关于区域地下水资源量估算应用

【摘要】文中以固原市原州区清水河流域地下水资源量估算为例，介绍了区域水资源排泄量、河川基流量、开采净消耗量、总排泄量，以及可开采量等计算过程和方法，为合理开发，高效利用区域地下水，实现区域水资源可持续利用，及实施水资源管理制度提供依据和保障。

【关键词】地下水；基流量；开采量；径流排泄量；可开采量

21世纪初国家实施退耕还林荒草政策以来，植被覆盖面逐年增加，有效拦截了地表径流，地表水资源量逐年减少，而地下水在形成和转换过程中逐年增加，地下水资源开采利用成为近年来南部山区解决干旱问题，增加农业经济收入的主要途径。在合理开发利用当地地下水之前，首先要进行区域地下水资源评价和开采论证，因此掌握区域水资源概況，重点对地下水资源量进行估算十分必要。文中以固原市原州区清水河流域地下水资源量估算为例，介绍其估算过程和方法，为水利相关人士提供技术经验，确保区域水资源合理开发利用。

1、固原市原州区清水河流域地下水资源概况

固原市原州区位于宁夏南部山区，土地总面积2739.01km2。按流域分区划分，原州区属于清水河流域上游，清水河发源于宁夏固原市原州区开城乡黑刺沟脑，由南向北流经固原市原州区。境内清水河流域地下水主要埋藏有三个含水岩组，含水层为砂砾石。第一含水岩组，以潜水为主，局部具微承压，故称为浅水层，潜水含水组在固原北川地段普遍分布；第二含水岩组和第三含水岩组均为承压水，分布于石碑湾、三营、六个窑、盘河南北一线以西至盆地西部，浅层水在平原区大部分地区都有分布，两层承压水的分布范围受古清水河床规模大小和形状所控制，在南部和中部分布范围广，黑城以北含水层东部边界向西逐渐收拢。根据地下水的赋存条件和水力特征，本区地下水主要为松散岩类孔隙水。根据含水层岩性可分为黄土类土孔隙水和砂砾石孔隙水两个亚类。

清水河平原河谷潜水主要接受降水入渗补给和东西两侧地下水侧向径流补给及清水河地表径流入渗补给组成。排泄途径主要有人工开采、地下径流方式向区外排泄。地下水从南向北径流，西部地下水由南西向东径流，南西部山前地带水力坡度大径流强，向北至别家庄、候家磨水力坡度逐渐变缓，径流强度变弱。承压水主要接受山前侧向径流补给、潜水越流补给，以人工开采和地下水径流方式排泄。

2、地下水资源量计算

在《宁夏水资源综合规划》中将固原清水河流域作为山丘区，山丘区地下水资源以山丘区总排泄量确定，山丘区地下水排泄量主要为河川基流量、机井开采量。山丘区河川基流量有实测水文资料的评价区按基流/径流比值计算，未控区按相邻区基流模数类比计算。

山丘区地下水资源量计算说明：

①基流：采用1956～2000年系列地表径流实测资料，进行选用站还原后的天然径流的基流切割。对于未控流域的基流按相似流域按类比法计算。

②机井开采量：以宁夏水利统计资料、城市地下水开采量统计资料及水资源利用调查资料分析确定。将开采量单独统计出用于农业灌溉的地下水实际开采量，计算井灌回归量。井灌回归系数均取0.1。

③未计入河川基流的泉水利用量：依据泉水利用调查资料。经统计，所有单泉水的年均流量均小于0.1m3/s，忽略不计。

④降水（1956～2000年）、蒸发（1956～2000年）、固海扬水灌区渠道扬水量（自1985年起通水）采用实测分析资料，保持与地表水引用数据的一致性。

采用1956～2000年系列地表径流实测资料，进行选用站还原后的天然径流的基流切割，计算原州区清水河流域地下水资源量2911万m3。

2.1 分区地下水资源量

地下水开采主要集中在清水河河谷平原，根据水文地质条件结合地表水分区将地下水分为沈家河以上、沈家河至二营、二营至三营、东至河、中河、大红沟、石井子沟七个区域。各分区地下水主要接受侧向径流的补给、降水入渗补给、灌溉回归补给；以人工开采、河川基流量、侧向径流方式排泄。本次以排泄量确定各分区的地下水资源量，沈家河以上、沈家河至二营、二营至三营、东至河四个区域地下水排泄量主要是开采净消耗量（人工开采）、河川基流量、侧向径流排泄量，中河、大红沟、石井子沟主要以河川基流量排泄。

排泄量计算方法

⑴地下水径流排泄量

计算公式 Q径 = K·I·B·M

式中 Q径——地下水径流量（万m3/a）；

K ——渗透系数（m/d）；

I ——地下水水力坡度；

B ——计算断面宽度（m）；

M——计算断面含水层平均厚度（m）。

⑵河川基流量

计算公式 Q基 = j·Q径

式中 Q基——河川基流量（万m3/a）；

j ——基径比；

Q径——河川径流量（万m3/a）。

⑶开采净消耗量

计算公式 Q耗=a·Q开

式中 Q耗 —— 开采净消耗量（万m3/a）；

a —— 净消耗系数；

Q开—— 地下水开采量（万m3/a）。

依据各分区水文地质特征，在地形图上确定侧向径流排泄断面。计算参数选取参考《彭堡水源地地质勘查报告》和《三里铺水源地勘探报告》，利用达西公式计算地下水侧向径流排泄量。沈家河以上分区侧向径流排泄106.4万m3/a，以径流方式补给沈家河至二营；东至河分区侧向径流排泄量533.9万m3/a，以径流方式补给沈家河至二营；沈家河至二营侧向径流排泄量同时又是二营至三营的侧向径流补给量。在计算总地下水资源量时，以上侧向排泄是区间重复计算量，要扣除。见表2-2。

⑵河川基流量

用各分区扣除拦蓄水量的区间径流量计算基流量，基径比0.36～0.51，各分区河川基流量总计1109万m3/a。见表2-3。

⑶ 开采净消耗量

据各分区农业、工业、农村生活地下水开采量调查情况，农业灌溉用水净消耗系数0.958，农村生活用水净消耗系数1，工业及城市用水净消耗系数取0.4，计算各分区开采净消耗量总计为1814万m3/a。

⑷ 总排泄量

综上，各分区地下水总排泄量3995万m3/a，扣除区间重复计算量地下水总资源量2927万m3/a，见表2-4。

2.2 地下水可开采量

据水文地质特征、地下水开采条件、地形地貌，结合地下水实际开采情况确定可开采系数0.2～0.8。用各分区地下水总排泄量计算地下水可开采量2454万m3/a。见表2-5。

3、结语

水资源量计算与调查对水利规划与发展十分重要，区域地下水资源量估算为合理开发，高效利用当地地下水，实现区域水资源可持续利用，以及实施水资源管理制度提供依据和保障。以上地下水资源量计算办法经过宁夏水利专家多次审核和认可，并在多年的使用和不断修改中趋于完善，计算结果比较合理准确，适用于在类似区域计算时参考应用。

作者简介：李雁霞：女，1968年生，宁夏固原人，大学本科，水利高级工程师，主要从事水利工程规划设计及建设管理。