內蒙古自治區阿拉善左旗孿井灘生態移民示范區地下水資源評價

韓承茹　劉永波

摘要：內蒙古自治區阿拉善左旗孿井灘生態移民示范區內，新近系碎屑巖類裂隙孔隙承壓含水層地下水儲存量為19.288×108m3，其中容積儲存量為17.778×108m3，彈性儲存量為1.51×108m3。地下水多年平均天然補給量為157.16×104m3/a。在富水地段布設水井4眼，設計井深200m，布井間距1000m，各井抽水量1000m3/d。設計年開采量146.00×104m3/a。經預測，新增水源地開采20年后最大降深13.99m。

關鍵詞：阿拉善左旗；孿井灘；地下水；資源評價

1. 地下水資源評價原則和方法

1.1 地下水資源評價原則

①以新近系中新統（N1h）承壓含水層為評價目的層。

②充分重視開采條件下補給量和消耗量發生的變化。

③地下水質量評價以一般性評價和專門性評價相結合的原則。

④評價中采用先進的評價方法和計算機技術相結合的原則，力求使評價結果準確、客觀。

⑤以實際獲取的地質、水文地質等資料為基礎，通過抽水試驗計算所得到的各種水文地質參數，作為本次評價的依據。

1.2 地下水資源評價方法

地下水水量評價采用水均衡法及干擾井群法。并用多年平均補給量法論證可開采量的保證程度。

2. 參數計算與選取

本次計算涉及的水文地質參數主要有：滲透系數（K）、導水系數（Τ）、導壓系數（）、彈性釋水系數（μ*）、影響半徑（R）等。為確保參數的準確性，首先利用本次工作施工的鉆孔抽水試驗資料。

3. 地下水資源量計算與評價

3.1 地下水儲存量計算

V儲=F

3.1.1 容積儲量

含水層厚度根據本次施工鉆孔資料確定，巖石給水度根據經驗值確定，取值為0.06，評價區容積儲量為17.778×108m3。

3.1.2 彈性儲量

含水層厚度根據本次施工鉆孔資料確定并通過泰森剖分確定鉆孔控制面積。彈性釋水系數根據計算取值，評價區內彈性儲量為1.51×108m3。通過計算評價區范圍內地下水總儲存量為19.288×108m3，表明評價區范圍內地下水資源較豐富。

3.2 地下水水均衡計算

劃分均衡區范圍為整個普查區范圍，面積413km2。

均衡計算選取一個水文年作為均衡期，即2011年10月至2012年9月。

均衡要素分析：本區地下水補給項主要為地下水側向徑流流入量；排泄項主要為地下水側向徑流流出量與人工開采量。

均衡方程建立：

Q補=Q側向流入

Q排= Q人工開采+Q側向流出

3.2.1 地下水側向徑流流入量

地下水側向流入量按達西斷面法分段進行計算，總計157.16×104m3/a。計算公式為：

Q徑入=KLHJsinα

式中：Q徑入—地下水徑流流入量（104m3/a）

K—滲透系數（m/d）

H—含水層平均厚度（m）

L—斷面長度（m）

J—水力坡度（%）

Α—斷面線與流線之間的夾角（°）。

3.2.2 地下水側向徑流流出量

地下水側向流出量按達西斷面法分段進行計算，總計145.44×104m3/a。

其計算公式為：

Q流出=KLHJsinα

3.2.3 人工開采量

均衡區內地下水的開采主要是農業灌溉開采，其余為生活及牲畜飲用水。

根據調查，普查區內現有耕地約2萬畝，機井11眼，現有人口約50人，牲畜約1000頭，居民生活及牲畜飲用水多以人工開挖民井為主。

居民生活用水按每戶每人日平均飲用水40L計算，則普查區居民用水量2.0m3/d，年用水量約為0.07×104m3/a。牲畜按日平均飲用水50L計算，則用水量為50m3/d，年用水量約為1.83×104m3/a。

均衡區內農業灌溉開采占總人工開采量的99.5%以上，開采量為16.45×104m3/a，均衡區內開采總量為18.35×104m3/a。

3.2.4 均衡分析

均衡區地下水補給量為157.16×104m3/a，其中，地下水側向徑流補給量是該均衡區的主要補給項，占總補給量的100%； 均衡區地下水總排泄量為163.79×104m3/a，其中地下水的側向流出為主要的排泄項，約占總排泄項88.90%，人工開采地下水量占排泄總量的11.10%左右。

根據公式，F為均衡區含水層的分布面積413km2，μ*為含水層彈性釋水系數0.0058，計算出均衡期內含水層水位的平均變幅為-0.015m，均衡期為1年。通過觀測值計算出均衡區在均衡期內ΔQ=-3.59×104m3/a。與計算結果ΔQ計算=-6.63×104m3/a基本一致，兩者計算結果基本吻合，說明本次地下水均衡要素確定是合理的，計算結果是正確的，且為負均衡。

3.3 地下水天然補給量計算

本區地下水補給項主要為地下水側向徑流流入量，普查區范圍內計算斷面同水均衡計算斷面一致，普查區地下水天然補給量為157.16×104m3/a。

3.4 地下水可開采資源量計算與保證程度論證

3.4.1 評價方法

根據本區的水文地質條件，采用承壓水完整井非穩定流干擾井群法，計算和論證可開采量及保證程度。采用仿泰斯公式計算。公式如下：

式中：S—預測點處的水位下降值（m）

Q—各井出水量（m3/d）

W（u）—井函數

r—抽水井至觀測井距離（m）

T—導水系數（m2/d）

t—井抽水延續時間（d）

—彈性釋水系數

3.4.2 布井方案的確定

根據水源地的特點，富水區域集中在普查區西部，由ZK1、 ZK2 和ZK3號鉆孔控制，水化學類型為HCO3·CL—Ca·Mg和CL—Na型，礦化度<1g/L。本次可開采量的確定考慮以下三點：

a、水源地開采量要以天然補給資源量為依據，保證每年均能得到足夠的補充；

b、側向徑流的補給量將是水源地內地下水資源補給量的一個非常重要的因素，因此，地下水含水層的疏干厚度不應超過承壓含水層頂板，以保證水源地的持續供水能力。

c、考慮在連續疏干20年的情況下，地下水水位下降值不應超過主要承壓含水層頂板。

確定擬建水源地布井方案：在普查區西北部富水地段布設水井4眼，布井間距1000m，設計井深200m，各井抽水量1000m3/d。

3.4.3 邊界條件的概化

水源地地下水主要接受側向徑流補給，根據區內水文地質條件，按無限含水層概化。

3.4.4 含水層參數的選取

滲透系數（K）和導水系數（T）主要根據本次施工ZK1號孔抽水試驗資料確定。得到區域滲透系數K=2.85m/d，導水系數T=240.23m2/d含水層厚度H=84.29m，彈性釋水系數μ*=0.0058。

按上述方案開采，開采20年末水源地中心SK3井水位降深為13.99m，水源地含水層隔水頂板一般在20m～30m，在連續疏干20年的情況下，地下水水位下降值未超過承壓含水層頂板，規劃水源地井之間相互干擾較小。

3.4.5 允許開采量保證程度分析

普查區多年平均天然補給量為157.16×104m3/a，現狀年開采量18.35×104m3/a；規劃水源地開采量146.00×104m3/a，規劃水源地開采后需要動用原有地下水儲存量，開采保證程度不高。但基于普查區地下水彈性儲存量為1.510×108m3，地下水儲存量豐富，地下水調節作用較強，且開采后地下水水位降深幅度較小，因此該水源地仍存在一定的開發前景。

4. 結論

該區地下水儲存量豐富，地下水調節作用較強，且開采后地下水水位降深幅度較小，因此該水源地仍存在一定的開發前景。