內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善左旗孿井灘生態(tài)移民示范區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)

韓承茹　劉永波

摘要：內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善左旗孿井灘生態(tài)移民示范區(qū)內(nèi)，新近系碎屑巖類裂隙孔隙承壓含水層地下水儲(chǔ)存量為19.288×108m3，其中容積儲(chǔ)存量為17.778×108m3，彈性儲(chǔ)存量為1.51×108m3。地下水多年平均天然補(bǔ)給量為157.16×104m3/a。在富水地段布設(shè)水井4眼，設(shè)計(jì)井深200m，布井間距1000m，各井抽水量1000m3/d。設(shè)計(jì)年開采量146.00×104m3/a。經(jīng)預(yù)測(cè)，新增水源地開采20年后最大降深13.99m。

關(guān)鍵詞：阿拉善左旗；孿井灘；地下水；資源評(píng)價(jià)

1. 地下水資源評(píng)價(jià)原則和方法

1.1 地下水資源評(píng)價(jià)原則

①以新近系中新統(tǒng)（N1h）承壓含水層為評(píng)價(jià)目的層。

②充分重視開采條件下補(bǔ)給量和消耗量發(fā)生的變化。

③地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)以一般性評(píng)價(jià)和專門性評(píng)價(jià)相結(jié)合的原則。

④評(píng)價(jià)中采用先進(jìn)的評(píng)價(jià)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的原則，力求使評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確、客觀。

⑤以實(shí)際獲取的地質(zhì)、水文地質(zhì)等資料為基礎(chǔ)，通過抽水試驗(yàn)計(jì)算所得到的各種水文地質(zhì)參數(shù)，作為本次評(píng)價(jià)的依據(jù)。

1.2 地下水資源評(píng)價(jià)方法

地下水水量評(píng)價(jià)采用水均衡法及干擾井群法。并用多年平均補(bǔ)給量法論證可開采量的保證程度。

2. 參數(shù)計(jì)算與選取

本次計(jì)算涉及的水文地質(zhì)參數(shù)主要有：滲透系數(shù)（K）、導(dǎo)水系數(shù)（Τ）、導(dǎo)壓系數(shù)（）、彈性釋水系數(shù)（μ*）、影響半徑（R）等。為確保參數(shù)的準(zhǔn)確性，首先利用本次工作施工的鉆孔抽水試驗(yàn)資料。

3. 地下水資源量計(jì)算與評(píng)價(jià)

3.1 地下水儲(chǔ)存量計(jì)算

V儲(chǔ)=F

3.1.1 容積儲(chǔ)量

含水層厚度根據(jù)本次施工鉆孔資料確定，巖石給水度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定，取值為0.06，評(píng)價(jià)區(qū)容積儲(chǔ)量為17.778×108m3。

3.1.2 彈性儲(chǔ)量

含水層厚度根據(jù)本次施工鉆孔資料確定并通過泰森剖分確定鉆孔控制面積。彈性釋水系數(shù)根據(jù)計(jì)算取值，評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)彈性儲(chǔ)量為1.51×108m3。通過計(jì)算評(píng)價(jià)區(qū)范圍內(nèi)地下水總儲(chǔ)存量為19.288×108m3，表明評(píng)價(jià)區(qū)范圍內(nèi)地下水資源較豐富。

3.2 地下水水均衡計(jì)算

劃分均衡區(qū)范圍為整個(gè)普查區(qū)范圍，面積413km2。

均衡計(jì)算選取一個(gè)水文年作為均衡期，即2011年10月至2012年9月。

均衡要素分析：本區(qū)地下水補(bǔ)給項(xiàng)主要為地下水側(cè)向徑流流入量；排泄項(xiàng)主要為地下水側(cè)向徑流流出量與人工開采量。

均衡方程建立：

Q補(bǔ)=Q側(cè)向流入

Q排= Q人工開采+Q側(cè)向流出

3.2.1 地下水側(cè)向徑流流入量

地下水側(cè)向流入量按達(dá)西斷面法分段進(jìn)行計(jì)算，總計(jì)157.16×104m3/a。計(jì)算公式為：

Q徑入=KLHJsinα

式中：Q徑入—地下水徑流流入量（104m3/a）

K—滲透系數(shù)（m/d）

H—含水層平均厚度（m）

L—斷面長度（m）

J—水力坡度（%）

Α—斷面線與流線之間的夾角（°）。

3.2.2 地下水側(cè)向徑流流出量

地下水側(cè)向流出量按達(dá)西斷面法分段進(jìn)行計(jì)算，總計(jì)145.44×104m3/a。

其計(jì)算公式為：

Q流出=KLHJsinα

3.2.3 人工開采量

均衡區(qū)內(nèi)地下水的開采主要是農(nóng)業(yè)灌溉開采，其余為生活及牲畜飲用水。

根據(jù)調(diào)查，普查區(qū)內(nèi)現(xiàn)有耕地約2萬畝，機(jī)井11眼，現(xiàn)有人口約50人，牲畜約1000頭，居民生活及牲畜飲用水多以人工開挖民井為主。

居民生活用水按每戶每人日平均飲用水40L計(jì)算，則普查區(qū)居民用水量2.0m3/d，年用水量約為0.07×104m3/a。牲畜按日平均飲用水50L計(jì)算，則用水量為50m3/d，年用水量約為1.83×104m3/a。

均衡區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉開采占總?cè)斯ら_采量的99.5%以上，開采量為16.45×104m3/a，均衡區(qū)內(nèi)開采總量為18.35×104m3/a。

3.2.4 均衡分析

均衡區(qū)地下水補(bǔ)給量為157.16×104m3/a，其中，地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給量是該均衡區(qū)的主要補(bǔ)給項(xiàng)，占總補(bǔ)給量的100%； 均衡區(qū)地下水總排泄量為163.79×104m3/a，其中地下水的側(cè)向流出為主要的排泄項(xiàng)，約占總排泄項(xiàng)88.90%，人工開采地下水量占排泄總量的11.10%左右。

根據(jù)公式，F(xiàn)為均衡區(qū)含水層的分布面積413km2，μ*為含水層彈性釋水系數(shù)0.0058，計(jì)算出均衡期內(nèi)含水層水位的平均變幅為-0.015m，均衡期為1年。通過觀測(cè)值計(jì)算出均衡區(qū)在均衡期內(nèi)ΔQ=-3.59×104m3/a。與計(jì)算結(jié)果ΔQ計(jì)算=-6.63×104m3/a基本一致，兩者計(jì)算結(jié)果基本吻合，說明本次地下水均衡要素確定是合理的，計(jì)算結(jié)果是正確的，且為負(fù)均衡。

3.3 地下水天然補(bǔ)給量計(jì)算

本區(qū)地下水補(bǔ)給項(xiàng)主要為地下水側(cè)向徑流流入量，普查區(qū)范圍內(nèi)計(jì)算斷面同水均衡計(jì)算斷面一致，普查區(qū)地下水天然補(bǔ)給量為157.16×104m3/a。

3.4 地下水可開采資源量計(jì)算與保證程度論證

3.4.1 評(píng)價(jià)方法

根據(jù)本區(qū)的水文地質(zhì)條件，采用承壓水完整井非穩(wěn)定流干擾井群法，計(jì)算和論證可開采量及保證程度。采用仿泰斯公式計(jì)算。公式如下：

式中：S—預(yù)測(cè)點(diǎn)處的水位下降值（m）

Q—各井出水量（m3/d）

W（u）—井函數(shù)

r—抽水井至觀測(cè)井距離（m）

T—導(dǎo)水系數(shù)（m2/d）

t—井抽水延續(xù)時(shí)間（d）

—彈性釋水系數(shù)

3.4.2 布井方案的確定

根據(jù)水源地的特點(diǎn)，富水區(qū)域集中在普查區(qū)西部，由ZK1、 ZK2 和ZK3號(hào)鉆孔控制，水化學(xué)類型為HCO3·CL—Ca·Mg和CL—Na型，礦化度<1g/L。本次可開采量的確定考慮以下三點(diǎn)：

a、水源地開采量要以天然補(bǔ)給資源量為依據(jù)，保證每年均能得到足夠的補(bǔ)充；

b、側(cè)向徑流的補(bǔ)給量將是水源地內(nèi)地下水資源補(bǔ)給量的一個(gè)非常重要的因素，因此，地下水含水層的疏干厚度不應(yīng)超過承壓含水層頂板，以保證水源地的持續(xù)供水能力。

c、考慮在連續(xù)疏干20年的情況下，地下水水位下降值不應(yīng)超過主要承壓含水層頂板。

確定擬建水源地布井方案：在普查區(qū)西北部富水地段布設(shè)水井4眼，布井間距1000m，設(shè)計(jì)井深200m，各井抽水量1000m3/d。

3.4.3 邊界條件的概化

水源地地下水主要接受側(cè)向徑流補(bǔ)給，根據(jù)區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件，按無限含水層概化。

3.4.4 含水層參數(shù)的選取

滲透系數(shù)（K）和導(dǎo)水系數(shù)（T）主要根據(jù)本次施工ZK1號(hào)孔抽水試驗(yàn)資料確定。得到區(qū)域滲透系數(shù)K=2.85m/d，導(dǎo)水系數(shù)T=240.23m2/d含水層厚度H=84.29m，彈性釋水系數(shù)μ*=0.0058。

按上述方案開采，開采20年末水源地中心SK3井水位降深為13.99m，水源地含水層隔水頂板一般在20m～30m，在連續(xù)疏干20年的情況下，地下水水位下降值未超過承壓含水層頂板，規(guī)劃水源地井之間相互干擾較小。

3.4.5 允許開采量保證程度分析

普查區(qū)多年平均天然補(bǔ)給量為157.16×104m3/a，現(xiàn)狀年開采量18.35×104m3/a；規(guī)劃水源地開采量146.00×104m3/a，規(guī)劃水源地開采后需要?jiǎng)佑迷械叵滤畠?chǔ)存量，開采保證程度不高。但基于普查區(qū)地下水彈性儲(chǔ)存量為1.510×108m3，地下水儲(chǔ)存量豐富，地下水調(diào)節(jié)作用較強(qiáng)，且開采后地下水水位降深幅度較小，因此該水源地仍存在一定的開發(fā)前景。

4. 結(jié)論

該區(qū)地下水儲(chǔ)存量豐富，地下水調(diào)節(jié)作用較強(qiáng)，且開采后地下水水位降深幅度較小，因此該水源地仍存在一定的開發(fā)前景。