基于潛水層的大慶市地下水資源量的計算

田治中

(哈爾濱市雙城區(qū)水政水資源管理辦公室，黑龍江 哈爾濱 150100)

基于潛水層的大慶市地下水資源量的計算

田治中

(哈爾濱市雙城區(qū)水政水資源管理辦公室，黑龍江 哈爾濱 150100)

地下水是大慶市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活的重要水源。文章主要研究了潛水層地下水的補給和排泄水量及不同補給和排泄方式對大慶市地下水資源量的影響程度，為大慶市水資源的優(yōu)化與配置提供技術(shù)支撐。

大慶市；地下水；潛水層；水資源

1 基本概況

大慶市位于松遼盆地的北部，地下沉積著較厚的中新生代地層，無論從地貌上看還是從地質(zhì)構(gòu)造上看，本地區(qū)都是一個良好的地下水徑流盆地。依據(jù)水文地質(zhì)條件的不同，將大慶市劃分為西、東和東南部3個不同水文地質(zhì)單元，其中西區(qū)為水資源豐富區(qū)，東部區(qū)和東南部區(qū)為水資源弱富水區(qū)，全市地下水允許開采量10.06億m3，其中深層地下水允許開采量為6.24億m3。[1]

20世紀90年代全市水田面積進一步擴大，加之鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興起，特別是油田開采進入中后期，對地下水的開采規(guī)模更加擴大。1997年全市地下水總開采量達到5.69×108m3，為1980年地下水開采量的2.19倍，為1990年地下水開采量的1.5倍[2]。2003年大慶市地下水開采量為5.78×108m3。其中，城鎮(zhèn)生活用水0.80×108m3，占13.9%；工業(yè)用水2.35×108m3，占40.7%；農(nóng)業(yè)用水2.62×108m3，占45.4%。[3]

2 潛水層地下水資源量的計算

2.1 方法依據(jù)

地下水資源計算分區(qū)根據(jù)地貌，同時考慮水文地質(zhì)單元的完整性，及包氣帶巖性、含水層特征劃分。以水文地質(zhì)勘查所獲取的成果資料和本次調(diào)查獲得的水文地質(zhì)資料為主要依據(jù)，評價地下水資源量。

2.2 地下水總補給量的計算

2.2.1 降水入滲補給量

降水量采用1956—2014年長系列降水量多年平均值，各計算區(qū)采用本區(qū)降水量的平均值，計算公式如式(1)，降水補給量見表1。

Q降補=P·α·F

(1)

式中：Q降補為降水入滲補給量，108m3/a；P為多年平均降水量，mm；α為降水入滲系數(shù)；F為補給區(qū)面積，m2。

2.2.2 湖泡水體入滲補給量

采用積水模型法建立入滲補給模型，計算公式如式(2)，湖泡水體入滲補給量見表2。

(2)

式中：Q降補為湖泡水體入滲補給量，108m3/a；Ks為底泥導水率，m/d;H為湖泡平均水深，m；Zs為潛水平均埋深，m；F為湖泊水體分布面積，m2；t為計算時段，取365 d。

表1 降水入滲補給量計算表

表2 湖泊滲漏量計算表

2.2.3 田間灌溉入滲補給量

田間灌溉入滲補給量計算公式如式(3)，田間灌溉入滲補給量見表3。

Q灌補=Q田灌β

(3)

式中:Q灌補為田間灌溉入滲補給量，104m3/a；Q田灌為田間灌溉凈水量，104m3/a；β為田間灌溉入滲系數(shù)。

2014年大慶市農(nóng)田實灌面積為3062 km2，其中水田1112.7 km2，旱田1806.6 km2，因旱田多采用節(jié)水灌溉，所以本次田間灌溉入滲補給量只調(diào)查評價水田。

表3 田間灌溉入滲補給量

2.2.4 河道滲漏補給量

河道滲漏補給量計算公式如式(4)，河道滲漏補給量見表4。

(4)

式中：Q河補為河道滲漏補給量，104m3/a；H河為河流水位，m；H為地下水位，m；B為河床寬度，m；L為計算段河流長度，km；K為河床底積層滲透系數(shù)，m/d；M為河床底積層厚度，m。

表4 大慶市沿江河道滲漏補給量

2.3 地下水排泄量計算

2.3.1 潛水蒸發(fā)量

潛水蒸發(fā)量計算公式如式(5)，大慶市潛水蒸發(fā)量見表5。

Q潛蒸=E0(1-h/L)n·F

(5)

式中:Q潛蒸為潛水蒸發(fā)量，108m3/a；h為水位埋深小于蒸發(fā)極限埋深區(qū)的潛水平均地下水位埋深，m；L為潛水蒸發(fā)極限埋深，m；E0為E01蒸發(fā)量器測定的水面蒸發(fā)強度，即E0=a·E20(a為經(jīng)驗系數(shù)，這里取0.53)，即E0=E20×0.53；n為無量綱指數(shù)，與土壤質(zhì)地有關(guān)，一般取值范圍1≤n≤3；F為蒸發(fā)極限埋深區(qū)面積，km2。

多年平均蒸發(fā)量計算是根據(jù)中華人民共和國水文年鑒嫩江區(qū)及松花江下游區(qū)近13 a蒸發(fā)量成果繪制的蒸發(fā)量等值線圖求得的。潛水蒸發(fā)極限埋深計算采用《松嫩平原地下水資源及其環(huán)境問題評價》[4]相關(guān)章節(jié)參數(shù)取用。

表5 大慶市潛水蒸發(fā)量計算表

2.3.2 潛水河流排泄量

根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造，大慶市河流排泄區(qū)只有肇源縣。潛水河流排泄量計算公式如式(6)，計算成果見表6。

(6)

式中：Q河排為潛水河流排泄量，108m3/a；μ為給水度；h0為t時段內(nèi)地下水位高于江水位的高度，m；a為壓力傳導系數(shù)，m2/d；k為滲透系數(shù)，m/d；t為地下水位高于江水位的時間，d；L為河段長度，m。

表6 大慶市潛水河流排泄量計算表

3 結(jié) 論

研究年大慶市潛水含水層水量補排均衡分析見表7。降水入滲補給在地下水補給量中表現(xiàn)最為

顯著，其次是河道補給，但是其補給量不足降水補給量的一半。潛水蒸發(fā)項在水量排泄中最為明顯，其次是越流排泄項。在北方內(nèi)陸城市，地下水水量的增減主要取決于降水和蒸發(fā)兩項。

表7 大慶市潛水含水層水量均衡統(tǒng)計表

[1] 慕山.大慶市水源地地下水開發(fā)利用與保護[J].黑龍江水利科技,2004(4):13-15.

[2] 田輝,郭曉東,都基眾,等. 大慶市地下水降落漏斗現(xiàn)狀分析[J]. 地質(zhì)與資源,2011(5):339-342.

[3] 劉文忠，王立勇，陳興國，等.大慶市地下水化學特征[J].黑龍江水專學報，2009(1):113-115.

[4] 孫薇. 松嫩平原(吉林)地下水監(jiān)測網(wǎng)優(yōu)化[D].北京：中國地質(zhì)大學,2015.

田治中(1985-)，男，黑龍江雙城人，助理工程師，主要從事水資源管理工作。E-mail:504630599@qq.com。

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