淺議陜西省關中平原地下水可開采量計算方法

徐 燕，王建強，寧軍妮

(1.陜西省水工程勘察規劃研究院，陜西 西安 710003；2.陜西警官職業學院，陜西 西安 710021)

地下水資源可開采量是指在可預見的時期內，通過經濟合理、技術可行的措施，在不致引起生態環境惡化條件下允許從含水層中獲取的最大水量。一般采用水均衡法、實際開采量調查法和可開采系數法三種方法評價地下水可開采量，并按照“多種方法、綜合分析、從嚴選用”的原則確定地下水資源的可開采量。筆者通過參與全國第三次水資源調查評價時，按照水利部下發《第三次全國水資源調查評價平原區地下水可開采量計算方法》中采用水均衡法和可開采系數法對陜西省關中平原進行計算比較，取兩者的小值作為可開采量時發現，水均衡法不適合關中平原。

1 關中平原基本情況

關中平原，素有“八百里秦川”之稱，南依秦嶺，北界北山，西起寶雞，東至潼關，東西長360 km，南北寬30～80 km，面積21 394 km2，占全省總面積的10.4%。地貌形態為三面環山，西部合攏向東敞開的盆地，海拔一般為325～900 m，地勢西高東低，渭河橫貫盆地中部，自山前向盆地中心依次形成山前洪積平原、黃土臺塬、河谷階地等地貌形態，呈階梯狀向盆地傾降。與渭河水面的高差，河流階地高出幾米至百余米，黃土臺塬和洪積扇一般高出150～300 m。渭河一、二、三級階地發育較普遍，四級階地主要分布于眉縣以西地區。關中地區交通便利、氣候溫和、物產豐富、經濟發達，為工、農業和文化發達地區之一，是我國重要的西部重鎮，也是絲綢之路文化的起點。

地下水作為水資源的重要組成部分，在保障陜西省城鄉居民生活用水、支持社會經濟發展、維持生態平衡等方面發揮了十分重要的作用。尤其是在地表水資源相對缺乏的關中平原，地下水資源具有不可替代的作用，有的地方甚至是唯一的供水水源。而地下水的大量開采，導致陜西省關中平原地下水超采區面積有擴大趨勢，區域地下水位下降嚴重，形成區域性降落漏斗；同時地下水的過量開采給污染物下滲、遷移、擴散創造了條件，使地下水水質惡化，出現了一系列生態環境問題。因此科學合理又符合實際的計算陜西省關中平原地下水資源的可開采量是十分重要的。

2 關中盆地地下水可開采量計算

2.1 水均衡法

對地下水開發利用程度較高地區，可在多年平均淺層地下水資源量的基礎上，在總補給量中扣除難以襲奪的潛水蒸發量、河道排泄量、側向流出量、湖庫排泄量等，近似作為多年平均地下水可開采量，也可按下式近似計算計算單元多年平均地下水可開采量。

Q可開采=Q實采+ΔW

(1)

式中：Q可開采、Q實采、ΔW分別為多年平均地下水可開采量、2001-2016年多年平均實際開采量、2001-2016年多年平均地下水蓄變量。

對地下水開發利用程度較低地區，可考慮未來開采量可能增加因素及其引起的補排關系的變化，結合上述方法確定多年平均地下水可開采量。

2.2 可開采系數法

按下式計算計算單元多年平均地下水可開采量：

Q可開采=ρ×Q總補

(2)

式中：ρ為計算單元的地下水可開采系數，無量綱；Q可開采、Q總補分別為計算單元的多年平均地下水可開采量、多年平均地下水總補給量。

地下水可開采系數ρ是反映生態環境約束和含水層開采條件等因素的參數，取值應不大于1.0。

2.3 基本測算

W可開采量=Min(W總補給量-Ω·W不允許襲奪排泄量，ρ·W總補給量)

式中：W總補給量=W降水入滲補給量+W山前側向補給量+W地表水體補給量+W井灌回歸補給量+W其他補給量，

W不允許襲奪排泄量=W潛水蒸發量+W河道排泄量+W側向流出量+W湖庫排泄量+W其他排泄量，各項量采用關中平原區2001-2016年多年平均淺層地下水資源量(礦化度M≤2 g/L)的計算成果。式中Ω為不允許襲奪系數，其取值范圍參見表1。

表1 參數取值范圍

關中平原地下水資源計算劃為五級分區，同時在五級分區的基礎上，再主要按低序次地貌成因類型，并考慮地下水埋深、包氣帶巖性和地下水補排條件、含水層富水性等進行劃分地下水資源計算單元。在關中平原主要劃分為洪積扇、黃土臺塬、塬間洼地、階地、低階地以及沙苑六種計算單元。以寶雞峽至咸陽北岸水資源四級區中的寶雞峽至武功、武功至咸陽兩個五級均衡區中寶雞和咸陽兩個區為算例進行計算比較見表2。

表2 可開采量計算成果對比表

3 可開采量確定

關中平原與南北兩側及西端山區之間的地下水水力聯系微弱，可視為隔水邊界或微弱透水邊界，黃河是南北向的東部排泄邊界，渭河是東西向橫貫盆地的內部排泄邊界。因此，關中地區是一個水文地質結構完整、含水系統與水流系統相對獨立、水循環開放的地下水系統。北山山前洪積扇是山丘區向平原區的過渡地帶，主要接受降水、山區徑流和黃土越流補給，水循環交替作用十分積極。黃土臺塬主要接受降水入滲補給，微弱地向沖、洪積平原孔隙含水系統排泄，與周邊水力聯系較差，地下水埋深較大。階地、低階地除枯水期斷流外，幾乎常年接受河水補給，徑流交替積極，同時由于地下水埋深較淺，降雨入滲和地表水補給比較強烈。

根據不同地貌單元地下水賦存特性，結合區內地下水長期的實際開采，地下水可開采模數的一般規律是低階地>階地>洪積扇>黃土塬，表2中的可開采系數主要是以區域水文地質特征和開采條件為定值依據，對于地下水位下降區，原定的可開采系數如果不當，可依據實際開采量調查和地下水位升降情況作出適當調整，在關中平原可開采系數取值0.60～0.89，因此可開采系數法能基本反映關中平原的地下水可開采量。而表2中的水均衡法計算低階地的可開采量特別低，與實際相悖，主要原因是低階地與河道之間的側向補排較為積極，這部分在水均衡法中作為不可襲奪量扣減后，再算可開采量，使得低階地的可開采量太小，不符合關中地區地下水開采習慣。

根據上述對比分析，確定陜西省關中平原以可開采系數法為主要方法，以實際開采量調查法為參考方法計算地下水可開采量。水均衡法適用于開采分布較為均勻，地下水水力坡度較低的一般平原區，不適用于水力坡度較大的關中平原。

4 結語

根據《全國地下水利用與保護規劃(2016-2030年)》明確要求省區開采總量控制目標分解到市縣行政區，因此首先需要合理計算各市縣地下水的可開采量，再以此計算成果為依據，分解開采量總量控制目標。筆者通過參與全國水資源調查評價時發現計算地下水資源可開采量時，水均衡法相對實際開采量調查法和可開采系數法有一定的適用范圍。