内蒙古自治区阿拉善左旗孪井滩生态移民示范区地下水资源评价

韩承茹　刘永波

摘要：内蒙古自治区阿拉善左旗孪井滩生态移民示范区内，新近系碎屑岩类裂隙孔隙承压含水层地下水储存量为19.288×108m3，其中容积储存量为17.778×108m3，弹性储存量为1.51×108m3。地下水多年平均天然补给量为157.16×104m3/a。在富水地段布设水井4眼，设计井深200m，布井间距1000m，各井抽水量1000m3/d。设计年开采量146.00×104m3/a。经预测，新增水源地开采20年后最大降深13.99m。

关键词：阿拉善左旗；孪井滩；地下水；资源评价

1. 地下水资源评价原则和方法

1.1 地下水资源评价原则

①以新近系中新统（N1h）承压含水层为评价目的层。

②充分重视开采条件下补给量和消耗量发生的变化。

③地下水质量评价以一般性评价和专门性评价相结合的原则。

④评价中采用先进的评价方法和计算机技术相结合的原则，力求使评价结果准确、客观。

⑤以实际获取的地质、水文地质等资料为基础，通过抽水试验计算所得到的各种水文地质参数，作为本次评价的依据。

1.2 地下水资源评价方法

地下水水量评价采用水均衡法及干扰井群法。并用多年平均补给量法论证可开采量的保证程度。

2. 参数计算与选取

本次计算涉及的水文地质参数主要有：渗透系数（K）、导水系数（Τ）、导压系数（）、弹性释水系数（μ*）、影响半径（R）等。为确保参数的准确性，首先利用本次工作施工的钻孔抽水试验资料。

3. 地下水资源量计算与评价

3.1 地下水储存量计算

V储=F

3.1.1 容积储量

含水层厚度根据本次施工钻孔资料确定，岩石给水度根据经验值确定，取值为0.06，评价区容积储量为17.778×108m3。

3.1.2 弹性储量

含水层厚度根据本次施工钻孔资料确定并通过泰森剖分确定钻孔控制面积。弹性释水系数根据计算取值，评价区内弹性储量为1.51×108m3。通过计算评价区范围内地下水总储存量为19.288×108m3，表明评价区范围内地下水资源较丰富。

3.2 地下水水均衡计算

划分均衡区范围为整个普查区范围，面积413km2。

均衡计算选取一个水文年作为均衡期，即2011年10月至2012年9月。

均衡要素分析：本区地下水补给项主要为地下水侧向径流流入量；排泄项主要为地下水侧向径流流出量与人工开采量。

均衡方程建立：

Q补=Q侧向流入

Q排= Q人工开采+Q侧向流出

3.2.1 地下水侧向径流流入量

地下水侧向流入量按达西断面法分段进行计算，总计157.16×104m3/a。计算公式为：

Q径入=KLHJsinα

式中：Q径入—地下水径流流入量（104m3/a）

K—渗透系数（m/d）

H—含水层平均厚度（m）

L—断面长度（m）

J—水力坡度（%）

Α—断面线与流线之间的夹角（°）。

3.2.2 地下水侧向径流流出量

地下水侧向流出量按达西断面法分段进行计算，总计145.44×104m3/a。

其计算公式为：

Q流出=KLHJsinα

3.2.3 人工开采量

均衡区内地下水的开采主要是农业灌溉开采，其余为生活及牲畜饮用水。

根据调查，普查区内现有耕地约2万亩，机井11眼，现有人口约50人，牲畜约1000头，居民生活及牲畜饮用水多以人工开挖民井为主。

居民生活用水按每户每人日平均饮用水40L计算，则普查区居民用水量2.0m3/d，年用水量约为0.07×104m3/a。牲畜按日平均饮用水50L计算，则用水量为50m3/d，年用水量约为1.83×104m3/a。

均衡区内农业灌溉开采占总人工开采量的99.5%以上，开采量为16.45×104m3/a，均衡区内开采总量为18.35×104m3/a。

3.2.4 均衡分析

均衡区地下水补给量为157.16×104m3/a，其中，地下水侧向径流补给量是该均衡区的主要补给项，占总补给量的100%； 均衡区地下水总排泄量为163.79×104m3/a，其中地下水的侧向流出為主要的排泄项，约占总排泄项88.90%，人工开采地下水量占排泄总量的11.10%左右。

根据公式，F为均衡区含水层的分布面积413km2，μ*为含水层弹性释水系数0.0058，计算出均衡期内含水层水位的平均变幅为-0.015m，均衡期为1年。通过观测值计算出均衡区在均衡期内ΔQ=-3.59×104m3/a。与计算结果ΔQ计算=-6.63×104m3/a基本一致，两者计算结果基本吻合，说明本次地下水均衡要素确定是合理的，计算结果是正确的，且为负均衡。

3.3 地下水天然补给量计算

本区地下水补给项主要为地下水侧向径流流入量，普查区范围内计算断面同水均衡计算断面一致，普查区地下水天然补给量为157.16×104m3/a。

3.4 地下水可开采资源量计算与保证程度论证

3.4.1 评价方法

根据本区的水文地质条件，采用承压水完整井非稳定流干扰井群法，计算和论证可开采量及保证程度。采用仿泰斯公式计算。公式如下：

式中：S—预测点处的水位下降值（m）

Q—各井出水量（m3/d）

W（u）—井函数

r—抽水井至觀测井距离（m）

T—导水系数（m2/d）

t—井抽水延续时间（d）

—弹性释水系数

3.4.2 布井方案的确定

根据水源地的特点，富水区域集中在普查区西部，由ZK1、 ZK2 和ZK3号钻孔控制，水化学类型为HCO3·CL—Ca·Mg和CL—Na型，矿化度<1g/L。本次可开采量的确定考虑以下三点：

a、水源地开采量要以天然补给资源量为依据，保证每年均能得到足够的补充；

b、侧向径流的补给量将是水源地内地下水资源补给量的一个非常重要的因素，因此，地下水含水层的疏干厚度不应超过承压含水层顶板，以保证水源地的持续供水能力。

c、考虑在连续疏干20年的情况下，地下水水位下降值不应超过主要承压含水层顶板。

确定拟建水源地布井方案：在普查区西北部富水地段布设水井4眼，布井间距1000m，设计井深200m，各井抽水量1000m3/d。

3.4.3 边界条件的概化

水源地地下水主要接受侧向径流补给，根据区内水文地质条件，按无限含水层概化。

3.4.4 含水层参数的选取

渗透系数（K）和导水系数（T）主要根据本次施工ZK1号孔抽水试验资料确定。得到区域渗透系数K=2.85m/d，导水系数T=240.23m2/d含水层厚度H=84.29m，弹性释水系数μ*=0.0058。

按上述方案开采，开采20年末水源地中心SK3井水位降深为13.99m，水源地含水层隔水顶板一般在20m～30m，在连续疏干20年的情况下，地下水水位下降值未超过承压含水层顶板，规划水源地井之间相互干扰较小。

3.4.5 允许开采量保证程度分析

普查区多年平均天然补给量为157.16×104m3/a，现状年开采量18.35×104m3/a；规划水源地开采量146.00×104m3/a，规划水源地开采后需要动用原有地下水储存量，开采保证程度不高。但基于普查区地下水弹性储存量为1.510×108m3，地下水储存量丰富，地下水调节作用较强，且开采后地下水水位降深幅度较小，因此该水源地仍存在一定的开发前景。

4. 结论

该区地下水储存量丰富，地下水调节作用较强，且开采后地下水水位降深幅度较小，因此该水源地仍存在一定的开发前景。