斷層帶水源區(qū)地下水可開采量分析與計算

田文英，梁立章，劉 丹

(1.遼寧省水文水資源勘測局，遼寧 沈陽 110000；2.遼寧省防汛抗旱指揮部辦公室，遼寧 沈陽110003)

研究區(qū)位于大連市為東崗鎮(zhèn)小溝口屯至劉家屯一線的北部區(qū)域，面積為14.7 km2。該區(qū)屬低山丘陵區(qū)，地勢北高南低，海撥100～150 m，其北側最高山189 m。

1 區(qū)域地質條件

1）地層。論證區(qū)分布有前震旦紀、震旦紀地層及在低洼處覆蓋著第四紀地層。前震旦紀地層在區(qū)域大面積分布，以肉紅色花崗巖類巖石組成；震旦紀地層以泥灰?guī)r、頁巖、石英砂巖、石英巖為主，分布面積亦較廣；第四紀主要分布山間谷地以及河流階地漫灘低洼部位。覆蓋在基巖地層之上，以沖積相粉質粘土、中細砂、砂礫石層和風積砂組成。

2）構造。本區(qū)構造單元屬中朝準地臺，膠遼臺隆的復州臺凹陷東部的復州一大連凹陷。論證區(qū)構造斷裂比較單一，一條近東西構造橫貫全區(qū)。該構造帶寬度30～50 m，長度近10 km，是區(qū)內控制性構造。

2 水文地質條件

2.1 區(qū)域地下水類型

區(qū)域地下水可分3種類型：即第四紀松散巖土孔隙水、基巖裂隙水及構造裂隙承壓水。

第四紀孔隙水分布在工作區(qū)南部的紅沿河河谷及支流河谷中。分布在山前坡麓上的坡洪積類地層主要為粉質粘土等弱透水體，分布在河谷部位沖洪積地層一般以碎石層、砂礫、卵石層為含水層，厚度5～8 m左右，其埋深一般在3～5 m。由于該含水層較薄，且紅沿河谷下游地下水為微咸水，故該區(qū)域的孔隙水不具有集中供水價值。

基巖類裂隙水分布在論證區(qū)的北部山地。含水介質主要為石英巖、石英砂巖和花崗巖風化裂隙及成巖裂隙，透水性及富水性隨深度增加而減少。裂隙水一般含水層深度在10～30 m，均勻性差，不同單元，富水存在一定差異。由于無較好富水構造，同樣不具備集中供水條件。

構造裂隙承壓水分布在論證區(qū)的南部。北部山區(qū)前震旦紀花崗巖中的地下水在向南部山下運移的過程中，流經透水性較差、相對隔水的震旦紀砂頁巖區(qū)，在該巖層的下部，轉為具有承壓性的地下水，在東崗鎮(zhèn)政府附近的大、小溝口屯一線受區(qū)域東西向構造的阻隔，在構造帶附近形成良好的富水帶，水量相對豐富，含水層一般分布在70～90 m。

2.2 地下水的補給、逕流、排泄關系

本區(qū)地下水補給來源主要有：

1）大氣降水的補給。北部山地及河谷區(qū)直接接受大氣降水入滲補給。

2）河谷地表水體滲漏補給。紅沿河滲漏補給主要為與第四紀松散沉積層孔隙水形成水力聯(lián)系，豐水期河水補給地下水，枯水期地下補給河水，形成互補關系。

3）徑流補給。北部山地地勢較高的基巖含水層中的地下水，在勢能作用下向地勢較低處徑流，補給震旦紀砂頁巖區(qū)下的前震旦紀花崗巖含水層。

4）排泄方式。除地面蒸發(fā)、植物蒸騰、人工開采等方式外，深層裂隙不甚發(fā)育、聯(lián)通的含水層，在豐水期直接接受大氣降水的水量，在徑流過程中，在低洼部位出露成泉，以泉水形成排泄。

3 地下水可開采量計算

3.1 研究區(qū)地下水資源量計算

依據(jù)上述水文地質條件，結合區(qū)域的地形地貌特征，以東西向斷層為南邊界——即東崗鎮(zhèn)小溝口屯至劉家屯一線，北部補給區(qū)的范圍根據(jù)地勢劃定論證區(qū)，區(qū)域總面積為14.7 km2。其中，花崗巖區(qū)面積9.8 km2，砂頁巖區(qū)面積4.9 km2。

根據(jù)區(qū)域水文地質條件及論證區(qū)的劃定，河道入滲不對論證區(qū)的地下水形成補給，徑流補給是大氣降水形成的地下水在徑流過程中的二次補給，故論證區(qū)地下水真正的補給源只有大氣降水。本次論證僅以大氣降水入滲形成的補給量作為論證區(qū)的地下水資源量。

研究區(qū)地處山丘區(qū)，地下水資源量的計算方法采用排泄法。同時，為計算不同保證條件下的地下水資源量，采用通過排泄法計算的地下水資源量反求區(qū)域降水入滲系數(shù)，再利用該系數(shù)和頻率年降水量計算不同保證率條件下的地下水資源量。

利用排泄法計算區(qū)域的地下水資源量，計算的排泄項應包括包括河川基流量、山前側向流出量和潛水蒸發(fā)量等3項。由于論證區(qū)范圍均為山丘區(qū)，亦不存在河谷平原，故僅進行河川基流量的計算。

根據(jù)區(qū)域水文站網的布設情況，選用大清河的熊岳水文站作為本區(qū)域的基流代表站。利用公式：

式中：Q——基流量（即地下水資源量），萬m3；M——基流模數(shù)，萬m3/km2；F——論證區(qū)面積，km2。

計算區(qū)域多年平均地下水資源量。

熊岳水文站1956—2000年水文監(jiān)測資料和水量還原資料進行基流模數(shù)計算結果為區(qū)域多年平均基流模數(shù)為5.65萬m3/km2，計算得論證區(qū)多年平均地下水資源量為83.055萬m3（其中，花崗巖區(qū)多年平均地下水資源量為55.37萬m3，砂頁巖區(qū)多年平均地下水資源量為27.685萬m3）。

利用公式：

式中：α——降水入滲系數(shù)（無量綱）；P——多年平均降水量，mm。

計算得區(qū)域多年平均降水入滲系數(shù)為0.091。采用該系數(shù)及不同頻率降水量計算成果，利用公式：

計算得不同保證率條件下論證區(qū)地下水資源量見表1。

表1 不同保證率下論證區(qū)地下水資源量表

3.2 地下水可開采量計算

受區(qū)域水文地質研究條件和含水層特性的影響，本次論證中，采用可開采系數(shù)法計算論證區(qū)的地下水可開采量。

根據(jù)區(qū)域水文地質條件及本次勘探成果，基本可以確定構造帶附近的承壓水來源于地勢較高的前震旦紀花崗巖區(qū)，開采條件相對良好。震旦紀砂頁巖區(qū)的地下水由于無構造控制，富集程度相對較差，開采條件亦較差。

根據(jù)上述分析及經驗數(shù)據(jù)，花崗巖區(qū)的地下水開采系數(shù)確定為0.5，砂頁巖區(qū)的地下水開采系數(shù)確定為0.2。

區(qū)域多年平均地下水可開采量為33.22萬m3，95%保證率條件下地下水可開采量為19.90萬m3。

4 結語

斷層蓄水構造可以構成小的水源地，甚至中型水源地。斷層蓄水構造水資源可利用量分析主要是補給源的分析，可利用水量計算是在分析補給源的基礎上通過水文分析法、水量平衡法等方法進行補給量的計算。補給量即為研究區(qū)的地下水可開采量。