峄城东郊水源地地下水资源量均衡评价

(山东水利职业学院，山东 日照 276826)

水是一切生命和环境的血液,既是人类生命之源、又是自然生态环境的主要因素,通过水在生态系统中的循环，能有效的维系自然生态系统的自我平衡。水也是经济发展和社会进步的生命线,是实现可持续发展的重要物质基础。无论在游牧部落时代,还是在农耕社会，无论是今天，还是在未来社会中，水总是不可缺少的、不可替代的资源，人不能没有水，生态环境更离不开水，没有水，就没有人类社会的今天，更不可能建设和谐社会。

当代水文地质学的研究目标，是从可持续发展理念出发，构建人和自然协调的、良性循环的地下水(流动)系统、水文系统、地质环境系统和生态系统。当良性循环的天然系统尚未受到人为活动损害时，研究的目的是掌握其演变规律，警惕与预防人为活动的不良干扰。当良性循环的天然系统已经遭受人为损害时，研究目的是修复其损害，当天然系统存在不利于人类的缺陷时，则需要遵循自然规律，对系统进行优化[1]。只有合理开发利用和节约保护水资源，防治水害，充分发挥水资源的综合效益，走水资源可持续利用之路，才能维护人民群众的生命健康，保持社会经济环境的可持续发展，为构建和谐社会打下坚实的基础，因此研究地下水资源赋存规律，计算地下水资源量，对于地下水的可持续开发利用及水环境的保护具有重要的意义。

峄城东郊水源地地下水类型主要是岩溶裂隙水和孔隙水，断裂构造及岩溶的发育情况影响了岩溶裂隙水分布、运动规律，因此系统研究峄城东郊水源地地下水资源量，对实现地下水的可持续开发利用，提高人民生活水平，具有现实意义。

1 峄城东郊水源地水文地质特征

峄城盆地位于鲁南，大地构造单元属鲁南台背斜与苏皖褶皱束的交接部位。基底主要由太古代和元古代花岗岩类组成，盖层由新元古代土门群、寒武系、奥陶系及石炭系构成，地表大部分地区被第四系所覆盖[2]。

峄城东郊水源地位于峄城盆地的东北角，地层主要为第四系坡洪积和冲洪积粘性土、奥陶系马家沟组石灰岩。第四系粘性土富水性较差，马家沟组为浅灰、灰、深灰色，中厚层、厚层灰岩、豹皮灰岩、白云质灰岩，是主要的含水岩层，上部含燧石结核，中、下部夹薄层—中厚层泥质灰岩、泥质白云质灰岩、角砾状泥质灰岩及浅灰色中厚层细鲕或似鲕状灰岩，厚度约470 m，岩溶裂隙较发育，富水性较好，单位涌水量100～500 m3/(d·m)。

大气降水、农业灌溉是水源地的主要补给来源，由于石灰岩被第四系覆盖，大气降水补给较为缓慢，地下水位变化幅度小。

2 地质构造分析

主要地质构造有：东西向的峄城断裂、北东向的吴林断裂、北西向的泥沟断裂、近南北向的肖桥断裂。

2.1 峄城断裂

位于水源地的北侧，走向呈近东西向，隐伏于第四系以下，倾向南，倾角约65°，为一正断层。在水源地一带峄城断裂北盘以寒武系的页岩为主，岩层的透水性差，断裂两侧的地下水联系较差。

2.2 吴林断裂

隐伏于第四系以下走向北东，倾向南东，为一逆断层，以泥沟断裂为界分为南北两段，南段西盘为奥陶系灰岩，东盘为寒武系灰岩，吴林断裂影响带岩溶、裂隙较发育，形成一相对强的导水带，且两侧具有统一的水动力场。北段的西盘为奥陶系石灰岩，而东盘为寒武系馒头组页岩夹薄层灰岩，该段地层阻水。

2.3 泥沟断裂

隐伏于第四系以下，走向北西，为平推断层， 以李庄断裂为界分为南北两段，北段两侧地层均为奥陶系石灰岩，西盘单井涌水量较大，东盘单井涌水量较小，断裂两侧水位差不大，该段具有弱透水性；南段东西两盘地层均为寒武系，且褶皱发育，两侧页岩接触部位形成阻水地层，在局部地段两侧寒武系中、上统灰岩直接接触，两侧地下水有一定的水力联系。

2.4 肖桥断裂

隐伏于第四系以下，走向近南北向，为平推断层，肖桥断裂两盘均为寒武系中统—奥陶系石灰岩，断裂带裂隙、岩溶发育，肖桥断裂具有透水性，断裂两侧岩溶水具有统一的水动力场。

水源地地下水的流动受到断裂构造的控制，地下水流向见图2。

3 地下水资源量均衡计算

3.1 均衡方程式的建立

地下水计算目的层为碳酸盐裂隙岩溶含水岩组，据其补、径、排条件及分布范围，确定均衡区范围为：北以峄城断裂为界，西部以南北向的肖桥断裂为界，东部、东南部以吴林断裂为界，面积10.00 km2。大气降水入渗、农业灌溉入渗及河流渗漏是本区的补给来源，工农业开采及河流排泄是本区的主要排泄方式，此外还有侧向径流排泄及蒸发等，据此建立均衡方程为：

由于峄城多年平均降水量834.4 mm与2006年降水量912.6 mm(2007年为1 022.4 mm，2008年为1 032.7 mm)，比较接近，故均衡时段选在2006年。

3.2 均衡计算

3.2.1 补给量

1)大气降水入渗补给量的计算。该区为第四系覆盖区，第四系厚度4.0～13.4 m，饱气带岩性主要为粉质粘土、粘土。该区地势低平，有利降水的补给，入渗系数的大小采用0. 25。

计算公式：Q降=F×P×α/365

式中：F为计算区面积(m2);P为降水量(mm)，取2006年降水量912.6 mm。

Q降=10×106×0.912 6×0.25/365=6.25×103(m3/d)

2)灌溉入渗补给量Q灌计算。(1)灌溉入渗系数(β)的确定。农田灌溉入渗系数的大小取决于土壤岩性、灌溉方式、定额及地下水位埋深等因素，该区农田灌溉用水均取岩溶地下水，而且采用井灌，灌溉入渗系数取0.11；(2)灌溉入渗量的计算。截止2008年底均衡区粮田及菜田地下水灌溉面积2 586.6亩，而且以菜田灌溉为主，菜田灌溉定额按300 m3/a计算，均衡区粮田灌溉及菜田灌溉开采地下水为2.12×103m3/d，则灌溉入渗量：Q灌=Q开×β=2.12×103×0.11=2.33×102(m3/d)；(3)大沙河渗漏补给量。大沙河的渗漏段为贾庄以上到峄城城区渗漏时段为l—6月份及12月份，渗漏量为9.3×103m3/d。

3.2.2 排泄量

1)地下水开采量。由地下水开采现状可知，均衡区内农业灌溉开采量为2.12×103m3/d，工业企业开采量200 m3/d，则总开采量为2.32×103m3/d。

2)蒸发量。根据公式Q蒸=Ea·β·F/365计算蒸发量

式中：Ea为年平均蒸发量(mm);β为地下水蒸发系数；F为蒸发面积(km2)

据峄城站多年统计结果：Ea=1 222.98 mm，本区的地下水蒸发系数的经验值为β=0.14代入公式，则：

Q蒸=Ea·β·F/365=1.22298×0.14×10×106/365=4.69×103(m3/d)

3)侧向径流排泄量。计算区岩溶水向西南方向径流，选择均衡区西南作为计算断面，断面长取B=3.0×103m,导水系数T=1.37×103m2/d,水力坡度采用J=2.0×10-4，则=TJB=1.37×103×2.2×10-4×3.0×103=9.04×102(m3/d)。

3.3 地下水储存量计算

水源地为主径流微承压区，根据钻孔揭露的情况，水位埋深平均9.08 m，深度30 m以上第四系覆盖层的厚度一般在9.00～13.00 m，石灰岩的厚度17.00～21.00 m，且石灰岩裂隙发育较差，在深度35.00～158.00 m裂隙、溶洞和溶隙较为发育,而且以裂隙、溶隙最为发育，富水情况良好，地下水位降深达20 m时可避免出现环境地质问题，地下水位降深取20 m计算。根据抽水试验资料，给水度取0.007 2，其弹性释水系数s为4.40×10-4，计算面积10 km2。

弹性储存量：Q弹=s×F×ΔH

静储量：Q静=μ×F×M

式中：s为弹性释水系数；F为计算区面积(m2)；ΔH为确定的水位降深(m)；μ为给水度；M为含水层厚度(m)。

将资料代入上式计算结果见表1。均衡计算结果汇总见表2。

表1 岩溶水储存量计算结果表

表2 均衡计算成果表

4 结语

峄城东郊水源地上部为第四系粘性土层，下部为奥陶系马家沟组石灰岩，其裂隙、溶洞和溶隙较为发育，富水性较好，是该水源地的供水含水岩组。大气降水、农业灌溉是水源地的主要补给来源，水源地地下水运动受到峄城断裂、吴林断裂、泥沟断裂和肖桥断裂的影响，根据水源地的水文地质条件，建立均衡方程式，经计算水源地地下水的补给量为1.58×104m3/d、排泄量为7.91×103m3/d，地下水位降深20 m时静储量为1.06×107m3、弹性储量为8.80×104m3。

[1]张人权,梁杏,靳孟贵，等. 当代水文地质学发展趋势与对策[J].水文地质工程地质.2005.1：52.

[2]赵书泉,梁凤英.山东峄城盆地岩溶发育的基本规律及与水源地形成的关系[J].山东地质.2002.18(2)：29-30.