水均衡法在白楊河勘查區(qū)地下水資源計(jì)算中的應(yīng)用

王　璐

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000)

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水均衡法在白楊河勘查區(qū)地下水資源計(jì)算中的應(yīng)用

王璐

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000)

我國(guó)新疆地區(qū)煤、鐵等礦產(chǎn)蘊(yùn)藏量巨大，這些資源的開發(fā)極大地推動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，但是也給地下水資源帶來(lái)嚴(yán)重破壞，精確地掌握地下水資源情況對(duì)保障當(dāng)?shù)鼐用裼盟踩?、指?dǎo)正常生產(chǎn)有著重要意義。以新疆白楊河勘查區(qū)為實(shí)例，介紹了水均衡法在計(jì)算地下水工程中的應(yīng)用，為以后類似的地質(zhì)勘查工作提供了一定的可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

水均衡法；白楊河；地下水資源；應(yīng)用

地下水是水資源的重要組成部分，在保障居民生活、支持經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維持生態(tài)平衡等方面都起著無(wú)可替代的作用。我國(guó)新疆地區(qū)地下水資源量約為85億 m3，位居全國(guó)第四位[1]。但隨著近年來(lái)對(duì)地下礦產(chǎn)資源的開發(fā)，新疆的生態(tài)環(huán)境不斷惡化，水質(zhì)污染情況也較為嚴(yán)重?？茖W(xué)地計(jì)算水資源量是保護(hù)地下水的重要工作之一，而水均衡法具有計(jì)算簡(jiǎn)單、結(jié)果精確等突出優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用。

1　水均衡法的原理介紹

水均衡法其本質(zhì)是指在勘查區(qū)域內(nèi)，根據(jù)地下水動(dòng)力平衡基本原理來(lái)預(yù)計(jì)該區(qū)域地下水“可能涌水量”的一種方法。該方法以地下水為分析對(duì)象，對(duì)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件認(rèn)知要求相對(duì)較低，適合較為大范圍內(nèi)的地下水資源量的計(jì)算。水均衡法基本表達(dá)式如(1)所示。計(jì)算地下水資源量需要綜合分析區(qū)域內(nèi)地下水的補(bǔ)給、賦存及開采條件，其中包括的因素又有很多，總體是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程[2]。

GW補(bǔ)-GW耗=ΔGW

(1)

式中：GW補(bǔ)為地下水補(bǔ)給量；GW耗為地下水排泄消耗量；ΔGW為地下水蓄變量。

2　工程概況

白楊河勘查區(qū)位于新疆自治區(qū)西北部，轄屬四個(gè)行政

區(qū)，分別為塔城地區(qū)和布克賽爾蒙古自治縣(占勘查區(qū)面積的29%)，額敏縣(占18%)，托里縣(占32%)以及克拉瑪依市(占21%)。該勘查區(qū)內(nèi)煤炭賦存量超過(guò)300億噸，本次工程的主要任務(wù)是在地表水資源評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，利用水均衡法計(jì)算區(qū)域平原區(qū)地下水資源量，進(jìn)一步查明區(qū)域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，確定地下水開采潛力及詳查區(qū)地下水允許開采量，提出煤炭基地供水方案建議。

3　水均衡法在白楊河勘查區(qū)地下水資源計(jì)算中的應(yīng)用分析

本工程以地下水系統(tǒng)或水文地質(zhì)單元為基本評(píng)價(jià)單元，計(jì)算邊界盡量采用自然邊界。地下水評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)扣除分區(qū)重復(fù)計(jì)算量及井灌回歸量。在一般區(qū)域采用水均衡法評(píng)價(jià)地下水資源量，重點(diǎn)區(qū)域采用水量均衡法和數(shù)值模型法進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。

3.1相關(guān)系數(shù)的確定

本勘查區(qū)主要包括降水、河道、渠系、田間的入滲補(bǔ)給系數(shù)和潛水蒸發(fā)系數(shù)。具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

3.1.1降水入滲補(bǔ)給系數(shù)α

比照相似地區(qū)，采用新疆均衡場(chǎng)地中滲透儀測(cè)定的不同地下水埋深、不同巖性、不同降水量的降水入滲補(bǔ)給系數(shù)取值區(qū)間(見(jiàn)表1)[3]。

表1　降水入滲補(bǔ)給系數(shù)α經(jīng)驗(yàn)值匯總表

3.1.2河道入滲補(bǔ)給系數(shù)ρ

采用本次河渠測(cè)流實(shí)測(cè)值，同時(shí)與新疆地礦局、水利廳在各地實(shí)測(cè)值、經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比照(見(jiàn)表2、表3)。

表2　本次工作河道滲漏補(bǔ)給系數(shù)ρ實(shí)測(cè)值表

表3　不同部門河道滲漏補(bǔ)給系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值表

3.1.3渠系入滲補(bǔ)給系數(shù)γ

據(jù)新疆水利廳水文總站在全疆各地的野外實(shí)測(cè)資料，并結(jié)合本次野外實(shí)際調(diào)查資料，本工程渠系滲漏修正系數(shù)見(jiàn)下表4。

表4　渠系滲漏修正系數(shù)γ

3.1.4田間入滲補(bǔ)給系數(shù)β

田間灌溉水入滲補(bǔ)給主要受地層巖性、灌溉定額、地下水位埋深等多方面因素的共同影響[4]。根據(jù)勘查區(qū)地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)資料和新疆水利廳野外試驗(yàn)成果，給出符合本區(qū)實(shí)際情況的田間灌溉入滲系數(shù)，見(jiàn)表5。

表5　田間入滲補(bǔ)給系數(shù)β表

3.1.5潛水蒸發(fā)系數(shù)

影響潛水蒸發(fā)的因素有包氣帶巖性、潛水位埋深及植被發(fā)育等，勘查區(qū)的地下水淺埋區(qū)基本都覆蓋有植被，故計(jì)算時(shí)將潛水蒸發(fā)、蒸騰量合并計(jì)算。本次潛水蒸發(fā)系數(shù)的確定主要依據(jù)勘查區(qū)地下水均衡場(chǎng)地滲儀觀測(cè)資料確定，具體結(jié)果見(jiàn)表6[5]。

表6　潛水蒸發(fā)系數(shù)表

3.2白楊河勘查區(qū)地下水資源的均衡計(jì)算

水量均衡區(qū)以勘查區(qū)中各地下水系統(tǒng)的平原區(qū)為基礎(chǔ)，根據(jù)評(píng)價(jià)原則及邊界形態(tài)，劃分為三個(gè)均衡計(jì)算亞區(qū)：北洼地計(jì)算區(qū)，面積為700.20 km2；白楊河谷地計(jì)算區(qū)，面積為2 080.00 km2；烏爾禾計(jì)算區(qū)，面積為1 861.10 km2。表7是針對(duì)白楊河勘查區(qū)地下水資源量水均衡的詳細(xì)計(jì)算項(xiàng)目及公式[6]。

表7　白楊河勘查區(qū)地下水資源均衡計(jì)算公式表

經(jīng)計(jì)算：白楊河勘查區(qū)地下水總補(bǔ)給量為21 311.96萬(wàn) m3/a，總排泄量為21 544.07萬(wàn) m3/a，動(dòng)用儲(chǔ)存量為零，統(tǒng)計(jì)誤差|δ|=1.14%，計(jì)算結(jié)果符合要求。

4　結(jié)語(yǔ)

地下水資源量直接制約了當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ罴吧鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水均衡法在前期工作量、計(jì)算過(guò)程、計(jì)算結(jié)果等方面相對(duì)于其他方法都具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。本文以白楊河勘查區(qū)地下水資源量計(jì)算為實(shí)例，介紹分析了水均衡法的應(yīng)用情況，為今后該區(qū)域煤炭資源的開采提供了較為可靠的參考依據(jù)。

[1]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，(02)：15-18.

[2]吳文強(qiáng)，李文文.水均衡與數(shù)值模擬法在地下水資源評(píng)價(jià)中對(duì)比應(yīng)用[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電.2009，(06)：32-35.

[3]戴巖柯，崔世新.水均衡法和數(shù)值模擬法在礦坑深部涌水量預(yù)測(cè)中的比較——以西石門鐵礦為例[J].地下水.2010，(01)：56-58.

[4]張春志，劉繼朝.淺議均衡法在地下水資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].西部探礦工程.2005，(07)：25-28.

[5]謝新民，柴福鑫.地下水控制性關(guān)鍵水位研究初探[J].地下水.2007，(06)：37-40.

[6]金滿娥，李龍輝.利用水均衡法計(jì)算山前側(cè)向補(bǔ)給量[J].黑龍江水利科技.2005，(03)：46-48.

2016-03-14

王璐(1987-)，男，山西長(zhǎng)治人，助理工程師，主要從事水文地質(zhì)方面的工作。

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1004-1184(2016)05-0023-02