某县地下水资源均衡计算分析

胡文斌

（河南省豫东水利工程管理局，河南 开封 475000）

1 参数的计算

1.1 给水度

根据浅层地下水含水层的给水度因地质地貌单元不同而异，综合分析后选取不同地貌单元的给水度值。

1.2 渗透系数

一是勘探孔求参，配线法计算；二是恢复水位法求参，利用水位恢复速度计算渗透系数。

1.3 包气带垂直渗透系数k 垂

渗水试验资料计算垂直渗透系数。4组渗水试验：一组在河谷阶地区，一组在黄土丘陵区，2组在坡洪积扇。

1.4 灌溉回渗系数

根据豫北忠义试验场在黄河冲积平原区所做的灌溉回渗试验资料，结合该区地层结构及水位埋深，该区采用不同地貌单元灌溉回渗系数为一级阶地0.10，坡洪积扇0.05。

1.5 渠道入渗系数

黄河大渠流经详查区漫滩（大坝下游景区内）和Ⅰ级阶地，总长度2 200 m。渠宽6～8 m，水深2～3 m，渠底岩性为粉质黏土或粉土，无衬砌。地下水位低于引黄渠水位2～3 m。引黄渠道渗漏系数q可据阿维扬诺夫公式计算。

2 参数选取

结合经验值，综合确定资源计算参数取值见表1。

表1 计算参数取值一览表

3 现状条状下的地下水资源的均衡计算

3.1 数学模型确定

计算采用水均衡模型。根据水均衡的原理，依据该区地下水的补给、径流、排泄条件，建立如下浅层地下水均衡方程：

补给来源：大气降水入渗补给、河流侧渗补给、农田灌溉回渗补给、侧向径流补给、渠系渗漏量；排泄途径：工业开采、人畜生活用水开采、农田灌溉开采、侧向径流排泄等。

3.2 均衡要素的计算

3.2.1 降水入渗补给量

根据地区长系列资料，年平均无效降水量一般在10%左右，按这一比例计算有效降水量，2015 年年降水量为652.70 mm，多年平均降水量为609.10 mm。降水入渗补给量按下式计算。根据收集资料，均衡年确定为2015年。

式中：α—降水入渗系数；P—有效降水量（m）；F—计算区面积（km2）。

3.2.2 地下水径流补给量

由地下水等水位线图知：现状条件下，各断面补给参数见下表。根据所选断面位置，断面长度、含水层平均厚度、平均水力坡度、渗透系数等，利用达西公式计算地下水径流补给量：

3.2.3 灌溉回渗量根据孟津县水利局提供有关资料统计，确定不同灌区的灌溉定额。根据灌溉定额、灌区面积，计算灌溉回渗量。

3.2.4 渠道渗漏量

区内渠道主要是引黄渠，根据下式求出引黄渠的渗漏量。

式中：l—渠道长度（m），在详查区内图上量取，无衬砌；t—渠道每年放水时间（d），取230，由渠管所提供；q—渠道单位长度渗漏量（m3/d·m），取0.11；Q漏—渠道渗漏量（m3/d）。

3.2.5 河流侧渗量

根据所选断面位置，断面长度、含水层平均厚度、平均水力坡度、渗透系数等，利用达西公式计算河流侧渗补给量。

3.3 均衡分析

地下水现状补给量主要是侧向径流补给量278.39×104m3/a，占总补给量49.33%；其次为大气降水补给量131.26×104m3/a，占总补给量23.26%；河流渗漏补给量139.28×104m3/a，占总补给量24.68%；渠渗补给量5.56×104m3/a，占总补给量0.90%；灌溉回渗量9.77×104m3/a，占总补给量1.70%。

地下水现状条件下的排泄量主要为侧向径流排泄量为2.63×104m3/a，占总排泄量的0.49%；县供水井开采量为3.14×106m3/a，占总排泄量的58.47%；农田灌溉开采量为1.74×106m3/a，占总排泄量的32.39%；人畜用水4.64×105m3/a，占总排泄量的8.60%。

3.4 均衡验证

通过2015 年的均衡计算得出以下结论：全区补给量为5.64×106m3/a，排泄量为5.37×106m3/a，补给量大于排泄量。全区均处于正均衡状态，水位略呈上升状态，与区内长观资料基本吻合，说明计算所取参数基本合理。

3.5 典型年地下水水均衡分析

将以上各资源量计算成果按多年平均、丰水年、平水年、枯水年、特枯年等典型年代入地下水均衡方程进行计算。通过典型年均衡计算得出以下结论：现状条件下，全区多年平均补给量为5.55×106m3/a，排泄量为5.37×106m3/a，补给量大于排泄量，处于正均衡状态。

4 开采条件下地下水资源均衡计算

4.1 补给量的计算

①降水入渗补给量。开采条件下，地下水位会有下降，降水入渗系数与现状相比会略有减小，但变化不大（由于水位埋深较大），因此，降水入渗补给量仍取前面均衡计算值。②灌溉回渗量。新的地下水开采保持现有的农业灌溉条件不变，因此，灌溉回渗量仍取前面均衡计算值。③地下水径流补给量。地下水径流补给主要来自南部黄土丘陵区，水源地开采后水力坡度将增大。因此，地下水侧向径流补给量亦将增大。

4.2 黄河侧渗补给量的确定

水源地开采后，水源地范围内的地下水位平均下降约5 m，含水层水力坡度增大，地表水对地下水补给量可用下式计算：

式中字母含义同前。

4.3 地下水径流排泄量

①开采量：按设计水源地开采量计算。②侧向径流排泄量。这部分量将变得很小，忽略不计。③地下水径流排泄量有所减少。但排泄边界的排泄量仍按现状条件计算。

4.4 可开采量评价

将上述各补给量及排泄量代入均衡方程，计算结果见表2。

表2 开采条件下地下水均衡计算一览表

从表中可以看出，在水源地开采条件下，地下水的均衡差很小，说明水源地设计的开采量是合理的。

5 结语

地下水主要补给量为侧向径流量和河流侧渗补给量。侧向径流量能保证正常补给。黄河水能否保证供给，需要加以探讨。