张家口市北水源水源地地下水资源评价

(河北地质大学 河北 石家庄 050000)

一、概述

近年来，张家口城市化进程加快，水源保护区的划分和保护与城市建设需要的土地空间资源矛盾日益突出。因此，通过水文地质勘察，寻找新的供水取水靶区，对于维持城市水资源可持续供给具有重要的现实意义。

二、研究区水文地质特征

(一)含水层特征。按岩土贮水空隙的差异分类，勘察区地下水分为松散岩类孔隙潜水及基岩裂隙水两种类型。受地形坡度与水力坡度约束，地下水位埋深自上游至下游逐渐变浅，水位埋深相差2m左右。

1.第四系松散岩类含水层。第四系全新统冲积含水层分布于清水河现代河床及河漫滩，厚度1～3m左右。岩性主要为砂砾(卵)石，磨圆度较好，其空隙多为粗中砂或粉细砂所充填。

第四系上更新统冲积含水层分布于勘察区内清水河东西两侧古河道地带，含水层岩性为第四系上更新统冲积砂砾卵石层，埋藏深度3～7m，厚度一般30m左右，孔隙连通性好，具有良好的储水空间。

2.基岩裂隙含水层。该含水层在勘察区内均有分布，在地势较高地带出露地表。岩性为侏罗系上统张家口组安山岩，地层厚度一般大于300m。系风化裂隙与区域构造裂隙叠加而成的网状裂隙含水系统，含水性具有较大的不均匀性。

(二)地下水补给、径流、排泄条件

1.补给条件：大气降水是地下水的主要补给来源。在基岩裸露地区，大气降水通过基岩风化裂隙或构造裂隙直接补给地下水；在第四系沟谷地区，除直接接受大气降水的入渗补给外尚能接受基岩裂隙水的侧向补给以及汛期短暂的地表径流补给。受气象条件影响，本区大气降水量少，地下水的补给来源不充沛。

2.径流条件：地下水得到补给后沿着裂隙、孔隙做水平运动，其运移方向与地形倾向及地表水流向基本一致。在沟谷地带，地形坡降8～15‰，地下水主要通过松散层空隙向下游运移，其径流条件良好，属地下水积极交替带。

3.排泄条件：人工开采排泄是地下水的主要排泄方式，其次是蒸发排泄。另外，尚有一部分基岩裂隙水以侧向径流的方式排入第四系松散层后与第四系孔隙水一起排出区外。总体排泄条件较好。

三、地下水资源评价方法

(一)水文地质条件概化。区内地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水，岩性以砂砾卵石为主，水力性质属于潜水。从含水层岩性结构分析，近河道区域含水层厚度较大，颗粒粗，向山前厚度逐渐变薄，颗粒变细。沟谷两侧为山区，岩性为太古界片麻岩和侏罗系张家口组火山岩，可视为隔水边界；第四系底部岩性与山区岩性一致，可视为隔水层。

(二)水文地质参数计算。本次抽水试验方法为稳定流抽水试验的方法，抽水试验类型为多孔抽水试验，本次水文地质参数计算利用稳定流抽水试验成果，采用裘布依公式等计算方法，选用合理公式进行水文地质参数计算。

1.计算公式选择

(1)观测孔与抽水孔连线平行隔水边界

(2)抽水孔位于观测孔与隔水边界之间

(3)有一个观测孔完整井抽水时,影响半径计算公式

上式中：

K —— 含水层渗透系数(m/d) Q —— 涌水量(m3/d)

R —— 影响半径(m) SW—— 抽水孔水位降深值(m)

H —— 含水层厚度(m) S1—— 观测孔水位降深值(m)

rW—— 井口半径(m)

r1—— 抽水孔与观测孔距离(m)

本次以各水文地质孔所取得的渗透系数与含水层厚度采用加权平均法求得勘察区的综合渗透系数，公式如下：

式中：

Knp—— 综合渗透系数

Kn—— 各水文地质孔计算所得渗透系数(m3/d)

mn—— 各水文地质孔揭露的含水层厚度

经计算，得勘察区含水层综合渗透系数为116.98m/d。

(三)地下水资源量计算。勘察区地下水的补给来源主要为地下水侧向径流补给。本勘察区两侧为有效隔水边界，所以可用断面法计算结果近似代表地下水资源量。勘察区A-A’断面含水层厚度4.97～33.3m，平均厚度为14.8m，断面宽度为729m，综合渗透系数116.98m/d，断面法计算公式如下：

Q断=KIBH×365×10-4

式中：

Q断—断面径流量(m3/a)；

K—含水层断面综合渗透系数(m/d)，采用断面的钻孔抽水试验计算所得；

I—水力坡度，采用本次水位统测取得的数据；

H—断面含水层厚度(m)，根据钻孔剖面资料确定。

B—断面宽度(m)，按沟道两侧隔水边界间的宽度计算。

经计算，勘察区断面地下水径流量为552.81×104m3/a。

(四)地下水允许开采量的确定

根据水文地质条件分析，勘察区地下水的补给主要为上游地下水侧向径流补给。据调查，勘察区下游村庄生活生产用水均依靠上游地下径流补给，所以在对下游村庄生活生产用水影响较小的情况下，确定勘察区允许开采量时应为下游预留一定量的地下水资源量。

综上，将下游村庄用水量确定为不可夺取的资源量，勘察区地下水允许开采资源量为勘察区的断面径流量扣除不可夺取的资源量。

即：Q允采=Q断-Q预留

式中：

Q允采——勘察区内地下水允许开采资源量(104m3/a)；

Q断——断面径流量(104m3/a)。

Q预留——勘察区下游同一地下水系统内不可夺取资源量(104m3/a)。

经调查，勘察区下游不可夺取的地下水资源开采总量为6.26×104m3/a。

综上，勘察区地下水允许开采资源量为546.55×104m3/a。即Q允采=546.55×104m3/a(即1.5×104m3/d)。

四、结论

(1)勘察区地下水资源量评价以断面法计算。采用本次勘察A勘探线实测数据，最终确定勘察区地下水资源量为552.81×104m3/a。

(2)确定勘察区地下水允许开采资源量为546.55×104m3/a。允许开采资源量保证程度通过各保证率下的补给量和排泄量计算验证，在95%保证率条件下勘察区按1.5×104m3/d的开采规模不需动用储存量，允许开采量的保证程度较高。