水源地供水保证率分析评价

王凤和

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)

水源地供水保证率分析评价

王凤和

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)

水源地承担着为城镇工业、生活及服务业供水重要任务，供水保证率是评价水源地是否能够安全保障供水的衡量指标。采用水均衡法对水源地的地下水补给量、排泄量、储存量等进行计算分析，并对水源地的供水保证率进行分析评价，确定水源地能否安全供水。

水源地;供水保证率;水均衡法;分析评价

1 概况

水源地位于锦州市黑山县新立屯镇东北，东沙河河谷平原上，该水源地主要为新立屯镇城镇生活、工业及其他用水户供水。水源地现有抽水井5眼，分布在新立屯镇靠山屯村及荒地村。日单井设计出水能力为1 160 m3，水源地现状日取水能力为5 800 m3，现状年取水量为211.7万 m3，现状条件下水源地取水能够达到设计取水量。

水源地所在的黑山县新立屯镇处于北温带大陆性季风气候区，多年平均气温8℃，多年平均降水量520.4 mm，最小年份274.6 mm，最大年份851.4 mm。多年平均蒸发量400.45 mm。

区内主要河流为东沙河，河流总长142.7 km，多年平均径流量5 816×104m3。径流量受降水影响，主要集中在六至九月，其中八月份最大。

2 水源区水文地质条件

2.1 地下水赋存条件及分布规律

水源地位于东沙河中游河谷平原上，第四纪沉积物发育，表层为薄层亚粘土、亚砂土，下部为砂砾石、砂砾卵石。地下水的储存空间颗粒粗、孔隙大、透水性好。区内含水层厚度由西北向东南渐厚，含水岩性为砂、砂砾石，透水性较好，单井出水量500～1 000 m3/d。

2.2 地下水的补、径、排条件

2.2.1 地下水的补给条件

水源区内地下水的补给来源主要有大气降水入渗补给、山区侧向径流补给、上游河谷地下水径流补给及灌溉水入渗补给等。

2.2.2 地下水的径流、排泄条件

区内地下水的径流主要受地形地貌及水文地质条件的影响。因本区位于东沙河河谷平原，地势平坦，地下水水力坡度多在3‰左右，地下水总体流向为北西～南东，含水层分布连续、径流条件较好。

区内地下水的排泄主要表现为以下几种形式:人工开采排泄、潜水蒸发排泄、地下水向河水的排泄、地下水径流排泄等。

根据辽宁省黑山县综合水文地质勘察报告及黑山县地下水均衡计算要素图，结合2013黑山县城镇供水地下水源地水位监测成果表，此水源区不发生潜水蒸发排泄及地下水向河水的排泄。

3 地下水资源计算与评价

3.1 均衡要素确定

区内影响地下水动态变化的主要均衡要素其补给项有:大气降水入渗;河水入渗;上游河谷地下水径流补给;山区地下水侧向补给;农田灌溉回渗。消耗项有:工农业开采;地下水径流流出。

3.2 地下水基本均衡公式

按上述均衡要素，建立地下水基本均衡方程式如下:

式中:±μΔHF为地下水体积变化量(万 m);Q降渗为大气降水入渗补给量(万 m3);Q河渗为河水入渗补给量(万m3);Q侧补为山区地下水侧向补给量(万 m3);Q灌补为农田灌溉水入渗补给量(万 m3);Q径入为上游河谷地下水径流流入补给量(万 m3);Q工开为工业(或城市)地下水开采量(万m3);Q农开为农业地下水开采量(万 m3);Q径出为地下水径流流出量(万 m3);Q人饮为人畜饮用水开采量(万 m3)。

3.3 均衡计算

3.3.1 地下水补给量计算

1)降水入渗补给量(Q降渗)

计算公式:Q降渗=10－1×α×P×F

式中:P为降水量(mm);α为降水入渗补给系数(无因次):F为补给区计算面积(km2)。

降水量选用设计频率平水年(P=50%)503.6 mm、偏枯年(P=75%)421.2 mm、枯水年(P=95%)323.8 mm 进行计算，降水入渗补给系数按亚砂土取值为0.267 8。补给区计算面积为 13.69 km2。

计算结果见表1。

2)河水入渗补给量(Q河渗)

因目前尚无东沙河上、下游断面测流资料，故河水入渗补给量(Q河渗)采用河径流量乘以经验系数计算。

计算公式:Q河渗=δ×Q径流

式中:Q径流为实测河流径流量;δ为经验系数取值0.1，计算结果见表2。

表1 降水入渗量计算成果表

表2 河水入渗补给量计算成果表

3)上游河谷地下水径流流入补给量(Q径入)

式中:K为渗透系数(m/d);H为过水断面含水层平均厚度(m);B为过水断面宽度 (m);I为地下水水力坡度，计算结果见表3。

表3 上游河谷地下水径流流入量计算成果表

4)山前地下水侧向补给量(Q侧补)

水源区上游及两侧山丘与平原交界断面上，山丘区基岩裂隙水以地下径流的形式补给水源区内地下水，其补给量采用径流模数法计算。

式中:F为侧向补给面积以地表分水岭划分的流域汇水面积(km2);M为地下水开采剩余径流模数(dm2/s·km2)，计算结果见表4。

表4 山前地下水侧向补给量计算成果表

5)农田灌溉水入渗补给量(Q灌补)

计算公式:Q灌补=α×Q农灌

式中:Q农灌为农业灌溉用水量;α为灌溉水回渗系数，计算结果见表5。

表5 灌溉水回渗量计算成果表

综上所述各项补给量的计算，不同频率年的补给量见表6。

表6 不同频率年地下水补给资源一览表万m3/a

3.3.2 地下水消耗量计算

1)工业开采量(Q工开)，工业开采为常年连续性开采相对稳定，年开采量为18.1万 m3。

2)市政水源开采量(Q市开)，年开采量为142.7万 m3。

3)农业灌溉开采量(Q农开)，农业开采为水浇地、菜田及果林灌溉等用水，年开采量为375.75万 m3。

4)人畜饮水用开采采量(Q人饮)，年开采量为15.94万m3。

5)地下水径流流出量(Q径出)，年开采量为103.0万 m3。

水源区地下水消耗量为上述5项合计为405.0万 m3/a。

4 储存资源量计算

地下水储存量是指含水层在降水、径流长期补排过程积累起来的资源量，在地下水的采补均衡中起着重要调节作用。

计算公式:Qc=100HCP×F×μ

式中:Qc为储存资源(万 m3);HCP为含水层平均厚度(m);F为计算区面积(km2);μ为含水层给水度，计算结果见表7。

表7 地下水储存资源计算成果表

5 地下水可开采资源补给保证程度分析

地下水可开采资源是以补给资源为保证条件。各项补给量的形成不是同时的，并有多年变化特点，枯水年补给量不足，可利用地下水储存量的条件功能，维持正常开采，待丰水年动用的储存量得以补偿。以丰补欠的原则用水量平衡法进行评价论证。现将所计算的各项补给量和排泄量列于水量平衡见表8。

表8 水源地地下水资源平衡计算表

由水源地地下水资源平衡计算表可见，在设计频率分别为50%(平水年)、75%(偏估年)、95%(枯水年)的情况下，水源区地下水补给量均大于排泄量，平水年余水100万 m3、偏估年余水57.4万 m3、枯水年余水6.7万 m3;计算出地下水补给量对水源区现状开采量的保证率分别达到167.2%(平水年)、153.1%(偏估年)、136.3%(枯水年)。

以设计频率50%(平水年)为基准计算水源地现状开采率为59.8%，根据《全国城市引用水水源地安全状况评价安全细则》规定地下水开采率小于85%，水量安全性指数为1级，即最高级。因此该水源地能够保证新立屯城镇生活、工业及其他用水，为供水量安全水源地。

［1］刘利生.水资源评价方法与实例［M］.北京:水利水电出版社.2011:140－181.

［2］张立福.浅谈地下水资源的计算与评价［J］.水利科技与经济.2010(12):1328－1332.

［3］全国城市饮用水水源地安全状况评价技术细则［M］.水利部水利水电规划设计总院.2005.10.

P641.6

B

1004－1184(2015)04－0095－02

2015－06－03

王凤和(1971－)，男，辽宁阜新人，高级工程师，主要从事水文勘测、水资源评价、论证等工作。