關于區域地下水資源量估算應用

【摘要】文中以固原市原州區清水河流域地下水資源量估算為例，介紹了區域水資源排泄量、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，高效利用區域地下水，實現區域水資源可持續利用，及實施水資源管理制度提供依據和保障。

【關鍵詞】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解決干旱問題，增加農業經濟收入的主要途徑。在合理開發利用當地地下水之前，首先要進行區域地下水資源評價和開采論證，因此掌握區域水資源概況，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，為水利相關人士提供技術經驗，確保區域水資源合理開發利用。

1、固原市原州區清水河流域地下水資源概況

固原市原州區位于寧夏南部山區，土地總面積2739.01km2。按流域分區劃分，原州區屬于清水河流域上游，清水河發源于寧夏固原市原州區開城鄉黑刺溝腦，由南向北流經固原市原州區。境內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，淺層水在平原區大部分地區都有分布，兩層承壓水的分布范圍受古清水河床規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。根據地下水的賦存條件和水力特征，本區地下水主要為松散巖類孔隙水。根據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地下水側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，徑流強度變弱。承壓水主要接受山前側向徑流補給、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《寧夏水資源綜合規劃》中將固原清水河流域作為山丘區，山丘區地下水資源以山丘區總排泄量確定，山丘區地下水排泄量主要為河川基流量、機井開采量。山丘區河川基流量有實測水文資料的評價區按基流/徑流比值計算，未控區按相鄰區基流模數類比計算。

山丘區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：以寧夏水利統計資料、城市地下水開采量統計資料及水資源利用調查資料分析確定。將開采量單獨統計出用于農業灌溉的地下水實際開采量，計算井灌回歸量。井灌回歸系數均取0.1。

③未計入河川基流的泉水利用量：依據泉水利用調查資料。經統計，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（1956～2000年）、固海揚水灌區渠道揚水量（自1985年起通水）采用實測分析資料，保持與地表水引用數據的一致性。

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，計算原州區清水河流域地下水資源量2911萬m3。

2.1 分區地下水資源量

地下水開采主要集中在清水河河谷平原，根據水文地質條件結合地表水分區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、石井子溝七個區域。各分區地下水主要接受側向徑流的補給、降水入滲補給、灌溉回歸補給；以人工開采、河川基流量、側向徑流方式排泄。本次以排泄量確定各分區的地下水資源量，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（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；

Q開—— 地下水開采量（萬m3/a）。

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

⑵河川基流量

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

⑶ 開采凈消耗量

據各分區農業、工業、農村生活地下水開采量調查情況，農業灌溉用水凈消耗系數0.958，農村生活用水凈消耗系數1，工業及城市用水凈消耗系數取0.4，計算各分區開采凈消耗量總計為1814萬m3/a。

⑷ 總排泄量

綜上，各分區地下水總排泄量3995萬m3/a，扣除區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

據水文地質特征、地下水開采條件、地形地貌，結合地下水實際開采情況確定可開采系數0.2～0.8。用各分區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、結語

水資源量計算與調查對水利規劃與發展十分重要，區域地下水資源量估算為合理開發，高效利用當地地下水，實現區域水資源可持續利用，以及實施水資源管理制度提供依據和保障。以上地下水資源量計算辦法經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，計算結果比較合理準確，適用于在類似區域計算時參考應用。

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劃設計及建設管理。