閆功雙,江行久,王劍仙
(1.遼寧省鬧德海水庫(kù)管理局,遼寧 阜新 123888;2.遼寧省水文水資源勘測(cè)局,遼寧 沈陽(yáng) 110003;3.遼寧省水利水電科學(xué)研究院,遼寧 沈陽(yáng) 110003)
王府水源地處于細(xì)河支流伊馬圖河下游的山間河谷平原區(qū),佛寺水庫(kù)以上,流域面積600km2,其中,山丘區(qū)面積492km2。評(píng)價(jià)區(qū)域有八家子、北新丘、紅帽子和元寶洼等4處雨量站,流域多年平均降雨量450.5mm。
王府水源區(qū)域所處的河谷平原區(qū),第四紀(jì)地層厚度4~10m。土壤以亞砂土為主,含水層厚2~5m,地下水埋深3~8m,平均6m左右。各水源生產(chǎn)井地下水埋深在5~12m之間,生產(chǎn)井已經(jīng)成為第四紀(jì)地層的集水井。
王府水源地處于山前河谷區(qū),上游山丘區(qū)面積占流域總面積的82%,山丘區(qū)形成的地下水徑流直接補(bǔ)給河谷平原,作為該區(qū)域地下水資源量主要補(bǔ)給源。下游佛寺水庫(kù)屬于洪水資源利用的水庫(kù),水庫(kù)入庫(kù)水量幾乎全部為汛期洪水徑流,非汛期入庫(kù)水量基本為零??梢?jiàn)王府水源地補(bǔ)給量主要包括平原區(qū)的降雨入滲補(bǔ)給量、井灌回歸補(bǔ)給量和山丘區(qū)的降雨地下水徑流量。
王府水源是阜新市最主要的地下水水源地,多年平均日開(kāi)采量3.5萬(wàn)m3左右,是評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)主要的地下水排泄量;評(píng)價(jià)區(qū)地下水埋深大于6m,因此潛水蒸發(fā)近似為零。評(píng)價(jià)區(qū)域排泄量主要包括評(píng)價(jià)區(qū)域用水量和地下水源地開(kāi)采量?jī)身?xiàng)。本次評(píng)價(jià)利用排泄法計(jì)算區(qū)域水文地質(zhì)參數(shù),并根據(jù)補(bǔ)排關(guān)系進(jìn)行平衡分析,以合理確定區(qū)域地下水資源量和區(qū)域水文地質(zhì)參數(shù),其中水文地質(zhì)參數(shù)直接移用至其他水源井。根據(jù)以上思路計(jì)算補(bǔ)給量和排泄量,計(jì)算時(shí)長(zhǎng)為一年。
1)區(qū)域用水量。根據(jù)2007年調(diào)查,評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)人口53271人,用水116.7萬(wàn) m3;大牲畜 20094頭,用水 44.01萬(wàn)m3;小牲畜104390頭,用水114.3萬(wàn)m3;區(qū)域內(nèi)灌溉面積1482.67hm2,農(nóng)業(yè)灌溉用水量為413.6萬(wàn)m3,區(qū)域內(nèi)零星工業(yè)用水量57.05萬(wàn)m3。區(qū)域總用水為 745.7萬(wàn)m3。
2)水源地實(shí)際開(kāi)采量。根據(jù)來(lái)自阜新市自來(lái)水公司的生產(chǎn)記錄,王府水源地多年平均產(chǎn)水量為1276萬(wàn)m3,2007年產(chǎn)水量為1083萬(wàn) m3,1998~2009年取水量分別為1828,2171,1523,1305,1148,1050,997,1003,960,1083,1240,999萬(wàn) m3。
3)總排泄量。王府水源評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi),2007年區(qū)域用水745.7萬(wàn)m3,王府水源取水1083萬(wàn)m3,排泄量合計(jì)為1289萬(wàn)m3,即為評(píng)價(jià)區(qū)域地下水資源量,見(jiàn)表1。
2.2.1 河谷平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量
降雨入滲補(bǔ)給量是指降水 (包括坡面漫流和填洼水)滲入到土壤中,并在重力作用下滲透補(bǔ)給地下水的水量。降水入滲補(bǔ)給量一般采用下式計(jì)算:
表1 王府水源地下水資源量計(jì)算表
式中:Pr為降水入滲補(bǔ)給量,萬(wàn)m3;P為降水量,mm;α為降水入滲補(bǔ)給系數(shù)(無(wú)因次),年降水入滲補(bǔ)給系數(shù)α經(jīng)驗(yàn)值0.10~0.18,采用 0.15;F為均衡計(jì)算區(qū)計(jì)算面積,河谷平原區(qū)面積108km2。
經(jīng)計(jì)算區(qū)域多年平均降雨量450.5mm,降雨入滲補(bǔ)給量 729.8萬(wàn) m3。
2.2.2 井灌回歸補(bǔ)給量
井灌回歸補(bǔ)給量是指井灌水(系淺層地下水)進(jìn)入田間后,入滲補(bǔ)給地下水的水量,井灌回歸補(bǔ)給量包括井灌水輸水渠道的滲漏補(bǔ)給量。井灌回歸補(bǔ)給量Q井灌=β井·Q井田。其中,Q井灌為井灌回歸補(bǔ)給量,萬(wàn)m3;β井為井灌回歸補(bǔ)給系數(shù) (無(wú)因次)。根據(jù)調(diào)查該區(qū)域農(nóng)田灌溉以旱田和菜田為主。灌溉機(jī)制每年2次,每次1500m3/hm2,根據(jù)地表巖性和河灌溉定額,灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)β應(yīng)在0.05~0.12之間,采用0.08。Q井田為井灌水進(jìn)入田間的水量,使用淺層地下水實(shí)際開(kāi)采量中用于農(nóng)田灌溉的部分,萬(wàn)m3。
經(jīng)計(jì)算,評(píng)價(jià)區(qū)域2007年灌溉水量為413.6萬(wàn)m3,井灌回歸補(bǔ)給量為33.09萬(wàn)m3。
2.2.3 山丘區(qū)降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)分析
評(píng)價(jià)區(qū)域地下水排泄量(地下水資源量)為1829萬(wàn)m3,減去平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量 729.8萬(wàn) m3,再減去井灌回歸補(bǔ)給量33.09萬(wàn)m3,即為山丘區(qū)地下水資源量,計(jì)算得1066萬(wàn)m3??捎?jì)算出山丘區(qū)地下水產(chǎn)水模數(shù)為2.17萬(wàn)m3/km2,區(qū)域平均降雨量為450.5mm,山丘區(qū)單位面積降雨量為45.05萬(wàn)m3/km2,山丘區(qū)降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)為山丘區(qū)地下水產(chǎn)水模數(shù)除以山丘區(qū)單位面積降雨量,為0.048,見(jiàn)表 1。
2.2.4 設(shè)計(jì)條件下地下總補(bǔ)給量
根據(jù)現(xiàn)狀條件下計(jì)算出的水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算,75%,95%保證率條件下王府水源平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量、井灌回歸補(bǔ)給量、山丘區(qū)地下水資源量及總補(bǔ)給量見(jiàn)表1。
本項(xiàng)研究中,以地下水源地的現(xiàn)狀供水能力與該地下水源地的設(shè)計(jì)供水能力的比值做為地下水源地的供水率,是表征含水層供水能力的指標(biāo)。王府水源2007年供水量為1083萬(wàn)m3,設(shè)計(jì)供水能力為3592萬(wàn)m3/d,則該水源地供水率為30.7%。
本項(xiàng)研究中,以地下水源地的實(shí)際開(kāi)采量與該地下水源區(qū)的地下水總補(bǔ)給量的比值做為地下水源地的開(kāi)采率,是表征地下水量保證程度的指標(biāo)。王府水源2007年實(shí)際開(kāi)采量(含區(qū)域用水)為1829萬(wàn)m3,區(qū)域多年平均總補(bǔ)給量為1199萬(wàn)m3,則該水源地的開(kāi)采率為153%。
按照地下水資源安全評(píng)價(jià)的有關(guān)文獻(xiàn),水量安全水源地、水量合格水源、水量不安全水源地、水量不合格水源地的評(píng)價(jià)指數(shù)分別為1,2,3,4。應(yīng)采用上述兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中指數(shù)最大的為評(píng)價(jià)結(jié)果,見(jiàn)表2。
表2 地下水源地水量安全評(píng)價(jià)指數(shù)表
2007年條件下:王府水源地供水率為30.7%,屬于水量不合格的水源地;該水源地開(kāi)采率為153%,屬于水量不合格的水源地。由表1可見(jiàn),75%和95%條件下,王府水源地比2007年可供水量更低,因此也屬于不合格的水源地。
由此可見(jiàn)王府水源地供水安全性保證程度不高,建議有關(guān)部們給以關(guān)注,并及時(shí)建設(shè)或啟動(dòng)備用水源。
[1]遼寧省水利廳,遼寧省城鎮(zhèn)地下水源可持續(xù)利用專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃編制技術(shù)細(xì)則[S].2009,9.