地下水資源論證解析

池春廣

(遼寧省水利水電勘測設計研究院 ， 遼寧 沈陽　110006)

?

地下水資源論證解析

池春廣

(遼寧省水利水電勘測設計研究院 ， 遼寧 沈陽110006)

本文以金新造紙廠水源地為實例，根據論證區內水文地質條件概況，按地下水動態徑流補給條件，綜合計算論證區內地下水資源量，同時根據區內地下水利用現狀和區內未來規劃，預測地下水利用量，進行地下水供需平衡預測，考慮到地下水的可持續利用，分析特枯年地下水位降低所動用的地下水凈儲量所占總儲量的比例，及河流激發補給量，最終評價水源地可否滿足用水要求。通過論證，論證區內地下水資源量可滿足建設項目用水需求。

地下水資源； 地下水補給； 供需平衡； 地下水凈儲量； 激發補給量

改革開放以來，隨著工業發展蒸蒸日上，超量開采地下水引發了新的環境地質問題，為保證論證區水資源優化配置和可持續利用，需采用科學的方法對擬建項目水源區進行地下水資源論證分析，分析調整建設項目投產后的合理用水需求。金新造紙廠位于沈陽市新民市，根據區域的水資源供需狀況，項目建設區擬開采地下水4.9萬m3/d。

1　地下水資源論證范圍

根據項目的建設地點和建設項目的擬取水量，依據水源地離用水戶由近及遠的原則，劃定本次地下水源論證區位于新民市的東部，范圍為北至東高臺子、西至北施、東至遼河西岸、西南至柳河與遼河干流分界線，地理位置在東經122°83＇～122°97＇、北緯41°90＇～42°07＇之間面積為112.5km2(見下頁圖)。

金新造紙廠地下水水源論證區范圍示意圖

2　論證區社會經濟及水資源開發利用狀況

社會經濟概況以2003年為現狀水平年。此次水資源論證區涉及新民市東城、新城兩個辦事處的15個村，區域常住人口2.11萬。區內種植作物以玉米為主，其次為水稻、大豆等。現有耕地面積3607.3hm2，其中水田442.4hm2、水澆地66. 7 hm2。畜牧業主要以生豬、蛋雞為主，生豬年飼養量為2萬頭，雞存欄數為55萬只，其他牲畜8308頭。通過對論證區實地調查，區域內共有機電井460眼、其中水田灌溉井350眼、菜田灌溉井4眼、養殖業水井4眼、其他用水水井102眼。2003年用水量為758.9萬m3，其中灌溉用水531.0萬m3、養殖用水30萬m3、農村生活用水46.2萬m3、牲畜用水51.7萬m3、其他用水100.0萬m3。

3　論證區地質及水文地質條件

遼河低漫灘、高漫灘及階地和泛濫平原是區內的主要地貌形態。由方家崗至毓寶臺河段，河床多河曲，河床滾動形成遺有沙丘、牛軛湖。區域位于中朝準地臺華北斷坳下遼河斷陷遼河斷凹大地構造單元，進入新第三紀，遼河斷凹整體下沉凹陷，第四紀時沉積范圍較新第三紀有擴大，發育完整，為一套河湖相松散沉積物。區內第四系松散沉積物蘊藏著豐富的地下水，為區內的主要含水層。其下伏第三系砂巖、砂礫巖、泥巖及其他基巖含水很少，均視為底部隔水層。按其形成時代、成因類型、埋藏分布、富水性等特征，具體可分為中下更新統潛水及微承壓水含水層(Q1+2)、上更新統沖洪積潛水及微承壓水含水層(Q3)及全新統沖積潛水含水層(Q4)。

4　論證區地下水資源量

經系列代表性分析，以最后建設的柴河水庫竣工的1975—2003年為計算系列，共計29年。

4.1論證區降水和地表水基本情況

論證區多年平均降水量為648 mm，地表水資源量為704萬m3。各頻率降水量和地表水資源量見表1。遼河論證區段下游為毓寶臺水文站，其多年平均河道徑流量為28.2億m3。

表1　論證區降水及地表水基本情況

4.2論證區地下水補給量計算

4.2.1降水入滲補給量計算

根據論證區地表及包氣帶巖性和巨流河等地下水監測井1980—2000年間地下水動態監測資料，參照遼寧省水資源評價成果，確定論證區降水入滲補給系數計算公式為：

y=-0.0032x2+0.0502x+0.0737

(1)

式中y——降水入滲補給系數；

x——年降水量，100mm。

根據論證區降水量計算成果，計算得降水入滲補給系數(α)在0.21～0.27之間。

根據論證區1975—2003年逐年降水量計算成果，利用下式計算降水入滲補給量。

(2)

式中pr——降水入滲補給量,萬m3；

p——降水量,mm；

α——降水入滲補給系數(無因次)，其取值利用式(1)計算；

F——計算區計算面積,km2，其值為112.5km2。

4.2.2河道滲漏補給量

此次論證采用水文分析法進行河道滲漏補給量計算。計算公式為

(3)

式中Q河補——選取河段河道滲漏補給量，萬m3；

Q下、Q上、Q間——上、下游水文站實測水量及區間產水量；

Q區——區間引提水量(+)或回歸水量(-)；

λ——河道滲漏補給量修正系數，其取值通過對區域的水面蒸發量和河段的下墊面條件的分析，確定為0.20。

馬虎山—毓寶臺區間河段長62.2km，論證區河段長22.8km。1975—2003年歷年河道滲漏補給量計算成果見表2。

表2　論證區分項地下水補給量系列成果

4.2.3地下水回歸補給量

井灌回歸補給量包括井灌水輸水渠道滲漏補給量和田間灌溉入滲補給量。由于區域灌溉田塊面積較小，引水渠道較短，故此次計算忽略其渠道輸水損失，僅進行田間灌溉入滲補給量的計算。計算公式為

(4)

式中Q井灌——井灌回歸補給量；

β灌——井灌回歸補給系數，其取值水田為0.22,旱田為0.13；

Q井田——井灌水進入田間的水量，采用用于農田灌溉的實際開采量。

根據實際調查資料，論證區井灌水田面積為6638畝，灌溉用水量為531萬m3；井灌旱(菜)田面積為66.67hm2畝，用水量為30萬m3；計算得井灌回歸補給量合計為120.7萬m3。論證區尚有養殖用水30萬m3，由于水量較小，其滲漏補給量按水田灌溉入滲方法計算。養殖用水滲漏補給量為6.6萬m3。論證區地下水回歸補給量共計127.3萬m3。

4.2.4地下側向徑流補給

該量是指周邊區域地下水通過地下徑流方式對論證區的補給量。利用達西公式計算：

(5)

式中Q側——年地下側向補給量,萬m3；

K——滲透系數，m/d；

I——地下水力坡度(無因次)；

A——剖面面積，m2；

T——時間，一般采用365d。

區內地下水的流向總趨勢為由北西向南東，水力坡度I=0.0003～0.0006，計算剖面長度7050m，含水層厚度45～60m ，滲透系數采用K值為20～30m/d。計算得多年平均地下水側向補給量為152.0萬m3。

4.2.5論證區地下水資源量及可開采量

在地下水總補給量系列的計算中，確定2003年為評價現狀年，地下水回歸補給量采用2003年的現狀值；論證區的地下水可開采量的計算采用可開采系數法，綜合區域的水文地質條件和各項補給源的性質，確定論證區地下水綜合可開采系數采用0.95，見表3。

表3　論證區地下水資源量系列成果　單位：萬m3

續表

5　論證區地下水供需平衡分析

5.1論證區需水量預測

論證區水資源開發利用量現狀年(2003年)地下水總開采量為758.9萬m3，其中農業用水561.0萬m3、農村生活用水46.2萬m3、牲畜用水51.7萬m3，其他用水100.0萬m3。

根據區域的有關規劃資料，農業用水維持現狀不變；其他用水增長率為3‰，預測2015年論證區農村生產、生活年用水量為811.36萬m3，加上建設項目計劃年取水量為1666.0萬m3(按340天、 4.9萬m3/d計算)，論證區2015規劃年總取地下水量為2477.36萬m3。

5.2地下水調節計算

根據區域水文地質勘查資料，地下水源論證區含水層較厚，平均在35m以上，含水層給水度在0.1～0.2之間，按區域面積112.5km2計算，保守估算地下水靜儲量在3.9億m3以上。在充分利用地下水資源可恢復性的基礎上，在特枯年份動用部分凈儲量是完全可行的。

5.2.1調蓄范圍的確定

根據此次地下水量計算成果，建議采用傍遼河建設地下水源的開采方案。論證區遼河河段曲線距離為22.8km，直線距離為14km。根據區域的有關水文地質資料，設計建設項目采用兩排組井的形式，影響范圍為28km2，即調蓄范圍為28km2。

5.2.2起調年的確定

根據此次現狀補、排條件下的地下水量平衡分析計算結果，確定起調年為1980年。

5.2.3開采井群激發河水補給量計算方法

開采井群激發河水補給量計算公式為

(6)

式中Q激發——激發補給量，萬m3；

K′——河床垂向滲透系數，m/d，取區域實驗成果的下限值0.009m/d；

B——補給寬度(即計算斷面長度)，取論證區河段長度22 800m；

L——河床水面寬度,取區域河段枯水期平均寬度的一半，為30m；

(H-h)——河水位與地下水位之差值，超采年采用年內最大水位降深的1/2，補給年采用最小水位降深的1/2。

5.2.4有關水文地質參數的選取

調蓄過程中，含水層給水度取值為0.15，地下水的可開采系數取值為0.95。

5.2.5調算結果與分析

在計算系列內，地下水位最多連續下降年數為3年(2000年、2001年、2002年)，累計地下水位降深最大為3.25m(2002年)；最大降深的3.25m動用地下水凈儲量豐水年(1975年)1年即可得到完全補充。在計算系列內，動用的地下水凈儲量累計最大為1363.3萬m3，僅為論證區地下水凈儲量3.9億m3的3%；最大河流激發補給量為364.68萬m3，而毓寶臺水文站95%保證率條件下的實測年徑流量為3.3億m3，最大河流激發補給量僅占實測年徑流量的1.1%。

6　結　論

通過論證區地下水資源量的計算及地下水供需平衡預測計算，論證區動用少量的地下水凈儲量，形成一定的開采漏斗，激發周邊補給量，可以滿足建設項目供水保證率為95%條件下日開采地下水4.9萬m3的取水需要及農業、生活用水需要。

[1]何書會，李永根，馬賀明等.水資源評價方法與實例[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[2]金光炎.地下水文學初步與地下水資源評價[M].南京：東南大學出版社，2009.

Augment and parsing on groundwater resources

CHI Chunguang

(LiaoningWaterResourcesandHydropowerSurvey&DesignInstitute,Shenyang110006,China)

In the paper, water source pool of Jinxin Papermaking Mill is adopted as an example. Groundwater resources in the argument zone is calculated comprehensively according to hydrogeology condition overview in the argument zone on the basis of groundwater dynamic runoff supply conditions. Meanwhile, groundwater utilization quantity is predicted according to ground water utilization situation and future plan in the zone. Groundwater supply-demand balance is predicted. Sustainable utilization of groundwater is considered. The proportion of net groundwater reserve in total reserve due to groundwater level reduction in especially dry year, and river included recharge of groundwater are analyzed, thereby evaluating whether water source can meet water consumption demand or not finally. Argument shows that the groundwater resources in the argument zone can meet the water consumption demand in the construction project.

groundwater resources; groundwater recharge; balance between supply and demand; net groundwater reserves; included recharge of groundwater

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.03.005

TV211.1+2

A

2096- 0131(2016)03- 0015- 05