地下水资源论证解析

池春广

(辽宁省水利水电勘测设计研究院 ， 辽宁 沈阳　110006)



地下水资源论证解析

池春广

(辽宁省水利水电勘测设计研究院 ， 辽宁 沈阳110006)

本文以金新造纸厂水源地为实例，根据论证区内水文地质条件概况，按地下水动态径流补给条件，综合计算论证区内地下水资源量，同时根据区内地下水利用现状和区内未来规划，预测地下水利用量，进行地下水供需平衡预测，考虑到地下水的可持续利用，分析特枯年地下水位降低所动用的地下水净储量所占总储量的比例，及河流激发补给量，最终评价水源地可否满足用水要求。通过论证，论证区内地下水资源量可满足建设项目用水需求。

地下水资源； 地下水补给； 供需平衡； 地下水净储量； 激发补给量

改革开放以来，随着工业发展蒸蒸日上，超量开采地下水引发了新的环境地质问题，为保证论证区水资源优化配置和可持续利用，需采用科学的方法对拟建项目水源区进行地下水资源论证分析，分析调整建设项目投产后的合理用水需求。金新造纸厂位于沈阳市新民市，根据区域的水资源供需状况，项目建设区拟开采地下水4.9万m3/d。

1　地下水资源论证范围

根据项目的建设地点和建设项目的拟取水量，依据水源地离用水户由近及远的原则，划定本次地下水源论证区位于新民市的东部，范围为北至东高台子、西至北施、东至辽河西岸、西南至柳河与辽河干流分界线，地理位置在东经122°83＇～122°97＇、北纬41°90＇～42°07＇之间面积为112.5km2(见下页图)。

金新造纸厂地下水水源论证区范围示意图

2　论证区社会经济及水资源开发利用状况

社会经济概况以2003年为现状水平年。此次水资源论证区涉及新民市东城、新城两个办事处的15个村，区域常住人口2.11万。区内种植作物以玉米为主，其次为水稻、大豆等。现有耕地面积3607.3hm2，其中水田442.4hm2、水浇地66. 7 hm2。畜牧业主要以生猪、蛋鸡为主，生猪年饲养量为2万头，鸡存栏数为55万只，其他牲畜8308头。通过对论证区实地调查，区域内共有机电井460眼、其中水田灌溉井350眼、菜田灌溉井4眼、养殖业水井4眼、其他用水水井102眼。2003年用水量为758.9万m3，其中灌溉用水531.0万m3、养殖用水30万m3、农村生活用水46.2万m3、牲畜用水51.7万m3、其他用水100.0万m3。

3　论证区地质及水文地质条件

辽河低漫滩、高漫滩及阶地和泛滥平原是区内的主要地貌形态。由方家岗至毓宝台河段，河床多河曲，河床滚动形成遗有沙丘、牛轭湖。区域位于中朝准地台华北断坳下辽河断陷辽河断凹大地构造单元，进入新第三纪，辽河断凹整体下沉凹陷，第四纪时沉积范围较新第三纪有扩大，发育完整，为一套河湖相松散沉积物。区内第四系松散沉积物蕴藏着丰富的地下水，为区内的主要含水层。其下伏第三系砂岩、砂砾岩、泥岩及其他基岩含水很少，均视为底部隔水层。按其形成时代、成因类型、埋藏分布、富水性等特征，具体可分为中下更新统潜水及微承压水含水层(Q1+2)、上更新统冲洪积潜水及微承压水含水层(Q3)及全新统冲积潜水含水层(Q4)。

4　论证区地下水资源量

经系列代表性分析，以最后建设的柴河水库竣工的1975—2003年为计算系列，共计29年。

4.1论证区降水和地表水基本情况

论证区多年平均降水量为648 mm，地表水资源量为704万m3。各频率降水量和地表水资源量见表1。辽河论证区段下游为毓宝台水文站，其多年平均河道径流量为28.2亿m3。

表1　论证区降水及地表水基本情况

4.2论证区地下水补给量计算

4.2.1降水入渗补给量计算

根据论证区地表及包气带岩性和巨流河等地下水监测井1980—2000年间地下水动态监测资料，参照辽宁省水资源评价成果，确定论证区降水入渗补给系数计算公式为：

y=-0.0032x2+0.0502x+0.0737

(1)

式中y——降水入渗补给系数；

x——年降水量，100mm。

根据论证区降水量计算成果，计算得降水入渗补给系数(α)在0.21～0.27之间。

根据论证区1975—2003年逐年降水量计算成果，利用下式计算降水入渗补给量。

(2)

式中pr——降水入渗补给量,万m3；

p——降水量,mm；

α——降水入渗补给系数(无因次)，其取值利用式(1)计算；

F——计算区计算面积,km2，其值为112.5km2。

4.2.2河道渗漏补给量

此次论证采用水文分析法进行河道渗漏补给量计算。计算公式为

(3)

式中Q河补——选取河段河道渗漏补给量，万m3；

Q下、Q上、Q间——上、下游水文站实测水量及区间产水量；

Q区——区间引提水量(+)或回归水量(-)；

λ——河道渗漏补给量修正系数，其取值通过对区域的水面蒸发量和河段的下垫面条件的分析，确定为0.20。

马虎山—毓宝台区间河段长62.2km，论证区河段长22.8km。1975—2003年历年河道渗漏补给量计算成果见表2。

表2　论证区分项地下水补给量系列成果

4.2.3地下水回归补给量

井灌回归补给量包括井灌水输水渠道渗漏补给量和田间灌溉入渗补给量。由于区域灌溉田块面积较小，引水渠道较短，故此次计算忽略其渠道输水损失，仅进行田间灌溉入渗补给量的计算。计算公式为

(4)

式中Q井灌——井灌回归补给量；

β灌——井灌回归补给系数，其取值水田为0.22,旱田为0.13；

Q井田——井灌水进入田间的水量，采用用于农田灌溉的实际开采量。

根据实际调查资料，论证区井灌水田面积为6638亩，灌溉用水量为531万m3；井灌旱(菜)田面积为66.67hm2亩，用水量为30万m3；计算得井灌回归补给量合计为120.7万m3。论证区尚有养殖用水30万m3，由于水量较小，其渗漏补给量按水田灌溉入渗方法计算。养殖用水渗漏补给量为6.6万m3。论证区地下水回归补给量共计127.3万m3。

4.2.4地下侧向径流补给

该量是指周边区域地下水通过地下径流方式对论证区的补给量。利用达西公式计算：

(5)

式中Q侧——年地下侧向补给量,万m3；

K——渗透系数，m/d；

I——地下水力坡度(无因次)；

A——剖面面积，m2；

T——时间，一般采用365d。

区内地下水的流向总趋势为由北西向南东，水力坡度I=0.0003～0.0006，计算剖面长度7050m，含水层厚度45～60m ，渗透系数采用K值为20～30m/d。计算得多年平均地下水侧向补给量为152.0万m3。

4.2.5论证区地下水资源量及可开采量

在地下水总补给量系列的计算中，确定2003年为评价现状年，地下水回归补给量采用2003年的现状值；论证区的地下水可开采量的计算采用可开采系数法，综合区域的水文地质条件和各项补给源的性质，确定论证区地下水综合可开采系数采用0.95，见表3。

表3　论证区地下水资源量系列成果　单位：万m3

续表

5　论证区地下水供需平衡分析

5.1论证区需水量预测

论证区水资源开发利用量现状年(2003年)地下水总开采量为758.9万m3，其中农业用水561.0万m3、农村生活用水46.2万m3、牲畜用水51.7万m3，其他用水100.0万m3。

根据区域的有关规划资料，农业用水维持现状不变；其他用水增长率为3‰，预测2015年论证区农村生产、生活年用水量为811.36万m3，加上建设项目计划年取水量为1666.0万m3(按340天、 4.9万m3/d计算)，论证区2015规划年总取地下水量为2477.36万m3。

5.2地下水调节计算

根据区域水文地质勘查资料，地下水源论证区含水层较厚，平均在35m以上，含水层给水度在0.1～0.2之间，按区域面积112.5km2计算，保守估算地下水静储量在3.9亿m3以上。在充分利用地下水资源可恢复性的基础上，在特枯年份动用部分净储量是完全可行的。

5.2.1调蓄范围的确定

根据此次地下水量计算成果，建议采用傍辽河建设地下水源的开采方案。论证区辽河河段曲线距离为22.8km，直线距离为14km。根据区域的有关水文地质资料，设计建设项目采用两排组井的形式，影响范围为28km2，即调蓄范围为28km2。

5.2.2起调年的确定

根据此次现状补、排条件下的地下水量平衡分析计算结果，确定起调年为1980年。

5.2.3开采井群激发河水补给量计算方法

开采井群激发河水补给量计算公式为

(6)

式中Q激发——激发补给量，万m3；

K′——河床垂向渗透系数，m/d，取区域实验成果的下限值0.009m/d；

B——补给宽度(即计算断面长度)，取论证区河段长度22 800m；

L——河床水面宽度,取区域河段枯水期平均宽度的一半，为30m；

(H-h)——河水位与地下水位之差值，超采年采用年内最大水位降深的1/2，补给年采用最小水位降深的1/2。

5.2.4有关水文地质参数的选取

调蓄过程中，含水层给水度取值为0.15，地下水的可开采系数取值为0.95。

5.2.5调算结果与分析

在计算系列内，地下水位最多连续下降年数为3年(2000年、2001年、2002年)，累计地下水位降深最大为3.25m(2002年)；最大降深的3.25m动用地下水净储量丰水年(1975年)1年即可得到完全补充。在计算系列内，动用的地下水净储量累计最大为1363.3万m3，仅为论证区地下水净储量3.9亿m3的3%；最大河流激发补给量为364.68万m3，而毓宝台水文站95%保证率条件下的实测年径流量为3.3亿m3，最大河流激发补给量仅占实测年径流量的1.1%。

6　结　论

通过论证区地下水资源量的计算及地下水供需平衡预测计算，论证区动用少量的地下水净储量，形成一定的开采漏斗，激发周边补给量，可以满足建设项目供水保证率为95%条件下日开采地下水4.9万m3的取水需要及农业、生活用水需要。

[1]何书会，李永根，马贺明等.水资源评价方法与实例[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[2]金光炎.地下水文学初步与地下水资源评价[M].南京：东南大学出版社，2009.

Augment and parsing on groundwater resources

CHI Chunguang

(LiaoningWaterResourcesandHydropowerSurvey&DesignInstitute,Shenyang110006,China)

In the paper, water source pool of Jinxin Papermaking Mill is adopted as an example. Groundwater resources in the argument zone is calculated comprehensively according to hydrogeology condition overview in the argument zone on the basis of groundwater dynamic runoff supply conditions. Meanwhile, groundwater utilization quantity is predicted according to ground water utilization situation and future plan in the zone. Groundwater supply-demand balance is predicted. Sustainable utilization of groundwater is considered. The proportion of net groundwater reserve in total reserve due to groundwater level reduction in especially dry year, and river included recharge of groundwater are analyzed, thereby evaluating whether water source can meet water consumption demand or not finally. Argument shows that the groundwater resources in the argument zone can meet the water consumption demand in the construction project.

groundwater resources; groundwater recharge; balance between supply and demand; net groundwater reserves; included recharge of groundwater

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.03.005

TV211.1+2

A

2096- 0131(2016)03- 0015- 05