地下水動力學(xué)法確定水源地可供水量

姚麗紅，何偉才

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽110122;2.沈陽市沈北新區(qū)水資源管理所，遼寧 沈陽110122)

1 水源地概況

弓長嶺市政水源地始建于1993年，水源地位于湯河鎮(zhèn)紅花峪村，歸弓長嶺城建局管理，2006年歸凱發(fā)新泉水務(wù)(遼陽弓長嶺)有限公司管理，現(xiàn)有開采井6眼，均為巖石井，井深大致在100 m左右，水泵型號為300QJ330-42/2。1995年建2眼開采井，2000年建3眼開采井，2002年建1眼開采井，2007年現(xiàn)狀開采量380萬 m3。本區(qū)位置詳見圖1。

圖1 弓長嶺水源地簡圖

2 水文地質(zhì)條件

出露地層為鞍山群磁鐵石英巖及混合巖，走向北西—南東，傾角25°～60°，巖層風(fēng)化裂隙發(fā)育，具弱富水性，鉆井自流涌水量5.73～21.34 t/d，井深 106～209 m，最深 900 m。此單斜具有良好的儲水條件，形成較好的承壓水(自流水)。櫻桃園單斜儲水構(gòu)造為背斜的一翼，地層為鞍山群石英片巖、磁鐵石英巖，走向?yàn)楸北蔽鳌夏蠔|向，傾角55°，鉆井見有承壓水賦存，含水層為強(qiáng)烈的風(fēng)化磁鐵石英巖。鉆井井深220～574 m，涌水量17～58.35 t/d。

3 弓長嶺水源地地下水位監(jiān)測

弓長嶺水源地的地下水位等值線監(jiān)測，考慮監(jiān)測井在面上的代表性及太子河地表水對地下水的影響，共布設(shè)井點(diǎn)6個(位置見圖2)。采用假定高程，用四等水準(zhǔn)連標(biāo)在2 d內(nèi)測量完成。

圖2

2009年地下水位情況一覽表 m

4 地下水源地水量及可持續(xù)利用性評價

弓長嶺水源地評價區(qū)域面積14.9 km2，其中平原區(qū)面積4.1 km2，山丘區(qū)面積10.8 km2。水源地位于湯河上游河谷平原區(qū)，區(qū)域內(nèi)的補(bǔ)給源主要包括平原區(qū)的降雨入滲補(bǔ)給量、河道入滲補(bǔ)給量和山丘區(qū)降雨降雨形成的地下水徑流量。本次評價利用補(bǔ)給法計(jì)算區(qū)域地下水資源量，其中水文地質(zhì)參數(shù)采用弓長嶺水源地成井報告分析計(jì)算成果，并利用排泄量進(jìn)行補(bǔ)排平衡分析。

4.1 補(bǔ)給量計(jì)算

弓長嶺水源地評價區(qū)域，平原區(qū)降水入滲補(bǔ)給系數(shù)α采用 0.22。

經(jīng)計(jì)算區(qū)域多年平均降雨量756.7 mm，多年平均平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量

Q降=P× α ×F ×0.1=756.7 ×0.22 ×4.1 ×0.1=67.9萬 m3。

地下水徑流補(bǔ)給量采用達(dá)西公式計(jì)算得:

Q徑=K×Ⅰ×B×H×365=30×0.001×900×33×365=97.6 萬 m3。

本評價區(qū)域山丘區(qū)降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)(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)借用郝家店水文站降雨入滲補(bǔ)給系數(shù)為0.010，山丘區(qū)多年平均降雨入滲補(bǔ)給量為 Q山=756.7×0.01×10.8=81.3萬 m3。

弓長嶺水源評價區(qū)域(不包含河道入滲)多年平均總補(bǔ)給量為

Q補(bǔ)=Q降+Q徑+Q山=246.8萬 m3。

4.2 排泄量計(jì)算

區(qū)域排泄量主要包括評價區(qū)域用水量、地下水源地開采量和潛水蒸發(fā)量三項(xiàng)。

經(jīng)分析，評價區(qū)域第四紀(jì)地層厚度較小。表層土壤以亞砂土為主，厚度1～2 m，含水層厚度在1m左右，地下水埋深1.5 m左右，潛水蒸發(fā)量較大。

潛水蒸發(fā)量是指潛水在毛細(xì)管作用下，通過包氣帶巖土向上運(yùn)動造成的蒸發(fā)量(包括棵間蒸發(fā)量和被植物根系吸收造成的葉面蒸散發(fā)量兩部分)。計(jì)算方法主要采用潛水蒸發(fā)系數(shù)法

計(jì)算公式:E=10-1·E0·C·F

式中:E為潛水蒸發(fā)量(萬m3);E0為水面蒸發(fā)量(mm，采用E601型蒸發(fā)器的觀測值或換算成E601型蒸發(fā)器的蒸發(fā)量);C為潛水蒸發(fā)系數(shù)(無因次)，經(jīng)分析，潛水蒸發(fā)系數(shù)C 經(jīng)驗(yàn)值 0.01～0.05，采用 0.025。;F 為計(jì)算面積(km2)。

經(jīng)計(jì)算，評價區(qū)域多年平均潛水蒸發(fā)量為10.8萬 m3。根據(jù)調(diào)查計(jì)算，評價區(qū)域總用水為380萬 m3。

本水源評價區(qū)域內(nèi)，總排泄量為現(xiàn)狀開采量與潛水蒸發(fā)量之和，為 390.8萬 m3。

4.3 均衡計(jì)算

傍河開采襲奪河水按50%計(jì)算，即河水補(bǔ)給量約為190萬m3。湯河出庫水量50%頻率10 920萬 m3，75%頻率6 490萬 m3，95%頻率4 758萬 m3，可以滿足傍河開采需求。

按大巴水源算法:X=Q總補(bǔ)+Q襲-Q總排=246.8+190-390.8=46.0 萬 m3

4.4 設(shè)計(jì)條件下地下總補(bǔ)給量

經(jīng)計(jì)算，75%保證率條件下他本水源評價區(qū)域平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量為59.1萬 m3、地下水徑流補(bǔ)給量97.6萬 m3、山丘區(qū)地下水資源量為70.7萬 m3，總補(bǔ)給量(不包含河道入滲)為 227.4 萬 m3。

95%保證率條件下，區(qū)域內(nèi)平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量為47.9萬 m3、地下水徑流補(bǔ)給量97.6萬 m3、山丘區(qū)地下水資源量為57.4萬 m3，總補(bǔ)給量(不包含河道入滲)為202.8萬 m3。

現(xiàn)狀2007年評價區(qū)域內(nèi)，用水為380萬 m3，2007年水源井實(shí)際開采量為380萬 m3，潛水蒸發(fā)量為10.8萬 m3，區(qū)域總用水量(總排泄量)390.8萬 m3?，F(xiàn)狀排泄量比75%設(shè)計(jì)條件下總補(bǔ)給量大26.6萬 m3、比95%設(shè)計(jì)條件下總補(bǔ)給量大 2.0 萬 m3。

5 安全性評價

5.1 現(xiàn)狀條件下

開采率:現(xiàn)狀2007年實(shí)際開采量(含區(qū)域用水和潛水蒸發(fā))為390.8萬 m3，總補(bǔ)給量(含河道入滲)為436.8萬 m3，開采率為90%，屬于水量安全水源地。

5.2 75%保證率條件下

開采率:現(xiàn)狀實(shí)際開采量(含區(qū)域用水和潛水蒸發(fā))為390.8 萬 m3，總補(bǔ)給量(含河道入滲)為 417.4 萬 m3，(河水補(bǔ)給190萬 m3)開采率為94%，屬于水量合格的水源地。

5.3 90%保證率條件下

開采率:現(xiàn)狀實(shí)際開采量(含區(qū)域用水和潛水蒸發(fā))為390.8萬 m3，總補(bǔ)給量(含河道入滲)為392.8萬 m3，開采率為99%，屬于水量合格的水源地。