張家口市北水源水源地地下水資源評價

(河北地質大學 河北 石家莊 050000)

一、概述

近年來，張家口城市化進程加快，水源保護區的劃分和保護與城市建設需要的土地空間資源矛盾日益突出。因此，通過水文地質勘察，尋找新的供水取水靶區，對于維持城市水資源可持續供給具有重要的現實意義。

二、研究區水文地質特征

(一)含水層特征。按巖土貯水空隙的差異分類，勘察區地下水分為松散巖類孔隙潛水及基巖裂隙水兩種類型。受地形坡度與水力坡度約束，地下水位埋深自上游至下游逐漸變淺，水位埋深相差2m左右。

1.第四系松散巖類含水層。第四系全新統沖積含水層分布于清水河現代河床及河漫灘，厚度1～3m左右。巖性主要為砂礫(卵)石，磨圓度較好，其空隙多為粗中砂或粉細砂所充填。

第四系上更新統沖積含水層分布于勘察區內清水河東西兩側古河道地帶，含水層巖性為第四系上更新統沖積砂礫卵石層，埋藏深度3～7m，厚度一般30m左右，孔隙連通性好，具有良好的儲水空間。

2.基巖裂隙含水層。該含水層在勘察區內均有分布，在地勢較高地帶出露地表。巖性為侏羅系上統張家口組安山巖，地層厚度一般大于300m。系風化裂隙與區域構造裂隙疊加而成的網狀裂隙含水系統，含水性具有較大的不均勻性。

(二)地下水補給、徑流、排泄條件

1.補給條件：大氣降水是地下水的主要補給來源。在基巖裸露地區，大氣降水通過基巖風化裂隙或構造裂隙直接補給地下水；在第四系溝谷地區，除直接接受大氣降水的入滲補給外尚能接受基巖裂隙水的側向補給以及汛期短暫的地表徑流補給。受氣象條件影響，本區大氣降水量少，地下水的補給來源不充沛。

2.徑流條件：地下水得到補給后沿著裂隙、孔隙做水平運動，其運移方向與地形傾向及地表水流向基本一致。在溝谷地帶，地形坡降8～15‰，地下水主要通過松散層空隙向下游運移，其徑流條件良好，屬地下水積極交替帶。

3.排泄條件：人工開采排泄是地下水的主要排泄方式，其次是蒸發排泄。另外，尚有一部分基巖裂隙水以側向徑流的方式排入第四系松散層后與第四系孔隙水一起排出區外。總體排泄條件較好。

三、地下水資源評價方法

(一)水文地質條件概化。區內地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水，巖性以砂礫卵石為主，水力性質屬于潛水。從含水層巖性結構分析，近河道區域含水層厚度較大，顆粒粗，向山前厚度逐漸變薄，顆粒變細。溝谷兩側為山區，巖性為太古界片麻巖和侏羅系張家口組火山巖，可視為隔水邊界；第四系底部巖性與山區巖性一致，可視為隔水層。

(二)水文地質參數計算。本次抽水試驗方法為穩定流抽水試驗的方法，抽水試驗類型為多孔抽水試驗，本次水文地質參數計算利用穩定流抽水試驗成果，采用裘布依公式等計算方法，選用合理公式進行水文地質參數計算。

1.計算公式選擇

(1)觀測孔與抽水孔連線平行隔水邊界

(2)抽水孔位于觀測孔與隔水邊界之間

(3)有一個觀測孔完整井抽水時,影響半徑計算公式

上式中：

K —— 含水層滲透系數(m/d) Q —— 涌水量(m3/d)

R —— 影響半徑(m) SW—— 抽水孔水位降深值(m)

H —— 含水層厚度(m) S1—— 觀測孔水位降深值(m)

rW—— 井口半徑(m)

r1—— 抽水孔與觀測孔距離(m)

本次以各水文地質孔所取得的滲透系數與含水層厚度采用加權平均法求得勘察區的綜合滲透系數，公式如下：

式中：

Knp—— 綜合滲透系數

Kn—— 各水文地質孔計算所得滲透系數(m3/d)

mn—— 各水文地質孔揭露的含水層厚度

經計算，得勘察區含水層綜合滲透系數為116.98m/d。

(三)地下水資源量計算。勘察區地下水的補給來源主要為地下水側向徑流補給。本勘察區兩側為有效隔水邊界，所以可用斷面法計算結果近似代表地下水資源量。勘察區A-A’斷面含水層厚度4.97～33.3m，平均厚度為14.8m，斷面寬度為729m，綜合滲透系數116.98m/d，斷面法計算公式如下：

Q斷=KIBH×365×10-4

式中：

Q斷—斷面徑流量(m3/a)；

K—含水層斷面綜合滲透系數(m/d)，采用斷面的鉆孔抽水試驗計算所得；

I—水力坡度，采用本次水位統測取得的數據；

H—斷面含水層厚度(m)，根據鉆孔剖面資料確定。

B—斷面寬度(m)，按溝道兩側隔水邊界間的寬度計算。

經計算，勘察區斷面地下水徑流量為552.81×104m3/a。

(四)地下水允許開采量的確定

根據水文地質條件分析，勘察區地下水的補給主要為上游地下水側向徑流補給。據調查，勘察區下游村莊生活生產用水均依靠上游地下徑流補給，所以在對下游村莊生活生產用水影響較小的情況下，確定勘察區允許開采量時應為下游預留一定量的地下水資源量。

綜上，將下游村莊用水量確定為不可奪取的資源量，勘察區地下水允許開采資源量為勘察區的斷面徑流量扣除不可奪取的資源量。

即：Q允采=Q斷-Q預留

式中：

Q允采——勘察區內地下水允許開采資源量(104m3/a)；

Q斷——斷面徑流量(104m3/a)。

Q預留——勘察區下游同一地下水系統內不可奪取資源量(104m3/a)。

經調查，勘察區下游不可奪取的地下水資源開采總量為6.26×104m3/a。

綜上，勘察區地下水允許開采資源量為546.55×104m3/a。即Q允采=546.55×104m3/a(即1.5×104m3/d)。

四、結論

(1)勘察區地下水資源量評價以斷面法計算。采用本次勘察A勘探線實測數據，最終確定勘察區地下水資源量為552.81×104m3/a。

(2)確定勘察區地下水允許開采資源量為546.55×104m3/a。允許開采資源量保證程度通過各保證率下的補給量和排泄量計算驗證，在95%保證率條件下勘察區按1.5×104m3/d的開采規模不需動用儲存量，允許開采量的保證程度較高。