梁 冰

(辽宁省水文局，沈阳 110003)

水文地质参数确定与地下水资源量计算方法分析

梁 冰

(辽宁省水文局，沈阳 110003)

水文地质参数主要包括含水层的渗透系数、潜水含水层的给水度、降水入渗补给系数、灌溉入渗补给系数等。地下水资源量的计算是通过确定水文地质参数之后，选取地下水资源量的计算方法。文章分析确定了阜蒙县节水增粮工程项目区的水文地质参数，并阐述了地下水资源量的计算方法。

节水增粮；水文地质；地下水；探究

1 基本情况

阜新蒙古族自治县“节水増粮”灌溉面积为368.13 km2，占全县总耕地的11.5%，灌溉总面积增加了6.5%，节水灌溉面积占耕地总面积增加了11.5%。

工程项目分布在35个乡镇，作物与原种植作物相同，土地利用情况没有发生改变。工程项目共分4 a完成，其中新建207.66 km2，改建160.48 km2。

灌溉作物为玉米，灌溉方式为膜下滴灌，采用灌溉项目片区内或附近的地下取水井开采地下水进行灌溉，利用水泵通过干管、支管、辅管、毛管(滴灌带)输送到灌溉地块，给作物供水[1]。

项目取水总量为3 313.2 万 m3，原取水总量4 212.5 万 m3，项目实施后总节水899.3 万 m3。

2 水文地质参数确定

为了保证阜蒙县“节水増粮”资料的准确度，计算参数的确定尤为关键，本次分析地下水资源量计算所用资料和参数来源于以下4个方面：

1)区域水文地质普查报告阜新市幅(1∶20万)。

2)阜新蒙古族自治县区域水文地质报告(1∶10万)。

3)辽宁省阜新蒙古族自治县农田供水水文地质勘查报告(1∶5万)。

4)辽宁省水资源。

水文地质参数确定内容包括：潜水含水层水位变幅带给水度(μ)的分析确定、降水入渗补给系数(α)的分析确定、灌溉入渗补给系数(β灌)、潜水蒸发系数(C)的确定方法、渗透系数(K)和水力坡度(I)的分析及取值和影响半径及单井出水量计算。

2.1 潜水含水层水位变幅带给水度(μ)的分析确定

本次分析是根据阜蒙县具体情况，参考阜新蒙古族自治县区域水文地质报告(1∶10万)，最终确定各种岩性给水度(μ)的取值范是0.0823～0.30。

2.2 降水入渗补给系数(α)的分析确定

降水入渗补给系数(α)是指降水入渗补给量(pr)与相应降水量(p)的比值，即：α=pr/p，降水入渗系数取决于地貌单元，非饱和带岩性、结构、厚度、地面坡度、植被、降水特征、雨前潜水位埋深及蒸散发等[2-4]。

由于本地区地下水位受侧向径流影响，地形坡度大，绝大部分地区是根据地下水的埋藏深度，结合不同表层岩性和降雨情况，参照阜新蒙古族自治县区域水文地质报告(1∶10万)资料分析取值。经过分析确定各论证单元降水入渗补给系数在0.2～0.26。

2.3 灌溉入渗补给系数(β灌)

灌溉入渗补给系数(β灌)是指田间灌溉入渗补给量与进入田间的灌水量的比值[5]。

考虑各井灌区岩性及灌溉定额确定补给系数采用值为0.20，见表1。

表1 灌溉系数取值表

2.4 潜水蒸发系数(C)的确定方法

参照其它水文地质条件及地下水埋深相类似地区的试验成果，进行了一定程度的修正，确定的潜水蒸发系数见表2。

表2 潜水蒸发系数取值表

2.5 渗透系数(K)和水力坡度(I)的分析及取值

渗透系数(K)是指地下水力坡度(I)等于1时，地下水的渗流速度，m/d。渗透系数(K)的取值主要依据为收集到水文地质试验资料及抽水试验数据[6-7]。

水力坡度(I)的取值，根据实测地下水位统测结果得出。

2.6 影响半径及单井出水量计算

项目片区影响半径计算公式采用库萨金公式：

(1)

式中：R为影响半径，m；S为降深，m；H0为含水层厚度，m；K为渗透系数。

项目片区单井出水量计算公式采用裘布依公式：

(2)

式中：Q为单井出水量，m3/d；H0为潜水含水层厚度，m；K为渗透系数m/d；Sw水位降深，m；R为影响半径，m；rw为井半径，m；m为井底至含水层底板深度，m。

根据《阜蒙县农田供水水文地质勘察报告》及其他相关地质资料，确定片区所在位置渗透系数和含水层厚度，按照下式计算单井控制面积：

(3)

式中：A为单井控制面积，hm2；Qs为单井可供流量，m3/h；Ia为设计供水强度，mm/d；Ea为设计耗水强度，mm/d；无淋洗要求，取Ia=Ea=3.5 mm/d；td为水泵日供水小时数，td取20h/d。

3 地下水资源计算方法

3.1 地下水补给计算方法

地下水补给计算方法内容包括：降水入渗补给量、侧向补给量、山前侧向补给量、河道渗漏补给量和灌溉入渗补给量。

3.1.1 降水入渗补给量

采用下式计算：

Pr=10-1×P×α×F

(4)

式中：Pr为降水入渗补给量，万m3；P为降水量，mm；α为降水入渗补给系数(无因次)；F为论证范围计算面积，km2。

3.1.2 侧向补给量

侧向补给量利用达西公式计算：

Q側=K×I×A×T×10-4

(5)

式中：K为渗透系数，m/d；I为地下水力坡度(无因次)；A为剖面面积，m2；T为时间，一般采用365 d。

水力坡度值通过地下水水位统测获取。用统测到的地下水水力梯度值代替相应各评价期地下水水力梯度[8]。

3.1.3 山前侧向补给量

统计论证区边界汇水面积，将汇水区的降水入渗量作为山前侧向补给量。

汇水区降水入渗补给量一般采用下式计算：

Q山前=10-1×P×F

(6)

式中：Q山前为山前侧向补给量，万m3；P为降水量，mm；α为汇水区降水入渗补给系数(无因次)；F为汇水区计算面积，km2。

3.1.4 河道渗漏补给量

河道的输水损失量主要与上游来水量、河道长度、河床及两岸的浸润补给条件等因素有关，计算中，要求对河道的水文特性和河道岸边地下水水位变化情况进行分析，确定年内河水补给岸边地下水的河段和时段，逐河段进行年内各时段的河道渗漏补给量计算[9-10]。

3.1.5 灌溉入渗补给量

渠灌田间入渗补给量是指地表渠灌水进入田间后，入渗补给地下水的水量。该项量利用下式计算：

Q渠灌=β灌×Q渠田

(7)

式中：Q渠灌为渠灌田间入渗补给量；β灌为渠灌田间入渗补给系数。

3.2 地下水排泄计算方法

地下水排泄计算方法内容包括4项：潜水蒸发量、河道排泄量、侧向流出量和浅层地下水实际开采量。

3.2.1 潜水蒸发量

潜水蒸发量计算方法采用潜水蒸发系数法，计算公式：

E=E0×C×F×10-1

(8)

式中：E为潜水蒸发量，万m3；E0为水面蒸发量，mm；C为潜水蒸发系数，无因次；F为计算面积，km2。

根据各论证单元的地层岩性，建立不同埋深与潜水蒸发系数的关系，然后通过各论证单元的月平均埋深，求出月潜水蒸发量，再累加求出年潜水蒸发量。

3.2.2 河道排泄量

根据流域代表水文站多年平均径流量，由水文分割法计算出基流模数，进而计算河道排泄量。

3.2.3 侧向流出量

侧向流出量(Q侧排)是指发生在山间河谷平原区，以地下潜流形式流出评价计算区的水量。采用剖面法计算，即沿均衡计算区的地下水下游边界切割计算剖面，该量的计算公式为：

Q侧排=K×I×A×T×10-4

(9)

式中：Q侧排为年侧向流出量，万m3；T为时间，一般采用365 d。

计算用K、A等参数根据抽水试验和水文地质资料综合分析确定，I采用2012年地下水统测资料确定。

3.2.4 浅层地下水实际开采量

各论证单元浅层地下水实际开采量采用调查统计得出。

3.3 地下水储存量计算

指存储于潜水含水层内的水的体积，即浅层地下水容积储量。

地下水储存量的计算主要用于分析评价年地下水可动用储量。

采用计算公式为：

W储量=μV

(10)

式中：W储量为潜水含水层地下水容积储量，m3；V为潜水含水层体积，m3；μ为给水度。

4 结 语

本文通过对阜蒙县节水增粮工程项目区的水文地质参数的确定和地下水资源量的计算公式方法的探讨，为节水增粮工程水资源论证做好了前期工作，也为工程的顺利实施打下了坚实基础。

[1]侯龙君，祝田多娃，李法军.水文地质参数计算方法探讨[J].地下水，2010，32(06)：12.

[2]于凤兰.山区地下水资源计算方法及评价[J].河北省科学院学报，1993(04)：20-22.

[3]王舒凌，许海东，丛梅梅.基于无资料地区地下水资源量计算方法的研究[J].黑龙江水利科技，2014,42(04)：11-13.

[4]刘予伟，金栋梁.平原地区西夏水资源评价方法综述[J].水利水电快报，2004(12)：5-8.

[5]韩晔，张涛，郑玉萍.基于氟离子含量分区的地下水资源量计算探讨[J].地下水，2010,32(04)：8-9.

[6]刘英学.山丘地区地下水资源量分析计算[J].黑龙江水利科技，2014,42(01)：156-157.

[7]邹石莲.浅谈广东省平原区地下水资源量的计算[J].广东水利水电，2005(01)：42-44.

[8]沈鑫.蚌埠闸水文地质参数的反演计算[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2005,5(01)：8-10.

[9]来光，侯法文，赵健仓，游魏亭.永城电厂水源地裂隙岩溶水水文地质参数的计算与选择[J].河南水利，2005(12)：27-28.

[10]王志红，任光明，赵海营，刘艳领.某水电站河床坝基覆盖层渗透稳定性研究[J].长江科学院院报，2011,28(06)：45-49.

1007-7596(2014)12-0120-03

2014-04-22

梁冰(1979-)，男，辽宁沈阳人，工程师，研究方向为水文水资源等。

P641.8

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