区域地下水资源量计算及水位动态变化分析

苑 鹏

(辽宁省大伙房水库管理局, 辽宁 抚顺 113000)

区域地下水资源量计算及水位动态变化分析

苑 鹏

(辽宁省大伙房水库管理局, 辽宁 抚顺 113000)

本文根据水源地水文地质条件，结合抽水试验数据资料，确定该区域含水层平均厚度、单井涌水量、渗透系数、影响半径及水力坡度等水文地质参数，采用水均衡法计算地下水资源量，分析补给量与排泄量平衡情况，采用开采系数法确定地下水可开采量，并分析区域地下水位动态变化趋势。

水均衡法； 地下水资源量； 地下水可开采量

凌源市水资源年际间变化较大、年内分配不均匀。区域地下水强富水区分布于大凌河、青龙河及较大支流的阶地和漫滩地带，中等富水区分布于裙裾前缘及中上游支流河谷地带，主要在凌源中部及东部[1]。凌源市地下水开发程度较高，大凌河流域地下水资源开发利用率超过70%，青龙河流域地下水资源开发利用率小于70%[2]。地下水取水构筑物在农村生活用水中主要以压把井、管井和自来水井等为主，呈分散开采状态，根据居民点所处地貌单元的不同，其取水方式也不尽相同。在河谷平原和山间河谷区居住的居民，由于地下水资源较丰富，地下水埋深较浅，一般用压把井；在河谷上游和河谷与坡洪积扇裙接触地带，地下水埋深增大，一般为管井；而在丘陵山区及坡洪积扇裙区，由于地下水埋深大，基本为管井。近几年，农村饮水工程建设中部分地区建立了集中供水设施，水源井基本上也是管井。凌源市工业企业大多采用地下水水源，地下水水源地位于大凌河西支阶地和漫滩地带，区域单井涌水量比较大，补给水源充足。为确保地下水资源的合理开采，需计算分析水源地地下水可开采量，为水资源的持续发展提供保证。

1 水文地质条件及参数

1.1 水文地质条件

东五官水源地位于凌北镇东五官喇嘛台村，属于大凌河西支河谷平原区，区域地层自上而下为轻亚黏土、亚黏土层，厚度约1.5～2.0m，为第四纪冲、洪积层；卵石层，厚度为5.8～8.5m，上部混砂，部分混黏性土，为第四纪冲积沉积物。卵石颗粒呈亚圆形，一般粒径20～40mm，最大粒径200mm。该层透水性良好，为该区主要含水层；砂、页岩层，属志留纪，中等风化，为第四纪含水岩层的底板。该区河谷内地下水埋深为1.4～2.6m，地下水对大凌河产生补给。根据抽水试验资料，该区卵石含水层的渗透系数为170～475m/d。

1.2 水文地质参数确定

东五官水源地共有水井8眼、大井3眼、管井5眼。水井开采层位均为第四系孔隙潜水。各井距均超过影响半径，其中，距离最近的为3号小井及4号小井，井距174m，各井之间布局较为合理。

抽水试验显示，区内含水层透水性较好，但透水性变化大。勘察钻孔均为潜水完整井，渗透系数的计算采用裘布依潜水完整井公式：

式中K——含水层的渗透系数，m/d；

Q——单井出水量，m3/d；

H——含水层厚度，m；

S——潜水完整井设计水位降深，m；

R——影响半径，m；

r——井径，m。抽水试验参数计算结果见表1。

表1 东五官水源地抽水试验计算参数

地下水资源计算参数将抽水试验成果作为主要参考依据。该区水文地质参数见表2，渗透系数平均为284m/d。

表2 东五官水源地水文地质参数

2 地下水资源量计算

该区地下水资源量计算与评价采用水均衡法[3]。该区域的地下水补给项主要包括降水入渗补给量、地下水侧向补给量及灌溉渗入补给量；排泄量主要包括人工开采量、地下水侧向排泄量及农田灌溉排泄量。

2.1 补给量计算

a.降水入渗补给量:

式中Qi降——大气降水入渗补给量，m3/d；

α降——降水入渗系数，根据当地地形、岩性特征，取0.16(根据《朝阳市水资源》，大凌河流域降水入渗补给系数在0.12～0.21)；

Xi——多年平均降雨量，mm，取Xi=529.9mm；

F——降水入渗面积，km2，取3.74km2。

经计算，补给区域内降水入渗补给量为868.75m3/d。

b.地下水侧向径流补给量:

式中Qi径——上游河谷地下水径流补给量，m3/d；

Hicp——过水断面含水层平均厚度，取7.81m；

B——过水断面宽度，地图上量得为1637m；

Kcp——计算断面含水层的渗透系数，m/d，取284m/d；

I——断面处水力坡度，根据该地区勘察经验，取0.0056。

经计算，上游河谷地下水径流补给量为20333.22m3/d。

c.农业灌溉回渗补给量:

式中Q灌——农业灌溉回渗补给量，m3/d；

Q农——农业灌溉水量，m3/d；

a′——灌溉水回渗系数，取0.35。

该区域种植作物为玉米，根据辽宁省《行业用水定额》(DB21/T 1237—2015)，灌溉定额为105m3/亩，种植面积经图上量得F=3km2，则Q农=1294.52m3/d，经计算，Q灌=453.08m3/d。

该区域地下水总补给量为21655.04m3/d。

2.2 排泄量计算

a.工业开采量。该区为凌钢第二水源地，人工开采主要以凌钢工业用水为主，按现状年2013年统计，该区地下水人工开采量为15822.36 m3/d。

b.地下水侧向排泄水量：

式中Qi侧排——地下水侧向补排泄量，m3/d；

Hicp——过水断面含水层平均厚度，取3.2m；

B——过水断面宽度，地图上量得为1814m；

Kcp——计算断面含水层的渗透系数，m/d，取195m/d；

I——断面处水力坡度，根据该地区勘察经验，取0.004。

经计算，地下水侧向排泄量为4527.74m3/d。

c.农业灌溉水量。该区农业灌溉水量Q农=1294.52m3/d。

综上计算，该区地下水排泄量为21644.63m3/d。

2.3 补给量与排泄量平衡分析

通过区域补给量和排泄量平衡分析，两者差值近10.42m3/d，基本可以认定两者处于平衡状态(见表3)。

表3 东五官水源地地下水潜水水量均衡计算成果

3 地下水可开采量计算

地下水可开采量是指在可预见期内，通过经济合理、技术可行的措施，在不引起生态环境恶化条件下允许从含水层中获取的最大水量。此次地下水可开采资源量计算以开采系数法进行计算[4]，计算公式为

式中Q可采——区域地下水可开采量，m3/d；

ρ——开采系数，由于该区含水层开采条件良好，根据《朝阳市水资源》，凌源市开采经验系数取0.90；

Q总补——区域地下水总补给量，经计算为21655.04m3/d。经计算，该区地下水可开采资源量19489.54m3/d。

4 地下水开采水位变化

水源地位于河谷平原区，地下水与地表水联系较为密切，岩层透水性较好，枯水期地下水对河水产生补给，丰水期河水补充地下水，地下水开采量具有一定的保障。2013年对3眼井进行实时监测，1号、2号及3号大井地下水位平均埋深分别为6.50m、6.67m、5.23m。3眼井的水位变化不大，比较平缓，地下水开采不会对区域地下水位变化产生影响。地下水年内动态变化情况详见51页图。

5 结 语

经过多年开采，研究区内地下水位略有下降，但地下水量是比较稳定的，东五官水源地地下水可开采量为1.95万m3/d，东五官水源地虽与

2013年东五官水源地地下水位埋深变化趋势图

喇嘛台村毗邻，但目前村民饮用的是市政自来水，东五官水源地取水不会对喇嘛台村居民生活取用水产生不利影响。因此，东五官水源地地下水可开采量是比较稳定的。

[1] 王庆宇,刘凯,朱锦程.辽宁西部地区缺水因素分析及地下水资源开发利用建议[J].城市地质,2010,5(4):17-20.

[2] 柴雅丽.凌源市城区水资源量浅析[J].水土保持应用技术,2013(4):37-39.

[3] 李晓英,顾文钰.水均衡法在区域地下水资源量评价中的应用研究[J].水资源与水工程学报,2014,25(1):87-90.

[4] 易成军.策勒县地下水资源分析与计算[J].水利科技与经济,2014,20(4):59-60.

Analysis on regional groundwater resources calculation and water level dynamic change

YUAN Peng

(Liaoning Dahuofang Reservoir Administration, Fushun 113000, China)

In the paper, according to hydrogeological conditions of water source, pumping test data is combined for determining aquifer average thickness, single-well water inflow, permeability coefficient, influence radius, hydraulic gradient and other hydrogeological parameters in the region. Water balance method is adopted to calculate groundwater resources. Recharge and excretion balance situation is analyzed. Exploitation coefficient method is adopted to determine groundwater exploitable amount. Dynamic change trend of underground water level in the region is analyzed.

water balance method; groundwater resources； groundwater exploitable amount

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.06.005

TV213.9

A

2096- 0131(2016)06- 0015- 03