《入滲池塘地下水人工回補技術與應用(中英文對照)》在總結荷蘭阿姆斯特丹沙丘滲濾系統(tǒng)運行60多年成功經驗的基礎上,研究了北京潮白河地下水人工回補工程可行性與概念設計,并開展了試驗性補水,系統(tǒng)闡述了入滲池塘地下水人工回補工程可行性研究、規(guī)劃設計、施工、運行與管理及監(jiān)測等技術要點。該書內容翔實,工程指導性強,具有較強的借鑒意義。
《入滲池塘地下水人工回補技術與應用(中英文對照)》可供從事地下水資源開發(fā)利用及保護的規(guī)劃、設計、科研、管理人員參考,也可供高等院校水文與水資源工程、地下水科學與工程、水利工程、環(huán)境工程等專業(yè)師生參考。
隨著社會經濟的快速發(fā)展,水資源供需矛盾日益突出,城市供水短缺尤為嚴重。地下水作為中國北方城市的重要供水水源,長期處于超量開采,已經造成大面積降落漏斗,誘發(fā)了諸多地質生態(tài)環(huán)境問題。實施地下水人工回補,防止地下含水層疏干,已經成為中國國家水資源管理的重要措施。
北京市屬于資源型重度缺水特大城市,地下水長期高強度開發(fā)利用引發(fā)了地面沉降等一系列環(huán)境地質問題。2014年年底,南水北調中線工程全線通水,一方面緩解了北京市水資源短缺狀況,另一方面,多余的來水也為地下水人工回補創(chuàng)造了水源條件。
地下水人工回補是地下水資源可持續(xù)開發(fā)利用的重要解決方案,己成為許多國家城市供水的一項重要措施。中荷雙方于2014年10月在北京召開圓桌會議,商議擬在北京市開展地下水人工回補合作項目。北京市水務局代表團多次訪問荷蘭,考察了阿姆斯特丹沙丘滲濾系統(tǒng),并制定了北京市地下水人工回補示范項目計劃。2016年9月,北京市水務局與亞洲開發(fā)銀行簽署了關于北京項目的諒解備忘錄,啟動了地下水人工回補計劃。中荷雙方合作開展了地下水人工回補關鍵技術研究,成立了聯(lián)合研究團隊,系統(tǒng)梳理了阿姆斯特丹市沙丘系統(tǒng)60余年的運行管理經驗,總結了入滲池塘地下水人工回補工程技術及相關管理運行規(guī)范,編制了《北京市潮白河地下水人工回補工程可行性研究報告》,提出了潮白河地下水人工回補工程概念設計,同時北京市水務局利用南水北調工程多余來水開展了試驗性回補和監(jiān)測。在上述成果的基礎上,編制了這本入滲池塘地下水人工回補工程規(guī)劃、設計、施工及運行管理方面的專著,可為相關工程技術人員提供參考和借鑒。
本專著由北京市水利規(guī)劃設計研究院組織編寫,荷蘭代爾夫特水教育學院、荷蘭阿姆斯特丹市水務局、荷蘭哈斯康寧德和威集團、北京市水文地質工程地質大隊、水利部國際經濟技術合作交流中心等單位相關人員參加了編寫工作。
本書為中英雙語版,全書分為6章。英文書稿由Yangxiao Zhou、Theo Olsthoorn、劉培斌、姚旭初和Jos Peters著,劉培斌、姚旭初、王彪、劉久榮、劉博、張琦偉和袁鴻鵠將其翻譯成中文。全書由劉培斌、Yangxiao Zhou和姚旭初統(tǒng)稿。
各章主要內容及編寫分工如下:
第1章由Yangxiao Zhou編寫。該章介紹了地下水人工回補工程的背景、類型和全球應用情況。
第2章由Yangxiao Zhou主筆,姚旭初參加編寫。該章以荷蘭阿姆斯特丹沙丘滲濾系統(tǒng)為例,介紹了地下水人工回補工程可行性研究的基本內容及其評價指標和評價方法。
第3章由Jos Peters主筆,劉培斌參加編寫。該章以阿姆斯特丹沙丘滲濾系統(tǒng)為例,介紹了地下水人工回補工程設計和施工的主要技術要點。
第4章由Theo Olsthoorn主筆,姚旭初參加編寫。該章介紹了阿姆斯特丹沙丘滲濾系統(tǒng)運行和管理的內容及技術要點。
第5章由劉培斌和姚旭初主筆,Yangxiao Zhou、Theo Olsthoorn、馬慧娟(北京市水利規(guī)劃設計研究院)、劉立才(北京市水科學技術研究院)和劉思達(荷蘭代爾夫特水教育學院)參加了部分研究工作。該章介紹了北京潮白河地下水人工回補工程可行性研究和概念設計成果。
第6章由Yangxiao Zhou編寫。該章總結了阿姆斯特丹沙丘滲濾系統(tǒng)的成功經驗,分析了北京潮白河地下水人工回補系統(tǒng)的特點,提出了對潮白河地下水人工回補系統(tǒng)設計、施工和運維的建議。
中文翻譯工作分工如下:
第1章由袁鴻鵠主譯,張琦偉和劉培斌參加翻譯。
第2章由姚旭初主譯,袁鴻鵠和王彪參加翻譯。
第3章由劉培斌主譯,劉久榮和王彪參加翻譯。
第4章由王彪主譯,姚旭初和劉博參加翻譯。
第5章由劉博主譯,劉久榮和張琦偉參加翻譯。
第6章由姚旭初翻譯。
附錄由王彪翻譯。
李恒義和汪琪參與了部分前期翻譯工作。全書中文翻譯由Yangxiao Zhou校稿。
本專著受北京市科技計劃項目“通州地表水及地下水水質協(xié)同修復及示范”“密懷順地下水庫調蓄及水質保障研究”課題和亞洲開發(fā)銀行“北京地下水人工回補工程示范”項目資助,在編寫過程中,得到了北京市水務局廖平安,阿姆斯特丹市水務局Kees van derLugt,亞洲開發(fā)銀行張慶豐、樊明遠等領導和專家的大力支持。亞洲開發(fā)銀行英文編輯Joy Gonzalez先生對原文書稿進行了詳細修改,在此一并表示感謝!
由于作者水平所限,書中難免出現(xiàn)疏漏和錯誤,懇請讀者批評指正。
劉培斌,北京市水利規(guī)劃設計研究院教授級高工,從事水利工程管理研究。主持北京市重大科技計劃項目四項,包括官廳水庫流域水質改善技術研究與示范、北京市地下水資源安全評價與污染防控技術研究及示范、永定河生態(tài)構建與修復技術研究和通州地表水及地下水水質協(xié)同修復研究及示范,前兩個項目已獲北京市科學技術一等獎,曾出版作品《河流工程問題數(shù)值模擬理論與實踐》。
姚旭初,北京市水利規(guī)劃設計研究院教授級高工。
序
前言
1 概述
1.1 地下水人工回補背景
1.2 地下水人工回補技術簡介
1.3 技術要點和應用情況
2 地下水人工回補工程可行性研究
2.1 工程目標
2.2 回補水源
2.3 含水層特性
2.4 回補水源水質
2.5 人工回補系統(tǒng)
2.6 環(huán)境問題
2.7 法律問題
2.8 成本效益分析
2.9 組織機構
3 地下水人工回補工程設計與施工
3.1 系統(tǒng)設計需考慮的主要因素
3.2 勘察與設計技術要點
3.3 工程設計
3.3.1 取水口
3.3.2 預處理設施
3.3.3 輸水設施
3.3.4 入滲池塘
3.3.5 開采設施
3.4 監(jiān)測系統(tǒng)設計
3.4.1 監(jiān)測網設計要點
3.4.2 監(jiān)測井結構設計
3.4.3 監(jiān)測設施
3.4.4 監(jiān)測網建設實例
3.5 施工技術要點
4 阿姆斯特丹沙丘滲濾系統(tǒng)運行與管理
4.1 運行與管理總體情況
4.2 地下水人工回補和開采系統(tǒng)構成
4.3 水質監(jiān)測
4.4 水源保護
4.5 生態(tài)保護與修復
4.6 水位調控
4.6.1 回補分區(qū)Ⅰ
4.6.2 回補分區(qū)Ⅱ
4.6.3 回補分區(qū)Ⅲ
4.6.4 回補分區(qū)Ⅳ和Ⅴ
4.7 自然修復措施
4.8 人工回補管理條例
4.9 正常工況下的運行管理
4.9.1 正常工況定義
4.9.2 管理原則
4.9.3 開采方式
4.9.4 深層地下水開采
4.9.5 回補水在地下的擴散
4.9.6 咸淡水界面
4.10 非正常工況下的運行管理
4.10.1 管理原則
4.10.2 水量分配優(yōu)先次序
4.10.3 取水口管理
5 北京潮白河地下水人工回補工程技術應用
5.1 自然與地理條件
5.2 潮白河地下水人工回補工程可行性研究
5.2.1 回補工程需求分析
5.2.2 回補水源水量
5.2.3 含水層儲水能力
5.2.4 回補水源水質
5.2.6 監(jiān)測系統(tǒng)設計
5.2.7 效益分析
5.2.8 管理機構
5.3 回補場地勘察
5.4 試驗性回補監(jiān)測成果
5.5 潮白河地下水人工回補工程概念設計
5.5.1 河床中建設多級入滲池塘
5.5.2 入滲池塘橫剖面設計
5.5.3 回補水量分析
5.5.4 回補水源工程布置
5.5.5 生態(tài)廊道設計
5.6 入滲池塘間溢流堰設計
5.7 地下水回補工程運行管理與監(jiān)測
5.7.1 管理問題
5.7.2 系統(tǒng)調蓄
5.7.3 進水量監(jiān)測
5.7.4 入滲池塘水位監(jiān)測
5.7.5 地下水位監(jiān)測
5.7.6 水質監(jiān)測
5.7.7 水安全問題
5.7.8 保護區(qū)劃定
5.7.9 維護與清淤
5.7.10 非常時期運行與管理
5.7.11 河濱帶與景觀設計
6 展望
附錄
附錄1 荷蘭地下水人工回補源水水質標準表
附錄2 阿姆斯特丹沙丘滲濾系統(tǒng)設計參數(shù)表
附錄3 中國地下水人工回補水質標準表
參考文獻