西北内陆盆地平原地下水开采资源分区评价初探.pdf

甘 肃 地质 学报 1996 第 5卷第 2期 ACT A GE OL OGI CA GANS U 1 9 9 6 Vo 1 ． 5 No ． 2 吡 ， e 西北 内陆 盆地 平原地下 水开采 资源分 区评价初探 高京印 A 摘 要针对西北干旱内陆盆地平原地下水开采资源评价及开发利用中出现的某些环境水 文地质问题， 结台拟定市 县 年度可采总量和划定超采区与非超栗区需要， 对地下水允许开采资 源、 允许降深概念的理解， 提出了市 县 地下水克许开采资挥分区评价的目的、 原则及评价的方 法、 步骤等。 ， 关 键 词 酏 瑟茛坠 、 听 ／ 0 地下水储量 问题 ， 是一个非 常复 杂的问题 。地下水开采资源的评价 尤其 如此 ， 它涉及 国 民 经济建设需求与地质生 态环 境保 护等 众多 因素 。因此 ， 正确的评价地下水开 采资源尤其重要 。 本文仅就西北 干旱 内陆 盆地平原地下水开 采资源评价 中存在 的问题及分 医评 价原则 、 方法 作 一 初步探讨 ， 与读 者共商 。不妥 之处 ， 请指正 l 问题 的提 出 当前地 下水开 采资源 的计算与评价方面 ， 因涉及的 因素很 多 ， 尚无统一 的也 不可能有统一 的方法 。 多是根据不同地 区的地质、 水文地 质条件 ， 结合用 户需要 ， 采取不 同的计算 方法确定地 下水开 采资源量 ， 这无疑是 正确的 。 目前地 下水开 采资源评价 中存在的 主要 问题是 对地下水开 采资源评价的范 围和边界条 件缺 乏应有重视 ； 对评价 区域 地段 的水文地质类型 水文地质概 念 模型 及水 文地 质特 征未 给予 明确的界定 ， 勘探布署与试验工作未按 与其 相适 应的计算方法 要 求进行 ， 而是按取得 的勘 察成果再选取某种计算方法评 价 ， 对其应 用条件 、 适用 范围 、 开 采降深 值 的确定 、 对地 质环 境影 响等 因素也未进行深入 的综 合研 究 ， 因而出现了诸如 实际开采 量与评 价 的开采 资源量误 差较大 、 水位持续下 降、 含水层枯竭 、 植被枯萎 、 土地沙化等一 系列环 境地质 问题 。这些 问题 的出现与违犯建设程序 、 不合理的开发利用 如超量开 采、 井过密 、 集中开采某 一 含水层位 有着不可分割 的关 系。应当说 ， 与前述地 下水开采资源评价 中存 在的某些 问题也 有关 系。 为正确评价地下水开采 资源 和指导开发利用实践 ， 保 护地下水 资源 与地质生态环境资 收 稿 日期 1 9 9 4 1 2 O 2 维普资讯 第 2期 高京 印 西北 内陆盆 地平 愿 地下 水开 采资 源分 区评 价初 探 8 7 源 ， 有必要对地 下水开采 资源 评价中地 下水开采资 源评价 的 目的 评价 的原则 、 区域 与分 区评 价 中允 许开 采量与允许降深 的界定 、 激发增补量 问题 、 评价方法步骤等 作进 一步 的研 究 。 2 地 下水开 采资源分 区评价原则 2 ． 1 地 下水开采 资源分区评价的 目的 地下水开采 资源分 区评价 的 目的是在区域天然补给资源 和储存 资源 评价 的基础 上提 出地 下水允许开采资源 ， 为市 县 城市供水 、 工农业生产供水拟定 年度 可采总量和划 定超 采区与非 超采区提供 正确 的依据 。 2 ． 2 地 下水开采资源量的确定 根据 国家 技术 标准 GB／ T一 1 4 1 5 7 9 3规 定 ， 地下 水 开采资 源是 指 在一定 的技术 经 济条 件 下 ， 在不致于 引起 严重环境地 质问题 的前提 下 ， 单 位时间 内可从含 水层 中取 出 的地 下水量 ， 主 要适用 于区域性 的地 下水开采资源评价 。地下水可 采量 地 下水允许可采量 是 指在水源地设 计的开采期 内， 以 合理 的技术 经济 开采 方案 ， 在 不引起 开采条 件恶 化和环 境地 质 问题 的前提 下 ， 单位时 间 内可以从含水 层中取 出的最 大水量 ， 常用于 表征集 中地下水源 地 的可开采水 量 。 按供水设计选用的取水工程布局 、 结构 、 开采条件 、 采用水量模型计算 出来 的地下水 开采量 ， 称 为地下水设计 开采量 ； 与 上述 开采 资源 或允许可采量相 对应 的水位 降深为 允许水位 降深或设 计水位 降探 。 2 ． 3地下水开采资 源分 区评 价原则 由上述不难看出 ， 无 论区域开采资源评价或 集中水 源地开采量的确 定， 都是 以允许水位 降 深为前题 的 。因此 ， 市 县 平原 区地下水开采 资源 评价 的原则应 以地下水 位允许 降深值 为依 据 ， 分 区进行评价 。在 地下水位埋深大于 生态环境 所需的最大水位埋深 时 ， 可用最大降深时 的 最大可 开采量评 价 ； 在 地下水位埋 深小 于 1 0 m 地区 ， 开采量 的确定必 须考虑 水位允许 降深值 问题 。 如是 区域 开采资源评价 ， 区域水 位允许 降深值应 以地下水位埋 深与植被生 长所需最 大水 位埋深值之差确定 ， 也可用两抽水 井之 间观测井水位埋深确定 如是集 中水源地或 开采地段 开 采量评价则应 以集 中建 筑物群 中心水位 降深与边界水 位 降深值为依据 ， 评 价其 稳定的开 采量 允许 开采量 。中心水位 降探 形成 的漏 斗边 界以划定的水源地边界为限 此 时评价 的开采量 为允许可采量 ， 中心水位降深为允许 降深 。 根据上述原则分 区评 价的地下水允许开 采资源之和应等于市 县 平 原区地下水允许开 采 资源之和 或水文地 质单 元 内允许开 采总量 市 、 县区域与水文地质单位相 同时 。 田地 下水是 一 个 系统 ， 在地下水系统的任何地段取水 ， 都 会影 响其 总量平衡 。 地 下水允许开采资源或允 许可 开采量 的保证 程度用地下水 系统 或含水层 系统 天然 补给 资 源量 与可调节 的储 存量来评价 。天然补给 量中的大气降水渗入补给量和 地表水体 的入渗补 给量应用渗入朴给 系数法计算 ， 不用“ 渗入系数” 因“ 渗入 系数 本身 只表 征降水 、 地表水 沿地 面 向下渗入量的多少 ， 并 不表 示补给地 下水量 的多少。如用“ 渗入 系数” 这 个概念 计算时应 乘 一 个土壤蒸发消耗 系数与 包气 带撮大持水量系数 。 2 ． 4 开采条件下 的增补量 即激发补给量 ， 通 常指 含水层在开 采条 件下新获得的大于天 然朴 给量部 分 的补 给量 。 也就 是开采条件下 的地下水 补给量 与 自然条件下地下水补给量 之差 这在 一个独 立的水源地评价 地下水资源时是合理 的， 但在 区域平 均布井 开采条件下 ， 实际上是开采区 上游通过 迳流 断面的 维普资讯 8 8 甘 肃地 质学 报 第 5 卷 延长和水力坡度 的增 加值 来取 得激发补给量的 。而对于 一个 完整的水文地 质单 元来讲是通过 夺取相邻含水层 的水量 实现的 。 在一个 完整的水文地质单 元内或县与县之间 ， 固都在开 采地 下 水 ， 故不存在激发增补量 的问题 对河流岸边取 水 ， 能否用岸 边激发增补量评 价 ， 主要看 开采条 件下地 下水位与河水位关系 如是“ 悬河 ” ， 不存 在激 发增补量 ， 故不能用激发 增补量法评价 。 这 是在市 县 地下水资源分 区评价 中必 须注 意的一个原则 问题 。 2 ． 5 地 下水 超采 区和非超 采 区的划定原则 该原 则是 以确 定的市 县 地下水 允许开采总量 与实 际开 采总量 之 比值 为依据 ， 并综 合考 虑评 价区地下水位 动态变化趋势 、 升 降速率 、 升 降幅度 、 地下水 均衡状 况 、 含水层调 蓄能力 、 上 下游 关系及有 关的地 质环境 问题来判 定地 下水是否超采和超采程度 。 一般情况下 ， 当评价 区的 实际开 采量与允许开采量的 比值等于 或小于 1 0 0 时 ， 为非超采 区 ； 当 比值为 1 0 0 ～1 2 0 时 为超采区 ； 当比值大 于 1 2 0 时为严重 超采区。 3 地下水 资源分 区评价的方法 、 步骤 3 ． 1 市 县 地 下水 允许 开采量的评价方法 市 县 范 围内平原 区地下水允许开 采量的 评价方法很 多 ， 诸 如均 衡法 、 平均布 井法 、 开采 强度法 、 开采模数法 、 区域降深漏斗法 、 解析法 、 数 值模 拟法、 断 面法等等 。 可根 据不同地 区水文 地 质条 件 、 开发 程度、 勘察研究程度及开发 利用规划等进行选择 ， 或用多种方法 计算 评价 ， 最后 选取适合本评价 区实际的评价方 案确定。 一般情况下 ， 采用均衡 法评 价地下水允许开采 总量 比 较切合 实际 。其计算公式 如下 Q 一 Q一Qm 1 式 中 Q 允许 开采降深 时的开采量 ； Q 开采条件下地下水侧 向流入 评价区的地下水断面迳流量 Q 开采条件下地下水 流出评价区的地下水断面迳流量 ； 评价 区内降水 、 地表水体垂 直入渗补给地 下水量 ； 其值 为 WN y E Z } 评价 区含水层 给水度 } F 评价 区含水层 或开 采 区面积 } △H 评 价区水位允 许降深值 ； △f 设计 的开采 期 1 3 。 上式表 明地 下水开 采量 由 3部分组 成 ， 即侧 向迳 流补给量 、 垂 向补给量 和含水层 疏干 值 。 当开采 区用均 匀布 井法 非稳定流评价地下水允许 开采量时 ， 可 用下 式计 算 Qc 4 r K H A S ㈣ △ H 一 _ 一 3 △ 爿 一 萃 F 4 了 式中 Q 区域允许降深时总开采量 ； △H 区域 允许 降深值 ； 区域平均布 井数 ， 其值等 于含 水层面积与单井影响面积之 比{ K 含水层 渗透 系数 ； 耳 含水 层平 均厚 度 ； △s 单井水位允许最大降深 ； n 含水 层导压 系数 ， 其值为 一 ； 维普资讯 第 2期 高 京 印 西 北 内陆 盆 地平 原地 下水 开 采 资源分 区评价 初探 8 9 ￡ 设计的开采期 日 ； 含水层给水度 。 为验证上述计算结果， 可用数值模拟法校核， 以其得到更加合理的成果 ， 各市 县 地下水 允许 开采量 总和应等于所在水文地质 单元 或流域 的地 下水允许开采量 。 3 2 多 镇 小区域地下水 允许 开采量的评价 乡 镇 小 区域地下 水 允许开 采量评 价 ， 应以市 、 县允许 开采量计算 数据 为依据 ， 然 后在综 合分析市、 县地质、 水文地质条件的基础上进行分区计算评价。计算方法、 步骤如下 1 首 先参 考行政 区域界线编制市 县 单 位涌水量分 区图 ， 各分 区面积 用 s 表示 。 各分 区 面积之和应等于市 、 县面积 S； 2 计算 各单 位涌水量 分区的涌水 量 系数 ， 其 值等 于各分 区单位涌水 量平 均值 与最大 单位涌水量之 比值 F i 一磊而q r； 3 计算各单位涌水 量分 区权 重 Bi ， 其值 等 于单 位涌水 量 分 区面积 与 涌水量 系 数 F i 乘积 B F S i ； 4 计算市 、 县的权重 B ， 其值 等于各分 区权重之 和 B一三 B ； 5 计算市 、 县地 下水 资源 的权值 E ， 其值等 于市 、 县地下 水允 许开 采量与 市 、 县的权 重 之比值 ； E 6 计算各分区的地下水允许开采量 ， 其值等于市、 县地下水资源权值 E 与各分区 的权重 之乘积 Wi E- B i ， 7 计 算各分区的地 下水 资源开采模数 a ， 其值等于各分 区地下水允许开采 量与各分 区 的面积之 比值 a ； 8 根 据各分 区的地下水 开采模数 c 乘 各乡 镇 辖 区面积 s ， 得 各乡 镇 辖 区地 下水 允许开采 量 Qi C i sz ； 9 各乡 镇 辖 区地下 水允许开采量之和应等 于市 、 县总 的允 许开采量 Q Q 。 3 ． 3 各县 、 多 镇 实际开采量的 确定 以统计 、 分析 各供 水、 用水主管部 门报 送的报表为依据 ， 结 合收集 、 实际调 查的 资料综 合分 析确定 一般 以上 一年 度实际开采量为主 ， 适 当考虑 近期 实际 开采量变 化 。 实际开采量统计的 范围包括 城镇规划 区的生活、 工业 、 公共 用水中的地下水实际开采量 ， 农村 生活 、 灌溉及副 、 牧、 渔业 用水 中的地下水 实际开采量 ； 乡 镇 企业用水 中的地下水实际开 采量 为便于计算 ， 实际开采量的统计应 以乡 镇 街道和 水源地为单位 ， 按用途分项统计 ， 无当 年或上一年度 实际开采量资料时 ， 应以前几年的实际开采 量平 均值为依据 ， 并综合考虑多年开 采 量变化来 确定 上一年度 的实际开采量 。 3 ． 4 水位 动态资料 综 合使用地矿 、 水利 、 环境及其他 有关部 门的地下水 动态监 测资料 ， 侧重对 区域 或开采地 段地下水位变化趋势的分析和开采降落漏斗的圈定。 3 ． 5 植被生长环境的调查 侧 重对不 同农 作物 、 植被 林 、 单 生长所需 的地下 水位 临界 值的调查 和 资料收集工 作 ， 为 确定区域水位允许降低值 指 自然条件下的地下水位埋深与区域植被生长所需地下水位临界 深 度之差 提供 可靠 数据 维普资讯 9 0 甘肃 地质 学报 第 5卷 4 分 区评价成果 各县 、 乡 镇 地下水分 区资料评价 的最 终成果包括 1 各县地下水位埋深 图与单位 涌水量分 区图 ， 用不同颜色表示 分级 。 2 各县 、 乡 镇 分区评价 图， 用 不 同颜色表示各分 区评价的结果 ， 红色 表示严 重超采 区， 超采量用带方框 数字表示 以下表示 法相同 } 橙黄色 表示超 采 区 ； 淡 蓝色 表示未超 采 区； 深 兰色 表示有开发潜 力区 ； 等值 线 表示开 采降落 漏斗。 图件 比例尺 ， 可根据 各市 、 县的具体情况选用 。一般可 与行 政区划 图一致 。但 平原地 区面 积较小的市 、 县 ， 应采用 比行 政区划 图大的 比倒尺 如 1 5万 。 3 附表及文字说 明 ①说 明书应在 简述 市、 县地质、 水文 地质条 件基础上 ， 重 点说 明各区 在地下水 资源开 发 利 用与保护方面 的具 体要求 如井位 、 开采 层位、 允许 开采量 、 允 许开 采降深 、 上下 游用水关 系 等 及应注意 的事项 如防止地 下水 串层 污染 、 防止过 量 开采引 起的 环境生 态变化 、 土地 沙化 等 。这些 内容 如能简明地表示在分 区评价 图上 ， 也可用简洁 的符 号作 进一步 的划分 。在文字 说 明中应附必要 的图表 。 ② 资料 整理分 区评价 过程 中所 使用的原始 资料、 图件及 中间成果 图 、 表 等 、 问题 及意 见均应 总结整理 、 装订成册 、 存档备查 、 使 用 。对 资源计算成果和 分 区评价成果应 归纳成 表 ， 附 在说 明书之 后 ， 便于查 阅、 利用 。 参 考文献 1 殷 昌平 ， 孙庭 芳 ． 金 鱼玉等 ．地 下水 水源 地勘查 与评 价 ．北 京 ； 地 质 出版社 ． 1 9 9 3 2 朱学 愚 等地下 水资源 评价 ．南 京 南京 大学 出版社 ， 1 9 8 7年 A PRELI M I N ARY DI S CUS SI o N oN TH E SUBREGI ON AL UATI oN oF M I NABLE G RoUN DW ATER RES oURCE I N TH E ARI D I N LAND BASI N PLAI N oF NoRTHW EST AREA Ga O J i n g yi n Ge o l o g i c Env i r o e nt a l Su pe r v i s or y Di v i s on Bur e a u o f Ge o l o g y a n d M i ne r a 】Re s o ur c e s o f G Pr o vi n c e La nz ho u 7 3 0 0 00 Ab s t r a c t To c o u n t e r e v a l u a t i ng g r o u n d wa t e r mi n i n g r e s o uc e o f t h e n o r t h we s t a r i d i n l a n d b a s i n p l a i n a n d s o me e n v i r o n m e n t a l h y d r o g e o l o g i c p r o b l e ms i n e x p l o i t a t i o n a n d u t i l i z a t i o n-t o c o mb i n e d r a wi n g u p a n n u a l wo r k a b l e t o t a l o u t p u t i n c i t i e s c ou n t i e s a n d t h e n e e d f o r d e l i mi t i n g o v e r f ul f i l i n g p r o du c t i o n a r e a s o r u n o v e r f u l f i l i n g p r o d u c t i o n a r e a s，t O u n d e r s t a n d t h e c o n c e p t t o p e r mi t g r o u n d wa t e r mi ni n g r e s o u r c e a n d d e e p d r a wd o u n，s u b r e g i o n a l e v a l u a t i n g a i m ，p r i n c i p l e．m e t h o d s a nd s t e p s e t c ． a l l o we d g r o u n d wa t e r mi n i n g r e s o u r c e i n c i t i e s c o u n t i e s a r e p u t f o r wa r d e d ． Ke y wo r d s No r t hwe s t Ba s i n Gr o u n d wa t e r Mi ni n g r e s o u r c e Ev a l u a t i o n 维普资讯