青州市地下水資源評價與超采控制

李有成，王金和，張成軍

（青州市水利局 山東 青州 262500）

區域地下水資源評價的目的是為制定區域地下水資源開發利用遠景規劃，實施科學管理，為合理、有序地開發利用地下水資源，提供地下水資源量的數據和可開采資源的理論依據。

1 概述

區域地下水資源評價包括地下水補給資源量、可開采資源量的評估及現狀地下水開發利用程度分析。補給資源量是地下水資源總量中可以再生的部分，也是地下水系統長期穩定提供的最大水量。所以，從水量平衡、補償更新的角度來考察，多年平均補給資源量可視作永續穩定開采量的最大值，即最大可開采資源量。顯然，這個水量未考慮環境和其他方面的約束條件。也就是說補給資源量主要是從水量保證程度的角度，對地下水系統最大可能的水量支付能力的一種估計，這種評估結果并非嚴格意義上的可開采資源量。

決定可開采資源量的因素有很多，其中地下水系統的供水功能（包括地下水資源的數量，分布埋藏條件）及采水技術能力都是重要的因素。除此之外，能夠開采的水量并非都是允許的，開采強度過大會引發明顯的環境負效應，如地面沉降，海水入侵及生態退化。地下水資源的可開采量是從充分利用地下水的角度提出的。是指在滿足一定限制條件約束下，能夠而且允許從地下水系統中取出的最大水量的多年平均值。嚴格地說，可開采資源量的確定就是協調開采活動與地下水質、水量時空分布格局的運籌過程。

以往進行地下水資源開發利用程度評價時，是將統計得到的實際開采量與多年平均允許開采量的差值作為某一區域的地下水超采量。這種計算方法不能確切地反映該地區的地下水超采情況。主要原因：一是實際開采量的統計結果因統計渠道、統計方法的原因，往往存在較大的誤差；二是地下水資源量是一個動態概念，多年平均允許開采量也應是動態變化的，拿一個靜態數據做動態參照顯然不甚合理。經過對比分析，選擇了疏干體積法來計算地下水超采量。

2 地下水資源評價

地下水資源評價主要研究在水循環中能夠得到逐年恢復，與大氣降水和地表水體有直接聯系的淺層地下水。包括降水入滲補給量、河渠滲漏補給量、灌溉回歸補給量、越流補給量及山前測滲補給量。下面以實例介紹其評價方法。

青州市北部平原井灌區屬小清河流域，面積302.98 km2,占全市總面積的19.4%，人口22.6萬人，耕地面積為1.79萬hm2,該區是青州市糧食、蔬菜、瓜果主要種植區。該區為第四系山前沖洪積平原，主要含水層為灰質巖礫卵石層和長石石英砂層，地下水為第四系孔隙水，補給速度快，貯量豐富，是青州市的相對富水區。

2.1 水文地質參數的分析和確定

采用1975—2009年地下水觀測資料，參考《青州市城市水資源開發利用現狀及對策研究報告》有關成果，綜合分析后，確定有關水文地質參數。

給水度采用動態資料法計算，降雨入滲系數采用均衡法計算，灌溉回歸系數采用降雨比擬法計算。

2.2 各項入滲補給量

1）降雨入滲補給量。采用公式：

式中：Pr為降雨入滲補給量（萬m3）；P為不同保證率年降水量 （mm）；a為降雨入滲系數；F為計算區域面積（km2）。

2）河渠滲漏補給量。當河渠水位高于岸邊附近地下水位時，河渠水在重力作用下，以滲流形式補給地下水。若地下水位低于河渠底時，滲漏以垂直運動為主；若地下水位高于河渠底但低于河渠水位時，滲漏以水平運動為主。

河渠滲漏補給量的大小，主要受巖性、河渠流量、地下水埋深等因素影響。

3）灌溉回歸補給量指灌區（井灌區）提取地下水灌溉，灌溉水下滲補給地下水的水量。

用灌溉取水量乘以灌溉回歸系數求得。

4）越流補給量指深層地下水通過弱透水層對淺層地下水的補給量，相鄰兩含水層之間有足夠水頭差，水頭高的含水層就通過弱透水層補給水頭較低的含水層，弱透水層越薄，透水性越大，相鄰含水層水頭差越大，則越流補給量越大。

越流補給量依據達西定律計算。

5）側向補給量。山前隱伏灰巖巖溶裂隙水和沖積扇孔隙水與地下水補排有直接聯系。

根據水文地質條件，對有補排關系的地區，把山前地下水側向排泄量作為山前側向補給量。遠離山體的北部平原一帶，地下水的側向補給，河渠滲漏補給和越流補給不易分開，采用綜合速度補給法計算補給量。

計算得到，青州市北部平原井灌區多年平均地下水資源量為 9 365萬 m3，P=20%為 11 619萬 m3，P=50%為 8 916 萬 m3，P=75%為 7 456 萬 m3，P=95%為 5 888 萬 m3。

3 地下水超采量的計算

3.1 疏干體積法的計算原理

疏干體積法是利用計算區多年超采疏干的含水層體積計算區域地下水超采量，有效避免了實際開采量統計時由于統計渠道、統計方法的原因存在的誤差及地下水資源量逐年動態變化的誤差，能夠比較準確地反映計算區域地下水超采狀況。

計算公式：

式中：u為給水度，Vi、Vj分別為計算初始時段和結束時段含水層疏干的體積，n為從Vi到Vj的歷時（年），△H/n為計算區多年平均地下水位下降值（m/年），F為計算區面積。

3.2 水文地質參數的分析確定

給水度u：采用《青州市水資源調查與區劃報告》計算成果。

水位變幅△H：因青州市地下水觀測井數量較少，繪出的等水位線精度較差，考慮到同一個水文地質單元內△H差別不大，故將計算區劃分為朱良、何官、高柳、口埠、普通5個計算單元，選取朱良南段、何官江家、高柳天橋宋、口埠徐集、普通曹家溝5個觀測井的水位動態觀測數據。這樣，每個計算單元的面積僅有幾十平方公里，水文地質條件具有較高的相似性。

地下水超采量計算成果見表1。

表1 青州北部平原井灌區地下水超采量計算成果表

各計算單元多年平均超采量分別為166萬m3、119 萬 m3、155 萬 m3、207 萬 m3、377 萬 m3， 青州市北部平原井灌區多年平均超采量為1 024萬m3。

4 結語

青州市北部平原井灌區多年平均地下水資源量為9 365萬m3，該區多年平均地下水超采量為1 024萬m3。多年平均地下水超采量占多年平均地下水資源量的比例為10.93%，雖在可控范圍內，但應引起足夠重視。考慮到該區農業灌溉用水占比達70%以上，且地表水資源開發利用潛力不大，今后應繼續大力發展節水灌溉，同時加強地下水動態觀測，防止降落漏斗的發生和擴大，維持地下水的采補平衡，合理開發地下水資源，實現水資源的可持續利用。