大清河中下游河谷平原地下水儲量計算

湯玉福

（遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115000）

1 自然地理概況

1.1 地理位置及地形

大清河是遼東半島上的一條中型河流，發(fā)源于大石橋市建一鄉(xiāng)東大嶺，河道大半在蓋州市境內，由東向西，經榜式堡、高屯、團甸、暖泉、東城、西城、太陽升、團山、西海等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在蓋州西海注入渤海。河流全長100.7 km，流域面積1482 km2，流域最大流量4020 m3/s。大清河流域流域形狀呈扇形，地勢由東向西傾斜。

勘查區(qū)為三面低山丘陵環(huán)抱，一面臨海的大清河下游河谷平原，東望為連綿起伏的千山山脈，最高峰標高在1132 m；向西漸為低山丘陵及河谷平原，標高100～600 m；河谷區(qū)地形平坦，標高10～20 m。平原區(qū)內土壤肥沃，地表、地下水資源豐富。

1.2 氣象水文

勘查區(qū)屬于北溫帶半濕潤季風氣候。年平均氣溫為6.9～9.5℃，氣溫自西向東隨著地勢增高而降低。極端最高氣溫為36.6℃，極端最低氣溫為-28.5℃。年無霜期為170～186天，全年日照時數(shù)平原2761 h，山區(qū)2100 h。全年平均風速為3.1 m/s。多年平均降水量726.4 mm，且多集中在7～9三個月，占全年降雨量的70%，蒸發(fā)量1678.6mm。

2 地質構造地貌概況

勘查區(qū)所屬地質構造單元為營口臺背斜南翼的一部分，地層以前震旦系大石橋組蓋縣組變質巖系為主。該河谷平原由于受各地質時期的地質作用，物質來源、地理環(huán)境的不同，第四紀堆積物在垂直與水平方向上厚度變化很大，成因類型十分復雜，河谷中以洪積、沖洪積堆積物為主，沿海處只有海相地層。

2.1 區(qū)域地質構造條件

地層主要為前震旦系蓋州組板巖、片巖和大石橋組大理巖、矽質灰?guī)r，次為震旦系南芬釣魚臺組和步云山群的礫巖、砂巖、頁巖。

由前震旦系地層構成東西向復式向斜，并有次一級虎頭馬峪向斜和青石嶺背斜，軸向北西西，同向線型褶曲發(fā)育，受此構造體系的控制由步云山期及釣魚臺、南芬地層又構成一不對稱向斜。經長期剝蝕堆積作用構成低山丘陵和山間谷地的地貌景觀。

2.2 區(qū)域水文地質條件

區(qū)域基巖裸露，裂隙發(fā)育，但徑流途徑短小，大氣降水有利滲透，但不利于賦存。地下水常以間歇性下降泉的形式排泄于地表，涌水量小于0.1 L/s。僅在受構造控制地段，其張扭性北東向，北西向斷裂及其于東西向斷裂交叉處常呈現(xiàn)線狀充水帶，涌水量可達0.2～2 L/s。地下水化學類型主要為HCO3-Ca或HCO3-Ca·Na型水，礦化度小于0.1 g/s。該區(qū)域雖然富水性微弱，但地形、構造條件均有利于河谷盆地地下水的匯集。

2.3 水文地質分區(qū)

依其地貌形態(tài)和第四紀成因類型，將勘探區(qū)劃分為五組水文地質區(qū)。有根據(jù)地下水蓄水條件，巖石富水性強弱及水質情況互粉為八個水文地質亞區(qū)。

①河谷沖積洪沖積接地水文地質區(qū)

河谷沖積洪沖積接地水文地質區(qū)分強富水孔隙潛水亞區(qū)和中等富水孔隙潛水亞區(qū)；

②山前洪積扇坡洪積裙谷地水文地質區(qū)

山前洪積扇坡洪積裙谷地水文地質區(qū)分中等富水孔隙潛水亞區(qū)和弱富水孔隙潛水亞區(qū)；

③低山丘陵水文地質區(qū)

低山丘陵水文地質區(qū)分微弱富水孔隙裂隙水亞區(qū)；

④山前殘坡積裙水文地質區(qū)

山前殘坡積裙水文地質區(qū)分透水不含水亞區(qū)；

⑤濱海三角洲水文地質區(qū)

濱海三角洲水文地質區(qū)分強富水開采時可變水質亞區(qū)和咸水亞區(qū)。

2.4 地下水形成條件

勘探區(qū)為河谷盆地，堆積著砂礫石層，厚30~50 m，為蓄水造成條件，地下水的補給來源主要是大氣降水。

區(qū)域多年平均降水量700 mm，在匯水面積1468 km2內，其中一部分表部蒸騰，一部分滲入地下，通過低山丘陵賦存于空隙裂隙中，由暫時性泉水排泄地表或通過地下徑流補給山前孔隙潛水。由于地形傾斜，水力坡度大，地下徑流通暢，呈現(xiàn)低礦化水。河谷盆地除承受降水和通過匯水范圍內山區(qū)地下徑流補給外，沿河還承受大清河水的滲透補給。

3 地下水儲量計算

在水文地質分區(qū)的基礎上，根據(jù)開采條件下的補給來源、含水層厚度、巖石富水性等特性，將勘探區(qū)分為三個大區(qū)五個小區(qū)的儲量計算區(qū)。

3.1 靜儲量計算

含水層厚度H：根據(jù)水文地質剖面及鉆孔，通過加權或算術平均計算各儲量分區(qū)含水層厚度。分區(qū)含水層厚度計算結果：Ⅰ區(qū)：30.05 m,Ⅱ區(qū) 21.50 m，Ⅲ區(qū)：33.27 m，Ⅳ區(qū)：24.00 m，Ⅴ區(qū)：42.00 m。

給水系數(shù)μ：采用砂礫石含水層實驗室測得結果μ=0.24。

計算面積F，從分區(qū)圖上求得。計算結果：Ⅰ區(qū)：20050000m2,Ⅱ區(qū)11030000m2，Ⅲ區(qū)：11500000m2，Ⅳ區(qū)：8340000m2，Ⅴ區(qū)：10867500m2。

②靜儲量按Q靜=μ·F·H計算。計算結果：Ⅰ區(qū)：14436000 m3,Ⅱ區(qū)：58238400 m3，Ⅲ區(qū)：91080000 m3，Ⅳ區(qū)：48038400 m3，Ⅴ區(qū)：109544400 m3。

3.2 調節(jié)儲量計算

水位變幅ΔH：采用勘探區(qū)地下水位實測值。

給水系數(shù)μ：采用砂礫石含水層實驗室測得結果μ=0.24。

計算面積F，從分區(qū)圖上求得。

②靜儲量按Q調=μ·F·ΔH計算。計算數(shù)據(jù)及結果見表1。

表1 調節(jié)儲量計算成果表

3.3 動儲量計算

根據(jù)徑流條件采用達西法計算，計算公式Q動=B·H·K·I，依鉆孔控制寬度對各區(qū)分別進行動儲量計算。計算結果見表2。

表2 動儲量計算成果表

3.4 地下水開采儲量計算

根據(jù)開采條件下的補給來源分成兩個計算區(qū)，Ⅰ區(qū)為漫灘、一級階地近河區(qū)，開采后地下水補給來源主要為大清河滲透，其次為降水入滲及地下徑流。Ⅱ區(qū)為二級階地、山前洪積扇遠河區(qū)，開采條件下地下水補給來源為地下徑流及降水入滲。各大區(qū)又依據(jù)含水層厚度、富水性成分分成四個亞區(qū)，地下水開采儲量按均衡法計算。計算結果見表3。

表3 開采儲量計算成果表

4 結語

通過勘探和水文地質試驗查明了大清河下游河谷盆地第四系堆積物結構、成因類型、巖性特征及巖石富水性、水力性質等特征，在水文地質分區(qū)的基礎上，根據(jù)開采條件下的補給來源及含水層厚度、巖石富水性，按區(qū)進行地下水儲量計算。

[1]中國地質調查局主編.水文地質手冊（第二版）[M].地質出版社.2016.04.

[2]SL 373-2007,水利水電工程水文地質勘察規(guī)范[S].北京科文圖書業(yè)信息技術有限公司出版.2008.05.