煤窑沟灌区地下水资源补给量计算

祖力皮亚·热西提

（新疆维吾尔自治区水文局,新疆 乌鲁木齐 830000）

为水资源统一规划管理,根据水文地质条件,本次分析范围以流域区作为地下水资源评价区,即煤窑沟灌区流域按煤窑沟流域和黑沟恰勒坎流域划分,地下水资源按流域水资源归属界限及南北盆地进行划分；其中煤窑沟灌区平原区总面积1896.1 km2,北、南盆地平原区面积分别为993.5 km2和902.6 km2。

1 山前侧向补给与河流渗漏量

1.1 山前侧向补给量

山前地下水侧向补给量是以地下潜流形式流入山前平原区的水量。煤窑沟灌区流域北接天山,山区与其平原区的交界区的连线即为补给断面。本次山前侧向补给量引用第二次新疆地下水资源调查与评价成果进行计算, 煤窑沟灌区地表总径流量为14024 万m3。煤窑沟流域河道径流量为8800万m3,占灌区地表总径流量的62.7%。黑沟恰勒坎流域河道径流量为5224万m3,占灌区地表总径流量的37.3%。根据地下水测量计算,山前侧向补给总量为2974万m3,则煤窑沟流域、黑恰勒坎流域山前地下水侧向补给量分别为2974×62.7%=1865万m3、2974×37.3%=1109万m3。

1.2 河流渗漏量

煤窑沟灌区河流属山前带型小型河流（年径流量<1.0亿m3）,煤窑沟灌区流域河流经水利工程引水后,河道剩余水量除河道渗漏外,其余作为蒸发蒸腾消耗。河流渗漏计算公式为：

式中：Q河渗为河水渗漏补给量,万m3； Q河径为河流剩余径流量,万m3；M为河流渗漏系数,煤窑沟流域M取0.65,黑沟恰勒坎河流M取0.78。

通过计算,煤窑沟灌区河流地下水渗漏量为5084万m3。其中煤窑沟流域河流渗漏量北、南盆地分别为2325万m3和72万m3；黑沟恰勒坎流域河流渗漏量北盆地为2687万m3。

2 水库渗漏与蒸发计算

煤窑沟灌区除葡萄沟水库为中型水库外,洋沙水库、胜金口水库、胜金台水库均属小（一）型水库,为引水蓄库。水库渗漏公式为：

式中：Q库渗为水库水渗漏补给量,万m3；Q库为水库兴利计库容,万m3；库为水库渗漏补给系数,灌区中型水库、小型水库渗漏系数分别取0.15和0.25。

式中相关参数取值及计算结果见表1。煤窑沟灌区水库渗漏补给量为228万m3。其中煤窑沟流域南盆地、黑沟恰勒坎流域北盆地水库渗漏量分别为153万m3和75万m3。

表1 煤窑沟灌区水库渗漏补给量及蒸发计算汇总表

水库水面蒸发计算公式为：

式中：Q库蒸为水库水面蒸发量,104m3； F为水库水面面积,km2；ε为水面蒸发量（E20=2603 mm；E601=0.613×E20=1596 mm）； c为水库水面积是动态变化的,考虑到水库放水,水库蓄水面积在蒸发较为强烈的7月~9月面积将有所减小,通过水库水面蒸发计算,灌区水库水面蒸发量为447万m3,其中煤窑沟流域南盆地、黑沟恰勒坎流域北盆地水库蒸发量分别为310万m3和137万m3。

煤窑沟灌区水库蓄水总损失水量为675万m3。其中煤窑沟流域南盆地、黑沟恰勒坎流域北盆地水库蒸发量分别为463万m3和212万m3。

3 渠系渗漏及田间入渗补给计算

3.1 渠系渗漏计算

渠系渗漏补给量只计算到干渠、支渠两级,采用下式计算：

式中：Q渠系补为年渠系渗漏补给量,万m3；m为渠系渗漏补给系数；η为渠系水有效利用系数,2009年~2018年灌区灌溉水系数平均为0.6545；γ为渠系渗漏补给地下水的水量与渠系损失水量的比值。本次煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别取0.65和0.68；Q渠首引为年干渠渠首引水量。Q渠首引采用2009 年~2018 年的农田引水灌溉年均值。煤窑沟灌区流域农业多年平均地表水量引水量6361 万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域地表水引水量分别为4821万m3和1540万m3。

渠系渗漏损失量中,含有水库损失水量,经计算,煤窑沟灌区农田地表水渠系灌溉渗漏量为1513万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为1130万m3和383万m3；北盆地黑沟恰勒坎流域农田渠系渗漏量为74万m3；南盆地农田地表水渠系灌溉渗漏量为1439万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为1130万m3和309万m3。

3.2 渠灌田间入渗补给量

田间水入渗补给量计算按下式计算：

式中：Q渠灌补为年渠灌田间入渗补给量,万m3；β渠为渠灌田间入渗补给系数,煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域β渠数分别取0.10 和0.12；Q渠田为进地水量,单位：万m3。

相关参数取值见表2,经计算汇总（见表2）,煤窑沟灌区农田地表水引水量在扣除渠系输水损失后,进入田间的水量为4163万m3,对田间的入渗量为436万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为316 万m3和121 万m3；北盆地黑沟恰勒坎流域农田地表水田间入渗量为23 万m3；南盆地地表水田间入渗量为413 万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为316 万m3和98 万m3。

表2 煤窑沟灌区农田地表水渠系灌溉渗漏及田间入渗补给量计算汇总表 单位：万m3

3.3 井灌回归补给量

井灌回归补给量包括机电井水、坎尔井水及泉水灌溉入渗回归补给。煤窑沟灌区农田利用了坎尔井、泉水水量,其水量引入斗农渠内进行灌溉。因此本次井灌回归补给量按渠系渗漏及田间入渗补给计算方法进行计算。煤窑沟灌区流域农业利用地下水（井水、坎儿井、泉水）多年平均水量为22647万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域地下水利用量分别为12335万m3和10322万m3。经计算（见表3）,煤窑沟灌区井灌回归入渗补给量为6172万m3,其中,井灌回归渠系渗漏量为4102万m3,井灌回归田间入渗量2070万m3。

表3 煤窑沟灌区井灌回归补给量计算成果表 单位：万m3

煤窑沟灌区井灌回归补给量为6172 万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为3276 万m3和2896 万m3；北盆地黑沟恰勒坎流域农井灌回归补给量为1174 万m3；南盆地井灌回归补给量为4998 万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为3276万m3和1722万m3。

4 未利用坎尔井水、泉水回归补给量

未利用坎儿井水、泉水回归补给量按下式计算

式中：Q坎儿井、泉水未利用归为年未利用坎儿井、泉水回归补给量, 万m3；β为年未利用坎儿井、泉水回归补给系数；考虑坎儿井、泉水为常年性水流,取煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域坎儿井、泉水回归补给系数分别为0.30 和0.35；Q坎儿井、泉水量为流域灌区未利用的坎儿井及泉水量,万m3；Q坎儿井、泉水量采用2009年~2018 年的年均值。

煤窑沟灌区流域未利用坎儿井、泉水多年平均水量为1453万m3。通过计算,煤窑沟灌区未利用坎儿井、泉水回归补给量为455万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为324万m3和131万m3；北盆地黑沟恰勒坎流域未利用坎儿井、泉水回归补给量为70万m3；南盆地未利用坎儿井、泉水回归补给量为384万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为324万m3和61万m3。

5 工业和生活生态用水补给量

5.1 工业用水入渗补给量

灌区工业用水入渗补给量按下式计算：

式中：Q工渗为灌区流域工业用水量入渗量,单位：万m3；β为工业用水入渗补给系数0.02；Q工为工业用水量,Q工采用2009 年~2018 年的年均值853 万m3。

经计算,煤窑沟灌区工业用水入渗补给量为17 万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为10 万m3和7 万m3。

5.2 生活用水入渗补给量

灌区生活用水入渗补给量按下式计算：

式中：Q生活渗为灌区流域生活用水量入渗量,万m3；β为生活用水入渗补给系数0.025；Q生活为生活用水量,万m3；Q生活采用2009年~2018年的年均值1326 万m3。

经计算,煤窑沟灌区生活用水入渗补给量为33 万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为20 万m3和 13万m3。

5.3 生态用水入渗补给量

灌区生态用水入渗补给量按下式计算：

式中：Q生态渗为灌区流域生活用水量入渗量,万m3；β为生态用水入渗补给系数0.03；Q生态为生态用水量,Q生态采用2009年~2018 年的年均值813 万m3。

经计算,煤窑沟灌区生态用水入渗补给量为24 万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域分别为15 万m3和10 万m3。

6 结语

煤窑沟灌区地下水补给主要以井灌回归补给、河流渗漏、山前地下水侧渗为主。通过分析计算,灌区流域地下水总补给量为16937 万m3,其中煤窑沟流域、黑沟恰勒坎流域地下水总补给量分别为9507万m3和7430万m3；井灌回归补给、河流渗漏、山前地下水侧渗分别占总补给量的36.4%、30.0%、17.6%；地表水渠系渗漏补给和田间入渗分别为1513万m3和436万m3,仅分别占总补给量的8.9%、2.6%,计算分析结果可为灌区地下资源管理提供参考。