浅议陕西省关中平原地下水可开采量计算方法

徐 燕，王建强，宁军妮

(1.陕西省水工程勘察规划研究院，陕西 西安 710003；2.陕西警官职业学院，陕西 西安 710021)

地下水资源可开采量是指在可预见的时期内，通过经济合理、技术可行的措施，在不致引起生态环境恶化条件下允许从含水层中获取的最大水量。一般采用水均衡法、实际开采量调查法和可开采系数法三种方法评价地下水可开采量，并按照“多种方法、综合分析、从严选用”的原则确定地下水资源的可开采量。笔者通过参与全国第三次水资源调查评价时，按照水利部下发《第三次全国水资源调查评价平原区地下水可开采量计算方法》中采用水均衡法和可开采系数法对陕西省关中平原进行计算比较，取两者的小值作为可开采量时发现，水均衡法不适合关中平原。

1 关中平原基本情况

关中平原，素有“八百里秦川”之称，南依秦岭，北界北山，西起宝鸡，东至潼关，东西长360 km，南北宽30～80 km，面积21 394 km2，占全省总面积的10.4%。地貌形态为三面环山，西部合拢向东敞开的盆地，海拔一般为325～900 m，地势西高东低，渭河横贯盆地中部，自山前向盆地中心依次形成山前洪积平原、黄土台塬、河谷阶地等地貌形态，呈阶梯状向盆地倾降。与渭河水面的高差，河流阶地高出几米至百余米，黄土台塬和洪积扇一般高出150～300 m。渭河一、二、三级阶地发育较普遍，四级阶地主要分布于眉县以西地区。关中地区交通便利、气候温和、物产丰富、经济发达，为工、农业和文化发达地区之一，是我国重要的西部重镇，也是丝绸之路文化的起点。

地下水作为水资源的重要组成部分，在保障陕西省城乡居民生活用水、支持社会经济发展、维持生态平衡等方面发挥了十分重要的作用。尤其是在地表水资源相对缺乏的关中平原，地下水资源具有不可替代的作用，有的地方甚至是唯一的供水水源。而地下水的大量开采，导致陕西省关中平原地下水超采区面积有扩大趋势，区域地下水位下降严重，形成区域性降落漏斗；同时地下水的过量开采给污染物下渗、迁移、扩散创造了条件，使地下水水质恶化，出现了一系列生态环境问题。因此科学合理又符合实际的计算陕西省关中平原地下水资源的可开采量是十分重要的。

2 关中盆地地下水可开采量计算

2.1 水均衡法

对地下水开发利用程度较高地区，可在多年平均浅层地下水资源量的基础上，在总补给量中扣除难以袭夺的潜水蒸发量、河道排泄量、侧向流出量、湖库排泄量等，近似作为多年平均地下水可开采量，也可按下式近似计算计算单元多年平均地下水可开采量。

Q可开采=Q实采+ΔW

(1)

式中：Q可开采、Q实采、ΔW分别为多年平均地下水可开采量、2001-2016年多年平均实际开采量、2001-2016年多年平均地下水蓄变量。

对地下水开发利用程度较低地区，可考虑未来开采量可能增加因素及其引起的补排关系的变化，结合上述方法确定多年平均地下水可开采量。

2.2 可开采系数法

按下式计算计算单元多年平均地下水可开采量：

Q可开采=ρ×Q总补

(2)

式中：ρ为计算单元的地下水可开采系数，无量纲；Q可开采、Q总补分别为计算单元的多年平均地下水可开采量、多年平均地下水总补给量。

地下水可开采系数ρ是反映生态环境约束和含水层开采条件等因素的参数，取值应不大于1.0。

2.3 基本测算

W可开采量=Min(W总补给量-Ω·W不允许袭夺排泄量，ρ·W总补给量)

式中：W总补给量=W降水入渗补给量+W山前侧向补给量+W地表水体补给量+W井灌回归补给量+W其他补给量，

W不允许袭夺排泄量=W潜水蒸发量+W河道排泄量+W侧向流出量+W湖库排泄量+W其他排泄量，各项量采用关中平原区2001-2016年多年平均浅层地下水资源量(矿化度M≤2 g/L)的计算成果。式中Ω为不允许袭夺系数，其取值范围参见表1。

表1 参数取值范围

关中平原地下水资源计算划为五级分区，同时在五级分区的基础上，再主要按低序次地貌成因类型，并考虑地下水埋深、包气带岩性和地下水补排条件、含水层富水性等进行划分地下水资源计算单元。在关中平原主要划分为洪积扇、黄土台塬、塬间洼地、阶地、低阶地以及沙苑六种计算单元。以宝鸡峡至咸阳北岸水资源四级区中的宝鸡峡至武功、武功至咸阳两个五级均衡区中宝鸡和咸阳两个区为算例进行计算比较见表2。

表2 可开采量计算成果对比表

3 可开采量确定

关中平原与南北两侧及西端山区之间的地下水水力联系微弱，可视为隔水边界或微弱透水边界，黄河是南北向的东部排泄边界，渭河是东西向横贯盆地的内部排泄边界。因此，关中地区是一个水文地质结构完整、含水系统与水流系统相对独立、水循环开放的地下水系统。北山山前洪积扇是山丘区向平原区的过渡地带，主要接受降水、山区径流和黄土越流补给，水循环交替作用十分积极。黄土台塬主要接受降水入渗补给，微弱地向冲、洪积平原孔隙含水系统排泄，与周边水力联系较差，地下水埋深较大。阶地、低阶地除枯水期断流外，几乎常年接受河水补给，径流交替积极，同时由于地下水埋深较浅，降雨入渗和地表水补给比较强烈。

根据不同地貌单元地下水赋存特性，结合区内地下水长期的实际开采，地下水可开采模数的一般规律是低阶地>阶地>洪积扇>黄土塬，表2中的可开采系数主要是以区域水文地质特征和开采条件为定值依据，对于地下水位下降区，原定的可开采系数如果不当，可依据实际开采量调查和地下水位升降情况作出适当调整，在关中平原可开采系数取值0.60～0.89，因此可开采系数法能基本反映关中平原的地下水可开采量。而表2中的水均衡法计算低阶地的可开采量特别低，与实际相悖，主要原因是低阶地与河道之间的侧向补排较为积极，这部分在水均衡法中作为不可袭夺量扣减后，再算可开采量，使得低阶地的可开采量太小，不符合关中地区地下水开采习惯。

根据上述对比分析，确定陕西省关中平原以可开采系数法为主要方法，以实际开采量调查法为参考方法计算地下水可开采量。水均衡法适用于开采分布较为均匀，地下水水力坡度较低的一般平原区，不适用于水力坡度较大的关中平原。

4 结语

根据《全国地下水利用与保护规划(2016-2030年)》明确要求省区开采总量控制目标分解到市县行政区，因此首先需要合理计算各市县地下水的可开采量，再以此计算成果为依据，分解开采量总量控制目标。笔者通过参与全国水资源调查评价时发现计算地下水资源可开采量时，水均衡法相对实际开采量调查法和可开采系数法有一定的适用范围。