臨沂市山丘區(qū)地下水資源總量與質(zhì)量特性分析

李紅娟,李合海

(1.山東省臨沂市羅莊區(qū)水務(wù)局水政監(jiān)察大隊(duì),山東臨沂 276017;2.山東省臨沂水文水資源勘測(cè)局,山東 臨沂 276002)

臨沂市山丘區(qū)地下水資源總量與質(zhì)量特性分析

李紅娟1,李合海2

(1.山東省臨沂市羅莊區(qū)水務(wù)局水政監(jiān)察大隊(duì),山東臨沂 276017;2.山東省臨沂水文水資源勘測(cè)局,山東 臨沂 276002)

針對(duì)臨沂市山丘區(qū)分布的實(shí)際特點(diǎn)和特性,采用消退流量比值法、降水綜合入滲系數(shù)法、單指標(biāo)評(píng)價(jià)法等方法,分類分析山丘區(qū)地下水資源總量與水資源質(zhì)量特性,為合理開(kāi)發(fā)、利用、配置地下水資源,以使其達(dá)到水資源可持續(xù)利用發(fā)展的目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù),特別為推行最嚴(yán)格水資源管理制度打下基礎(chǔ)。

山丘區(qū);水資源量;質(zhì)量

0 引言

臨沂市山丘區(qū)地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性比較復(fù)雜,水文地質(zhì)條件差異較大,根據(jù)地下水的類型劃分為一般山丘區(qū)和巖溶山丘區(qū)。全市一般山丘區(qū)共分 24個(gè)地下水資源均衡計(jì)算區(qū),巖溶山區(qū)劃分為 16個(gè)地下水資源均衡計(jì)算區(qū)。山區(qū)總面積 14 665 km2,其中一般山丘區(qū) 11 400 km2,巖溶山丘區(qū) 3 265 km2。

1 一般山丘區(qū)地下水資源量

一般山丘區(qū)河谷深切,河道坡降大,有利于徑流的水平排泄;地下水含水層主要為風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙及成巖裂隙,富水性差,但有細(xì)水長(zhǎng)流的特點(diǎn),補(bǔ)給和排泄機(jī)制比較簡(jiǎn)單;地下水與地表水分水嶺基本一致且閉合,各流域間幾乎無(wú)水量交換,因此可用多年平均地下水總排泄量代表多年平均總補(bǔ)給量。總排泄量扣除開(kāi)采回歸量即為山丘區(qū)淺層地下水資源量,在天然情況下山丘區(qū)地下水唯一補(bǔ)給源是當(dāng)?shù)亟邓?山丘區(qū)降水入滲補(bǔ)給量亦即地下水資源量。

一般山丘區(qū)淺層地下水排泄量包括河川基流量、山前側(cè)向流出量、淺層地下水實(shí)際開(kāi)采凈消耗量和潛水蒸發(fā)量。山前泉水溢出量已計(jì)入河川徑流量中,排泄量中不包括此項(xiàng)。

1.1 河川基流量計(jì)算

河川基流量是一般山丘區(qū)地下水的主要排泄項(xiàng)。

此次評(píng)價(jià)根據(jù)地表水河川徑流量還原情況,采用基流站切割成果 11個(gè)。

河川基流過(guò)程線分割均采用直線斜割法:自洪峰起漲點(diǎn)至河川徑流退水段轉(zhuǎn)折點(diǎn)(又稱拐點(diǎn))處,以直線相連,直線以下部分即為河川基流量。

退水段轉(zhuǎn)折點(diǎn)本次采用消退流量比值法:

式中:Q0為退水段中任意起算流量;j為消退系數(shù);t為任意時(shí)間。

在退水曲線上,取連續(xù)兩點(diǎn)流量之比值,即有:

在分割計(jì)算時(shí),當(dāng)比值接近常數(shù)時(shí),此點(diǎn)即為退水轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

根據(jù)單站 1980～2000年期間的河川基流量分割成果和地表水逐年河川徑流還原水量,分別按汛期和非汛期逐年實(shí)測(cè)基徑流比對(duì)河川基流量進(jìn)行逐年還原(對(duì)水文站斷面以上用水量較小的河流,視為天然型,不進(jìn)行還原)。建立單站1980～2000年天然河川徑流量 R與河川基流量 Rg的關(guān)系曲線或降水量 P與天然河川基流量 Rg的關(guān)系線。根據(jù) R～Rg的關(guān)系曲線查算 1956～1979年河川基流量,無(wú)河川徑流量的,根據(jù) P～Rg的關(guān)系線查算。

全市一般山丘區(qū) 1980～2000年多年平均河川基流量為75 175×104m3。

1.2 山前側(cè)向流出量

山前側(cè)向流出量包括河谷潛流量,采用達(dá)西公式計(jì)算:Q年河補(bǔ)=365K M IL/10 000(104m3)

式中:K為滲透系數(shù)(m/d);M為含水層厚度(m);I為水力坡度;L為斷面長(zhǎng)度(m);

K、M-根據(jù)鉆孔柱狀圖及觀測(cè)井水位埋深資料,斷面加權(quán)平均;

L-由圖中量算;I-由各年地下水位觀測(cè)資料求得。

1980～2000年一般山丘區(qū)多年平均山前側(cè)向流出量為984×104m3。

1.3 淺層地下水實(shí)際開(kāi)采量及開(kāi)采凈消耗量

山丘區(qū)淺層地下水實(shí)際開(kāi)采量包括工業(yè)城鎮(zhèn)生活、農(nóng)業(yè)灌溉、農(nóng)村生活用水。地下水實(shí)際開(kāi)采凈消耗量,采用凈消耗系數(shù) 1980～2000年逐年計(jì)算。

淺層地下水實(shí)際開(kāi)采量通過(guò)各縣區(qū)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)而得,再分配到有關(guān)計(jì)算區(qū)。凈消耗系數(shù)根據(jù)實(shí)際調(diào)查及水資源公報(bào)綜合分析確定。工業(yè)城鎮(zhèn)生活凈消耗系數(shù)為 0.28～0.46,農(nóng)村生活凈消耗系數(shù)為 0.77～0.83,農(nóng)業(yè)灌溉凈消系數(shù)為 0.85～0.92。

全市一般山丘區(qū) 1980～2000年多年平均地下水實(shí)際開(kāi)采量為 16 004×104m3,開(kāi)采凈消耗量 10827×104m3。

1.4 潛水蒸發(fā)量

山丘區(qū)中未單獨(dú)劃出山間河谷平原的小型山間河谷平原,地下水位埋深較小,須計(jì)算潛水蒸發(fā)量。采用系數(shù)法計(jì)算:即 E=E0CF,潛水蒸發(fā)系數(shù) C為本次分析成果,水面蒸發(fā)量 E 0采用地表水成果。

全市一般山丘區(qū) 1980～2000年多年平均潛水蒸發(fā)量 7 994×104m3。

1.5 地下水資源量

河川基流量、山前側(cè)向流出量、淺層地下水實(shí)際開(kāi)采凈消耗量、潛水蒸發(fā)量之和,即為地下水資源量。本市一般山丘區(qū)多年平均地下水資源量為 94 979×104m3,見(jiàn)表 5.4.1。地下水資源量模數(shù)為 8.3×104m3/km2。

2 巖溶山丘區(qū)地下水資源量

巖溶山丘區(qū)主要分布在沂沭斷裂帶以西的沂河、汶河以及中運(yùn)河等流域。

采用補(bǔ)給量法,即以降水綜合入滲系數(shù)法計(jì)算巖溶山區(qū)地下水資源量,用排泄量法(計(jì)算方法同一般山區(qū))進(jìn)行校核。

巖溶山區(qū)降水綜合入滲系數(shù)法,計(jì)算公式 W巖=P·α巖·F式中 P、F為各均衡計(jì)算區(qū)面平均降水量和計(jì)算面積。降水綜合入滲系數(shù) α巖根據(jù)以往研究成果,并考慮各水文單元自然、水文地質(zhì)條件綜合分析確定,各均衡計(jì)算區(qū)內(nèi)奧陶系灰?guī)r α為 0.20～0.25,寒武系灰?guī)r α為 0.14～0.23,非灰?guī)r區(qū) α為 0.06～0.10。

通過(guò)計(jì)算,巖溶山丘區(qū)多年平均地下水資源量為 46 884×104m3,見(jiàn)表 5.4.1,巖溶山丘區(qū)地下水資源模數(shù)為 14.4×104m3/km2。

3 山丘區(qū)地下水資源量

山丘區(qū)地下水資源量包括一般山丘區(qū)和巖溶山丘區(qū)水資源量之和。本市山丘區(qū)地下水資源量為 141863×104m3,地下水資源量模數(shù)為 9.7×104m3/km2。臨沂市地下水資源年際、年內(nèi)和地區(qū)分配不均,人均和畝均水資源占有量嚴(yán)重不足,對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均產(chǎn)生一定程度地影響。

4 水資源質(zhì)量特性

選用 80余處單井現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料,對(duì)臨沂市山丘區(qū)地下水水質(zhì)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)依據(jù)為《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)。地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)井的性質(zhì)為淺水層。按單指標(biāo)評(píng)價(jià)法確定單井水質(zhì)類別。單井控制面積按泰森多邊形法進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)。

臨沂市轄山丘區(qū)Ⅲ或好于Ⅲ類水、Ⅳ類、Ⅴ類的地下水面積占其總面積的百分比分別為 58%、32%、10%,水資源量占其總量的百分比分別為 51%、40%、9%。

沂沭河流域淺層地下水污染區(qū)主要指標(biāo)為氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、錳等;中運(yùn)河區(qū)淺層地下水污染主要指標(biāo)為亞硝酸鹽氮、錳、硝酸鹽氮等;濰彌白浪區(qū)沂水縣境內(nèi)水質(zhì)污染為Ⅴ類水,主要超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮,單井超標(biāo)倍數(shù)為 1.8倍。可看出,臨沂市山丘區(qū)地下水污染物質(zhì)主要是氮類,飲水安全受到影響。污染原因與人為活動(dòng)、農(nóng)業(yè)施肥、工業(yè)及生活廢污水的排放、城鎮(zhèn)面源污染、土壤污染等因素導(dǎo)致淺層地下水存在不同程度的污染有關(guān)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,水資源的研究?jī)?nèi)容已不能僅僅限于自然界的循環(huán)、平衡和變化,因此,為更加科學(xué)地分析山丘區(qū)水資源特性,需建立地表水、地下水協(xié)調(diào)一致的試驗(yàn)研究站網(wǎng),加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)資料的收集工作,加強(qiáng)水文循環(huán)過(guò)程中各要素的直接觀測(cè),研究各水文要素和觀測(cè)區(qū)域自然地理因素間的定量關(guān)系,設(shè)置土壤蒸發(fā)和土壤水等觀測(cè)項(xiàng)目,以便搜集和控制更大范圍的水文水資源信息尤為重要。

臨沂市地下水污染區(qū)氮污染問(wèn)題目前已很突出,針對(duì)地下水污染的現(xiàn)狀及成因,應(yīng)對(duì)措施有:提高飲水打井工程的上覆厚層粘性土壤的封閉效果,避免表層土壤污染物質(zhì)的下滲;劃定地下水功能區(qū)保護(hù)區(qū);遏制污染企業(yè)廢污水下滲;結(jié)合農(nóng)村衛(wèi)生廁所建設(shè)、環(huán)境衛(wèi)生整治和健康教育工作,編制農(nóng)村飲水安全總體規(guī)劃,并做到同步實(shí)施。

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B

1004-1184(2011)01-0050-02

2010-09-06

李紅娟(1971-),女,山東臨沂人,經(jīng)濟(jì)師,主要從事水政監(jiān)察、水資源研究與管理工作。