關(guān)于區(qū)域地下水資源量估算應用

【摘要】文中以固原市原州區(qū)清水河流域地下水資源量估算為例，介紹了區(qū)域水資源排泄量、河川基流量、開采凈消耗量、總排泄量，以及可開采量等計算過程和方法，為合理開發(fā)，高效利用區(qū)域地下水，實現(xiàn)區(qū)域水資源可持續(xù)利用，及實施水資源管理制度提供依據(jù)和保障。

【關(guān)鍵詞】地下水；基流量；開采量；徑流排泄量；可開采量

21世紀初國家實施退耕還林荒草政策以來，植被覆蓋面逐年增加，有效攔截了地表徑流，地表水資源量逐年減少，而地下水在形成和轉(zhuǎn)換過程中逐年增加，地下水資源開采利用成為近年來南部山區(qū)解決干旱問題，增加農(nóng)業(yè)經(jīng)濟收入的主要途徑。在合理開發(fā)利用當?shù)氐叵滤埃紫纫M行區(qū)域地下水資源評價和開采論證，因此掌握區(qū)域水資源概況，重點對地下水資源量進行估算十分必要。文中以固原市原州區(qū)清水河流域地下水資源量估算為例，介紹其估算過程和方法，為水利相關(guān)人士提供技術(shù)經(jīng)驗，確保區(qū)域水資源合理開發(fā)利用。

1、固原市原州區(qū)清水河流域地下水資源概況

固原市原州區(qū)位于寧夏南部山區(qū)，土地總面積2739.01km2。按流域分區(qū)劃分，原州區(qū)屬于清水河流域上游，清水河發(fā)源于寧夏固原市原州區(qū)開城鄉(xiāng)黑刺溝腦，由南向北流經(jīng)固原市原州區(qū)。境內(nèi)清水河流域地下水主要埋藏有三個含水巖組，含水層為砂礫石。第一含水巖組，以潛水為主，局部具微承壓，故稱為淺水層，潛水含水組在固原北川地段普遍分布；第二含水巖組和第三含水巖組均為承壓水，分布于石碑灣、三營、六個窯、盤河南北一線以西至盆地西部，淺層水在平原區(qū)大部分地區(qū)都有分布，兩層承壓水的分布范圍受古清水河床規(guī)模大小和形狀所控制，在南部和中部分布范圍廣，黑城以北含水層東部邊界向西逐漸收攏。根據(jù)地下水的賦存條件和水力特征，本區(qū)地下水主要為松散巖類孔隙水。根據(jù)含水層巖性可分為黃土類土孔隙水和砂礫石孔隙水兩個亞類。

清水河平原河谷潛水主要接受降水入滲補給和東西兩側(cè)地下水側(cè)向徑流補給及清水河地表徑流入滲補給組成。排泄途徑主要有人工開采、地下徑流方式向區(qū)外排泄。地下水從南向北徑流，西部地下水由南西向東徑流，南西部山前地帶水力坡度大徑流強，向北至別家莊、候家磨水力坡度逐漸變緩，徑流強度變?nèi)?。承壓水主要接受山前?cè)向徑流補給、潛水越流補給，以人工開采和地下水徑流方式排泄。

2、地下水資源量計算

在《寧夏水資源綜合規(guī)劃》中將固原清水河流域作為山丘區(qū)，山丘區(qū)地下水資源以山丘區(qū)總排泄量確定，山丘區(qū)地下水排泄量主要為河川基流量、機井開采量。山丘區(qū)河川基流量有實測水文資料的評價區(qū)按基流/徑流比值計算，未控區(qū)按相鄰區(qū)基流模數(shù)類比計算。

山丘區(qū)地下水資源量計算說明：

①基流：采用1956～2000年系列地表徑流實測資料，進行選用站還原后的天然徑流的基流切割。對于未控流域的基流按相似流域按類比法計算。

②機井開采量：以寧夏水利統(tǒng)計資料、城市地下水開采量統(tǒng)計資料及水資源利用調(diào)查資料分析確定。將開采量單獨統(tǒng)計出用于農(nóng)業(yè)灌溉的地下水實際開采量，計算井灌回歸量。井灌回歸系數(shù)均取0.1。

③未計入河川基流的泉水利用量：依據(jù)泉水利用調(diào)查資料。經(jīng)統(tǒng)計，所有單泉水的年均流量均小于0.1m3/s，忽略不計。

④降水（1956～2000年）、蒸發(fā)（1956～2000年）、固海揚水灌區(qū)渠道揚水量（自1985年起通水）采用實測分析資料，保持與地表水引用數(shù)據(jù)的一致性。

采用1956～2000年系列地表徑流實測資料，進行選用站還原后的天然徑流的基流切割，計算原州區(qū)清水河流域地下水資源量2911萬m3。

2.1 分區(qū)地下水資源量

地下水開采主要集中在清水河河谷平原，根據(jù)水文地質(zhì)條件結(jié)合地表水分區(qū)將地下水分為沈家河以上、沈家河至二營、二營至三營、東至河、中河、大紅溝、石井子溝七個區(qū)域。各分區(qū)地下水主要接受側(cè)向徑流的補給、降水入滲補給、灌溉回歸補給；以人工開采、河川基流量、側(cè)向徑流方式排泄。本次以排泄量確定各分區(qū)的地下水資源量，沈家河以上、沈家河至二營、二營至三營、東至河四個區(qū)域地下水排泄量主要是開采凈消耗量（人工開采）、河川基流量、側(cè)向徑流排泄量，中河、大紅溝、石井子溝主要以河川基流量排泄。

排泄量計算方法

⑴地下水徑流排泄量

計算公式 Q徑 = K·I·B·M

式中 Q徑——地下水徑流量（萬m3/a）；

K ——滲透系數(shù)（m/d）；

I ——地下水水力坡度；

B ——計算斷面寬度（m）；

M——計算斷面含水層平均厚度（m）。

⑵河川基流量

計算公式 Q基 = j·Q徑

式中 Q基——河川基流量（萬m3/a）；

j ——基徑比；

Q徑——河川徑流量（萬m3/a）。

⑶開采凈消耗量

計算公式 Q耗=a·Q開

式中 Q耗 —— 開采凈消耗量（萬m3/a）；

a —— 凈消耗系數(shù)；

Q開—— 地下水開采量（萬m3/a）。

依據(jù)各分區(qū)水文地質(zhì)特征，在地形圖上確定側(cè)向徑流排泄斷面。計算參數(shù)選取參考《彭堡水源地地質(zhì)勘查報告》和《三里鋪水源地勘探報告》，利用達西公式計算地下水側(cè)向徑流排泄量。沈家河以上分區(qū)側(cè)向徑流排泄106.4萬m3/a，以徑流方式補給沈家河至二營；東至河分區(qū)側(cè)向徑流排泄量533.9萬m3/a，以徑流方式補給沈家河至二營；沈家河至二營側(cè)向徑流排泄量同時又是二營至三營的側(cè)向徑流補給量。在計算總地下水資源量時，以上側(cè)向排泄是區(qū)間重復計算量，要扣除。見表2-2。

⑵河川基流量

用各分區(qū)扣除攔蓄水量的區(qū)間徑流量計算基流量，基徑比0.36～0.51，各分區(qū)河川基流量總計1109萬m3/a。見表2-3。

⑶ 開采凈消耗量

據(jù)各分區(qū)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、農(nóng)村生活地下水開采量調(diào)查情況，農(nóng)業(yè)灌溉用水凈消耗系數(shù)0.958，農(nóng)村生活用水凈消耗系數(shù)1，工業(yè)及城市用水凈消耗系數(shù)取0.4，計算各分區(qū)開采凈消耗量總計為1814萬m3/a。

⑷ 總排泄量

綜上，各分區(qū)地下水總排泄量3995萬m3/a，扣除區(qū)間重復計算量地下水總資源量2927萬m3/a，見表2-4。

2.2 地下水可開采量

據(jù)水文地質(zhì)特征、地下水開采條件、地形地貌，結(jié)合地下水實際開采情況確定可開采系數(shù)0.2～0.8。用各分區(qū)地下水總排泄量計算地下水可開采量2454萬m3/a。見表2-5。

3、結(jié)語

水資源量計算與調(diào)查對水利規(guī)劃與發(fā)展十分重要，區(qū)域地下水資源量估算為合理開發(fā)，高效利用當?shù)氐叵滤瑢崿F(xiàn)區(qū)域水資源可持續(xù)利用，以及實施水資源管理制度提供依據(jù)和保障。以上地下水資源量計算辦法經(jīng)過寧夏水利專家多次審核和認可，并在多年的使用和不斷修改中趨于完善，計算結(jié)果比較合理準確，適用于在類似區(qū)域計算時參考應用。

作者簡介：李雁霞：女，1968年生，寧夏固原人，大學本科，水利高級工程師，主要從事水利工程規(guī)劃設(shè)計及建設(shè)管理。