排泄法在彭阳县城区地下水资源探测中的应用

任卫清

摘 要：本文通过排泄法在彭阳县城区地下水资源探测中的应用，以及经过长期的观测与评估，证明排泄法探测地下水资源简单易行、费用低廉、快捷有效，在宏观概算、远期预测地下水资源探测中，有一定的可行性、准确性和科学性，值得在同类地区、相似区域推广应用。

关键词：排泄法;探测;地下水资源

中图分类号：TV213.4文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）10-0057-03

The Application of Drainage Method in Groundwater Resource Exploration in Pengyang Country

REN Weiqing

（Water Bureau of Pengyang County，Pengyang Ningxia 756500）

Abstract： Through the application of discharge method in the detection of groundwater resources in Pengyang County， and through long-term observation and evaluation， this paper proved that discharge method was simple， low cost， fast and effective in the detection of groundwater resources. It has certain feasibility， accuracy and scientificity in the macro budget estimation and long-term prediction of groundwater resources， and is worthy of popularization and application in similar areas.

Keywords： drainage method;detection;groundwater resources

彭陽县位于宁夏回族自治区东南边隅，六盘山脉东侧，地处西北黄土高原东部黄土丘陵区。茹河和小河是县城区生产生活的主要补给水源，小河在县城区与茹河汇合，向东南方向流淌。城区规划总面积60.71 km2、规划用地面积11.92 km2，常住人口6.5万人。为了确定用水红线，保证城市的可持续发展，2004年，宁夏地质工程勘察院对彭阳县城区地下水进行了一次全面有效的探测，采用的探测方式主要是排泄法。本文对排泄法探测的基本情况及经验进行分析论述，以为其他地区的应用提供参考。

1 排泄法探测地下水资源的基本原理

排泄法探测地下水资源的基本原理：一是根据需要探测的地域范围，确定地下水在该区域河床渗涌流出地段及排泄出口;二是在河流上下游的合适位置布设测流设备，上游测的是流入水量，下游测的是流出水量，流出水量减去流入水量即为该区域内地下水的排泄量，排泄水量加上区间总用水量即为该区域内地下水资源量。其中，区间用水量通过实地走访调查统计得出[1]。

2 排泄法探测地下水资源的原则

从彭阳县城区的探测情况来看，该区域地质含水介质应为岩类裂隙孔隙结构，地下水补给源明确，补给流向基本清楚，且大部分会在该区域的河床渗出，以长流水形式排放。探测的原则是必须选择枯水年中的枯水季节进行探测，这主要是因为该时节用水量大、补给量少，这样探测出来的地下水资源才会接近实际，有利用价值。地下水量是随着该区域降水量的变化而变化的，长期保持着一种动态平衡状态。探测过程的主要工作为走访调查、查阅资料、收集整理数据、在河道布设测流装置、设置观测机井、机井水位的后观测[2-3]。

3 排泄法探测地下水资源的优点和不足

从彭阳县城地下水资源探测情况来看，利用排泄法探测地下水资源的优点是探测费用低，操作简单，快捷有效，数据收集、整理方便，探测作业时间短。利用该方法的不足之处主要是：要有该区域最基本的水文地质资料，才能确定探测实施方案;探测面积小，得到的是局部区域的地下水资源量，仅适用城市区域地下水资源量的评估[4-5]。

4 排泄法探测地下水资源的具体过程

4.1 彭阳县城区地下水的赋存、分布、补给流向规律

根据查阅的宁夏回族自治区的水文地质资料和地下水含水介质特征，彭阳县城周围分布的地下水类型可划分为松散岩类孔隙水、下白垩系碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水，各类型的地下水之间存在密切的水力联系。县城内的优质深层地下水补给区位于西南方向的六盘山中南段，地下水在六盘山基岩山区接受了当地大气降水的垂直入渗补给，自西南向东北方向流动，最终大部分河床渗涌转化为地表径流，其他部分则主要在河谷浅部的砂砾石中以潜水形式存在，向河谷下游方向径流排泄。各类型地下水的特征如下。

4.1.1 松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙水主要包括分布在丘陵区浅部的第四系黄土类土孔隙水和分布在河谷平原（阶地）区浅部的第四系砂砾石孔隙水。宁夏水文地质资料显示：黄土类土孔隙潜水的溶解性总固体一般小于2.0 g/L，水型为重碳酸硫酸钠镁型和硫酸重碳酸钠镁型，富水性极弱，不具有供水价值;砂砾石孔隙水主要分布在茹河、洪川河、小川河等河谷阶地或川台地，分布宽度为1～2 km，在近河床地段及河谷平原中部富水性较强，一般单井涌水量小于500 m3/d，在小川河地区溶解性总固体为1.0～1.2 g/L，小川河以南的茹河河谷和洪川河河谷地区溶解性总固体均小于1.0 g/L，水型为重碳酸硫酸钠镁型和重碳酸硫酸钙镁型水。

4.1.2 下白垩系碎屑岩类裂隙孔隙水。该含水层为白垩系六盘山和尚铺三桥组（西）及保安群（东）罗汉洞组砂岩、砂砾岩。实际抽水降深4.24～18.98 m，单井涌水量为3 035.59～4 040.06 m3/d，富水性较强，溶解性总固体含量在0.735～0.890 g/L，水型属重碳酸钠镁型水，氟离子含量在0.66～0.99 mg/L。

4.1.3 碳酸盐岩类岩溶裂隙水。该含水层紧伏于白垩系砂岩、砂砾岩裂隙孔隙水之下，含水层为奥陶系碳酸岩。水位略高于上伏的白垩系地下水水位，单井涌水量227.49～887.07 m3/d，溶解性总固体含量一般在0.76～1.87 g/L。

4.2 彭阳县城地下水水质评价

4.2.1 生活用水水质。根据县城现有机井取得的水质化验结果，依照《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）中水质评价标准对水源地的地下水进行评价。评价结果：各项指标均满足生活饮用水质量标准要求，为较好的生活饮用水。

国家城市供水水质监测网银川监测站对PS02、PS03号井，取39项水质分析样，检验报告表明，各项指标均符合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006），为良好的生活用水。

4.2.2 一般锅炉用水水质评价。对于一般锅炉用水水质的评价，主要对水的成垢、腐蚀以及起泡作用进行综合评价，以这三项指标来量化工业用水水质。根据水质化验资料，按照规范进行评价，县城内深层地下水为锅垢多、硬垢质、起泡的半腐蚀性水。

4.3 探测过程

4.3.1 探测前期准备。前期主要是走访调查和量测，主要包括两方面的工作。一是调查河道上下游测流范围内及毗邻关联区域的日平均用水量，包括该区域内农业、生活及工业等多方面的用水量，为后续探测提供计算数据。这项工作从5月初开始，5月是用水高峰时节。通过走访调查，查阅相关单位用水统计资料，经过综合评估，了解到用于探测计算的数据是：店洼到县城段的日用水量为1×104 m3/d，小河到县城段的日用水量为0.3×104 m3/d。二是布设机井水位记录观测点，以便记录探测时段的机井静水位，为日后长期观测地下水位变化情况、进一步评估探测数据的准确性和可靠性提供依据。

4.3.2 探测时间。从彭阳县城区的气象资料来看，2000年以来，彭阳出现了连续干旱年份，2004年更是出现了春夏大旱。探测时间是2004年5月27日，天气晴朗，近期没有出现有效降水。

4.3.3 观测地下水位标志机井的选取。县城PS05号勘探井是县城专门用于观测记录机井靜水位变化情况的固定机井，其主要任务是长期监测地下水位变化情况。钻井孔深350.72 m，水质好，溶解性总固体含量为0.89 g/L，氟化物含量为0.99 mg/L，2004年观测记录该机井静水位距井口3.78 m。

4.3.4 测流点的布设。测流点必须布置在地下水渗涌流出河床段的上下两头。小河川下游段到县城区段、茹河店洼水库下游至彭阳县城东段，这两段平时有长流水流淌，说明河床地下水位高于地表潜水位，地下水集中在此两段渗涌排泄。小河的上游测流点布设在白阳镇郑庄村郑家泉处，下游与茹河汇合，可与茹河下游测流点设在同处;茹河上游测流点布设在茹河店洼水库下游500 m处，下游测流点设在茹河国家水文站测流处。具体布设情况如图1所示。

4.3.5 流量测定。测流点流量的测定是探测的重要环节，测流的准确性直接影响探测数据的准确性和可靠性。为了达到测流效果，采用了当时比较先进的便携式电磁测流仪。小河上游及茹河上游测流处的水量都很小，几乎近于溪流，自然河道断面又极不规则。针对这种情况，为了得到准确的测流数据，在测流处选取了河道顺直、平缓地段，人工修筑了临时测流之用的标准梯形明渠，该明渠长20 m、底宽0.5 m、深1 m、边坡比为1∶1.5，渠道铺设防渗膜护面。测流的前一天将河水顺势导入明渠，能使明渠有一定的河水过流时间来检测是否达到测流要求，也能使流态趋于稳定，便于测流。测流前需要做好如下准备工作：一是在临时测流渠段选取三个测流断面，在断面两端拉线固定标记;二是将渠道底宽、坡比和流速仪到渠边及渠底的距离等参数逐一输入显示仪，将流速传感器与显示仪用接线连通，显示仪设置在流量状态。流速仪到渠边及渠底的距离这两个参数很重要，是测流时在水中固定流速仪的依据。测流开始，至少需三个人同时相互配合进行，一人拿显示仪负责录入和记录数据，第二人负责在插尺上读测流处的水深，并配合第三人固定流速仪。测流开始，将流速仪按测流设置的要求放入水中，传感器头逆水流向上，在水中停留1～2 min，等到显示器上的读数稳定之后，再进行下一个测点。三个断面测完以后，根据得到的数据进行综合平均，以决定最终采用计算的数据。下游测点在茹河国家水文站点，这里有固定的测流断面和测流设备，数据直接由水文站提供。小河、茹河流域上下游的测流结果见表1。

4.3.6 排泄量及地下水资源量的计算。排泄量及地下水资源量的计算公式为

[Q排=ΣQ下-ΣQ上]                     （1）

式（1）中：[Q排]为排泄区地下水天然排泄量，×104 m3/d;[ΣQ下]为下游各河谷断面测流总流量，×104 m3/d;[ΣQ上]为上游各河谷断面测流总流量，×104 m3/d。

将表1中的相关数据代入式（1），可计算出排泄量为2.88×104 m3/d。

由上文可知，某区域内地下水资源量等于排泄水量加上区间总用水量。通过调查可知，探测区域内总的日用水量为1.3×104 m3/d，包括茹河店洼到县城段的日用水量为1×104 m3/d，小河到县城段日用水量0.3×104 m3/d。由此可得出彭阳县城区段内地下水资源量为4.18×104 m3/d。

4.3.7 后观测与评估。水文数据的准确性和可靠性短时间内很难做出判断，需要利用多年一系列资料进行评估，时间少则几年，多则几十年。从彭阳县统计局的统计资料可知，彭阳县城人口从2000年的不足2万人，到2019年末人口已经增加到将近7万人，在用水量逐年增加的情况下，县城专门用监测地下水位PS05号勘探井记录每年地下水位变化。从记录的数据来看，该区域内的地下水位并没有出现大幅波动，长期处于动态平衡状态。可见，将排泄法应用在彭阳县城区地下水资源探测中是可行的。县城区4.18×104 m3/d水资源量是彭阳县城区用水指标红线，是县城区制定国民经济发展规划和开发地下水资源的重要依据。

地下水资源受多种因素影响，如降雨、人为生产活动等。探测地下水资源是一项复杂的系统性工作，利用排泄法探测地下水直观明了，操作简单，在宏观概算、远期预测地下水资源探测中用时短，获取数据快，对一个地区、一个流域的用水规划具有现实指导作用。

5 结语

通过实践证明，排泄法简单易行、费用较低、快捷有效，在宏观概算、远期预测地下水资源的探测中有一定的可行性、准确性和科学性，值得在同类地区、相似区域推广应用。

参考文献：

[1]毛新虎，何丽军，郭俊君.应急引水工程水资源预测评价探讨[J].西南民族大学学报（自然科学版），2009（3）：565-570.

[2]梁淑梅.水文水资源信息化建设现状及优化[J].科学技术创新，2019（23）：104-105.

[3]李国俊.水文水资源信息化建设现状及优化措施[J].低碳世界，2019（3）：66-67.

[4]黄小平，张紫君.水文水资源面临的主要问题及解决方法[J].节能与环保，2019（3）：50-51.

[5]贾伟，潘俞静.水文水资源信息化建设现状及优化措施[J].河南水利与南水北调，2018（4）：76-77.