青州市地下水资源评价与超采控制

李有成，王金和，张成军

（青州市水利局 山东 青州 262500）

区域地下水资源评价的目的是为制定区域地下水资源开发利用远景规划，实施科学管理，为合理、有序地开发利用地下水资源，提供地下水资源量的数据和可开采资源的理论依据。

1 概述

区域地下水资源评价包括地下水补给资源量、可开采资源量的评估及现状地下水开发利用程度分析。补给资源量是地下水资源总量中可以再生的部分，也是地下水系统长期稳定提供的最大水量。所以，从水量平衡、补偿更新的角度来考察，多年平均补给资源量可视作永续稳定开采量的最大值，即最大可开采资源量。显然，这个水量未考虑环境和其他方面的约束条件。也就是说补给资源量主要是从水量保证程度的角度，对地下水系统最大可能的水量支付能力的一种估计，这种评估结果并非严格意义上的可开采资源量。

决定可开采资源量的因素有很多，其中地下水系统的供水功能（包括地下水资源的数量，分布埋藏条件）及采水技术能力都是重要的因素。除此之外，能够开采的水量并非都是允许的，开采强度过大会引发明显的环境负效应，如地面沉降，海水入侵及生态退化。地下水资源的可开采量是从充分利用地下水的角度提出的。是指在满足一定限制条件约束下，能够而且允许从地下水系统中取出的最大水量的多年平均值。严格地说，可开采资源量的确定就是协调开采活动与地下水质、水量时空分布格局的运筹过程。

以往进行地下水资源开发利用程度评价时，是将统计得到的实际开采量与多年平均允许开采量的差值作为某一区域的地下水超采量。这种计算方法不能确切地反映该地区的地下水超采情况。主要原因：一是实际开采量的统计结果因统计渠道、统计方法的原因，往往存在较大的误差；二是地下水资源量是一个动态概念，多年平均允许开采量也应是动态变化的，拿一个静态数据做动态参照显然不甚合理。经过对比分析，选择了疏干体积法来计算地下水超采量。

2 地下水资源评价

地下水资源评价主要研究在水循环中能够得到逐年恢复，与大气降水和地表水体有直接联系的浅层地下水。包括降水入渗补给量、河渠渗漏补给量、灌溉回归补给量、越流补给量及山前测渗补给量。下面以实例介绍其评价方法。

青州市北部平原井灌区属小清河流域，面积302.98 km2,占全市总面积的19.4%，人口22.6万人，耕地面积为1.79万hm2,该区是青州市粮食、蔬菜、瓜果主要种植区。该区为第四系山前冲洪积平原，主要含水层为灰质岩砾卵石层和长石石英砂层，地下水为第四系孔隙水，补给速度快，贮量丰富，是青州市的相对富水区。

2.1 水文地质参数的分析和确定

采用1975—2009年地下水观测资料，参考《青州市城市水资源开发利用现状及对策研究报告》有关成果，综合分析后，确定有关水文地质参数。

给水度采用动态资料法计算，降雨入渗系数采用均衡法计算，灌溉回归系数采用降雨比拟法计算。

2.2 各项入渗补给量

1）降雨入渗补给量。采用公式：

式中：Pr为降雨入渗补给量（万m3）；P为不同保证率年降水量 （mm）；a为降雨入渗系数；F为计算区域面积（km2）。

2）河渠渗漏补给量。当河渠水位高于岸边附近地下水位时，河渠水在重力作用下，以渗流形式补给地下水。若地下水位低于河渠底时，渗漏以垂直运动为主；若地下水位高于河渠底但低于河渠水位时，渗漏以水平运动为主。

河渠渗漏补给量的大小，主要受岩性、河渠流量、地下水埋深等因素影响。

3）灌溉回归补给量指灌区（井灌区）提取地下水灌溉，灌溉水下渗补给地下水的水量。

用灌溉取水量乘以灌溉回归系数求得。

4）越流补给量指深层地下水通过弱透水层对浅层地下水的补给量，相邻两含水层之间有足够水头差，水头高的含水层就通过弱透水层补给水头较低的含水层，弱透水层越薄，透水性越大，相邻含水层水头差越大，则越流补给量越大。

越流补给量依据达西定律计算。

5）侧向补给量。山前隐伏灰岩岩溶裂隙水和冲积扇孔隙水与地下水补排有直接联系。

根据水文地质条件，对有补排关系的地区，把山前地下水侧向排泄量作为山前侧向补给量。远离山体的北部平原一带，地下水的侧向补给，河渠渗漏补给和越流补给不易分开，采用综合速度补给法计算补给量。

计算得到，青州市北部平原井灌区多年平均地下水资源量为 9 365万 m3，P=20%为 11 619万 m3，P=50%为 8 916 万 m3，P=75%为 7 456 万 m3，P=95%为 5 888 万 m3。

3 地下水超采量的计算

3.1 疏干体积法的计算原理

疏干体积法是利用计算区多年超采疏干的含水层体积计算区域地下水超采量，有效避免了实际开采量统计时由于统计渠道、统计方法的原因存在的误差及地下水资源量逐年动态变化的误差，能够比较准确地反映计算区域地下水超采状况。

计算公式：

式中：u为给水度，Vi、Vj分别为计算初始时段和结束时段含水层疏干的体积，n为从Vi到Vj的历时（年），△H/n为计算区多年平均地下水位下降值（m/年），F为计算区面积。

3.2 水文地质参数的分析确定

给水度u：采用《青州市水资源调查与区划报告》计算成果。

水位变幅△H：因青州市地下水观测井数量较少，绘出的等水位线精度较差，考虑到同一个水文地质单元内△H差别不大，故将计算区划分为朱良、何官、高柳、口埠、普通5个计算单元，选取朱良南段、何官江家、高柳天桥宋、口埠徐集、普通曹家沟5个观测井的水位动态观测数据。这样，每个计算单元的面积仅有几十平方公里，水文地质条件具有较高的相似性。

地下水超采量计算成果见表1。

表1 青州北部平原井灌区地下水超采量计算成果表

各计算单元多年平均超采量分别为166万m3、119 万 m3、155 万 m3、207 万 m3、377 万 m3， 青州市北部平原井灌区多年平均超采量为1 024万m3。

4 结语

青州市北部平原井灌区多年平均地下水资源量为9 365万m3，该区多年平均地下水超采量为1 024万m3。多年平均地下水超采量占多年平均地下水资源量的比例为10.93%，虽在可控范围内，但应引起足够重视。考虑到该区农业灌溉用水占比达70%以上，且地表水资源开发利用潜力不大，今后应继续大力发展节水灌溉，同时加强地下水动态观测，防止降落漏斗的发生和扩大，维持地下水的采补平衡，合理开发地下水资源，实现水资源的可持续利用。