水量均衡法在地下水資源評估中的應(yīng)用分析

崔靜芝

(和田水文勘測局，新疆 和田 848000)

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)社會的快速發(fā)展，需準(zhǔn)確評估新疆和什托洛蓋煤田白楊河區(qū)域地下水資源含量，進(jìn)一步開展了水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查與評價工作[1-2]。結(jié)合地勢地貌、構(gòu)造類型、構(gòu)造強(qiáng)度以及水文環(huán)境，基于量均衡法探究了新疆和什托洛蓋煤田白楊河區(qū)域地下水的含量、分布以及組成，為和什托洛蓋煤田開發(fā)規(guī)劃及水資源的科學(xué)開采提供水文地質(zhì)依據(jù)。

1 水文地質(zhì)概況

新疆和什托洛蓋煤田處于新疆西北部，地下水接受西北部吾爾喀夏爾山豐沛的降水及高海拔冰雪融水補(bǔ)給[3-4]。該地域地下水系統(tǒng)可劃分為白楊河北洼地地下水系統(tǒng)、白楊河谷地地下水系統(tǒng)和烏爾禾三角洲地下水系統(tǒng)三個四級地下水系統(tǒng)[5]。

1.1 白楊河北洼地地下水系統(tǒng)

白楊河北洼地地下水系統(tǒng)為相對封閉地下水環(huán)境，地下水水質(zhì)相對較好，雜質(zhì)含量少[6]。且西部以白楊河為分界線，由東向西展開分布，東西長約為89 km，南北寬約為5～26 km，總面積1 978.81 km2，其中平原區(qū)面積700.20 km2。其中代表性山區(qū)基巖裂隙水流量變化如圖1所示。

圖1 山區(qū)基巖裂隙水流量變化

1.2 白楊河谷地地下水系統(tǒng)

白楊河谷地地下水系統(tǒng)位于東以吾爾喀夏爾山分水嶺為界與塔城盆地為鄰；南為扎伊爾山為界，東以哈拉阿特山的分水嶺為界[7]。白楊河谷地為典型的東西向延展的谷地形態(tài)，東西長約138 km，南北約寬17～78 km，總面積6 362.51 km2，其中平原區(qū)面積2 749.40 km2。其中代表性山區(qū)基巖裂隙水流量變化如圖2所示。

圖2 山區(qū)基巖裂隙水流量變化

1.3 烏爾禾三角洲地下水系統(tǒng)

烏爾禾三角洲地下水系統(tǒng)中儲水量較大，且分布面積較廣。西部地下水范圍可延伸到成吉思汗山，東部地下水可延伸至瑪納斯湖[8]。該地區(qū)東西長約為159 km，南北方向?qū)捈s為20～53 km，該區(qū)域計(jì)算面積為6 158.70 km2，其中平原區(qū)面積1 861.10 km2。其中代表性山區(qū)碎屑巖類裂隙流量變化如圖3所示。

圖3 碎屑巖類裂隙流量變化

2 地下水水量計(jì)算-水量均衡法

2.1 均衡計(jì)算區(qū)面積計(jì)算

水量均衡法是計(jì)算地下水含量較為常用的方法之一，其計(jì)算原理主要以水動力平衡為基礎(chǔ)，來計(jì)算總的涌水量的一種常用方法[9]。根據(jù)新疆和什托洛蓋煤田白楊河區(qū)域地下水資源的分布特征，將其劃分成三個均衡計(jì)算區(qū)，各個均衡計(jì)算區(qū)面積如圖4所示。

圖4 均衡計(jì)算區(qū)面積

2.2 水量計(jì)算—水量均衡法

根據(jù)氣象資料和實(shí)測地表徑流數(shù)據(jù)研究，本次均衡時段選定在2012年9月-2013年9月，采用現(xiàn)狀年地下水量均衡，計(jì)算時段長度為365 d[10]。計(jì)算公式可表示為：

Q總補(bǔ)-Q總排±ΔW=ΔX

(1)

ΔW=F·Δh·μ×102

(2)

(3)

式中：Q總補(bǔ)為進(jìn)入地下水系統(tǒng)的水量，單位為萬m3；Q總排為流出地下水系統(tǒng)的水量，單位為萬m3；ΔW為儲變量，單位為萬m3；F為水位下降區(qū)分布面積(km2)；Δh為面積加權(quán)水位降幅值(m)；μ為儲水系數(shù)值；X為絕對均衡差(萬m3)；δ為相對均衡差。

2.3 地下水水量均衡結(jié)果

2.3.1 白楊河北洼地計(jì)算區(qū)

北洼地計(jì)算區(qū)地下水均衡結(jié)果如圖所示，其補(bǔ)給量由暴雨洪流入滲量、降雨入滲補(bǔ)給量、地下水回歸量等組成，地下水總補(bǔ)給量為2 549.14萬 m3/a。流出項(xiàng)則由泉水溢出量、側(cè)向排泄量、潛水蒸發(fā)量等組成，總排泄量為2 517.90萬 m3/a。

圖5 白楊河北洼地地下水水量均衡結(jié)果

2.3.2 白楊河谷地計(jì)算區(qū)

白楊河谷地計(jì)算區(qū)地下水均衡結(jié)果如圖6所示，其補(bǔ)給量由暴山前雨洪流入滲量、河道入滲補(bǔ)給量、山前側(cè)向徑流量和河谷潛流量等組成，地下水總補(bǔ)給量為21 311.96萬 m3/a。流出項(xiàng)則由潛水蒸發(fā)量、機(jī)井開采量、排堿溝水量等組成，總排泄量為21 544.07萬 m3/a。

圖6 白楊河谷地地下水水量均衡結(jié)果

2.3.3 烏爾禾計(jì)算區(qū)

烏爾禾計(jì)算區(qū)地下水均衡結(jié)果如圖7所示，其補(bǔ)給量由上游斷面?zhèn)认驈搅髁?、降水入滲補(bǔ)給量、河道入滲補(bǔ)給量等組成，計(jì)算區(qū)地下水總補(bǔ)給量為6 666.24萬 m3/a。流出項(xiàng)則由機(jī)井開采量、潛水蒸發(fā)量等組成，總排泄量為6 390.23萬 m3/a。

圖7 烏爾禾區(qū)地下水水量均衡結(jié)果

綜合上述研究結(jié)果可知，新疆和什托洛蓋煤田白楊河區(qū)域地下水資源總量為27 867.07萬 m3/a，其中北洼地計(jì)算區(qū)水資源量為2 538.87萬 m3/a，白楊河谷地計(jì)算區(qū)水資源量為18 976.67萬 m3/a，烏爾禾計(jì)算區(qū)水資源量為6 351.53萬 m3/a。

3 地下水水質(zhì)評價

按照地下水水質(zhì)評估標(biāo)準(zhǔn)，探究新疆和什托洛蓋煤田白楊河區(qū)域地下水水質(zhì)變化規(guī)律，如表1所示。研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域水質(zhì)分布具有明顯的分帶規(guī)律，自西北部的吾爾喀夏爾山—白楊河谷地—下游烏爾禾三角洲—艾里克湖，地下水質(zhì)量逐級遞減，由優(yōu)良逐漸變差，呈現(xiàn)比較明顯的帶狀分布。西北部吾爾喀夏爾山區(qū)及白楊河谷地中上部戈壁礫石帶水質(zhì)最佳，東南部烏爾禾三角洲水質(zhì)較差，水質(zhì)最差的區(qū)域主要集中在成吉思汗山。

表1 地下水水資源評價表

4 結(jié)語

本文基于水量均衡法探究了新疆和什托洛蓋煤田白楊河區(qū)域地下水資源的儲量及變化規(guī)律。研究結(jié)果表明白楊河谷地計(jì)算區(qū)水資源量最為豐富，北洼地計(jì)算區(qū)水資源量較少，且水質(zhì)分布具有明顯的分帶規(guī)律。本文研究結(jié)果可為新疆和什托洛蓋煤田地下水開采提供理論依據(jù)，進(jìn)一步推進(jìn)新疆和什托洛蓋煤田白楊河區(qū)域地域工業(yè)化進(jìn)程。