运城市山丘区地下水资源量计算与分析

李 强

（运城市水资源管理委员会办公室，山西 运城 044000）

1 山丘区地下水资源量计算方法

根据《地下水评价导则》，山丘区地下水资源量计算通常采用排泄法。排泄量主要包括河川基流量、河床潜流量、山前侧渗流出量、未计入河川径流量的山前泉水出露量、地下水实际开采净消耗量和潜水蒸发量等。

1.1 河川基流量

河川基流量是山丘区地下水向河流排泄的主要排泄项。一般通过分割测流断面流量过程线的办法，求出其流量与径流量的比值供使用。不同频率径流量的基流各不相同。所选用分割基流的水文站应满足以下要求：水文站具有连续逐日河川径流量观测的资料、计算系列比较完整；控制的为闭合流域，地下水与地表水的分水岭具有一致性；水文站的代表性根据水文气象、地形地貌、植被及水文地质条件等选择；在控制流域内受人类活动的影响比较少。

直线平割法是把枯水季的最小平均（如最小日、月平均，连续几个月的最小平均等）流量视为基流，平行分割全年的流量过程线，河川基流量为直线以下的部分。所选取的最小流量是否合适决定直线平割方法最后的精度。若降水比较集中，枯水期的持续时间会较长，河川径流一般降到最小值，这时用最小日平均流量分割得出的河川基流量就会偏小，这可以作为河川基流量的下限值；若降水年内分配比较均匀，河川径流始终较大，这时用最小月平均流量分割得到的基流量会较大，可作为河川基流量的上限值。直线平割法是一种简化方法，工作量较小，精确度不高，尤其是面积较大的区域，应与其他方法比较后采用。

直线斜割法在逐日平均流量过程线上，自起涨点至峰后无雨情况下退水段的转折点（又称拐点）处作直线，直线以下即为河川基流量。退水转折点可用综合退水曲线法确定。绘制历年或包括丰、平、枯水年的逐日平均流量过程线、降水量过程线（流量过程线纵、横坐标比例尺要历年一致）。选择峰后无雨、退水时间较长的退水段若干条，将各退水段在水平方向上移动，使其尾部重合，作出“外包线，即为综合退水曲线。把综合退水曲线绘在透明纸上，再在欲分割的流量过程线上水平移动，使其与实测流量过程线退水段尾部重合，两条曲线的分叉处即为退水转折点。

我国北方地区年降水量相对较小，年内分配比较集中，流量过程线多为单峰型，退水段比较规则，容易绘制流域综合退水曲线，进而确定退水转折点。但在南方湿润地区，降水量和降水日数较多，峰后无降水的时段不长，流量过程线多呈复式峰，很难用上述方法分析、确定综合退水曲线和退水转折点。在这种情况下，可采用经验公式确定退水转折点。用经验公式法确定转折点时，应充分考虑本区域的实际情况，合理选配公式的参数。

1.2 河床潜流量

河床潜流量是指河流出山口处河床被厚度较大的第四纪沉积物覆盖，河床未能切割到基岩，这时出口断面所测的径流量不是全部的径流量，尚有一小部分以潜流形式下泄，即为河床潜流量。河床潜流量是未被水文站所测得，即未包括在河川径流量或河川基流量中，故应进行单独计算。推求河床潜流量可采用断面法（达西公式）计算，但往往缺乏资料，又因其量甚微而不作计算。计算公式为Q潜=KJAT，其中Q潜为河床浅流量；K为渗透系数；J为水力坡度；A为垂直于地下水流向的河床浅流过水断面面积；T为计算时段长度。

1.3 侧向流出量

侧向流出量是指地下径流的形式向研究区域以外排泄的水量。侧渗流出量一般采用断面法（达西公式）计算。

1.4 地下水开采净消耗量

开采地下水用于农业、工业、城镇生活用水和农村人畜吃水净耗，有一部分能重新回归地下，故只计算其中的净消耗部分。一般采用开采净消耗系数法计算，计算公式为Q净耗=δQ开采，其中Q净耗为地下水开采净消耗量，δ为地下水开采净消耗系数；Q开采为地下水开采量。

1.5 河谷区潜水蒸发量

河谷区潜水蒸发量是指潜水在毛细管引力的作用下向上运动所造成的蒸发量。潜水蒸发量是浅层地下水消耗的主要途径之一。潜水蒸发量计算公式为E=E0CF，其中E为潜水蒸发量；E0为水面蒸发量；C为潜水蒸发系数；F为计算区面积。

1.6 流量衰减分析

一些明显具有集中排泄的地下水系统，比如南方的地下河系统、北方的泉域地下水系统，这些地下水系统的资源量计算可采用流量衰减分析法。通过衰减分析可以识别出不同含水介质排泄出的水量，并分析衰减特征，进而进行水资源评价。我国广大从事喀斯特地区地下水资源评价与计算的专家技术人员，积极引进了国外在地下水水文曲线研究中用得较广泛的流量单一指数衰减方程、叠加指数衰减方程和双曲线衰减方程。

2 运城市山丘区资源量计算分析

根据山丘区地下水的消耗途径，其补给资源量计算公式为Q补=Rg+Q侧排+Q净+E，其中Rg为河川基流量；Q侧排为侧向潜排量；Q净为开采净消耗量；E为河谷区潜水蒸发。

2.1 河川基流量计算

河川基流量是一般山丘区地下水的主要排泄项。水文站控制区采用分割流量过程线（水文分割法）的方法计算，未控区用水文下垫面条件相似的水文站控制区的基流模数类比计算。

2.1.1 单站河川基流量切割法

单站基流量均采用直线平割法、直线斜割法分割河川径流过程线求得，即：自地表径流的起涨点至地表径流的终止点（拐点）处以直线连线，直线以下部分为河川基流量。起涨点之前或终止点之后若无明显地表径流，则全部作为河川基流量。径流过程线的拐点采用水文学常用的方法确定。

2.1.2 基流模数计算

单站基流模数以水文站1980—2000年逐年的基流量除以本站控制面积计算；区间基流模数为下、上游水文站1980—2000年逐年基流量之差除以区间面积而得。通过单站基流切割，未控区基流量类比计算得全市一般山丘区1980—2000年平均河川清水流量为 22781万m3/a。

2.2 侧向排泄量计算

侧向排泄量包括基岩裂隙水向盆地的河床潜流量Q潜与山前侧向流出量Q侧流。河床潜流量Q潜与侧向流出量Q侧流计算按前述方法进行计算。另外，新绛、稷山、河津及绛县浍河山丘区补给范围包括了外区面积，在计算侧向排泄量时按面积比计算扣除。经计算，全市一般山丘区侧向排泄量现状多年平均为8230万m3/a。

2.3 地下水开采净消耗量计算

地下水实际开采净消耗量包括农业开采净耗、工业开采净耗、城镇生活用水和农村人畜吃水净耗，采用净耗系数计算。农业净耗系数采用0.88～0.92，工业及城镇生活用水净耗系数综合取0.4～0.6，农村人畜吃水净耗系数为1.0，地下水实际开采量用本次统计调查成果。计算结果为：现状1980—2000年地下水净耗量平均为1084万m3/a。

2.4 河谷区潜水蒸发量

河谷区潜水蒸发主要指垣区山间小盆地浅埋深区潜水蒸发量，浅埋深区面积14.6 km2，经估算潜水蒸发量为437万m3/a。

综上一般山丘区各单项量计算，全市一般山丘区地下水补给量1980—2000年平均为32532万m3/a。

3 结论

第一，山丘区地下水资源方法的原则与地形、地貌、水文地质条件及水资源流域（水系）分区有关。

第二，河川基流量可通过直线平割法、经验公式法、直线斜割法及基流模数的计算、河床潜流量及山前侧渗流出量采用断面法（达西公式）计算、地下水实际开采净消耗量和潜水蒸发量采用系数法计算。

第三，根据山丘区地下水的消耗途径，其补给资源量可通过河川基流量的计算、侧向排泄量的计算、地下水实际开采净消耗量的计算、河谷区潜水蒸发等计算获得。经计算，运城市一般山丘区地下水补给量1980—2000年平均为32532万m3/a。