調查區(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?，以及區(qū)內(nèi)地表水體、植被等地表生態(tài)環(huán)境因子，結合應急地下水源地建設、開采、監(jiān)測等資料，建立應急地下水源地運行風險評價指標體系；
　　 在區(qū)域水文地質條件分析基礎上，建立潮白河-懷河沖洪積扇水文地質概念模型，并對該概念模型進行數(shù)學描述

7、，選取合適的求解方法（軟件）來建立應急地下水源地地下水數(shù)值模型。通過模型精確刻畫區(qū)域含水層結構特征，分析區(qū)域地下水動態(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，并對不同開采強度、不同開采時長的地下水變化情況進行預測分析；
　　 分析影響應急地下水源地運行的各項因素，選取部分可量化指標建立北京市懷柔應急地下水源地運行風險評價層次分析模型，確定各評價指標的權值。采用專家打分法進行各評價指標的風險度描述，在G