李有成，王金和，張成軍

（青州市水利局 山東 青州 262500）

區(qū)域地下水資源評價的目的是為制定區(qū)域地下水資源開發(fā)利用遠景規(guī)劃，實施科學(xué)管理，為合理、有序地開發(fā)利用地下水資源，提供地下水資源量的數(shù)據(jù)和可開采資源的理論依據(jù)。

1 概述

區(qū)域地下水資源評價包括地下水補給資源量、可開采資源量的評估及現(xiàn)狀地下水開發(fā)利用程度分析。補給資源量是地下水資源總量中可以再生的部分，也是地下水系統(tǒng)長期穩(wěn)定提供的最大水量。所以，從水量平衡、補償更新的角度來考察，多年平均補給資源量可視作永續(xù)穩(wěn)定開采量的最大值，即最大可開采資源量。顯然，這個水量未考慮環(huán)境和其他方面的約束條件。也就是說補給資源量主要是從水量保證程度的角度，對地下水系統(tǒng)最大可能的水量支付能力的一種估計，這種評估結(jié)果并非嚴(yán)格意義上的可開采資源量。

決定可開采資源量的因素有很多，其中地下水系統(tǒng)的供水功能（包括地下水資源的數(shù)量，分布埋藏條件）及采水技術(shù)能力都是重要的因素。除此之外，能夠開采的水量并非都是允許的，開采強度過大會引發(fā)明顯的環(huán)境負效應(yīng)，如地面沉降，海水入侵及生態(tài)退化。地下水資源的可開采量是從充分利用地下水的角度提出的。是指在滿足一定限制條件約束下，能夠而且允許從地下水系統(tǒng)中取出的最大水量的多年平均值。嚴(yán)格地說，可開采資源量的確定就是協(xié)調(diào)開采活動與地下水質(zhì)、水量時空分布格局的運籌過程。

以往進行地下水資源開發(fā)利用程度評價時，是將統(tǒng)計得到的實際開采量與多年平均允許開采量的差值作為某一區(qū)域的地下水超采量。這種計算方法不能確切地反映該地區(qū)的地下水超采情況。主要原因：一是實際開采量的統(tǒng)計結(jié)果因統(tǒng)計渠道、統(tǒng)計方法的原因，往往存在較大的誤差；二是地下水資源量是一個動態(tài)概念，多年平均允許開采量也應(yīng)是動態(tài)變化的，拿一個靜態(tài)數(shù)據(jù)做動態(tài)參照顯然不甚合理。經(jīng)過對比分析，選擇了疏干體積法來計算地下水超采量。

2 地下水資源評價

地下水資源評價主要研究在水循環(huán)中能夠得到逐年恢復(fù)，與大氣降水和地表水體有直接聯(lián)系的淺層地下水。包括降水入滲補給量、河渠滲漏補給量、灌溉回歸補給量、越流補給量及山前測滲補給量。下面以實例介紹其評價方法。

青州市北部平原井灌區(qū)屬小清河流域，面積302.98 km2,占全市總面積的19.4%，人口22.6萬人，耕地面積為1.79萬hm2,該區(qū)是青州市糧食、蔬菜、瓜果主要種植區(qū)。該區(qū)為第四系山前沖洪積平原，主要含水層為灰質(zhì)巖礫卵石層和長石石英砂層，地下水為第四系孔隙水，補給速度快，貯量豐富，是青州市的相對富水區(qū)。

2.1 水文地質(zhì)參數(shù)的分析和確定

采用1975—2009年地下水觀測資料，參考《青州市城市水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及對策研究報告》有關(guān)成果，綜合分析后，確定有關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)。

給水度采用動態(tài)資料法計算，降雨入滲系數(shù)采用均衡法計算，灌溉回歸系數(shù)采用降雨比擬法計算。

2.2 各項入滲補給量

1）降雨入滲補給量。采用公式：

式中：Pr為降雨入滲補給量（萬m3）；P為不同保證率年降水量 （mm）；a為降雨入滲系數(shù)；F為計算區(qū)域面積（km2）。

2）河渠滲漏補給量。當(dāng)河渠水位高于岸邊附近地下水位時，河渠水在重力作用下，以滲流形式補給地下水。若地下水位低于河渠底時，滲漏以垂直運動為主；若地下水位高于河渠底但低于河渠水位時，滲漏以水平運動為主。

河渠滲漏補給量的大小，主要受巖性、河渠流量、地下水埋深等因素影響。

3）灌溉回歸補給量指灌區(qū)（井灌區(qū)）提取地下水灌溉，灌溉水下滲補給地下水的水量。

用灌溉取水量乘以灌溉回歸系數(shù)求得。

4）越流補給量指深層地下水通過弱透水層對淺層地下水的補給量，相鄰兩含水層之間有足夠水頭差，水頭高的含水層就通過弱透水層補給水頭較低的含水層，弱透水層越薄，透水性越大，相鄰含水層水頭差越大，則越流補給量越大。

越流補給量依據(jù)達西定律計算。

5）側(cè)向補給量。山前隱伏灰?guī)r巖溶裂隙水和沖積扇孔隙水與地下水補排有直接聯(lián)系。

根據(jù)水文地質(zhì)條件，對有補排關(guān)系的地區(qū)，把山前地下水側(cè)向排泄量作為山前側(cè)向補給量。遠離山體的北部平原一帶，地下水的側(cè)向補給，河渠滲漏補給和越流補給不易分開，采用綜合速度補給法計算補給量。

計算得到，青州市北部平原井灌區(qū)多年平均地下水資源量為 9 365萬 m3，P=20%為 11 619萬 m3，P=50%為 8 916 萬 m3，P=75%為 7 456 萬 m3，P=95%為 5 888 萬 m3。

3 地下水超采量的計算

3.1 疏干體積法的計算原理

疏干體積法是利用計算區(qū)多年超采疏干的含水層體積計算區(qū)域地下水超采量，有效避免了實際開采量統(tǒng)計時由于統(tǒng)計渠道、統(tǒng)計方法的原因存在的誤差及地下水資源量逐年動態(tài)變化的誤差，能夠比較準(zhǔn)確地反映計算區(qū)域地下水超采狀況。

計算公式：

式中：u為給水度，Vi、Vj分別為計算初始時段和結(jié)束時段含水層疏干的體積，n為從Vi到Vj的歷時（年），△H/n為計算區(qū)多年平均地下水位下降值（m/年），F(xiàn)為計算區(qū)面積。

3.2 水文地質(zhì)參數(shù)的分析確定

給水度u：采用《青州市水資源調(diào)查與區(qū)劃報告》計算成果。

水位變幅△H：因青州市地下水觀測井?dāng)?shù)量較少，繪出的等水位線精度較差，考慮到同一個水文地質(zhì)單元內(nèi)△H差別不大，故將計算區(qū)劃分為朱良、何官、高柳、口埠、普通5個計算單元，選取朱良南段、何官江家、高柳天橋宋、口埠徐集、普通曹家溝5個觀測井的水位動態(tài)觀測數(shù)據(jù)。這樣，每個計算單元的面積僅有幾十平方公里，水文地質(zhì)條件具有較高的相似性。

地下水超采量計算成果見表1。

表1 青州北部平原井灌區(qū)地下水超采量計算成果表

各計算單元多年平均超采量分別為166萬m3、119 萬 m3、155 萬 m3、207 萬 m3、377 萬 m3， 青州市北部平原井灌區(qū)多年平均超采量為1 024萬m3。

4 結(jié)語

青州市北部平原井灌區(qū)多年平均地下水資源量為9 365萬m3，該區(qū)多年平均地下水超采量為1 024萬m3。多年平均地下水超采量占多年平均地下水資源量的比例為10.93%，雖在可控范圍內(nèi)，但應(yīng)引起足夠重視。考慮到該區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水占比達70%以上，且地表水資源開發(fā)利用潛力不大，今后應(yīng)繼續(xù)大力發(fā)展節(jié)水灌溉，同時加強地下水動態(tài)觀測，防止降落漏斗的發(fā)生和擴大，維持地下水的采補平衡，合理開發(fā)地下水資源，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。