排泄法在彭陽縣城區(qū)地下水資源探測中的應用

任衛(wèi)清

摘 要：本文通過排泄法在彭陽縣城區(qū)地下水資源探測中的應用，以及經過長期的觀測與評估，證明排泄法探測地下水資源簡單易行、費用低廉、快捷有效，在宏觀概算、遠期預測地下水資源探測中，有一定的可行性、準確性和科學性，值得在同類地區(qū)、相似區(qū)域推廣應用。

關鍵詞：排泄法;探測;地下水資源

中圖分類號：TV213.4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）10-0057-03

The Application of Drainage Method in Groundwater Resource Exploration in Pengyang Country

REN Weiqing

（Water Bureau of Pengyang County，Pengyang Ningxia 756500）

Abstract： Through the application of discharge method in the detection of groundwater resources in Pengyang County， and through long-term observation and evaluation， this paper proved that discharge method was simple， low cost， fast and effective in the detection of groundwater resources. It has certain feasibility， accuracy and scientificity in the macro budget estimation and long-term prediction of groundwater resources， and is worthy of popularization and application in similar areas.

Keywords： drainage method;detection;groundwater resources

彭陽縣位于寧夏回族自治區(qū)東南邊隅，六盤山脈東側，地處西北黃土高原東部黃土丘陵區(qū)。茹河和小河是縣城區(qū)生產生活的主要補給水源，小河在縣城區(qū)與茹河匯合，向東南方向流淌。城區(qū)規(guī)劃總面積60.71 km2、規(guī)劃用地面積11.92 km2，常住人口6.5萬人。為了確定用水紅線，保證城市的可持續(xù)發(fā)展，2004年，寧夏地質工程勘察院對彭陽縣城區(qū)地下水進行了一次全面有效的探測，采用的探測方式主要是排泄法。本文對排泄法探測的基本情況及經驗進行分析論述，以為其他地區(qū)的應用提供參考。

1 排泄法探測地下水資源的基本原理

排泄法探測地下水資源的基本原理：一是根據需要探測的地域范圍，確定地下水在該區(qū)域河床滲涌流出地段及排泄出口;二是在河流上下游的合適位置布設測流設備，上游測的是流入水量，下游測的是流出水量，流出水量減去流入水量即為該區(qū)域內地下水的排泄量，排泄水量加上區(qū)間總用水量即為該區(qū)域內地下水資源量。其中，區(qū)間用水量通過實地走訪調查統(tǒng)計得出[1]。

2 排泄法探測地下水資源的原則

從彭陽縣城區(qū)的探測情況來看，該區(qū)域地質含水介質應為巖類裂隙孔隙結構，地下水補給源明確，補給流向基本清楚，且大部分會在該區(qū)域的河床滲出，以長流水形式排放。探測的原則是必須選擇枯水年中的枯水季節(jié)進行探測，這主要是因為該時節(jié)用水量大、補給量少，這樣探測出來的地下水資源才會接近實際，有利用價值。地下水量是隨著該區(qū)域降水量的變化而變化的，長期保持著一種動態(tài)平衡狀態(tài)。探測過程的主要工作為走訪調查、查閱資料、收集整理數據、在河道布設測流裝置、設置觀測機井、機井水位的后觀測[2-3]。

3 排泄法探測地下水資源的優(yōu)點和不足

從彭陽縣城地下水資源探測情況來看，利用排泄法探測地下水資源的優(yōu)點是探測費用低，操作簡單，快捷有效，數據收集、整理方便，探測作業(yè)時間短。利用該方法的不足之處主要是：要有該區(qū)域最基本的水文地質資料，才能確定探測實施方案;探測面積小，得到的是局部區(qū)域的地下水資源量，僅適用城市區(qū)域地下水資源量的評估[4-5]。

4 排泄法探測地下水資源的具體過程

4.1 彭陽縣城區(qū)地下水的賦存、分布、補給流向規(guī)律

根據查閱的寧夏回族自治區(qū)的水文地質資料和地下水含水介質特征，彭陽縣城周圍分布的地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水、下白堊系碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水，各類型的地下水之間存在密切的水力聯(lián)系。縣城內的優(yōu)質深層地下水補給區(qū)位于西南方向的六盤山中南段，地下水在六盤山基巖山區(qū)接受了當地大氣降水的垂直入滲補給，自西南向東北方向流動，最終大部分河床滲涌轉化為地表徑流，其他部分則主要在河谷淺部的砂礫石中以潛水形式存在，向河谷下游方向徑流排泄。各類型地下水的特征如下。

4.1.1 松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙水主要包括分布在丘陵區(qū)淺部的第四系黃土類土孔隙水和分布在河谷平原（階地）區(qū)淺部的第四系砂礫石孔隙水。寧夏水文地質資料顯示：黃土類土孔隙潛水的溶解性總固體一般小于2.0 g/L，水型為重碳酸硫酸鈉鎂型和硫酸重碳酸鈉鎂型，富水性極弱，不具有供水價值;砂礫石孔隙水主要分布在茹河、洪川河、小川河等河谷階地或川臺地，分布寬度為1～2 km，在近河床地段及河谷平原中部富水性較強，一般單井涌水量小于500 m3/d，在小川河地區(qū)溶解性總固體為1.0～1.2 g/L，小川河以南的茹河河谷和洪川河河谷地區(qū)溶解性總固體均小于1.0 g/L，水型為重碳酸硫酸鈉鎂型和重碳酸硫酸鈣鎂型水。

4.1.2 下白堊系碎屑巖類裂隙孔隙水。該含水層為白堊系六盤山和尚鋪三橋組（西）及保安群（東）羅漢洞組砂巖、砂礫巖。實際抽水降深4.24～18.98 m，單井涌水量為3 035.59～4 040.06 m3/d，富水性較強，溶解性總固體含量在0.735～0.890 g/L，水型屬重碳酸鈉鎂型水，氟離子含量在0.66～0.99 mg/L。

4.1.3 碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。該含水層緊伏于白堊系砂巖、砂礫巖裂隙孔隙水之下，含水層為奧陶系碳酸巖。水位略高于上伏的白堊系地下水水位，單井涌水量227.49～887.07 m3/d，溶解性總固體含量一般在0.76～1.87 g/L。

4.2 彭陽縣城地下水水質評價

4.2.1 生活用水水質。根據縣城現(xiàn)有機井取得的水質化驗結果，依照《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2006）中水質評價標準對水源地的地下水進行評價。評價結果：各項指標均滿足生活飲用水質量標準要求，為較好的生活飲用水。

國家城市供水水質監(jiān)測網銀川監(jiān)測站對PS02、PS03號井，取39項水質分析樣，檢驗報告表明，各項指標均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB 5749—2006），為良好的生活用水。

4.2.2 一般鍋爐用水水質評價。對于一般鍋爐用水水質的評價，主要對水的成垢、腐蝕以及起泡作用進行綜合評價，以這三項指標來量化工業(yè)用水水質。根據水質化驗資料，按照規(guī)范進行評價，縣城內深層地下水為鍋垢多、硬垢質、起泡的半腐蝕性水。

4.3 探測過程

4.3.1 探測前期準備。前期主要是走訪調查和量測，主要包括兩方面的工作。一是調查河道上下游測流范圍內及毗鄰關聯(lián)區(qū)域的日平均用水量，包括該區(qū)域內農業(yè)、生活及工業(yè)等多方面的用水量，為后續(xù)探測提供計算數據。這項工作從5月初開始，5月是用水高峰時節(jié)。通過走訪調查，查閱相關單位用水統(tǒng)計資料，經過綜合評估，了解到用于探測計算的數據是：店洼到縣城段的日用水量為1×104 m3/d，小河到縣城段的日用水量為0.3×104 m3/d。二是布設機井水位記錄觀測點，以便記錄探測時段的機井靜水位，為日后長期觀測地下水位變化情況、進一步評估探測數據的準確性和可靠性提供依據。

4.3.2 探測時間。從彭陽縣城區(qū)的氣象資料來看，2000年以來，彭陽出現(xiàn)了連續(xù)干旱年份，2004年更是出現(xiàn)了春夏大旱。探測時間是2004年5月27日，天氣晴朗，近期沒有出現(xiàn)有效降水。

4.3.3 觀測地下水位標志機井的選取?？h城PS05號勘探井是縣城專門用于觀測記錄機井靜水位變化情況的固定機井，其主要任務是長期監(jiān)測地下水位變化情況。鉆井孔深350.72 m，水質好，溶解性總固體含量為0.89 g/L，氟化物含量為0.99 mg/L，2004年觀測記錄該機井靜水位距井口3.78 m。

4.3.4 測流點的布設。測流點必須布置在地下水滲涌流出河床段的上下兩頭。小河川下游段到縣城區(qū)段、茹河店洼水庫下游至彭陽縣城東段，這兩段平時有長流水流淌，說明河床地下水位高于地表潛水位，地下水集中在此兩段滲涌排泄。小河的上游測流點布設在白陽鎮(zhèn)鄭莊村鄭家泉處，下游與茹河匯合，可與茹河下游測流點設在同處;茹河上游測流點布設在茹河店洼水庫下游500 m處，下游測流點設在茹河國家水文站測流處。具體布設情況如圖1所示。

4.3.5 流量測定。測流點流量的測定是探測的重要環(huán)節(jié)，測流的準確性直接影響探測數據的準確性和可靠性。為了達到測流效果，采用了當時比較先進的便攜式電磁測流儀。小河上游及茹河上游測流處的水量都很小，幾乎近于溪流，自然河道斷面又極不規(guī)則。針對這種情況，為了得到準確的測流數據，在測流處選取了河道順直、平緩地段，人工修筑了臨時測流之用的標準梯形明渠，該明渠長20 m、底寬0.5 m、深1 m、邊坡比為1∶1.5，渠道鋪設防滲膜護面。測流的前一天將河水順勢導入明渠，能使明渠有一定的河水過流時間來檢測是否達到測流要求，也能使流態(tài)趨于穩(wěn)定，便于測流。測流前需要做好如下準備工作：一是在臨時測流渠段選取三個測流斷面，在斷面兩端拉線固定標記;二是將渠道底寬、坡比和流速儀到渠邊及渠底的距離等參數逐一輸入顯示儀，將流速傳感器與顯示儀用接線連通，顯示儀設置在流量狀態(tài)。流速儀到渠邊及渠底的距離這兩個參數很重要，是測流時在水中固定流速儀的依據。測流開始，至少需三個人同時相互配合進行，一人拿顯示儀負責錄入和記錄數據，第二人負責在插尺上讀測流處的水深，并配合第三人固定流速儀。測流開始，將流速儀按測流設置的要求放入水中，傳感器頭逆水流向上，在水中停留1～2 min，等到顯示器上的讀數穩(wěn)定之后，再進行下一個測點。三個斷面測完以后，根據得到的數據進行綜合平均，以決定最終采用計算的數據。下游測點在茹河國家水文站點，這里有固定的測流斷面和測流設備，數據直接由水文站提供。小河、茹河流域上下游的測流結果見表1。

4.3.6 排泄量及地下水資源量的計算。排泄量及地下水資源量的計算公式為

[Q排=ΣQ下-ΣQ上]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式（1）中：[Q排]為排泄區(qū)地下水天然排泄量，×104 m3/d;[ΣQ下]為下游各河谷斷面測流總流量，×104 m3/d;[ΣQ上]為上游各河谷斷面測流總流量，×104 m3/d。

將表1中的相關數據代入式（1），可計算出排泄量為2.88×104 m3/d。

由上文可知，某區(qū)域內地下水資源量等于排泄水量加上區(qū)間總用水量。通過調查可知，探測區(qū)域內總的日用水量為1.3×104 m3/d，包括茹河店洼到縣城段的日用水量為1×104 m3/d，小河到縣城段日用水量0.3×104 m3/d。由此可得出彭陽縣城區(qū)段內地下水資源量為4.18×104 m3/d。

4.3.7 后觀測與評估。水文數據的準確性和可靠性短時間內很難做出判斷，需要利用多年一系列資料進行評估，時間少則幾年，多則幾十年。從彭陽縣統(tǒng)計局的統(tǒng)計資料可知，彭陽縣城人口從2000年的不足2萬人，到2019年末人口已經增加到將近7萬人，在用水量逐年增加的情況下，縣城專門用監(jiān)測地下水位PS05號勘探井記錄每年地下水位變化。從記錄的數據來看，該區(qū)域內的地下水位并沒有出現(xiàn)大幅波動，長期處于動態(tài)平衡狀態(tài)?？梢?，將排泄法應用在彭陽縣城區(qū)地下水資源探測中是可行的?？h城區(qū)4.18×104 m3/d水資源量是彭陽縣城區(qū)用水指標紅線，是縣城區(qū)制定國民經濟發(fā)展規(guī)劃和開發(fā)地下水資源的重要依據。

地下水資源受多種因素影響，如降雨、人為生產活動等。探測地下水資源是一項復雜的系統(tǒng)性工作，利用排泄法探測地下水直觀明了，操作簡單，在宏觀概算、遠期預測地下水資源探測中用時短，獲取數據快，對一個地區(qū)、一個流域的用水規(guī)劃具有現(xiàn)實指導作用。

5 結語

通過實踐證明，排泄法簡單易行、費用較低、快捷有效，在宏觀概算、遠期預測地下水資源的探測中有一定的可行性、準確性和科學性，值得在同類地區(qū)、相似區(qū)域推廣應用。

參考文獻：

[1]毛新虎，何麗軍，郭俊君.應急引水工程水資源預測評價探討[J].西南民族大學學報（自然科學版），2009（3）：565-570.

[2]梁淑梅.水文水資源信息化建設現(xiàn)狀及優(yōu)化[J].科學技術創(chuàng)新，2019（23）：104-105.

[3]李國俊.水文水資源信息化建設現(xiàn)狀及優(yōu)化措施[J].低碳世界，2019（3）：66-67.

[4]黃小平，張紫君.水文水資源面臨的主要問題及解決方法[J].節(jié)能與環(huán)保，2019（3）：50-51.

[5]賈偉，潘俞靜.水文水資源信息化建設現(xiàn)狀及優(yōu)化措施[J].河南水利與南水北調，2018（4）：76-77.