问题

地下水多年来开采严重,有没有可能利用洪水对地下水进行补充呢?

回答
当然,利用洪水补充地下水,这绝对是一个值得深入探讨的解决方案。特别是对于那些长期超采、水位持续下降的地区,洪水期间丰富的地表水资源,如果能够巧妙地引导和利用,确实是缓解地下水压力的有力途径。

为什么洪水可以补充地下水?

这背后的原理其实并不复杂。地下水,顾名思义,就是储存在地下的水。我们平时喝的水、使用的水,很大一部分都来源于地下水。当降雨量不足或者人类取水速度过快时,地下水就被大量抽走,而补给的速度跟不上,地下水位就会下降,久而久之就形成了超采。

洪水,尤其是那些发生频率较高的、规模适中的洪水,会带来大量的地表水。这些水如果能够渗透到地下,就可以重新补充到地下水系统中。想象一下,土壤和岩石就像一个巨大的海绵,洪水就是源源不断的水源。如果有一套机制,能让这些“海绵”充分吸收水分,地下水就能得到有效的补充。

如何利用洪水补充地下水?

直接让洪水漫无目的地流淌,虽然也能有一定程度的渗透,但效率不高,而且可能还会造成水土流失等问题。因此,我们需要一些更具操作性的技术和方法来引导洪水水流,提高其补充地下水的效率。

1. 修建蓄滞洪区和调蓄工程:
蓄滞洪区: 这是一种常见的洪水管理方式,在洪水期间,将部分洪水引入预设的区域,暂时储存起来。这些区域通常地势较低,土壤疏松,有利于水分下渗。一旦洪水退去,这些蓄存的水就会慢慢渗透到地下,补充地下水。
水库调蓄: 大型水库在设计时,也可以考虑设置一定的汛期调蓄容积。在洪水期间,适当控制放闸,将一部分洪水蓄存起来,然后通过溢洪道、泄洪孔等结构,有控制地向周边低洼地带或人工渗透区放水,促进地下水回灌。
小型调蓄池/水塘: 在离地下水补给区较近的地方,可以修建一些小型的人工水池或水塘。洪水期间,将部分地表水引入这些水池,让其自然蒸发和下渗。虽然蒸发会损失一部分,但下渗的部分可以直接补充地下水。

2. 建设人工回灌工程(地下水回灌):
渗井/渗渠: 这是最直接的人工回灌方式。在地下水埋深较浅、含水层渗透性能好的区域,可以修建渗井或渗渠。洪水期间,将净化后的地表水通过管道或明渠引入这些渗井或渗渠,水就会顺着井壁或渠底渗透到地下。渗井通常垂直向下,就像一个深水井,但不是用来抽水的,而是用来灌水的。渗渠则是沿地表修建的沟槽,水面与地表接触面积更大,渗透效率也可能更高。
渗透沟/渗透池: 类似于渗渠,但可能设计成更宽、更浅的沟槽或池塘,以增加水面与土壤的接触面积,提高渗透速度。
注水井: 这是更主动的回灌方式,类似于抽水井,但作用相反。通过钻井将地表水注入到含水层中。这种方式对水质要求更高,通常需要对洪水水进行一定的过滤和净化处理,以避免堵塞含水层。

3. 加强河渠管理与生态修复:
河道疏浚与生态化改造: 清理河道中的淤泥和障碍物,恢复河道的自然蜿蜒曲折,增加河床与地下水的接触面积。同时,可以考虑在河床底部铺设透水材料,或者种植能够增强土壤渗透性的植被,促进水流的下渗。
退耕还林还草: 在洪水可能流经的区域,特别是靠近地下水补给区的地方,推广退耕还林还草。植被的根系能够疏松土壤,增加土壤孔隙度,提高地表水的下渗能力。同时,植被也能减少地表径流,延长水流在地面的停留时间,为渗透创造更多机会。

关键的考量因素与挑战:

当然,利用洪水补充地下水并非一蹴而就,需要仔细规划和实施,并考虑一些关键因素:

水质问题: 洪水期间的地表水可能含有泥沙、污染物、有机物等。如果直接用于回灌,可能会堵塞含水层孔隙,降低含水层的渗透性能,甚至污染地下水。因此,在回灌前,通常需要对洪水水进行适当的过滤、沉淀或净化处理,特别是对于注水井这类高成本、高要求的工程。
含水层特性: 不同的含水层,其渗透能力差异很大。渗透性好的砂质、砾石质含水层,回灌效果自然更好。而渗透性差的黏土层,则回灌难度较大。在选择回灌地点和工程类型时,需要充分了解当地地下水系统的特性。
工程成本与效益: 修建蓄水工程、回灌设施等都需要一定的投资。需要评估其建设和运行成本,与地下水超采造成的经济损失进行对比,来判断其经济可行性。
生态环境影响: 任何一项水利工程都可能对生态环境产生影响。在设计和实施过程中,需要充分考虑对当地生态系统、生物多样性等可能产生的影响,并采取相应的缓解措施。例如,在人工回灌区,要避免对湿地生态系统造成破坏。
政策法规与管理: 洪水管理本身就涉及复杂的法律法规和多部门协调。利用洪水补充地下水,还需要将地下水回灌纳入到水资源管理体系中,明确责任主体、操作规程和监测体系。
气候变化与洪水频率: 随着气候变化,极端天气事件(包括洪水和干旱)的频率和强度可能都在发生变化。需要基于长期的气候预测和水文模型,来评估未来洪水资源的可靠性,并据此调整回灌策略。

总结一下:

利用洪水补充地下水,是一个化“危机”为“契机”的思路,尤其对于长期受地下水超采困扰的地区,这是一种可持续的解决方案。通过科学规划和精细工程,将丰富的洪水资源有效地导入地下,不仅可以缓解地下水超采的局面,还能提升水资源的整体利用效率,甚至可以帮助改善因地下水位下降而引发的地面沉降、海水入侵等问题。当然,整个过程需要对水质、地质条件、环境影响以及成本效益进行全面细致的考量,并建立完善的管理和监测体系,才能真正发挥其潜力。这绝不是一个简单的“导水入井”就能解决的问题,而是一个系统性的水资源管理和工程技术相结合的课题。

网友意见

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有这样的例子,台湾的大潮州人工湖

在林边溪设置一个取水工,洪水来的时候利用一个弧形的设计,分离砂石与洪水,如下圖

然后经过输水工,沉淀后进入人工湖,该人工湖下面的地层是砾石层,具有相当好的透水性,于是水就会慢慢渗入地底,枯水期时该人工湖是干的,只有丰水期才看的到水,因为水都渗入地底了

目标是希望滞洪并兼顾涵养地下水的功效


引用维基百科内容:

大潮州人工湖是位于屏东县来义乡新埤乡交界处的人工湖,为水利专家丁澈士博士于2009年提出的构想,于2018年6月初步开发完成,用于将洪水期林边溪多余水量导引至人工湖内,利用该地区具备入渗效果佳的地质条件,补注至地下含水层。同时具有分洪、治洪及保水的功能。大潮州人工湖可于洪水期担任起滞洪池功能,滞洪的水体之后缓慢渗入地底。除可涵养地下水资源、提高部分区域的地下水位,更能减缓沿海佳冬林边枋寮一带地层下陷与海水入侵、防止地下水盐化问题。

人工湖第1期工程经费约14.1亿元,设施包含取水工程、固床工程、输水渠道工程、调节池、沉淀池、监控中心等。后续将评估第一期工程效益是否继续后续人工湖250公顷开辟规划。如完成整体300公顷人工湖,预估每年可于林边溪上游引地表水约1.5亿吨补注地下水,地下水位可上升至11米。

引用自联合新闻网内容

udn.com/news/story/7238

大潮州人工湖 引洪水打造地下水銀行

2021-05-24 00:57 聯合報 / 記者劉星君王昭月/連線報導

中南部大旱,屏東水情一路藍燈,得天獨厚的原因是現行占地五十公頃的「大潮州人工湖」,三年來持續將原本滾流入海的洪水引入資源化,滲透地底,至少挹注五到七萬公噸水到地下含水層,成為可隨時抽補的「地下水銀行」,吸引國內外取經。

林邊溪中上游的大潮州人工湖位在來義、萬巒二鄉及潮州鎮交界,是國內僅有,也是東南亞最大人工湖補注地下水計畫。雖名為「湖」,但只有豐水期時才可見湖面,枯水期則是乾涸,從監控中心旁的瞭望台放眼望去,僅有面積約三公頃的調節池及兩座沉澱池,與想像中的湖泊大相逕庭。

洪水期時,將林邊溪水引入人工湖內,利用入滲效果佳的地質條件,有效補注地下含水層,並減緩沿海地區地層下陷與海水入侵、防止地下水鹽化,兼具分洪、治洪及保水功能。

一手籌建大潮州人工湖的屏東科技大學水資源教育及研究中心主任丁澈士表示,屏東平原面積一二二○平方公里,能儲存及調節兩百多億公噸水,是台灣全部水庫蓄水量十倍。單是林邊溪沖積平原也能儲水七十五億公噸,遠比全台水庫加總還多,他說,若善用地下空間,蓄水量非常驚人。

「利用洪水,蓄水地下」觀念,清末民初水利專家李儀祉即已提出,也與歐洲地下水人工補注工程相同,德國、荷蘭等歐陸國家地下水人工補注工程已超過一百五十年歷史,亞洲僅韓國濟州島有小型補注湖,面積是屏東大潮州人工湖的一半。丁澈士說,大潮州人工湖的概念也能應用到西南沿海有沖積平原地區,水源更乾淨,也節省後續淨水及維護管理成本。

屏東縣府指出,大潮州人工湖二○一八年完成第一期五十公頃開發,工程費約十四點一億元,近三年入滲效率與補注量體都極為可觀,縣府也提出第二期兩百五十公頃開發規畫,預估未來地下水補注量可增加到一點五億噸。縣府也在林邊溪打造伏流水取水工程,未來預計每日穩定供應一萬噸原水挹注自來水。

油管影片

干旱期:

youtube.com/watch?

丰水期

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