衡水市浅层地下水水量均衡分析

李海涛

(河北省衡水水文水资源勘测局，河北衡水 053000)

衡水市浅层地下水水量均衡分析

李海涛

(河北省衡水水文水资源勘测局，河北衡水 053000)

以衡水市水文地质普查报告和衡水市地下水资源开发利用规划等相关资料为基础，说明了研究地区的水文地质条件，采用水均衡原理，对衡水市浅层地下水水量进行了分析计算，计算结果表明:衡水市地下水补排均衡差符合相关要求，主要补给源为降水入渗，主要排泄量为人工开采量和越流排泄量。

衡水市;地下水;水量均衡

衡水市位于河北省东南部，由于气候、地形等因素的影响，水资源短缺问题日益显著。衡水市多年平均降水量为509.7 mm。衡水市供水主要靠地表水和地下水，地下水供水量占总供水量的80%以上，其中深层地下水占地下水供水量的60%左右［1］。近些年，随着深层地下水开采量的不断增加，地下水位逐年下降。集中开采区形成区域性水位降落漏斗—“冀枣衡”漏斗。1995～2001年漏斗面积不断扩大，中心埋深下降速率减慢，漏斗已由原来的纵深发展向横向发展，漏斗形状也由圆锥形向圆柱形发展［2］。目前，漏斗面积仍在继续扩大，并逐渐向南发展。

当前，开发利用地下水资源，一方面满足了人类自身发展，另一方面又在改变和破坏着自然界的平衡［3］。据衡水市水资源公报统计，衡水市供水主要靠地表水和地下水，地表水供水量仅占总供水量的10%左右，衡水市大部分供水均来自于地下水，地下水供水量占总供水量的80%以上。因此地下水质的质量，直接关系到衡水市居民的身体健康和城市的可持续发展。

1 区域水文地质条件

1.1 区域地质情况

本市位于华北平原拗陷区，横跨三个三级构造单元，西北部属冀中拗陷区、中部广大地段属沧县隆起区、东南部临南运河的狭长地带属黄骅拗陷区［4］。本市中生代以来，地壳一直处于震荡性下降运动中，由于隆起区与拗陷区的沉降速度差异，西北部的冀中拗陷区厚度达600 m以上，中部隆起厚度仅450 m，东南部拗陷区为550 m。整个第四纪为一松散的多层结构的泥沙质沉积物。

1.2 区域地下水补、径、排条件

本市第四系含水层有深层(承压水)和浅层(潜水和微承压水)之分，它们的补给、径流和排泄条件各不相同。

浅层(即第一含水组)水属潜水和微承压水，由于其埋藏浅，与地表之间没有连续的厚度较大的隔水层，所以它能直接接受降水入渗补给，其补给条件较深层淡水为好。降水入渗为其主要来源，全市多年平均综合补给量为6.78亿m3，其中降水入渗补给量为5.56亿 m3，占总补给量的82%，其它地表水体渗漏补给(河道0.21亿m3、渠系0.24亿 m3、渠灌田间入渗 0.17m3、井灌回归 0.6 亿 m3)量为1.22亿m3占总补给量的18%。潜水蒸发和人工开采为其主要排泄方式，多年来人工开采为4.32亿m3，不用时均消耗于潜水蒸发。由于该含水层颗粒细，水力坡度小，径流、地下水循环交替作用缓慢。

深层承压水之上覆盖着数十米至一百多米的咸水层，补给条件差，由于深层水长期受人类开采活动影响，地下径流条件发生了改变，目前以越流补给为主，人工开采为其主要排泄方式。

1.3 地下水动态

浅层地下水变化受气象和开采影响，各地年平均各有差别。如干旱年份埋深一般在5 m左右，有咸水区的浅层淡水年变幅一般3～5 m，最大6.37 m，微咸水年变幅一般1～2 m。北部全淡区埋深12～16 m，最大20 m。有咸水区浅层淡水发育的阜城、景县北部8～12 m，故城沿卫河和枣强唐林一张米一带10～16 m，其它地段为4～8 m，微咸水分布的桃城区、冀州北部、深州大部一般为2～4 m。

全淡区因埋深超过地下水蒸发极限深度，其影响因素主要为降雨入渗补给，人为开采为主要排泄方式，其水位变化一般是年初无开采情况，水位缓慢上升，三月达到高峰，当灌溉开始后水位随之下降，五、六月份达到最低值之后雨季到来，开采减少，水位复转上升，秋冬灌溉水位出现下降，直到年末水位逐渐回升，年变化过程为双峰双谷型。

只受降水、蒸发影响的浅层地下水，在蒸发作用影响下，六月中下旬达到最低水位，降雨入渗补给后水位上升，九月达到高峰，之后逐渐下降，年变化过程为单峰单谷型。

2 地下水水量均衡计算

通过对衡水市地下水水量计算，可基本了解衡水市地下水的补给量和排泄量的相对关系从而分析该区的地下水动态。

2.1 地下水补给量的计算

浅层地下水补给项主要包括降水补给量、河渠渗漏补给量、灌溉补给量、蓄水体补给量、侧向补给量，各项补给量之和即为总补给量。用公式表示为:

式中:W总补为总补给量(104m3);W降为降水入渗补给量(104m3);W河为河道渗漏补给量(104m3);W渠系为渠系渗漏补给量(104m3);W渠灌为渠灌渗漏补给量(104m3);W井灌为井灌回归量(104m3);W蓄为蓄水体渗漏补给量(104m3);W侧补为侧向径流补给量(104m3);

衡水市各行政区多年平均地下水补给量见表1。

表1 衡水市各行政区多年平均地下水补给量单位:104m3

由于衡水市地下水水力坡度均小于1/400，侧向补给水量较小，可忽略不计。

2.2 地下水各项排泄量计算

浅层地下水排泄项主要包括潜水蒸发量、河道排泄量、侧向流出量、越流排泄量及浅层地下水实际开采量，各项排泄量之和即为总排泄量。用公式表示为:

式中:W总排为总排泄量(104m3);W潜为潜水蒸发量(104m3);W开为浅层地下水开采量(104m3);W侧排为侧向径流排泄量(104m3);W越排为越流排泄量(104m3)。

衡水市各行政区多年平均地下水排泄量见表2。

表2 衡水市各行政区多年平均地下水排泄量单位:104m3

由于衡水市河道水文均高于岸边地下水位，河道排泄量为零;衡水市侧向流出径流的水力坡度小于1/5 000，侧向流出量按零处理。

2.3 浅层地下水补排平衡分析

根据表1表2得知，均衡区内地下水补给量为93 051.6万m3，地下水排泄量为68 569.9万 m3，均衡差为24 481.7万m3。详见表3。

表3 地下水均衡结果

水均衡一般指均衡期间多年平均地下水总补给量、总排泄量和浅层地下水蓄变量三者之间的均衡关系。即:

式中:ΔW为地下水蓄变量(104m3);X为绝对均衡差;δ为相对均衡差。由表3计算得出，X=4243.6万m3δ=7.0%。

根据衡水市地下水均衡计算得知，地下水主要补给量是降水入渗，主要排泄量是人工开车量和越流排泄量，而潜水蒸发量只占排泄量的一小部分。

越流蒸发量是指浅层地下水水头高于深层承压水头时，浅层水在水力作用下向深层承压水的越流水量。漏斗分布区浅层地下水与深层地下水有巨大的水头差，因此越流排泄量的存在主要是由于地下水漏斗的原因造成。

对比计算出的地下水补给量和排泄量，可知补给量大于排泄量，属于正均衡。导致正均衡可能的原因是降水量、蒸发量、人为开采等因素每年都处于变动状态，使得地下水水位也随之有所浮动。根据已有的衡水市资料可知地下水水位年变幅约为0.78左右，与得出的结果比较，补排均衡差为7.0%，符合《河北省市级水资源评价技术细则》。地下水水量基本成收支平衡状态。

3 结语

(1)根据市内第四系沉积物的成因类型、岩性特征在平面上可划分分为:冲积扇前缘区、河流冲积区和河流冲积及湖积区

(2)冲积扇前缘区第四系堆积物厚度最大，砂层较厚而且连续，粒度较粗富水性也较好，含水层厚度100～150 m。河流冲积区第四系厚度460 m左右，含水砂层多呈条带状，总厚度70～120 m。河流冲积及湖积区第四系厚度550 m左右，但含水砂层最薄，总厚度40～70 m。岩性以粉细砂为主，偶夹中细砂或中粗砂。

(3)根据计算得知，地下水主要的补给量是降水入渗，主要的排泄量是人工开采量和越流排泄量，均衡差在可允许范围内。

［1］河北省衡水水文水资源勘测局.衡水市水资源评价报告［R］.2006.

［2］张彦增.衡水市地下水水资源分析探讨［J］.地下水，2006，8(2):20 －22.

［3］耿宝江，刘琨，刘强.邯郸市地下水开发利用对策［J］.河北水利，2009，3:41 －42.

［4］杨振祥，卢业林，潘一心，等.区域水文地质普查报告［R］.中国人民解放军00925部队，1979.

［5］曹剑峰，迟宝明，王文科，等.专门水文地质学基础［M］.北京:地质出版社，1995.

［6］曹万金.地下水资源计算与评价［M］.北京:水利水电出版社，1987.

Analysis of Water Balance of Shallow Groundwater in Hengshui City

Li Haitao
(Hebei Province Hengshui Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Hengshui 053000，China)

Together with the hydrogeologic conditions reported in Hengshui census for hydrogeology and groundwater exploitation and utilization plan，the paper analyzes the balance of groundwater flow.The result indicates that groundwater recharge almost equals to groundwater drainage.The main recharge source is precipitation which slowly seep into earth，and groundwater in the studied area is drains out mainly by exploitation and leakage.

Hengshui City，groundwater and water balance

P641.12

A

1004－1184(2013)05－0024－02

2013-05-07

李海涛(1982-)，男，河北邯郸人，工程师，主要从事水文与水资源、水环境监测及评价工作。