黃繼超，郝學(xué)峰

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)礦局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450053）

0 引言

伊洛河河灘作為偃師主要的工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水地下水源地，隨著近年來(lái)氣候變化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，地下水水位持續(xù)下降，地下水資源整體處在負(fù)均衡狀態(tài)。因此對(duì)該區(qū)域淺層地下水資源進(jìn)行分析研究就顯得尤為重要。文章在收集以往歷史資料的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)淺層地下水水位進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)地下水資源量進(jìn)行了計(jì)算和評(píng)價(jià)，通過(guò)研究為地下水資源的保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)利用提供了科學(xué)依據(jù)。

1 水文地質(zhì)條件

1.1 地層條件

1.1.1 中更新統(tǒng)（Qp2）

主要分布于山前洪積扇區(qū)，為棕紅色、褐紅色亞黏土層，含鈣質(zhì)結(jié)核及卵礫石，并夾砂、砂卵石及鈣質(zhì)結(jié)核富集層，厚5～50 m。

1.1.2 上更新統(tǒng)（Qp1）

主要分布于偃師南緱氏大口、寇店等地區(qū)，分布于山前洪積扇群的中部及前緣。為棕黃、淺黃色含鈣質(zhì)結(jié)核的黃土狀亞黏土夾薄層或透鏡體狀砂礫石，厚3～10 m；風(fēng)成黃土（Qp1eol）：零星分布于偃師東蔡莊以南，為灰黃色粉土質(zhì)輕亞黏土或重亞砂土，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，質(zhì)地疏松，一般厚5～20 m。

1.2 地下水含水巖組及富水性

研究區(qū)位于伊河以北一帶伊洛河階地及漫灘區(qū)和伊洛河主流帶，這里全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)卵石層厚30～70 m，中部一帶達(dá)90 m，而下部中更新統(tǒng)、下更新統(tǒng)均以粗粒的砂卵石或泥質(zhì)砂卵石為主，無(wú)好的相對(duì)隔水層，使200 m 深度內(nèi)卵石層厚達(dá)150 m 以上，形成巨厚的含水系統(tǒng)。這里的卵石層分選、磨圓好，滲透性能好，滲透系數(shù)達(dá)100～300 m/d。含水層及水位埋深約1～10 m。降深5m 單井涌水量達(dá)7 000～19 000 m3/d，屬地下水水量極豐富區(qū)。

1.3 地下水補(bǔ)給、徑流及排泄條件

1.3.1 補(bǔ)給條件

研究區(qū)淺層地下水的主要補(bǔ)給方式有大氣降水滲入、灌溉入滲及側(cè)向徑流補(bǔ)給等。主要以大氣降水滲入為主，河流側(cè)滲次之。

1.3.1.1 大氣降水滲入補(bǔ)給

河谷階地區(qū)地形平坦，地面坡降多為0.10‰～1.00‰；潛水位埋藏淺；包氣帶為粉土、粉質(zhì)黏土或砂卵石層，質(zhì)地疏松，植被茂密；構(gòu)成了大氣降水滲入的有利地帶。盆地邊緣及河谷階地后緣洪積扇地區(qū)，地形坡度稍大，潛水位埋深大于10 m，包氣帶也多為粉土、粉質(zhì)黏土及砂卵石層，對(duì)大氣降水滲入也較有利。黃土丘陵、臺(tái)塬地區(qū)，地勢(shì)較高，沖溝發(fā)育，地下水位埋藏較深，是大氣降水滲入補(bǔ)給的不利因素。但這里包氣帶多為風(fēng)成黃土，土質(zhì)疏松，垂直節(jié)理及大孔隙發(fā)育，垂直滲透性能良好，局部還有黃土溶洞，溶蝕洼地等，對(duì)大氣降水滲入很有利。

1.3.1.2 灌溉入滲補(bǔ)給

區(qū)內(nèi)地表平坦，潛水位淺埋，很有利于集水的滲漏補(bǔ)給，平原區(qū)機(jī)井灌溉均引起了對(duì)潛水的入滲補(bǔ)給。

1.3.2 徑流條件

區(qū)內(nèi)地下水徑流的變化與地形等高線的變化相吻合。即潛水由山前的黃土丘陵、臺(tái)塬、洪積扇，流向河谷階地；洛河、伊河河谷為潛水位最低處，也即本區(qū)潛水徑流的相對(duì)終點(diǎn)。洪積扇、傾斜平原、河谷階地及盆地平原地區(qū)砂卵石孔隙潛水含水層滲透性較好，因此潛水徑流條件較好。而黃土丘陵、臺(tái)塬地區(qū)的黃土孔隙孔洞裂隙潛水雖然水力坡度較大，但由于黃土的水平滲透系數(shù)很小，僅為垂直滲透系數(shù)的0.13～0.33，因此其水平運(yùn)動(dòng)很緩慢，水平徑流條件很差。

1.3.3 排泄條件

區(qū)內(nèi)廣大松散巖類分布區(qū)，也正是人類主要活動(dòng)區(qū)，人口密度較大，人們的生活用水及家畜飲用水多以開(kāi)采潛水為主。而在盆地及河谷階地平原區(qū)，大量的農(nóng)田灌溉和工業(yè)用水更以開(kāi)采潛水為主，構(gòu)成重要排泄方式之一。

2 地下水資源量分析

2.1 計(jì)算模型的確定

地下水資源量計(jì)算方法采用水量均衡法進(jìn)行。

式（1）（2）（3）中：Q補(bǔ)-地下水總補(bǔ)給量（萬(wàn)m3/a）；Q排-地下水總排泄量（萬(wàn)m3/a）；μ-水位變動(dòng)帶給水度；F-均衡區(qū)面積（km2）；Δt-均衡時(shí)間段長(zhǎng)（a）；ΔH-與Δt 對(duì)應(yīng)的水位變幅（m）；Q河-洛河、伊河側(cè)滲補(bǔ)給量（萬(wàn)m3/a）；Q降-降水入滲補(bǔ)給量（萬(wàn)m3/a）；Q回--灌溉回滲量（萬(wàn)m3/a）；Q側(cè)補(bǔ)-側(cè)向徑流補(bǔ)給量（萬(wàn)m3/a）；Q生-生活用水開(kāi)采量（萬(wàn)m3/a）；Q側(cè)排-側(cè)向徑流排泄量（萬(wàn)m3/a）；Q工-工業(yè)用水開(kāi)采量（萬(wàn)m3/a）。

2.2 均衡區(qū)的建立及均衡期的選取

均衡法評(píng)價(jià)分現(xiàn)狀年、多年平均分別對(duì)淺層地下水資源進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)。均衡區(qū)即為取水影響范圍區(qū)，面積60.13 km2。本區(qū)地下水補(bǔ)給項(xiàng)為大氣降水入滲補(bǔ)給、河道滲漏補(bǔ)給、河流側(cè)向徑流補(bǔ)給、灌溉回滲補(bǔ)給，排泄項(xiàng)主要有側(cè)向排泄、生活飲用水開(kāi)采、農(nóng)田灌溉開(kāi)采、工業(yè)開(kāi)采。

2.3 地下水資源量計(jì)算

研究區(qū)淺層地下水含水層參數(shù)利用野外工作中抽水試驗(yàn)成果（圖1）。利用抽水試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料，求參采用Aquifer test 求參軟件，利用泰斯配線法，擬合計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖1?？汕蟮脻B透系數(shù)K=116 m/d；彈性釋水系數(shù)μ=0.39×10-2。

圖1 配線法求參圖

地下水資源包括地下水補(bǔ)給量和排泄量，通過(guò)計(jì)算研究區(qū)地下水補(bǔ)給量和排泄量，得到多年平均及現(xiàn)狀年的地下水均衡結(jié)果，詳見(jiàn)表1。

表1 淺層地下水均衡計(jì)算表

由表1 可以看出：區(qū)域在多年平均呈現(xiàn)負(fù)均衡，但水量虧差不大，與區(qū)域長(zhǎng)觀井有一定程度的下降趨勢(shì)一致（圖2），說(shuō)明以上計(jì)算成果較為真實(shí)地反映了區(qū)域淺層地下水資源變化情況。從均衡表上可以看出，河道測(cè)滲是淺層地下水的最主要補(bǔ)給來(lái)源，而農(nóng)業(yè)灌溉開(kāi)采則是地下水主要排泄形式。

圖2 地下水長(zhǎng)觀井水文變化曲線圖

3 地下可開(kāi)采量

研究區(qū)天然補(bǔ)給資源量以多年平均均衡狀態(tài)下的總補(bǔ)給量表示，可開(kāi)采資源量指通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的取水構(gòu)筑物所能取出的水量，與補(bǔ)給和排泄形成的地下水動(dòng)平衡相關(guān)，不動(dòng)用含水層儲(chǔ)存量。研究區(qū)天然補(bǔ)給資源量為總補(bǔ)給量除去灌溉回滲補(bǔ)給量，計(jì)算可得多年平均淺層地下水天然補(bǔ)給資源量1 929.18萬(wàn)m3/a。地下水可開(kāi)采資源量為資源量扣除天然凈消耗量，其中天然凈消耗量包括潛水蒸發(fā)量、河道排泄量、地下水側(cè)向徑流排泄量等，區(qū)內(nèi)可開(kāi)采資源量為天然補(bǔ)給資源量扣除側(cè)向徑流排泄量，計(jì)算可得可開(kāi)采資源量1 691.40萬(wàn)m3/a。

4 開(kāi)采后的地下水水位預(yù)測(cè)

研究區(qū)域內(nèi)地下水總補(bǔ)給量小于地下水排泄量，多年平均地下水均衡差為24.60萬(wàn)m3/a，根據(jù)地下水均衡計(jì)算結(jié)果，計(jì)算地下水年均水位變幅（表2）。

表2 多年平均地下水位變幅表

根據(jù)表2計(jì)算結(jié)果，多年平均狀態(tài)下年均地下水水位下降0.12 m，基本與圖2中地下水水位下降速率一致。盡管區(qū)域地下水在多年平均狀態(tài)下處于負(fù)均衡，但均衡差較??；同時(shí)根據(jù)在研究區(qū)內(nèi)地下水位統(tǒng)調(diào)結(jié)果，研究區(qū)內(nèi)淺層地下水井由于接受河水補(bǔ)給較多，地下水水位下降較小，普遍下降速率＜0.10 m/a，少部分出現(xiàn)水位上升，故研究區(qū)內(nèi)地下水資源盡管多年平均處于負(fù)均衡，但由于大量接受河水補(bǔ)給，地下水水位下降較為緩慢。

5 結(jié)語(yǔ)

研究區(qū)以松散巖類孔隙含水巖組為主，地下水含水巖組及富水性屬水量極豐富的松散巖類孔隙含水巖組。地下水補(bǔ)給主要以大氣降水入滲為主，河流側(cè)滲次之。排泄主要為開(kāi)采及水平徑流排泄；通過(guò)計(jì)算研究區(qū)淺層地下水天然補(bǔ)給資源量1 929.18萬(wàn)m3/a；開(kāi)采資源量1 691.40萬(wàn)m3/a。多年平均地下水均衡差為24.60萬(wàn)m3/a，多年平均呈現(xiàn)負(fù)均衡，多年平均狀態(tài)下年均地下水水位下降0.12 m，基本與長(zhǎng)觀井地下水水位下降速率一致，但由于大量接受河水補(bǔ)給，地下水水位下降較為緩慢。建議今后，應(yīng)繼續(xù)采取謹(jǐn)慎和科學(xué)合理適當(dāng)?shù)姆绞介_(kāi)采地下水，嚴(yán)格防止長(zhǎng)期大規(guī)模超采地下水資源。