断层带水源区地下水可开采量分析与计算

田文英，梁立章，刘 丹

(1.辽宁省水文水资源勘测局，辽宁 沈阳 110000；2.辽宁省防汛抗旱指挥部办公室，辽宁 沈阳110003)

研究区位于大连市为东岗镇小沟口屯至刘家屯一线的北部区域，面积为14.7 km2。该区属低山丘陵区，地势北高南低，海拨100～150 m，其北侧最高山189 m。

1 区域地质条件

1）地层。论证区分布有前震旦纪、震旦纪地层及在低洼处覆盖着第四纪地层。前震旦纪地层在区域大面积分布，以肉红色花岗岩类岩石组成；震旦纪地层以泥灰岩、页岩、石英砂岩、石英岩为主，分布面积亦较广；第四纪主要分布山间谷地以及河流阶地漫滩低洼部位。覆盖在基岩地层之上，以冲积相粉质粘土、中细砂、砂砾石层和风积砂组成。

2）构造。本区构造单元属中朝准地台，胶辽台隆的复州台凹陷东部的复州一大连凹陷。论证区构造断裂比较单一，一条近东西构造横贯全区。该构造带宽度30～50 m，长度近10 km，是区内控制性构造。

2 水文地质条件

2.1 区域地下水类型

区域地下水可分3种类型：即第四纪松散岩土孔隙水、基岩裂隙水及构造裂隙承压水。

第四纪孔隙水分布在工作区南部的红沿河河谷及支流河谷中。分布在山前坡麓上的坡洪积类地层主要为粉质粘土等弱透水体，分布在河谷部位冲洪积地层一般以碎石层、砂砾、卵石层为含水层，厚度5～8 m左右，其埋深一般在3～5 m。由于该含水层较薄，且红沿河谷下游地下水为微咸水，故该区域的孔隙水不具有集中供水价值。

基岩类裂隙水分布在论证区的北部山地。含水介质主要为石英岩、石英砂岩和花岗岩风化裂隙及成岩裂隙，透水性及富水性随深度增加而减少。裂隙水一般含水层深度在10～30 m，均匀性差，不同单元，富水存在一定差异。由于无较好富水构造，同样不具备集中供水条件。

构造裂隙承压水分布在论证区的南部。北部山区前震旦纪花岗岩中的地下水在向南部山下运移的过程中，流经透水性较差、相对隔水的震旦纪砂页岩区，在该岩层的下部，转为具有承压性的地下水，在东岗镇政府附近的大、小沟口屯一线受区域东西向构造的阻隔，在构造带附近形成良好的富水带，水量相对丰富，含水层一般分布在70～90 m。

2.2 地下水的补给、迳流、排泄关系

本区地下水补给来源主要有：

1）大气降水的补给。北部山地及河谷区直接接受大气降水入渗补给。

2）河谷地表水体渗漏补给。红沿河渗漏补给主要为与第四纪松散沉积层孔隙水形成水力联系，丰水期河水补给地下水，枯水期地下补给河水，形成互补关系。

3）径流补给。北部山地地势较高的基岩含水层中的地下水，在势能作用下向地势较低处径流，补给震旦纪砂页岩区下的前震旦纪花岗岩含水层。

4）排泄方式。除地面蒸发、植物蒸腾、人工开采等方式外，深层裂隙不甚发育、联通的含水层，在丰水期直接接受大气降水的水量，在径流过程中，在低洼部位出露成泉，以泉水形成排泄。

3 地下水可开采量计算

3.1 研究区地下水资源量计算

依据上述水文地质条件，结合区域的地形地貌特征，以东西向断层为南边界——即东岗镇小沟口屯至刘家屯一线，北部补给区的范围根据地势划定论证区，区域总面积为14.7 km2。其中，花岗岩区面积9.8 km2，砂页岩区面积4.9 km2。

根据区域水文地质条件及论证区的划定，河道入渗不对论证区的地下水形成补给，径流补给是大气降水形成的地下水在径流过程中的二次补给，故论证区地下水真正的补给源只有大气降水。本次论证仅以大气降水入渗形成的补给量作为论证区的地下水资源量。

研究区地处山丘区，地下水资源量的计算方法采用排泄法。同时，为计算不同保证条件下的地下水资源量，采用通过排泄法计算的地下水资源量反求区域降水入渗系数，再利用该系数和频率年降水量计算不同保证率条件下的地下水资源量。

利用排泄法计算区域的地下水资源量，计算的排泄项应包括包括河川基流量、山前侧向流出量和潜水蒸发量等3项。由于论证区范围均为山丘区，亦不存在河谷平原，故仅进行河川基流量的计算。

根据区域水文站网的布设情况，选用大清河的熊岳水文站作为本区域的基流代表站。利用公式：

式中：Q——基流量（即地下水资源量），万m3；M——基流模数，万m3/km2；F——论证区面积，km2。

计算区域多年平均地下水资源量。

熊岳水文站1956—2000年水文监测资料和水量还原资料进行基流模数计算结果为区域多年平均基流模数为5.65万m3/km2，计算得论证区多年平均地下水资源量为83.055万m3（其中，花岗岩区多年平均地下水资源量为55.37万m3，砂页岩区多年平均地下水资源量为27.685万m3）。

利用公式：

式中：α——降水入渗系数（无量纲）；P——多年平均降水量，mm。

计算得区域多年平均降水入渗系数为0.091。采用该系数及不同频率降水量计算成果，利用公式：

计算得不同保证率条件下论证区地下水资源量见表1。

表1 不同保证率下论证区地下水资源量表

3.2 地下水可开采量计算

受区域水文地质研究条件和含水层特性的影响，本次论证中，采用可开采系数法计算论证区的地下水可开采量。

根据区域水文地质条件及本次勘探成果，基本可以确定构造带附近的承压水来源于地势较高的前震旦纪花岗岩区，开采条件相对良好。震旦纪砂页岩区的地下水由于无构造控制，富集程度相对较差，开采条件亦较差。

根据上述分析及经验数据，花岗岩区的地下水开采系数确定为0.5，砂页岩区的地下水开采系数确定为0.2。

区域多年平均地下水可开采量为33.22万m3，95%保证率条件下地下水可开采量为19.90万m3。

4 结语

断层蓄水构造可以构成小的水源地，甚至中型水源地。断层蓄水构造水资源可利用量分析主要是补给源的分析，可利用水量计算是在分析补给源的基础上通过水文分析法、水量平衡法等方法进行补给量的计算。补给量即为研究区的地下水可开采量。