苑 鵬

(遼寧省大伙房水庫(kù)管理局, 遼寧 撫順 113000)

區(qū)域地下水資源量計(jì)算及水位動(dòng)態(tài)變化分析

苑 鵬

(遼寧省大伙房水庫(kù)管理局, 遼寧 撫順 113000)

本文根據(jù)水源地水文地質(zhì)條件，結(jié)合抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料，確定該區(qū)域含水層平均厚度、單井涌水量、滲透系數(shù)、影響半徑及水力坡度等水文地質(zhì)參數(shù)，采用水均衡法計(jì)算地下水資源量，分析補(bǔ)給量與排泄量平衡情況，采用開(kāi)采系數(shù)法確定地下水可開(kāi)采量，并分析區(qū)域地下水位動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。

水均衡法； 地下水資源量； 地下水可開(kāi)采量

凌源市水資源年際間變化較大、年內(nèi)分配不均勻。區(qū)域地下水強(qiáng)富水區(qū)分布于大凌河、青龍河及較大支流的階地和漫灘地帶，中等富水區(qū)分布于裙裾前緣及中上游支流河谷地帶，主要在凌源中部及東部[1]。凌源市地下水開(kāi)發(fā)程度較高，大凌河流域地下水資源開(kāi)發(fā)利用率超過(guò)70%，青龍河流域地下水資源開(kāi)發(fā)利用率小于70%[2]。地下水取水構(gòu)筑物在農(nóng)村生活用水中主要以壓把井、管井和自來(lái)水井等為主，呈分散開(kāi)采狀態(tài)，根據(jù)居民點(diǎn)所處地貌單元的不同，其取水方式也不盡相同。在河谷平原和山間河谷區(qū)居住的居民，由于地下水資源較豐富，地下水埋深較淺，一般用壓把井；在河谷上游和河谷與坡洪積扇裙接觸地帶，地下水埋深增大，一般為管井；而在丘陵山區(qū)及坡洪積扇裙區(qū)，由于地下水埋深大，基本為管井。近幾年，農(nóng)村飲水工程建設(shè)中部分地區(qū)建立了集中供水設(shè)施，水源井基本上也是管井。凌源市工業(yè)企業(yè)大多采用地下水水源，地下水水源地位于大凌河西支階地和漫灘地帶，區(qū)域單井涌水量比較大，補(bǔ)給水源充足。為確保地下水資源的合理開(kāi)采，需計(jì)算分析水源地地下水可開(kāi)采量，為水資源的持續(xù)發(fā)展提供保證。

1 水文地質(zhì)條件及參數(shù)

1.1 水文地質(zhì)條件

東五官水源地位于凌北鎮(zhèn)東五官喇嘛臺(tái)村，屬于大凌河西支河谷平原區(qū)，區(qū)域地層自上而下為輕亞黏土、亞黏土層，厚度約1.5～2.0m，為第四紀(jì)沖、洪積層；卵石層，厚度為5.8～8.5m，上部混砂，部分混黏性土，為第四紀(jì)沖積沉積物。卵石顆粒呈亞圓形，一般粒徑20～40mm，最大粒徑200mm。該層透水性良好，為該區(qū)主要含水層；砂、頁(yè)巖層，屬志留紀(jì)，中等風(fēng)化，為第四紀(jì)含水巖層的底板。該區(qū)河谷內(nèi)地下水埋深為1.4～2.6m，地下水對(duì)大凌河產(chǎn)生補(bǔ)給。根據(jù)抽水試驗(yàn)資料，該區(qū)卵石含水層的滲透系數(shù)為170～475m/d。

1.2 水文地質(zhì)參數(shù)確定

東五官水源地共有水井8眼、大井3眼、管井5眼。水井開(kāi)采層位均為第四系孔隙潛水。各井距均超過(guò)影響半徑，其中，距離最近的為3號(hào)小井及4號(hào)小井，井距174m，各井之間布局較為合理。

抽水試驗(yàn)顯示，區(qū)內(nèi)含水層透水性較好，但透水性變化大?？辈煦@孔均為潛水完整井，滲透系數(shù)的計(jì)算采用裘布依潛水完整井公式：

式中K——含水層的滲透系數(shù)，m/d；

Q——單井出水量，m3/d；

H——含水層厚度，m；

S——潛水完整井設(shè)計(jì)水位降深，m；

R——影響半徑，m；

r——井徑，m。抽水試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 東五官水源地抽水試驗(yàn)計(jì)算參數(shù)

地下水資源計(jì)算參數(shù)將抽水試驗(yàn)成果作為主要參考依據(jù)。該區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表2，滲透系數(shù)平均為284m/d。

表2 東五官水源地水文地質(zhì)參數(shù)

2 地下水資源量計(jì)算

該區(qū)地下水資源量計(jì)算與評(píng)價(jià)采用水均衡法[3]。該區(qū)域的地下水補(bǔ)給項(xiàng)主要包括降水入滲補(bǔ)給量、地下水側(cè)向補(bǔ)給量及灌溉滲入補(bǔ)給量；排泄量主要包括人工開(kāi)采量、地下水側(cè)向排泄量及農(nóng)田灌溉排泄量。

2.1 補(bǔ)給量計(jì)算

a.降水入滲補(bǔ)給量:

式中Qi降——大氣降水入滲補(bǔ)給量，m3/d；

α降——降水入滲系數(shù)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦?、巖性特征，取0.16(根據(jù)《朝陽(yáng)市水資源》，大凌河流域降水入滲補(bǔ)給系數(shù)在0.12～0.21)；

Xi——多年平均降雨量，mm，取Xi=529.9mm；

F——降水入滲面積，km2，取3.74km2。

經(jīng)計(jì)算，補(bǔ)給區(qū)域內(nèi)降水入滲補(bǔ)給量為868.75m3/d。

b.地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給量:

式中Qi徑——上游河谷地下水徑流補(bǔ)給量，m3/d；

Hicp——過(guò)水?dāng)嗝婧畬悠骄穸?，?.81m；

B——過(guò)水?dāng)嗝鎸挾?，地圖上量得為1637m；

Kcp——計(jì)算斷面含水層的滲透系數(shù)，m/d，取284m/d；

I——斷面處水力坡度，根據(jù)該地區(qū)勘察經(jīng)驗(yàn)，取0.0056。

經(jīng)計(jì)算，上游河谷地下水徑流補(bǔ)給量為20333.22m3/d。

c.農(nóng)業(yè)灌溉回滲補(bǔ)給量:

式中Q灌——農(nóng)業(yè)灌溉回滲補(bǔ)給量，m3/d；

Q農(nóng)——農(nóng)業(yè)灌溉水量，m3/d；

a′——灌溉水回滲系數(shù)，取0.35。

該區(qū)域種植作物為玉米，根據(jù)遼寧省《行業(yè)用水定額》(DB21/T 1237—2015)，灌溉定額為105m3/畝，種植面積經(jīng)圖上量得F=3km2，則Q農(nóng)=1294.52m3/d，經(jīng)計(jì)算，Q灌=453.08m3/d。

該區(qū)域地下水總補(bǔ)給量為21655.04m3/d。

2.2 排泄量計(jì)算

a.工業(yè)開(kāi)采量。該區(qū)為凌鋼第二水源地，人工開(kāi)采主要以凌鋼工業(yè)用水為主，按現(xiàn)狀年2013年統(tǒng)計(jì)，該區(qū)地下水人工開(kāi)采量為15822.36 m3/d。

b.地下水側(cè)向排泄水量：

式中Qi側(cè)排——地下水側(cè)向補(bǔ)排泄量，m3/d；

Hicp——過(guò)水?dāng)嗝婧畬悠骄穸龋?.2m；

B——過(guò)水?dāng)嗝鎸挾?，地圖上量得為1814m；

Kcp——計(jì)算斷面含水層的滲透系數(shù)，m/d，取195m/d；

I——斷面處水力坡度，根據(jù)該地區(qū)勘察經(jīng)驗(yàn)，取0.004。

經(jīng)計(jì)算，地下水側(cè)向排泄量為4527.74m3/d。

c.農(nóng)業(yè)灌溉水量。該區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水量Q農(nóng)=1294.52m3/d。

綜上計(jì)算，該區(qū)地下水排泄量為21644.63m3/d。

2.3 補(bǔ)給量與排泄量平衡分析

通過(guò)區(qū)域補(bǔ)給量和排泄量平衡分析，兩者差值近10.42m3/d，基本可以認(rèn)定兩者處于平衡狀態(tài)(見(jiàn)表3)。

表3 東五官水源地地下水潛水水量均衡計(jì)算成果

3 地下水可開(kāi)采量計(jì)算

地下水可開(kāi)采量是指在可預(yù)見(jiàn)期內(nèi)，通過(guò)經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的措施，在不引起生態(tài)環(huán)境惡化條件下允許從含水層中獲取的最大水量。此次地下水可開(kāi)采資源量計(jì)算以開(kāi)采系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算[4]，計(jì)算公式為

式中Q可采——區(qū)域地下水可開(kāi)采量，m3/d；

ρ——開(kāi)采系數(shù)，由于該區(qū)含水層開(kāi)采條件良好，根據(jù)《朝陽(yáng)市水資源》，凌源市開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取0.90；

Q總補(bǔ)——區(qū)域地下水總補(bǔ)給量，經(jīng)計(jì)算為21655.04m3/d。經(jīng)計(jì)算，該區(qū)地下水可開(kāi)采資源量19489.54m3/d。

4 地下水開(kāi)采水位變化

水源地位于河谷平原區(qū)，地下水與地表水聯(lián)系較為密切，巖層透水性較好，枯水期地下水對(duì)河水產(chǎn)生補(bǔ)給，豐水期河水補(bǔ)充地下水，地下水開(kāi)采量具有一定的保障。2013年對(duì)3眼井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，1號(hào)、2號(hào)及3號(hào)大井地下水位平均埋深分別為6.50m、6.67m、5.23m。3眼井的水位變化不大，比較平緩，地下水開(kāi)采不會(huì)對(duì)區(qū)域地下水位變化產(chǎn)生影響。地下水年內(nèi)動(dòng)態(tài)變化情況詳見(jiàn)51頁(yè)圖。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采，研究區(qū)內(nèi)地下水位略有下降，但地下水量是比較穩(wěn)定的，東五官水源地地下水可開(kāi)采量為1.95萬(wàn)m3/d，東五官水源地雖與

2013年?yáng)|五官水源地地下水位埋深變化趨勢(shì)圖

喇嘛臺(tái)村毗鄰，但目前村民飲用的是市政自來(lái)水，東五官水源地取水不會(huì)對(duì)喇嘛臺(tái)村居民生活取用水產(chǎn)生不利影響。因此，東五官水源地地下水可開(kāi)采量是比較穩(wěn)定的。

[1] 王慶宇,劉凱,朱錦程.遼寧西部地區(qū)缺水因素分析及地下水資源開(kāi)發(fā)利用建議[J].城市地質(zhì),2010,5(4):17-20.

[2] 柴雅麗.凌源市城區(qū)水資源量淺析[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2013(4):37-39.

[3] 李曉英,顧文鈺.水均衡法在區(qū)域地下水資源量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào),2014,25(1):87-90.

[4] 易成軍.策勒縣地下水資源分析與計(jì)算[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2014,20(4):59-60.

Analysis on regional groundwater resources calculation and water level dynamic change

YUAN Peng

(Liaoning Dahuofang Reservoir Administration, Fushun 113000, China)

In the paper, according to hydrogeological conditions of water source, pumping test data is combined for determining aquifer average thickness, single-well water inflow, permeability coefficient, influence radius, hydraulic gradient and other hydrogeological parameters in the region. Water balance method is adopted to calculate groundwater resources. Recharge and excretion balance situation is analyzed. Exploitation coefficient method is adopted to determine groundwater exploitable amount. Dynamic change trend of underground water level in the region is analyzed.

water balance method; groundwater resources； groundwater exploitable amount

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.06.005

TV213.9

A

2096- 0131(2016)06- 0015- 03