大慶市地下水可開采量評價(jià)研究

李 蕓

(黑龍江省大慶水文局，黑龍江 大慶 163000)

大慶市地下水可開采量評價(jià)研究

李 蕓

(黑龍江省大慶水文局，黑龍江 大慶 163000)

以大慶市地下水資源概況為研究背景，分析了大慶市地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄特點(diǎn)。主要采用平均布井法研究地下水可開采量的多少，可為大慶市地下水資源的規(guī)劃和管理提供參考依據(jù)。

大慶市；地下水；可開采量

水是生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。它不停地運(yùn)動(dòng)且積極參與自然環(huán)境中一系列物理的、化學(xué)的和生物的過程。水資源與其他固體資源的本質(zhì)區(qū)別在于其具有流動(dòng)性、循環(huán)性。水資源在開采利用后，能夠得到大氣降水的補(bǔ)給，處在不斷地開采、補(bǔ)給和消耗、恢復(fù)的循環(huán)之中，不斷地供給人類利用和滿足生態(tài)平衡的需要。

大慶市地處北緯45°46′～46°55′，東經(jīng)124°19′～125°12′之間。屬中溫帶半濕潤、半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，全市多年平均降水量381.8 mm，降水量年內(nèi)分配不均。本文以大慶市地下水資源為研究對象，對地下水可開采量做出針對性分析，進(jìn)而為大慶市地下水資源的合理利用提供有效依據(jù)。

1 地下水分析研究

1.1 地下水量

1.1.1 補(bǔ)給量

大氣降水和地表水入滲補(bǔ)給是大慶市地下水的主要補(bǔ)給方法，還有潛水越流補(bǔ)給承壓水、側(cè)向徑流補(bǔ)給和承壓含水層間的越流補(bǔ)給。其中大氣降水入滲，是最主要的補(bǔ)給方式，占地下水總補(bǔ)給量的64.2%，補(bǔ)給量達(dá)13.254×108m3/a[2]。

1.1.2 徑流量

根據(jù)對松遼盆地北部區(qū)域水文地質(zhì)條件的研究，松遼盆地內(nèi)的地下水徑流方向主要受地質(zhì)構(gòu)造和地貌地形條件的影響，即由山前高平原向中部低平原匯流。受區(qū)域水文地質(zhì)條件控制，大慶市地下水的徑流方向總的趨勢也是由東北和北部向南部流動(dòng)。

1.1.3 排泄量

大慶市由于氣候干燥，尤其是在多風(fēng)少雨的春末夏初，降水量小(400～500 mm)，蒸發(fā)強(qiáng)度大(1100～1600 mm)，因此，蒸發(fā)是潛水的主要排泄方式。根據(jù)全國水利普查統(tǒng)計(jì)，大慶市規(guī)模以上地下水水源地22個(gè)，日取水量小于1萬m3的水源地有9處，日取水量在1～5萬m3的水源地有13處。

1.2 地下水開發(fā)利用程度

在大慶市城市開發(fā)建設(shè)進(jìn)程中，地下水資源成為城市主要供水水源之一。1980年，全市地下水總開采量僅為2.6×108m3。其中農(nóng)業(yè)灌溉及農(nóng)村生活用水量為0.57×108m3，占21.9%；城鎮(zhèn)工業(yè)及生活用水1.63×108m3，占62.7%。1990年地下水開采量增加到3.8×108m3，比1980年增加1.5倍。20世紀(jì)90年代全市水田面積進(jìn)一步擴(kuò)大，加之鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興起，特別是油田開采進(jìn)入中后期，對地下水的開采規(guī)模更加擴(kuò)大。1997年全市地下水總開采量達(dá)到5.69×108m3，為1980年地下水開采量2.19倍，為1990年地下水開采量的1.5倍。其中城鎮(zhèn)生活用水量0.79×108m3，占全市總開采量的13.9%；農(nóng)村用水開采量2.55×108m3，占全市總開采量44.8%；工業(yè)用水開采量2.35×108m3，占全市總開采量的41.3%。

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%。

2014年大慶市地下水開采量為5.95×108m3。從供水對象看，農(nóng)業(yè)依然是用水大戶，農(nóng)業(yè)用水地下水開采量為3.38×108m3，占總開采量的56.81%；工業(yè)用水開采量為1.50×108m3，占總開采量的25.21%；生活用水開采量為0.44×108m3，占總開采量的7.39%，其他林牧漁畜、城鎮(zhèn)公用和生態(tài)環(huán)境等用水的開采量為0.63×108m3，占總開采量的10.59%。見圖1～2。

圖1 2014年大慶市各業(yè)地下水用水結(jié)構(gòu)圖

圖2 大慶市近30 a來地下水開采量變化趨勢圖

2 地下水可開采量評價(jià)

本次調(diào)查評價(jià)地下水可開采量采用均衡法、平均布井法對潛水、承壓水分別進(jìn)行計(jì)算評價(jià)。

2.1 均衡法

水量均衡法是地下水資源數(shù)量評價(jià)的基本方法。它的理論基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒原理，實(shí)質(zhì)是在某一時(shí)間段內(nèi)確定某一地下水系統(tǒng)的補(bǔ)給量與消耗量(排泄量、開采量等)之差與該均衡區(qū)地下水儲存量變化間的關(guān)系。根據(jù)地下水資源可分為補(bǔ)給資源量和儲存資源量兩大類的原則，采用水量均衡法可計(jì)算出不同條件下的地下水補(bǔ)給資源量，同時(shí)對地下水儲存資源的可恢復(fù)性和調(diào)節(jié)功能進(jìn)行分析，就可以確定出地下水的可開采量，從而達(dá)到對地下水資源進(jìn)行評價(jià)的目的。對于一個(gè)地下水含水層系統(tǒng)來說，任意一個(gè)時(shí)間段的補(bǔ)給量與排泄量之差，必然等于該時(shí)間段內(nèi)的地下水儲存量的變化。

(1)潛水。現(xiàn)狀年大慶市潛水地下水總補(bǔ)給量為20.639×108m3/a，計(jì)算潛水可開采量為5.309×108m3/a。

(2)承壓水?，F(xiàn)狀年大慶市承壓水地下水總補(bǔ)給量為7.390×108m3/a，計(jì)算承壓水可開采量為6.854×108m3/a。

2.2 平均布井法

2.2.1 平均布井法原理

平均布井法[3]是根據(jù)各規(guī)劃分區(qū)地下水開采條件，確定單井涌水量(q)、影響半徑(R)、年開采時(shí)間，在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行布井，用這些開采井年內(nèi)開采量代表該區(qū)的可開采量，計(jì)算公式如式(1)。

(1)

式中：Q開為地下水可開采量，108m3/a；q為單井涌水量，m3/h·眼；N為規(guī)劃區(qū)內(nèi)平均布井?dāng)?shù)，眼；T為單井多年平均開泵時(shí)間，h/a。

規(guī)劃區(qū)內(nèi)平均布井?dāng)?shù)計(jì)算見式(2)。

(2)

式中：F為規(guī)劃區(qū)布井面積，m2；F單為單井控制面積，m2；R為單井影響半徑，m。

單井影響半徑R是指當(dāng)水位降深、涌水量穩(wěn)定時(shí)，地下水位下降的影響范圍的半徑。確定R的主要方法為抽水試驗(yàn)法、經(jīng)驗(yàn)公式法，一般經(jīng)驗(yàn)值見表1。

2.2.2 平均布井法可開采量評價(jià)

采用平均布井法計(jì)算全市承壓水可開采量，計(jì)算結(jié)果見表2～6。

表1 單井影響半徑經(jīng)驗(yàn)值

表2 肇州縣承壓水可開采量計(jì)算表

表3 林甸縣承壓水可開采量計(jì)算表

表4 肇源縣承壓水可開采量計(jì)算表

表5 杜蒙縣承壓水可開采量計(jì)算表

表6 大慶市區(qū)承壓水可開采量計(jì)算表

由表2～6可知，在巖性、開泵時(shí)間、單井涌水量、布井面積相同的情況下，地下水開采量隨井?dāng)?shù)增加而增加，隨單井影響半徑降低而增加。巖性為砂礫石的可開采量大于相同情況中粗砂的可開采量。

3 結(jié) 論

根據(jù)各行政區(qū)采用平均布井法計(jì)算的地下水可開采量，可以得到大慶市現(xiàn)狀年承壓水可開采總量，見表7。

表7 大慶市承壓水可開采量統(tǒng)計(jì)表

從表7中，可以看出，在其他因素都相同的情況下，市區(qū)的地下水可開采量最大，林甸縣和肇州縣面積小，但是地下水開采量大于面積相對較大的杜蒙縣和肇源縣。

[1] 劉明. 大慶市地下水資源承載力評價(jià)及用水對策研究[D]. 成都：成都理工大學(xué),2007.

[2] 呂耀斌, 金飛. 大慶市地面變形現(xiàn)狀調(diào)查研究[J]. 黑龍江科技信息, 2009(12):35.

[3] 徐鵬源. 東京城鎮(zhèn)地下水資源評價(jià)[D].哈爾濱：黑龍江大學(xué),2014.

Study on evaluation of groundwater exploitation in Daqing City

LI Yun

(Daqinghydrologybureauofheilongjiangprovince,Daqing163000,China)

Based on the underground water resource of Daqing, some characters of underground water were analyzed, which included its supply,runoff and discharge. The average well spacing method was applied in analyzing the amount of allowable exploitation underwater, which can be referred by planning and management of underground water resource in Daqing.

Daqing; underground water; amount of allowable exploitation

李 蕓(1986-)，女，黑龍江綏化人，工程師，主要從事水資源管理與評價(jià)工作。E-mail:412448155@qq.com。

TV21

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2096-0506(2017)03-0044-04