苗 欣，王同旭

(黑龙江省大庆水文局，黑龙江 大庆 163711)

农业灌溉开采后地下水位降深与恢复预测

苗 欣，王同旭

(黑龙江省大庆水文局，黑龙江 大庆 163711)

地下水开采是东北地区农业灌溉主要取水来源之一，过度取水会对当地环境造成一定的影响。本文以杜蒙县为研究对象，运用数学模型结合区域水文地质情况，研究农业灌溉井群集中开采地下水一段时间后，井群中心地下水位的降深与恢复时间的计算方法，为合理利用地下水资源提供理论依据。

地下水水位降深；地下水水位恢复；开采强度

农业灌溉开采后地下水位降深与恢复预测，是为了促进区域水资源的优化配置和可持续利用，保障农业灌溉建设项目的合理用水要求，提高用水效率和效益，促进水资源的可持续利用。

本文以杜蒙县为例，建立井群开采后地下水位降深与恢复的数学模型，根据相应水文地质条件及相关参数，模拟一个周期的农业灌溉取水，预测出井群6～7 d内开采地下水形成的井群中心水位下降及恢复时间。并绘制出相关曲线[1]。深入分析建设项目取水的合理性及区域水资源状况，使水资源管理更加科学化、规范化、法制化，以便达到合理开发有效保护水资源的目的。

1 杜蒙县地质情况概述

1.1 地形地貌

杜蒙县位于黑龙江省西部，嫩江下游东岸，是一个中新生代大型的断坳陆相沉积盆地。东北至西南地势依次降低，一般地面高程在120～160 m 之间，局部地貌呈现起伏河流地、湖泊沼泽地、盐碱低地、江河漫滩阶地等，自然坡降在1/5000～1/3000左右，新生代以来地层沉积总厚度在6000 m左右。杜蒙县地区地下岩层形成位于大庆长垣构造西侧构造地带上。发育了一套中生代、新生代地层，包括中生界的白垩系上统为明水组、新生界的第三系为依安组、新生界的第四系为泰康组、林甸组以及齐齐哈尔组。

1.2 杜蒙县地下水类型及含水层特征

区域内含水层主要由三部分构成，分别是：第四系齐齐哈尔组潜水、林甸组，第四系大安组、泰康组，及白垩系明水组含水层[2]。其结构特征、埋藏条件、补给、径流条件因含水层受古沉积环境影响差异很大，受河流影响较小，各含水层富水性差别较为明显，赋存孔隙潜水及承压水。

下更新统泰康组(Qlt)广泛的分布于区域，地层厚度60～120 m。向西方向和向北方向地层厚度逐渐变厚，并趋于稳定。岩性下部多为层状的河流相中粗砂，上部为灰(绿)、黄绿色黏土、灰白色粉细砂，并构成厚度不等(局部厚度变薄)的交互层，且多呈透镜体状，与下伏地层为不整合接触。

中更新统林甸组(Q2h)广泛的分布于区域，上部岩性为河湖相沉积的灰黑色粉质黏土、黏土、粉土夹有灰色粉砂砂层，地层厚度为15～60 m分布较为不均，一般情况下自南向北厚度逐渐增厚，局部地区厚度变薄。土质致密，渗透性较差，渗透系数一般在0.12～7.90×10-4cm/s，为区域弱透水层，由铁质浸染的斑点条带，含铁钙质结核及白色钙质斑点；下部岩性主要为灰白色砂砾石，偶夹白色高领土透镜体。

1.3 地下水动态变化特征

通过对地下水动态长期观测资料及水文地质条件分析，归纳本区地下水动态变化规律，主要受地下水类型、含水层结构、气象水文、人工开采等因素的影响，地下水动态类型主要表现为渗入蒸发型、径流型、开采型。

2 井群开采后地下水位降深与恢复预测

井群选取在杜蒙县胡吉吐莫镇，此处机电井开采含水层为第四系泰康组弱承压含水层，机电井形式为完整井。

含水层岩性主要是含砾细砂和含砾中粗砂，自上而下由细变粗，呈明显河流相沉积。上部以中细砂和粉细砂为主，底部为厚层状含砾中粗砂。含水层与上覆第四系林甸组含水层之间有一层分布不稳定的亚黏土、黏土和粉砂交互层，沉积发育比较稳定，厚度为5.0～20.0 m，且分布不稳定黏土及亚黏土互层相隔，含水层中砾石颗粒粗大，分选性较好，透水性强、富水性好，单井出水量3000～5000 m3/d。

通过现有地质资料及地下水抽水试验数据，确定水文地质参数，见表1。机电井柱状图，见图1。

表1 水文地质参数表

图1 井群机电井柱状图

2.1 降深预测

井群抽水为非稳定流，现将灌溉井[3]进行概化为矩形(如图2)，采用开采强度法进行水位降深预测。计算公式见式(1)、式(2)、式(3)。

图2 灌溉井概化图

计算公式：

(1)

(2)

(3)

由于井位分散，井群密度300～500 m一眼井，井群最外围的井可以得到侧向补给，中心的井得不到补给，单井出水量等于地下水含水量的减少量，因此将井群进行概化，用面井法[4](综合面状井系法)计算井群中心的开采动态变化，假定开采区无补给情况下进行井深预测，设计抽水时间为6 d，论证区第一次抽水后井群中心水位降深计算，见表2。

表2 论证区灌溉周期典型水源地井群中心水位降深

2.2 开采区中心恢复水位计算

灌溉取水停止后，地下水水位在水力坡度作用下逐渐上涨，通过式(4)可计算出恢复至初始状态需要的时间，计算结果见表3，恢复过程见图3。

集中开采区中心恢复水位计算公式：

(4)

表3 论证区典型第一灌溉期水源地中心水位恢复

图3 论证区水源地中心水位恢复动态变化过程线

3 结 论

通过对井群中心水位降深预测计算可以看出，在不考虑地下水各项补给的情况下，连续开采6 d，井群中心最大降深在0.95 m左右。地下水水位从停止开采的半个小时内，动水位恢复迅速，2 d左右基本恢复到初始状态，10 d内完全恢复至初始状态。农业灌溉属于间歇性、季节性开采，进入下次灌溉周期时，地下水位已升至正常状态。

由于灌溉区的地下水开采主要在集中在5—8月玉米生育期的40 d内，其中6—8月进入丰水季节，属于地下水集中补给期，地下水位开始上涨，9月至翌年5月为地下水平缓下降期，地下水动态与降水补给基本趋势同步。

开采强度法预测地下水降深与恢复情况，与该地区地下水变化规律基本一致，如果合理的分配灌溉周期，不会对地下水水位造成影响。

[1] 李芸. 杜蒙县节水增粮取用水水源方案探析[J]. 黑龙江科技信息,2014(7):248.

[2] 陆岩,王伟华. 杜蒙县中型灌区节水配套改造项目的建设管理思考[J]. 黑龙江水利科技,2009(6):150-151.

[3] 赵军. 大庆市水资源综合评价[D]. 北京:中国地质大学,2007.

[4] 徐文俊,徐国臣,李亚新,等. 大庆市水资源综合分析研究[J]. 黑龙江水利科技,1995(1):11-22.

Groundwater level after irrigation depth and recovery prediction

MIAO Xin,WANG Tongxu

(DaqingHydrologyBureauofHeilongjiangProvince,Daqing163000,China)

The exploitation of groundwater is main water source of agriculture in northeastern China. Excessive water may cause certain influence on the local environment. Based on the study of Dumeng County, this paper used the mathematical model combined with the regional hydrogeological condition to study the method of calculating the depth and recovery time of the groundwater level in the center of the well group after a period of time after the exploitation of the agricultural irrigation well group for the rational use of groundwater resources to provide theoretical basis.

groundwater level drawdown; groundwater level recovery; mining intensity

苗 欣(1989-),男，黑龙江哈尔滨人，助理工程师，主要从事水文情报预报工作。E-mail:627291058@qq.com。

P641.2

A

2096-0506(2017)03-0040-04