達茂旗開令河水源地地下水可開采資源評價

馬雷　趙凱亮

摘要：擬建水源地位于富水地段——開令河中游沖洪積平原。上部全新統(tǒng)松散巖類孔隙潛水含水層，顆粒粗，巖性以灰黃色礫、灰黃色礫砂、灰黃色粗砂為主，下部為新近系上新統(tǒng)砂礫巖。含水層厚度平均27.95m，滲透系數(shù)為5-20m/d。地下水位2-8m，單井降深5m出水量大于500m³/d，總補給量為683.18×104m³/a。地下水水化學類型主要為HCO₃-Na·Ca、HCO³-Ca·Na·Mg型水，礦化度以小于1g/l的淡水為主。

關鍵詞：地下水 水化學 可開采資源 保證程度

一、地下水允許開采量評價

工作區(qū)降水量保證程度為75%地下水天然補給量為480.901×10⁴m³/a，取其70%作為地下水允許開采量，為336.631×104m³/a，工作區(qū)現(xiàn)有開采量為185.210×10⁴m³/a，允許新增開采量為允許開采量與現(xiàn)有開采量之差，約為151.421×10⁴m³/a。

現(xiàn)有開采狀況的基礎上，考慮存在襲奪潛水蒸發(fā)量、斷面排泄量和河水排泄量的可能。則新增地下水允許開采量為151.421×10⁴m³/a，即4148.521m³/d，該量小于工業(yè)園遠景最大供水量的要求7628.6m³/d，與工業(yè)園區(qū)近期規(guī)劃用水4395m³/d接近，因此，以工業(yè)園區(qū)近期規(guī)劃最大供水量4400m³/d為新增開采量進行論證。

地下水允許開采量計算是以天然補給量為依據(jù)，根據(jù)本地區(qū)實際情況，在通過經(jīng)濟合理、技術可行的開采措施，并保持地下水可持續(xù)開采的基礎上，不引發(fā)水質(zhì)惡化及其他危害性環(huán)境地質(zhì)問題等不良后果的條件下，結合工作區(qū)的水文地質(zhì)條件來確定。

以上可開采量在75%降水量基礎上計算得到，地下水天然補給量偏低，多年平均降雨量較真實的反映一個地區(qū)水文條件。因此，應依據(jù)多年平均天然補給資源量考慮，經(jīng)過前面的均衡計算得到，均衡區(qū)多年天然補給資源量為577.924×10⁴m³/a。基本處于均衡狀態(tài)。地下水總開采量為現(xiàn)有開采量與新增開采量之和為345.810×10⁴m³/a，該量僅為補給量的59.84%，基本有保證。

二、允許開采量保證程度論證

地下水開采后，在獲取計算區(qū)地下水補給量和動用儲存量的同時，抽水水位下降后，還可奪取其周圍地下水補給量與周邊地下水的儲存量。因此，地下水允許開采量的評價，主要是評價現(xiàn)有水源地是否能滿足供水水量的要求。即新增4400m³/d開采量，20年后在不影響地質(zhì)環(huán)境的條件下，擬建水源地開采井及相鄰已有開采井能否正常開采。下面為非穩(wěn)定流干擾井群法對開采1年、5年、10年、15年及20年后的地下水位進行預測。預報時間期限為20年。

根據(jù)預測可知，降落漏斗內(nèi)水位最低處在sy3號開采井處，地下水位下降最大值一年為5.127m，開采一年后，出現(xiàn)兩個漏斗，其一位于擬布井區(qū)，其二位于查干棚子，水位下降0.5-1m的分布面積分刷為11.568和6.183km²，占計算區(qū)面積的17.121%；開采5年后漏斗中心水位最大降深為3.484m，平均下降速度為0.291m/a，水位下降大于0.5m的分布面積分別為37.822和8.450km²，占計算區(qū)面積的44.630%；開采10年后兩個漏斗連通，形成一個大漏斗，但中心為兩個，漏斗內(nèi)最大降深為4.104m，平均下降速度為0.125m/a，水位下降大于0.5m的分布面積分別為101.620km²，占計算區(qū)面積的97.922%；開采15年后漏斗內(nèi)最大降深為4.582m，平均下降速度為0.116m/a，水位下降大于0.5m的分布面積為大于計算區(qū)面積；為計算區(qū)面積的100.225%；開采20年后漏斗中心最大降深為5.127m，平均下降速度為0.091m/a，水位下降大于5m的分布面積為0.360km²，占計算區(qū)面積的0.347%；水位下降大于0.5m的分布面積為112.742km²，占計算區(qū)面積的108.742%；雖然下降面積較大，但開采20年時垂向水位下降為5.127m，只占含水層厚度為19.420%。

總之，水源地開采1年后就形成了降落漏斗，隨著開采時間的增加，降落漏斗范圍逐漸擴大，漏斗中心區(qū)水位降深也逐漸增大，但開采漏斗范圍擴大速度及水位下降速度逐漸變緩。以設計開采量4400m³/d開采區(qū)內(nèi)地下水，20年內(nèi)地下水水位無法穩(wěn)定，整個開采過程不斷消耗含水層的儲存量，引起區(qū)內(nèi)降落漏斗的進一步擴大和加深。因此在保證用水的前提下，建議盡量減少地下水的開采量，防止水位持續(xù)下降，最終導致含水層被疏干。

三、地下水可開采量保證程度論證

可開采量是指在一定的技術、經(jīng)濟條件下，采用合理的開采方案，在開采條件下，不至于引起水質(zhì)惡化，地面沉降等不良地質(zhì)現(xiàn)象，在開采期限內(nèi)水位降深不超過允許降深的最大水量。

地下水水位下降方面。以最大設計開采量4400m³/d開采，采用不同保證率50%、75%和97%降水量計算20年后的地下水水位下降量，通過擬布開采井開采20年時地下水位下降值對比分析，地下水位降深與不同保證率下地下水位降深值近乎相等，水位差的絕對值最大差值僅為毫米，因此在水源地開采過程中，97%的降水保證程度下，地下水位的下降幅度在允許的范圍內(nèi)，水源地的設計開采量能夠保證。

補給量、開采量平衡方面。不同保證率、均衡年份的降水入滲補給量，其中：P50潛水含水層補給量為621.926×10⁴m³/a，P75為480.901×104m³/a，P97為350565×104m³/a，大于現(xiàn)狀開采量和新增開采量之和345.810×104m³/a，開采量占97年補給量的98.64%，具有一定保證性。豐水年可起到“補償疏干”的作用。當然，在開采條件下，補給量不可能全部轉(zhuǎn)化為開采量，仍有相當一部分以維持地下水循環(huán)，還有一部分用于農(nóng)灌井的正常開采。

開采條件下地下水的水均衡方面。現(xiàn)狀條件下，潛水含水層處于補給與排泄相對的動平衡狀態(tài)。擬布開采井開采條件下，相對的平衡在局部必遭破壞，補給量、排泄量、儲存量各均衡項將發(fā)生變化。設在平均降水量條件下，以地下水流入、流出斷面長度不變，厚度等于現(xiàn)狀年厚度減去20年水位下降值，水位下降按面積加權平均2.68m，地下水位埋深沒有1-3m區(qū)間，由于地下水位下降，根據(jù)地下水位與地形線對比，河流源頭下移3600m，相應河流排泄量減少，人工排泄由現(xiàn)在185.21×104m³/a增至345.81×104m³/a。20年后平均降水量條件下，地下水為負均衡，其均衡差是-11.968×104m³/a，這個量可引起地下水位在150Km²范圍內(nèi)平均地下水位下降0.138m，20年累計平均下降2.768m，與預測20年來面積加權平均下降值2.68m相當吻合，誤差值為3.179%，由降深的數(shù)率分析，方案一下降的數(shù)率越來越小，最后會趨于平衡。

擬建水源地含水層方面。擬建水源地位于開令河沖洪積平原中部，含水層巖陛為第四系砂礫石、含礫中粗砂和新近系砂巖。含水層厚度大，水量豐富，單井出水量在500-1500m³/d，最大可達2201.75m³/d（5m降深10″管），單井平均437.5m³/d的開采量是有保障的。