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(nèi)，由東向西，經(jīng)榜式堡、高屯、團(tuán)甸、暖泉、東城、西城、太陽升、團(tuán)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(biāo)高在1132 m；向西漸為低山丘陵及河谷平原，標(biāo)高100～600 m；河谷區(qū)地形平坦，標(biāo)高10～20 m。平原區(qū)內(nèi)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(fēng)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(fēng)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(zhì)構(gòu)造地貌概況

勘查區(qū)所屬地質(zhì)構(gòu)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(zhì)巖系為主。該河谷平原由于受各地質(zhì)時期的地質(zhì)作用，物質(zhì)來源、地理環(huán)境的不同，第四紀(jì)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(fù)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(zhì)構(gòu)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(zhì)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(gòu)成東西向復(fù)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(gòu)造體系的控制由步云山期及釣魚臺、南芬地層又構(gòu)成一不對稱向斜。經(jīng)長期剝蝕堆積作用構(gòu)成低山丘陵和山間谷地的地貌景觀。

2.2 區(qū)域水文地質(zhì)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(gòu)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(dá)0.2～2 L/s。地下水化學(xué)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(gòu)造條件均有利于河谷盆地地下水的匯集。

2.3 水文地質(zhì)分區(qū)

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

①河谷沖積洪沖積接地水文地質(zhì)區(qū)

河谷沖積洪沖積接地水文地質(zhì)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(zhì)區(qū)

山前洪積扇坡洪積裙谷地水文地質(zhì)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(zhì)區(qū)

低山丘陵水文地質(zhì)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(zhì)區(qū)

山前殘坡積裙水文地質(zhì)區(qū)分透水不含水亞區(qū)；

⑤濱海三角洲水文地質(zhì)區(qū)

濱海三角洲水文地質(zhì)區(qū)分強富水開采時可變水質(zhì)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(nèi)，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(nèi)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(zhì)分區(qū)的基礎(chǔ)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(zhì)剖面及鉆孔，通過加權(quán)或算術(shù)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(jié)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(jié)果μ=0.24。

計算面積F，從分區(qū)圖上求得。計算結(jié)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(jié)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(diào)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(jié)果μ=0.24。

計算面積F，從分區(qū)圖上求得。

②靜儲量按Q調(diào)=μ·F·ΔH計算。計算數(shù)據(jù)及結(jié)果見表1。

表1 調(diào)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(dá)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(jìn)行動儲量計算。計算結(jié)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(yuǎn)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(jié)果見表3。

表3 開采儲量計算成果表

4 結(jié)語

通過勘探和水文地質(zhì)試驗查明了大清河下游河谷盆地第四系堆積物結(jié)構(gòu)、成因類型、巖性特征及巖石富水性、水力性質(zhì)等特征，在水文地質(zhì)分區(qū)的基礎(chǔ)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(jìn)行地下水儲量計算。

[1]中國地質(zhì)調(diào)查局主編.水文地質(zhì)手冊（第二版）[M].地質(zhì)出版社.2016.04.

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