青岛市大沽河地下水资源量研究

温洪启胡 萌何 鹏

青岛市大沽河地下水资源量研究

温洪启1胡 萌1何 鹏2

青岛市是我国严重缺水的城市之一，随着社会经济的快速发展和工业用水量的不断增长，水资源供需矛盾日趋突出。大沽河水源地是青岛市稳定的地下水水源地，在保障城市饮水安全中发挥着不可替代的作用。本文选取大沽河地下水富水区进行研究，评估该区域地下水资源量及开采潜力，为青岛市地下水资源开发利用和管理保护提供科学依据。

一、大沽河水系水文地质

1.地下水富水区范围

大沽河地下水富水区主要沿大沽河古河道分布，横跨胶州、即墨、平度及莱西四个市，北界姜格庄村—吕戈庄村—朴木村，西界姜格庄村—云盘顶—崖头村—南村—南胶莱河—运粮河—刘家店村，南界大麻湾村—G204国道，东界朴木—栖凤台村—移风店镇后古城村—蓝村—G204国道。区域总面积383.6km2，其中强富水性区域面积206.6km2，中等水源地面积 177.0km2。

2.含水层类型及赋存条件

大沽河地下水富水区地下水主要赋存在第四系冲积—冲洪积层下的砂和砂砾石层中。在平面上砂层分布受大沽河古河谷形态的控制，呈现出近似南北向的狭长带状，宽度一般5～7km，在纵向上多为双层构造，上覆土层一般为2～5m，南北两端土层较厚为3～5m。土层之下为不同粒径的砂及砂砾石，厚度为4～8m，根据含水层富水性及岩性可分为三个带：

①以中粗砂和粗砂砾石层为主的强富水区

主要沿大沽河、小沽河古河道主流带分布，宽度 2～6km，堆积物8～20m，一般为双层结构，上部为0～3m砂质粘土或粘质砂土，下部为4.5～3m的中粗砂。现代河床新老砂层连成一体，为单层结构。含水砂层颗粒较粗，厚度4.5～8m，透水性和富水性较强，渗透系数一般为150m/d，单井涌水量大于1000m3/d。地下水埋深1～3m，具有微承压性。

②以粗中砂为主、中粗砂及含砾中砂次之中等富水区

主要分布于古河道主流带两侧，呈不对称双带状，宽度1～1.5km，双层结构，砂粘或粘砂盖层厚3～4m，下部砂层以粗中砂为主，中粗砂及含砾中砂次之，厚度2～6m，富水性中等，单井涌水量一般500～1000m3/d。

③以中砂、中细砂为主弱富水区

主要分布于河谷冲积平原的边缘，堆积物全为双层结构，盖层中含有大量钙质结核，下部砂层中以中砂、中细砂为主，分选性较差，含粘土质较多，偶尔夹粘性土薄层，厚度变化1～4m，富水性不均匀，一般小于500m3/d。

二、补给量分析

1.降雨入渗补给（Q降）

降水量采用青岛市多年平均降雨量691.6mm，降雨入渗系数参照《青岛市第四系孔隙水资源评价》选取。根据公式：

式中：Q降—日平均降水入渗补给量（万m3/d）；

F—降水入渗面积（km2）；

α—年平均降水入渗系数；

X—年降水量（mm）。

计算得大沽河地下水富水区年降水入渗补给量为15.31万m3/d，详见表1。

2.地下水径流补给（Q径流）

大沽河地下水富水区地下水径流补给量由以下三部分组成：第一部分来源于大沽河上游（B1断面）地下水径流补给；第二部分来源于小沽河下游（B2断面）地下水径流补给；地下水侧向径流补给（左、右两侧）。按公式：

式中：

Q径流—地下水径流量（万m3/d）；

K—渗透系数（m/d）；

I—自然状态或开采条件下的地下水水力坡度；

B—计算断面的宽度（m）；

M—含水层的厚度（m）。

计算得大沽河地下水富水区地下水径流补给量为0.49万m3/d，详见表2。

3.河流入渗补给（Q河）

大沽河地下水富水区建有拦河闸、橡胶坝11座，其中程家小里拦河闸与孙洲庄拦河闸之间地下水与地表水补给关系表现为地下水补给地表水，其余各闸坝间地下水与地表水补给关系表现为地表水补给地下水（引黄济青拦河闸与贾疃橡胶坝条件相近，合并一起计算；南庄橡胶坝段地表水补给量小可忽略不计）。按公式：

表1 多年平均降雨入渗补给量计算表

表2 径流补给量计算表

表3 河流入渗补给量计算表

表4 地下水补给量（Q补）统计表（万m3/d）

表5 潜水蒸发量计算表

表6 河流排泄量计算表

表7 地下水排泄量统计表（万m3/d）

表8 地下水储存量计算表

式中：Q河—河流入渗量，（万m3/d）；

L—河道长度，（km）；

K—渗透系数，（m/d）；

M—含水层厚度，（m）；

I—水力梯度；

T—补给时间（d）。

计算得大沽河地下水富水区河流渗漏补给量为5.53万m3/d，详见表3。

4.灌溉回渗补给（Q灌）

根据青岛地下水开发利用现状调查，大沽河地下水富水区农业灌溉用水量为5.45万m3/d。灌溉入渗系数β取0.15。按公式：

计算得大沽河地下水富水区灌溉回渗补给量：

Q灌=β·Q采=0.15×5.45=0.82万m3/d。

综合以上计算结果，多年平均条件下大沽河地下水富水区地下水补给量为22.15万m3/d，详见表4。

三、排泄量

1.人工开采

根据地下水开发利用现状调查，大沽河地下水富水区生活用水量为10.3万m3/d，工业用水量5.06万m3/d，农业灌溉量为5.45万m3/d，大沽河地下水富水区实际人工开采量为20.54万m3/d。

2.潜水蒸发

按潜水蒸发公式：

式中：Q蒸发—潜水蒸发量（万m3/d）；

C—潜水蒸发系数；

F—蒸发区面积（km2）；

ε—水面蒸发强度。

计算得大沽河地下水富水区潜水蒸发量为0.97万m3/d，详见表5。

3.河流排泄

大沽河地下水富水区上游程家小里拦河闸与孙洲庄拦河闸间地下水向河水排泄。按公式（3）计算，大沽河水源地河水排泄量为0.33万m3/d，详见表6。

由于下游修建有截渗墙，地下水径流排泄几乎为零。综合以上计算结果，多年平均条件下大沽河地下水富水区地下水总排泄量为21.84万m3/d，详见表7。

四、储存量

1.承压水含水层储存量

根据承压水含水层的弹性储存量公式：

式中：Q储—地下水的弹性储存量，（万 m3）；

F—含水层的面积，（km2）；

S—弹性释水系数；

h—承压水含水层自顶板算起的压力水头高度，（m）。

计算得大沽河地下水富水区地下水储存量为36660万m3，详见表8。

2.可调节储存量

根据储水层的分布规律，并结合大沽河地下水富水区地下水开采实践，动用大沽河地下水富水区2/3的储存量24440万m3，以四枯一丰做为调节周期，年均可调节储量Q动=24439.85/4=6110万m3/a，折合16.74万 m3/d。

五、可开采量

1.允许开采量

根据Q允=Q补-Q蒸发，计算大沽河水源地多年平均条件下地下水允许开采量：Q允=22.15-0.97=21.18万m3/d。

2.应急开采量

在特枯年份可进行应急性疏干开采：Q应急=Q允+Q动=21.18+16.74=37.92万m3/d。

六、结论

大沽河地下水富水区地下水储存量为36660万m3，年均可调节储量6110万m3/a，多年平均条件下地下水允许开采量21.18万m3/d，特枯年份应急性疏干开采量37.92万m3/d■

（作者单位：1.青岛市水资源办公室266000 2.青岛地矿岩土工程有限公司266000）