南海子郊野公园一期人工湖对亦庄调节池的影响分析

南海子郊野公园（一期）园区内建设人工湖，水面面积为35hm2，平均水深2m，总蓄水量约70万m3，正常水位29.5m（最大蓄洪水位30.5m），湖底平均标高27.5m（最深处标高26.5m），湖底采用膨润土防水毯进行防渗处理。人工湖湖水引自凉凤灌渠（引水量2万m3/d），水源为小红门污水处理厂的中水（设计中水水质为BOD5≤6mg/L，CODCr≤30mg/L，SS≤30mg/L，TN≤10mg/L，NH4+-N≤1.5mg/L），引水用于公园景观补水和灌溉，余水继续沿河道输送至下游区域。

2.2.1　人工湖对亦庄调节池正常水位时的影响分析

人工湖和调节池之间的区域主要为细砂，厚度约12～14m，向下为3.5～5m的黏性土层（粉质黏土或黏质粉土层），再向下为含水层，含水层岩性主要为中细砂、粉土。人工湖水面面积为35hm2，湖底采取膨润土防水毯防渗措施后，以最大渗透系数10-7 cm/s计算，则根据渗透量计算公式Q=K·S，计算出人工湖日渗透量为30.2m3/d，年渗透量约为1.1万m3/a，人工湖周围土层中含有少量渗透水。

人工湖正常水位标高为29.5m，平均湖底标高27.5m，最深湖底标高为26.5m，存在2～3m水位差，湖水透过防渗层后会向周围渗透。周围土层为细砂，渗透系数为3～20m/d，人工湖和调节池之间距离约650m。

根据达西定律：

式中 V——地下水渗流速度，m/d；

K——渗透系数，m/d；

i——水力坡度。

按最大渗透系数20m/d、水位差3m计算，则渗透速度为0.092m/d。人工湖和调节池之间距离约650m，湖水侧向入渗到调节池需要的时间为7041d（约19年）。调节池正常水位标高为31.9m，比人工湖正常水位高2.4m，比人工湖最大蓄洪水位稍高，侧向入渗水不能进入调节池，同时，调节池采取可靠性高的防渗系统防止内、外水渗漏，侧向入渗水即便经包气带水平迁移至调节池区域后也很难透过防渗层进入调节池。因此，人工湖湖水渗透不会对调节池水质产生不良影响。(www.xing528.com)

2.2.2　人工湖对亦庄调节池低水位时的影响分析

当南水北调总干渠发生事故、来水突然停止时，城市水厂供水水源必须切换为密云水库或当地地下水，在切换过程中的供水水源需调用亦庄调节池的调蓄水源，为亦庄水厂和永乐水厂供水。水源切换过程所需要的时间不超过1d，切换过程中调节池只有出水没有进水，水位逐渐降低至低水位27.3m。当调节池处于低水位（27.3m）时，与西侧的南海子郊野公园人工湖（常水位29.5m）之间存在垂直渗透压，水流方向由人工湖流向调节池。水源切换过程所需时间为1d，切换完成后调节池将只进水不出水，恢复至正常水位的时间为2d，处于非正常水位的时间为3d。由前面计算可知，人工湖湖水侧向入渗到调节池的速度为0.092m/d，需要的时间约为19年，远远大于水源切换过程和恢复正常水位所需时间，因此调节池低水位时人工湖湖水入渗不会对调节池水质产生影响。

假设在调节池处于低水位且人工湖及调节池防渗系统均受损的情况下，由于人工湖地下水位标高不高于10m，调节池及其东部区域的地下水位标高为10～12m，若以相同的下渗速度下渗，人工湖水位将保持一直低于调节池水位，人工湖水不会反向渗入调节池。根据达西定律V=K·i，可以计算出低水位时人工湖与调节池之间（水平距离约650m）的水力坡度为i=0.00462，二者之间的地层岩性为细砂，渗透系数按20m/d计，则地下水渗流速度为0.092m/d，人工湖水到达调节池需要19年，远远大于调节池水源切换过程所需时间，即在水源切换过程中人工湖湖水不会渗透至调节池从而造成水质污染。当水源切换结束后，调节池恢复正常水位31.9m，则又将形成反向渗透压，地下水由调节池流向人工湖。因此，亦庄调节池低水位且调节池和人工湖防渗均遭到破坏时，人工湖水不会对调节池内水质造成不良影响。

2.2.3　降落漏斗消失导致地下水流向自西北向东南时的影响分析

由于亦庄开发区建设大量开采地下水，在亦庄形成一个大的水位降落漏斗，亦庄调节池和南海子郊野公园位于降深漏斗的最低水位处，地下水标高不高于10m，调节池及其东部区域的地下水位标高为10～12m，因此，调节池的地下水水位略高于南海子郊野公园的地下水水位，地下水流向为自东向西。

亦庄调节池建成通水后，北京市部分水厂将逐步实现自备井的置换，地下水开采的减少会涵养东部和南部地区的地下水，亦庄降深漏斗也会逐步减少降深范围，降低降深程度，若干年后降深漏斗有可能消失，那么地下水流向将随之发生变化，与北京市地下水总体流向一致，即自西北向东南，此时人工湖位于调节池上游。

调节池池底标高26.3m，现状地下水位标高约10m，只有在地下水水位抬升16.3m以上、达到调节池池底时，地下水才会大量分布在调节池周围，入渗到地下水的湖水中污染物才有可能分布在调节池周围。由于地下水大幅度抬升至26.3m的可能性很小，因此入渗到地下水中的湖水污染物不会进入调节池，不会对调节池水质产生不良影响。同时，由于调节池采取可靠性高的防渗系统，防止内、外水渗漏的可靠性高，地下水很难透过防渗层进入调节池，因此，降落漏斗消失导致地下水流向自西北向东南时，人工湖湖水渗透进入地下水后也不会对调节池水质产生不良影响。