景淑娟,王 文,周永德
(1.遼寧省水文水資源勘測局遼陽分局,遼寧 遼陽,111000;2.遼寧省水文水資源勘測局朝陽分局,遼寧 朝陽 122000;3.遼寧省水文水資源勘測局,遼寧 沈陽,110003)
朝陽市位于遼寧省的西部,主要氣候特點為四季分明,雨熱同季,日照充足,晝夜溫差較大,積溫高,輻射強,降水偏少。洪澇、干旱、冰雹、霜凍等災害,常有不同程度發(fā)生。1956—2000年多年平均降水量482.8 mm,降水量年內時空分布不均,7-8月降水量占全年的50%~60%,此期間的河川徑流量占年總量的40%~60%,而該地區(qū)控制性骨干蓄水工程不多,河川徑流量的80%流出境外,顯現(xiàn)旱象頻繁。
徑流指大氣降水扣除損耗外,從地表和地下向流域出口斷面匯集的水流。
徑流可分為地表徑流、地下徑流和壤中流。地表徑流指沿地表向河流、湖泊、沼澤、海洋等匯集的水流;地下徑流指沿潛水層或隔水層間的含水層,向河流、湖泊、沼澤、海洋等匯集的地下水水流。
按地下水的埋藏條件并考慮地下水的成因和水動力條件,地下徑流可分為淺層地下徑流和深層地下徑流。淺層地下徑流通常指沖積層地下水——潛水所形成的徑流,它在地表以下第一個常年含水層中,補給來源主要是大氣降水和地表水的滲入。深層地下徑流由埋藏在隔水層之間的含水層中的承壓水所形成。地下水承受一定的壓力,在水頭作用下運動。受水文、氣候條件的影響,比淺層地下徑流小。一般深層地下徑流變化甚小,在一定條件下,河流得到它的補給。
現(xiàn)有評價山丘區(qū)和巖溶山丘區(qū)地下水資源的方法,可歸納為水文分割法、理化分析法和水文——水文地質法。
水文分割法可以分為直線分割法(又可分為平割法和斜割法)、一階綜合退水線法、加里寧試算法、云南水平衡法、入滲量演算法;理化分析法可分為溶解質濃度法,電導率法和離子平衡法。水文——水文地質法主要適用于一般山丘區(qū)和巖溶山丘區(qū)。同時利用地表徑流和地下徑流的動態(tài)資料來計算河流的地下徑流的方法是現(xiàn)時最有發(fā)展前途的水文一水文地質法。流域內一般具有河川徑流的實測過程,如果同一流域內又有與河川徑流相應地下水動態(tài)資料,就能較客觀地估算出相應地下徑流過程。
朝陽地區(qū)屬于丘陵山區(qū),河道是一個流域地層下切的最深部分,河川徑流包括地面徑流、表層徑流(即壤中流)、淺層地下徑流(潛水)和深層地下徑流(基流)。由于地面徑流和表層徑流都不經過地下水庫,直接進入河網,所以合并成為直接徑流,即該文中的地表水,淺層地下徑流與深層地下徑流統(tǒng)稱地下水。這里所說的深層地下徑流,是指深層地下水中能補給河流的那部分,不包括整個深層地下水蘊藏量。
朝陽地區(qū)多年平均降水量400~530 mm(北少南多),一年內降水量的80%集中在6—9月,這段時間稱為汛期。每逢較大降水場次,表層土壤飽和則產流,匯集河道后出現(xiàn)洪水。此時河川徑流以地表水為主,且河水沿途向兩側滲透補給沖積層的地下水。在河道退水過程中,所儲蓄的水量則有部分折向注入河川。當河水位低于沿岸地下水位時,地下水又補給河水。10月份以后至翌年5月降水較少,為枯水期,這段時間的河川徑流基本由地下水補給。
對于河川徑流中,那些是地表水,那些是地下水,目前尚無可靠的方法精確劃定。鑒于朝陽地區(qū)屬丘陵山區(qū),采取了用河流控制站實測流量資料進行如下分析。
首先,按水文年度繪制逐日平均流量過程線,并點繪逐日降水量柱狀圖。根據地下水在河道露泄趨勢,用直線斜割法分割并計算地表與地下水量,求出各年度的地下與地表徑流的百分比,分別以G和S表示。
其次,統(tǒng)計流量系列資料較長的哈巴氣、大城子、朝陽、九連洞等站歷年各月地表與地下徑流量,求其相對百分數,并求出資料系列同步的各區(qū)間地下與地表徑流量及相對百分數。同時統(tǒng)計葉柏壽、閻家窯、團山子、太平莊等站,歷年各月地表與地下徑流量,并求其相對百分數
最后,在流域圖上確定各站(或區(qū)間)控制面積的重心位置,將計算出的g值標出,然后勾繪等值線R圖,以此并結合多年平均徑流深等值線圖,可查算區(qū)內任一設計區(qū)域的地下與地表徑流深,再乘以各區(qū)域的集雨面積,即可以得到各區(qū)域的地下與地表徑流量。
首先將行政區(qū)按流域劃分為一個或幾個區(qū)域,分別確定本位置的G值、S值和R值,然后計算各區(qū)乃至整個行政區(qū)的地下與地表水正常徑流量。
就正常年地下徑流量而言,全市地下徑流量67690.4萬m3,其中凌源市15509.3萬m3,喀左縣8572.8萬m3,建平縣10155.1萬m3,朝陽縣13556.5萬m3,雙塔、龍城區(qū)2181.1萬m3,北票市17715.6萬m3。
從地下產流模數判斷,凌源市青龍河沿岸4.97 萬 m3/(a·km2),為富水區(qū);建平縣老哈河沿岸1.88 萬 m3/(a·km2),為貧水區(qū)。
如按流域計算,朝陽地區(qū)4大水系地下水正常年徑流量分別為:大凌河47880.6萬m3,小凌河6441.4萬m3,老哈河6570.2萬m3,青龍河6798.2萬m3。
用水文站所推求的各水文年地下徑流量進行頻率計算,點繪頻率曲線圖,在經驗頻率點距與理論點距擬合較好時,查出各種頻率的Kp值,然后計算出各分區(qū)不同保證率的地下徑流量。就朝陽地區(qū)而言,各種保證率的地下徑流量分別為:50%頻率年 53650 萬 m3,75%頻率年 41226 萬m3,90%頻率年31060萬m3,95%頻率年18638萬m3。
1)朝陽地區(qū)降水量偏少,十年九旱,因此將水文資料系列延至2000年(即第二次評價)時的多年平均值與1979年第一次水資源評價時的歷年值比較:多年平均降水量偏少2.6%,多年平均徑流量偏少13.9%。
2)該文所推求的地下與地表徑流量,只是朝陽地區(qū)本土水資源量,而大凌河、老哈河均屬過境河流,尚有約5億m3的客水量通過,其中部分是可用水資源量。
3)人們常以“七山一水二分田”來概括朝陽地區(qū)的地貌,而這“一水”并非指正常水面面積,實屬河道面積比例,正常水面寬只占河道大斷面的1/5~1/10。主要干支流均屬寬淺河槽,沖淤層較厚。當河道有水期間,穩(wěn)定水位下的河床沖積層空隙中充滿水,初步概算,朝陽境內河段河床潛水儲量約5億m3,其部分是可動用的水資源量。即使對其開采,而當河道漲水時,既能很快得到補給和恢復。