莊浪縣地下水資源調(diào)查評價與開發(fā)利用研究

凡炳文，陳 文，2

(1.甘肅省水文水資源局，甘肅 蘭州730000;2.中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅 蘭州 730000)

莊浪縣地處六盤山西麓，隴西黃土高原的東緣。莊浪縣水資源十分匱乏，人均水資源量僅為204 m3，約為甘肅省人均水資源量1 100 m3的1/5，全國人均水資源量2 200 m3的1/10，遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的人均1 000 m3的下限標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，水資源供需矛盾日趨突出，地下水資源已成為該縣城鄉(xiāng)生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的重要供水水源。因此，開展莊浪縣地下水資源評價，科學(xué)評估地下水及其開發(fā)利用現(xiàn)狀，為合理開發(fā)、有效利用和保護(hù)地下水資源提供科學(xué)依據(jù)，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義［1］。

1 地下水資源評價

地下水是指賦存于飽水帶巖土空隙中的重力水，是水資源的主要組成部分。地下水資源數(shù)量是指地下水體中參與現(xiàn)代水循環(huán)且可以逐年更新的動態(tài)水量［2］。本文將對莊浪縣淺層地下水資源數(shù)量及其分布特征進(jìn)行全面評價。

1.1 地下水類型

莊浪縣境內(nèi)的地下水主要有第四系孔隙—裂隙潛水、基巖孔隙—裂隙潛水和基巖孔隙—裂隙層間承壓水三種類型［3］。主要為第四系孔隙—裂隙潛水和基巖孔隙—裂隙潛水，較富水地段集中在河谷川區(qū)和溝谷地段，埋藏深度一般小于5 m，水量較大，開采方便。廣大黃土丘陵區(qū)，除了富水條件較好的掌形洼地有一定數(shù)量的潛水外，其余梁、峁、坡麓地段地下水均貧乏。

1.2 地下水資源分區(qū)

根據(jù)全國、黃河流域水資源評價技術(shù)細(xì)則，莊浪縣屬于一般山丘區(qū)。但考慮到莊浪縣地下水開發(fā)利用的實際需要，結(jié)合區(qū)域地形地貌特征、含水層巖性以及開采條件等因素，將一般山丘區(qū)劃分為山丘區(qū)和山間河谷區(qū)。山間河谷區(qū)按照區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件和水系流域的完整性，共劃分為12個計算單元，計算總面積122.30 km2。

1.3 山丘區(qū)地下水資源量

山丘區(qū)地下水資源的計算主要包括河川基流量、山前側(cè)向流出量、淺層地下水實際開采凈消耗量、山丘區(qū)降水入滲量的計算［4］。

河川基流量根據(jù)參證站1980～2009年期間的河川徑流量與河川基流量之間的關(guān)系，采用類比法推算各評價區(qū)1980～2009年河川基流量系列;山前側(cè)向流出量因無最新實測資料，借用1984年《莊浪縣水利區(qū)劃》中的數(shù)據(jù)［5］，近似代替1980～2009年系列均值;山丘區(qū)淺層地下水實際開采凈消耗量按零近似處理;山丘區(qū)降水入滲補(bǔ)給量用河川基流量近似代替。

經(jīng)分析計算，莊浪縣1980～2009年系列山丘區(qū)多年平均地下水資源總量為1457.9萬m3，降水入滲補(bǔ)給模數(shù)1.02 m3/km2.a-1。其中莊浪河山丘區(qū)地下水資源量144.6萬m3，葫蘆河干流區(qū)間 132.5 萬 m3，北洛河 420.6萬 m3，南洛河 590.4 萬 m3，下洛河 91.7 萬 m3，清水河區(qū)間 78.1 萬 m3。南洛河降補(bǔ)模數(shù)最大，為1.79 m3/km2.a-1，下洛河降補(bǔ)模數(shù)最小，為 0.44 m3/km2.a-1。

1.4 山間河谷區(qū)地下水資源量

1.4.1 水文地質(zhì)參數(shù)分析確定

地下水計算參數(shù)主要有降水入滲補(bǔ)給系數(shù)、河道入滲補(bǔ)給系數(shù)、渠系利用系數(shù)、渠系滲漏補(bǔ)給系數(shù)和田間回歸系數(shù)。

本文參照已有成果［3］，結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件及利用現(xiàn)狀，河谷地帶降水入滲補(bǔ)給系數(shù)取值0.05～0.10;河道滲漏補(bǔ)給系數(shù)取值 0.015～0.07;渠系利用系數(shù)取值 0.55～0.58;渠系滲漏修正系數(shù)取值 0.80;田間回歸系數(shù)取值0.15。

1.4.2 山間河谷區(qū)地下水資源量的計算

根據(jù)《全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則》(試行)和《黃河流域水資源綜合規(guī)劃水資源調(diào)查評價技術(shù)細(xì)則》規(guī)定［6］，以1980年以來平均地下水資源量，作為近期下墊面條件下的多年平均地下水資源量。

①1980～2009年期間各項補(bǔ)給量計算

莊浪縣山間河谷區(qū)地下水補(bǔ)給量主要分布在莊浪河、葫蘆河干流區(qū)間及水洛河的中下游和較大支流的河谷地帶。經(jīng)分析計算，1980～2009年系列多年平均總補(bǔ)給量為1 432.3萬m3。其中，河道滲漏補(bǔ)給量、渠系滲漏補(bǔ)給量、渠灌田間入滲補(bǔ)給量之和為 920.1萬 m3，占總補(bǔ)給量的64.2%;降水入滲補(bǔ)給量為 459.0萬 m3，占總補(bǔ)給量的32.1%;山前側(cè)向補(bǔ)給量為 50.2萬 m3，占總補(bǔ)給量的3.5%;井灌回歸補(bǔ)給量為3.0萬m3，占總補(bǔ)給量的0.2%。

②山間河谷區(qū)地下水資源量的計算

經(jīng)分析計算，莊浪縣山間河谷區(qū)多年平均地下水資源量為 1429.3萬 m3。莊浪河為 316.5萬 m3，占 22.1%，其中樂正川河谷13.7萬m3，莊浪河谷302.8萬m3;葫蘆河干流區(qū)間陽山川 229.9 萬 m3，占 16.1%;北洛河為 267.9 萬 m3，占18.7%，其中通邊東溝谷8.7萬 m3，新集東溝谷13.9萬 m3，小河子溝谷7.0萬m3，章麻溝谷22.6萬m3，北洛河谷215.7萬m3;南洛河為159.3萬 m3，占11.2%，其中韓店東溝谷13.2萬 m3，試雨河溝谷 15.1 萬 m3，南洛河谷 131.0 萬 m3;下洛河谷為455.7萬 m3，占31.9%。

③山間河谷區(qū)降水入滲補(bǔ)給量形成的河道排泄量的計算

山間河谷區(qū)降水入滲形成的河道排泄量為山間河谷區(qū)重復(fù)計算量，經(jīng)分析計算，莊浪縣山間河谷區(qū)降水入滲形成的河道排泄量為119.5萬m3。其中莊浪河11.9萬 m3，葫蘆河干流區(qū)間 5.1萬 m3，北洛河 58.5萬 m3，南洛河 32.2萬m3，下洛河 11.8 萬 m3。

1.5 分區(qū)地下水資源量

經(jīng)計算，本次評價莊浪縣多年平均地下水資源量2836.9萬m3，其中葫蘆河區(qū)域773.2萬m3，占總地下水資源量的27.3%;水洛河區(qū)域1 985.6萬 m3，占總地下水資源量的70.0%;清水河區(qū)域78.1萬m3，占總水資源量的2.7%。其中:多年平均山丘區(qū)地下水資源量1 457.9萬m3，多年平均山間河谷區(qū)地下水資源量1 429.3萬m3。

扣除地下水與地表水之間的重復(fù)計算量，莊浪縣純地下水資源量為389.7萬m3，主要分布在葫蘆河和水洛河流域，葫蘆河流域 135.8萬 m3，占 34.8%;水洛河流域 253.9萬m3，占65.2%，其中北洛河占水洛河流域的49.9%，南洛河占 26.7%，下洛河占 23.4%。

2 地下水可開采量估算

2.1 估算方法

地下水資源可開采量是指在可預(yù)見的時期內(nèi)，通過經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的措施，在不致引起生態(tài)環(huán)境惡化條件下允許從含水層中獲取的最大水量［7］。確定方法有實際開采量調(diào)查法、可開采系數(shù)法、多年調(diào)節(jié)計算法和類比法等。習(xí)慣上常將地下水補(bǔ)給量乘以可開采系數(shù)求得地下水可采量。

2.2 地下水資源可開采量估算

2.2.1 山丘區(qū)地下水資源可開采量估算

莊浪縣地下水開采多集中在河谷川區(qū)地帶，山丘區(qū)地下水利用主要集中在地表水利用較為困難的清水河區(qū)間。采用2000～2009年期間平均實際開采量作為該區(qū)間地下水資源可開采量。經(jīng)統(tǒng)計分析，清水河區(qū)間多年平均地下水可開采量為11.7萬 m3。

2.2.2 山間河谷區(qū)地下水可開采量估算

莊浪縣山間河谷區(qū)地下水資源可開采量采用可開采系數(shù)法進(jìn)行估算。

1980～2009年莊浪河、葫蘆河干流區(qū)間、水洛河地下水資源總補(bǔ)給量分別為 318.5萬 m3、230.8萬 m3和 883.0萬m3，可開采系數(shù)參照《甘肅省水資源調(diào)查評價》成果中確定的取值范圍［8］，并結(jié)合莊浪縣實際開采狀況，選值為0.60。則莊浪河、葫蘆河干流區(qū)間、水洛河區(qū)域的地下水資源可開采量分別為 191.1 萬 m3、138.5 萬 m3和 529.8 萬 m3。

2.2.3 地下水可開采量

綜上分析，莊浪縣地下水可開采量為871.1萬 m3。其中，葫蘆河流域可開采量為329.6萬m3，水洛河流域可開采量為529.8萬m3，清水河區(qū)間可開采量為11.7萬m3。

水的流動性、可補(bǔ)充性決定其儲量具有可調(diào)節(jié)性和可恢復(fù)性。莊浪縣地下水的補(bǔ)給量大部分來自地表水的轉(zhuǎn)化，因而地下水的可采系數(shù)在很大程度上決定于地表水的利用條件。因此，一個地區(qū)地下水可采資源量不是一個固定不變的數(shù)量，而是一個隨水利條件的改善、灌區(qū)的改建、節(jié)水措施的實施等地表水的開發(fā)利用情況變化的數(shù)值。

3 地下水開發(fā)利用分析

3.1 地下水開采利用現(xiàn)狀

目前，莊浪縣城用水主要靠地下水，開采利用的主要有北洛河縣城供水第一水源地和南洛河縣城供水第二水源地，特別是第二水源地自集中開采以來，開采規(guī)模和范圍不斷擴(kuò)大，對保障城鎮(zhèn)生活和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了極其重要的作用。

莊浪縣農(nóng)業(yè)灌溉地下水開采主要集中在莊浪河河谷的南湖一帶，根據(jù)莊浪縣水利統(tǒng)計年報資料，2009年全縣共有機(jī)電井2 866眼，其中南湖鎮(zhèn)2 806眼，岳堡鄉(xiāng)20眼，南洛河的韓店鄉(xiāng)40眼。全縣開采利用淺層地下水已由1980年的38.9萬m3發(fā)展到目前的368.3萬m3，呈逐年增加趨勢。

3.2 地下水開采利用程度分析

莊浪縣2009年地下水工程供水能力361.9萬m3，實際供水量368.3萬m3，占各類工程總供水量的11.4%，地下水開采率為12.98%。其中葫蘆河流域地下水供水量76.2萬m3，開采率為9.86%;水洛河流域地下水供水量 280.0萬m3，開采率為14.10%;清水河區(qū)間地下水供水量為12.1萬m3，開采率為 15.45% 。

莊浪縣大部分為黃土覆蓋的丘陵地形，溝壑縱橫，便于地下水開采利用的河谷地帶相對較小，地下水資源開發(fā)利用程度小于甘肅省黃河流域16.63%的平均水平。葫蘆河流域莊浪河地下水開發(fā)利用程度高于干流區(qū)間;水洛河流域主要集中在北洛河和下洛河區(qū)域，南洛河開發(fā)利用程度相對較低;清水河區(qū)間山高谷深，地表水資源利用困難，目前還沒有開發(fā)利用，地下水開采主要用于人畜用水和小型企業(yè)用水，開采率為全縣最高。

3.3 地下水開采潛力分析

采用地下水開采潛力指數(shù)作為判別標(biāo)準(zhǔn)［9］。近期下墊面條件下，莊浪縣地下水可開采量為871.1萬 m3/a，2009年實際開采量為368.3萬 m3/a，剩余量為502.8萬 m3/a，潛力指數(shù)為2.4，總體上尚有開發(fā)利用潛力。

從各計算分區(qū)來看，葫蘆河、水洛河和清水河潛力指數(shù)分別為 4.3、1.9和 1.0，表明葫蘆河和水洛河的淺層地下水具有較大的開采潛力，清水河區(qū)域處于采補(bǔ)平衡狀態(tài)，需控制開采。

4 結(jié)論

通過上述對莊浪縣地下水資源量的評價和開發(fā)利用現(xiàn)狀的分析，得出如下結(jié)論:(1)莊浪縣地下水資源量為2 836.9萬m3，其中山丘區(qū)地下水資源量為1 457.9萬 m3，山間河谷區(qū)地下水資源量為1 429.3萬 m3，扣除與地表水重復(fù)計算量 2 447.2萬 m3，莊浪縣純地下水資源量為389.7萬m3。其中葫蘆河流域135.8萬 m3，占 34.8%;水洛河流域 253.9 萬 m3，占 65.2% ，其中北洛河占水洛河流域的49.9%，南洛河占26.7%，下洛河占23.4% 。

(2)莊浪縣地下水可開采量為871.1萬 m3。其中，葫蘆河流域可開采量為329.6萬m3，占全縣的37.8%;水洛河流域可開采量為529.8萬m3，占全縣的60.8%;清水河區(qū)間可開采量為11.7萬m3，占全縣的1.4%。

(3)莊浪縣2009年地下水開采率為12.98%，開發(fā)利用程度較低。葫蘆河、水洛河流域尚有較大開發(fā)利用潛力，清水河區(qū)間已趨于采補(bǔ)平衡，今后需控制開采。

(4)鑒于莊浪縣地下水資源貧乏，因而要做好綜合利用地表水和地下水資源，制定合理開發(fā)利用地下水的規(guī)劃，加強(qiáng)對地下水水量、水位和水質(zhì)的監(jiān)測工作，為保護(hù)地下水資源和水環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

［1］李計生.甘肅省地下水監(jiān)測管理現(xiàn)狀分析［J］.地下水，2010，32(3):72-74.

［2］水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院.全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則(試行)［R］.2002.

［3］莊浪縣水利局.莊浪縣水利規(guī)劃［R］.1999.

［4］水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院.地下水資源量及可開采量補(bǔ)充細(xì)則(試行)［R］.2002.

［5］莊浪縣農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會.莊浪縣水利區(qū)劃［R］.1984.

［6］黃河水利委員會.黃河流域水資源綜合規(guī)劃水資源調(diào)查評價技術(shù)細(xì)則(試行)［R］.2002.

［7］SL/T238-1999.水資源評價導(dǎo)則［S］.北京:中國水利水電出版社，1999.

［8］甘肅省水文水資源勘測局.甘肅省水資源調(diào)查評價［R］.2005.

［9］趙輝，劉淼，李瑞.淮河流域地下水資源調(diào)查評價與利用研究［J］.地下水，2010，32(3):44-47.