青島市大沽河地下水資源量研究

溫洪啟胡 萌何 鵬

青島市大沽河地下水資源量研究

溫洪啟1胡 萌1何 鵬2

青島市是我國嚴重缺水的城市之一，隨著社會經濟的快速發展和工業用水量的不斷增長，水資源供需矛盾日趨突出。大沽河水源地是青島市穩定的地下水水源地，在保障城市飲水安全中發揮著不可替代的作用。本文選取大沽河地下水富水區進行研究，評估該區域地下水資源量及開采潛力，為青島市地下水資源開發利用和管理保護提供科學依據。

一、大沽河水系水文地質

1.地下水富水區范圍

大沽河地下水富水區主要沿大沽河古河道分布，橫跨膠州、即墨、平度及萊西四個市，北界姜格莊村—呂戈莊村—樸木村，西界姜格莊村—云盤頂—崖頭村—南村—南膠萊河—運糧河—劉家店村，南界大麻灣村—G204國道，東界樸木—棲鳳臺村—移風店鎮后古城村—藍村—G204國道。區域總面積383.6km2，其中強富水性區域面積206.6km2，中等水源地面積 177.0km2。

2.含水層類型及賦存條件

大沽河地下水富水區地下水主要賦存在第四系沖積—沖洪積層下的砂和砂礫石層中。在平面上砂層分布受大沽河古河谷形態的控制，呈現出近似南北向的狹長帶狀，寬度一般5～7km，在縱向上多為雙層構造，上覆土層一般為2～5m，南北兩端土層較厚為3～5m。土層之下為不同粒徑的砂及砂礫石，厚度為4～8m，根據含水層富水性及巖性可分為三個帶：

①以中粗砂和粗砂礫石層為主的強富水區

主要沿大沽河、小沽河古河道主流帶分布，寬度 2～6km，堆積物8～20m，一般為雙層結構，上部為0～3m砂質粘土或粘質砂土，下部為4.5～3m的中粗砂。現代河床新老砂層連成一體，為單層結構。含水砂層顆粒較粗，厚度4.5～8m，透水性和富水性較強，滲透系數一般為150m/d，單井涌水量大于1000m3/d。地下水埋深1～3m，具有微承壓性。

②以粗中砂為主、中粗砂及含礫中砂次之中等富水區

主要分布于古河道主流帶兩側，呈不對稱雙帶狀，寬度1～1.5km，雙層結構，砂粘或粘砂蓋層厚3～4m，下部砂層以粗中砂為主，中粗砂及含礫中砂次之，厚度2～6m，富水性中等，單井涌水量一般500～1000m3/d。

③以中砂、中細砂為主弱富水區

主要分布于河谷沖積平原的邊緣，堆積物全為雙層結構，蓋層中含有大量鈣質結核，下部砂層中以中砂、中細砂為主，分選性較差，含粘土質較多，偶爾夾粘性土薄層，厚度變化1～4m，富水性不均勻，一般小于500m3/d。

二、補給量分析

1.降雨入滲補給（Q降）

降水量采用青島市多年平均降雨量691.6mm，降雨入滲系數參照《青島市第四系孔隙水資源評價》選取。根據公式：

式中：Q降—日平均降水入滲補給量（萬m3/d）；

F—降水入滲面積（km2）；

α—年平均降水入滲系數；

X—年降水量（mm）。

計算得大沽河地下水富水區年降水入滲補給量為15.31萬m3/d，詳見表1。

2.地下水徑流補給（Q徑流）

大沽河地下水富水區地下水徑流補給量由以下三部分組成：第一部分來源于大沽河上游（B1斷面）地下水徑流補給；第二部分來源于小沽河下游（B2斷面）地下水徑流補給；地下水側向徑流補給（左、右兩側）。按公式：

式中：

Q徑流—地下水徑流量（萬m3/d）；

K—滲透系數（m/d）；

I—自然狀態或開采條件下的地下水水力坡度；

B—計算斷面的寬度（m）；

M—含水層的厚度（m）。

計算得大沽河地下水富水區地下水徑流補給量為0.49萬m3/d，詳見表2。

3.河流入滲補給（Q河）

大沽河地下水富水區建有攔河閘、橡膠壩11座，其中程家小里攔河閘與孫洲莊攔河閘之間地下水與地表水補給關系表現為地下水補給地表水，其余各閘壩間地下水與地表水補給關系表現為地表水補給地下水（引黃濟青攔河閘與賈疃橡膠壩條件相近，合并一起計算；南莊橡膠壩段地表水補給量小可忽略不計）。按公式：

表1 多年平均降雨入滲補給量計算表

表2 徑流補給量計算表

表3 河流入滲補給量計算表

表4 地下水補給量（Q補）統計表（萬m3/d）

表5 潛水蒸發量計算表

表6 河流排泄量計算表

表7 地下水排泄量統計表（萬m3/d）

表8 地下水儲存量計算表

式中：Q河—河流入滲量，（萬m3/d）；

L—河道長度，（km）；

K—滲透系數，（m/d）；

M—含水層厚度，（m）；

I—水力梯度；

T—補給時間（d）。

計算得大沽河地下水富水區河流滲漏補給量為5.53萬m3/d，詳見表3。

4.灌溉回滲補給（Q灌）

根據青島地下水開發利用現狀調查，大沽河地下水富水區農業灌溉用水量為5.45萬m3/d。灌溉入滲系數β取0.15。按公式：

計算得大沽河地下水富水區灌溉回滲補給量：

Q灌=β·Q采=0.15×5.45=0.82萬m3/d。

綜合以上計算結果，多年平均條件下大沽河地下水富水區地下水補給量為22.15萬m3/d，詳見表4。

三、排泄量

1.人工開采

根據地下水開發利用現狀調查，大沽河地下水富水區生活用水量為10.3萬m3/d，工業用水量5.06萬m3/d，農業灌溉量為5.45萬m3/d，大沽河地下水富水區實際人工開采量為20.54萬m3/d。

2.潛水蒸發

按潛水蒸發公式：

式中：Q蒸發—潛水蒸發量（萬m3/d）；

C—潛水蒸發系數；

F—蒸發區面積（km2）；

ε—水面蒸發強度。

計算得大沽河地下水富水區潛水蒸發量為0.97萬m3/d，詳見表5。

3.河流排泄

大沽河地下水富水區上游程家小里攔河閘與孫洲莊攔河閘間地下水向河水排泄。按公式（3）計算，大沽河水源地河水排泄量為0.33萬m3/d，詳見表6。

由于下游修建有截滲墻，地下水徑流排泄幾乎為零。綜合以上計算結果，多年平均條件下大沽河地下水富水區地下水總排泄量為21.84萬m3/d，詳見表7。

四、儲存量

1.承壓水含水層儲存量

根據承壓水含水層的彈性儲存量公式：

式中：Q儲—地下水的彈性儲存量，（萬 m3）；

F—含水層的面積，（km2）；

S—彈性釋水系數；

h—承壓水含水層自頂板算起的壓力水頭高度，（m）。

計算得大沽河地下水富水區地下水儲存量為36660萬m3，詳見表8。

2.可調節儲存量

根據儲水層的分布規律，并結合大沽河地下水富水區地下水開采實踐，動用大沽河地下水富水區2/3的儲存量24440萬m3，以四枯一豐做為調節周期，年均可調節儲量Q動=24439.85/4=6110萬m3/a，折合16.74萬 m3/d。

五、可開采量

1.允許開采量

根據Q允=Q補-Q蒸發，計算大沽河水源地多年平均條件下地下水允許開采量：Q允=22.15-0.97=21.18萬m3/d。

2.應急開采量

在特枯年份可進行應急性疏干開采：Q應急=Q允+Q動=21.18+16.74=37.92萬m3/d。

六、結論

大沽河地下水富水區地下水儲存量為36660萬m3，年均可調節儲量6110萬m3/a，多年平均條件下地下水允許開采量21.18萬m3/d，特枯年份應急性疏干開采量37.92萬m3/d■

（作者單位：1.青島市水資源辦公室266000 2.青島地礦巖土工程有限公司266000）