區域地下水資源量計算及水位動態變化分析

苑 鵬

(遼寧省大伙房水庫管理局, 遼寧 撫順 113000)

區域地下水資源量計算及水位動態變化分析

苑 鵬

(遼寧省大伙房水庫管理局, 遼寧 撫順 113000)

本文根據水源地水文地質條件，結合抽水試驗數據資料，確定該區域含水層平均厚度、單井涌水量、滲透系數、影響半徑及水力坡度等水文地質參數，采用水均衡法計算地下水資源量，分析補給量與排泄量平衡情況，采用開采系數法確定地下水可開采量，并分析區域地下水位動態變化趨勢。

水均衡法； 地下水資源量； 地下水可開采量

凌源市水資源年際間變化較大、年內分配不均勻。區域地下水強富水區分布于大凌河、青龍河及較大支流的階地和漫灘地帶，中等富水區分布于裙裾前緣及中上游支流河谷地帶，主要在凌源中部及東部[1]。凌源市地下水開發程度較高，大凌河流域地下水資源開發利用率超過70%，青龍河流域地下水資源開發利用率小于70%[2]。地下水取水構筑物在農村生活用水中主要以壓把井、管井和自來水井等為主，呈分散開采狀態，根據居民點所處地貌單元的不同，其取水方式也不盡相同。在河谷平原和山間河谷區居住的居民，由于地下水資源較豐富，地下水埋深較淺，一般用壓把井；在河谷上游和河谷與坡洪積扇裙接觸地帶，地下水埋深增大，一般為管井；而在丘陵山區及坡洪積扇裙區，由于地下水埋深大，基本為管井。近幾年，農村飲水工程建設中部分地區建立了集中供水設施，水源井基本上也是管井。凌源市工業企業大多采用地下水水源，地下水水源地位于大凌河西支階地和漫灘地帶，區域單井涌水量比較大，補給水源充足。為確保地下水資源的合理開采，需計算分析水源地地下水可開采量，為水資源的持續發展提供保證。

1 水文地質條件及參數

1.1 水文地質條件

東五官水源地位于凌北鎮東五官喇嘛臺村，屬于大凌河西支河谷平原區，區域地層自上而下為輕亞黏土、亞黏土層，厚度約1.5～2.0m，為第四紀沖、洪積層；卵石層，厚度為5.8～8.5m，上部混砂，部分混黏性土，為第四紀沖積沉積物。卵石顆粒呈亞圓形，一般粒徑20～40mm，最大粒徑200mm。該層透水性良好，為該區主要含水層；砂、頁巖層，屬志留紀，中等風化，為第四紀含水巖層的底板。該區河谷內地下水埋深為1.4～2.6m，地下水對大凌河產生補給。根據抽水試驗資料，該區卵石含水層的滲透系數為170～475m/d。

1.2 水文地質參數確定

東五官水源地共有水井8眼、大井3眼、管井5眼。水井開采層位均為第四系孔隙潛水。各井距均超過影響半徑，其中，距離最近的為3號小井及4號小井，井距174m，各井之間布局較為合理。

抽水試驗顯示，區內含水層透水性較好，但透水性變化大。勘察鉆孔均為潛水完整井，滲透系數的計算采用裘布依潛水完整井公式：

式中K——含水層的滲透系數，m/d；

Q——單井出水量，m3/d；

H——含水層厚度，m；

S——潛水完整井設計水位降深，m；

R——影響半徑，m；

r——井徑，m。抽水試驗參數計算結果見表1。

表1 東五官水源地抽水試驗計算參數

地下水資源計算參數將抽水試驗成果作為主要參考依據。該區水文地質參數見表2，滲透系數平均為284m/d。

表2 東五官水源地水文地質參數

2 地下水資源量計算

該區地下水資源量計算與評價采用水均衡法[3]。該區域的地下水補給項主要包括降水入滲補給量、地下水側向補給量及灌溉滲入補給量；排泄量主要包括人工開采量、地下水側向排泄量及農田灌溉排泄量。

2.1 補給量計算

a.降水入滲補給量:

式中Qi降——大氣降水入滲補給量，m3/d；

α降——降水入滲系數，根據當地地形、巖性特征，取0.16(根據《朝陽市水資源》，大凌河流域降水入滲補給系數在0.12～0.21)；

Xi——多年平均降雨量，mm，取Xi=529.9mm；

F——降水入滲面積，km2，取3.74km2。

經計算，補給區域內降水入滲補給量為868.75m3/d。

b.地下水側向徑流補給量:

式中Qi徑——上游河谷地下水徑流補給量，m3/d；

Hicp——過水斷面含水層平均厚度，取7.81m；

B——過水斷面寬度，地圖上量得為1637m；

Kcp——計算斷面含水層的滲透系數，m/d，取284m/d；

I——斷面處水力坡度，根據該地區勘察經驗，取0.0056。

經計算，上游河谷地下水徑流補給量為20333.22m3/d。

c.農業灌溉回滲補給量:

式中Q灌——農業灌溉回滲補給量，m3/d；

Q農——農業灌溉水量，m3/d；

a′——灌溉水回滲系數，取0.35。

該區域種植作物為玉米，根據遼寧省《行業用水定額》(DB21/T 1237—2015)，灌溉定額為105m3/畝，種植面積經圖上量得F=3km2，則Q農=1294.52m3/d，經計算，Q灌=453.08m3/d。

該區域地下水總補給量為21655.04m3/d。

2.2 排泄量計算

a.工業開采量。該區為凌鋼第二水源地，人工開采主要以凌鋼工業用水為主，按現狀年2013年統計，該區地下水人工開采量為15822.36 m3/d。

b.地下水側向排泄水量：

式中Qi側排——地下水側向補排泄量，m3/d；

Hicp——過水斷面含水層平均厚度，取3.2m；

B——過水斷面寬度，地圖上量得為1814m；

Kcp——計算斷面含水層的滲透系數，m/d，取195m/d；

I——斷面處水力坡度，根據該地區勘察經驗，取0.004。

經計算，地下水側向排泄量為4527.74m3/d。

c.農業灌溉水量。該區農業灌溉水量Q農=1294.52m3/d。

綜上計算，該區地下水排泄量為21644.63m3/d。

2.3 補給量與排泄量平衡分析

通過區域補給量和排泄量平衡分析，兩者差值近10.42m3/d，基本可以認定兩者處于平衡狀態(見表3)。

表3 東五官水源地地下水潛水水量均衡計算成果

3 地下水可開采量計算

地下水可開采量是指在可預見期內，通過經濟合理、技術可行的措施，在不引起生態環境惡化條件下允許從含水層中獲取的最大水量。此次地下水可開采資源量計算以開采系數法進行計算[4]，計算公式為

式中Q可采——區域地下水可開采量，m3/d；

ρ——開采系數，由于該區含水層開采條件良好，根據《朝陽市水資源》，凌源市開采經驗系數取0.90；

Q總補——區域地下水總補給量，經計算為21655.04m3/d。經計算，該區地下水可開采資源量19489.54m3/d。

4 地下水開采水位變化

水源地位于河谷平原區，地下水與地表水聯系較為密切，巖層透水性較好，枯水期地下水對河水產生補給，豐水期河水補充地下水，地下水開采量具有一定的保障。2013年對3眼井進行實時監測，1號、2號及3號大井地下水位平均埋深分別為6.50m、6.67m、5.23m。3眼井的水位變化不大，比較平緩，地下水開采不會對區域地下水位變化產生影響。地下水年內動態變化情況詳見51頁圖。

5 結 語

經過多年開采，研究區內地下水位略有下降，但地下水量是比較穩定的，東五官水源地地下水可開采量為1.95萬m3/d，東五官水源地雖與

2013年東五官水源地地下水位埋深變化趨勢圖

喇嘛臺村毗鄰，但目前村民飲用的是市政自來水，東五官水源地取水不會對喇嘛臺村居民生活取用水產生不利影響。因此，東五官水源地地下水可開采量是比較穩定的。

[1] 王慶宇,劉凱,朱錦程.遼寧西部地區缺水因素分析及地下水資源開發利用建議[J].城市地質,2010,5(4):17-20.

[2] 柴雅麗.凌源市城區水資源量淺析[J].水土保持應用技術,2013(4):37-39.

[3] 李曉英,顧文鈺.水均衡法在區域地下水資源量評價中的應用研究[J].水資源與水工程學報,2014,25(1):87-90.

[4] 易成軍.策勒縣地下水資源分析與計算[J].水利科技與經濟,2014,20(4):59-60.

Analysis on regional groundwater resources calculation and water level dynamic change

YUAN Peng

(Liaoning Dahuofang Reservoir Administration, Fushun 113000, China)

In the paper, according to hydrogeological conditions of water source, pumping test data is combined for determining aquifer average thickness, single-well water inflow, permeability coefficient, influence radius, hydraulic gradient and other hydrogeological parameters in the region. Water balance method is adopted to calculate groundwater resources. Recharge and excretion balance situation is analyzed. Exploitation coefficient method is adopted to determine groundwater exploitable amount. Dynamic change trend of underground water level in the region is analyzed.

water balance method; groundwater resources； groundwater exploitable amount

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.06.005

TV213.9

A

2096- 0131(2016)06- 0015- 03