山东省水资源学术讨论会交流材料

 

 

 

水资源计算区的划分与地下水补给量估算方法

 

（一九八一年十月）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   章 丘 县 水 利  局

 

 

 

 

 

目       录

 

前    言 ---------------------------------------------------------

 

一、均衡计算区的划分与水量均衡计算------------------------------

(一)在同一个地表水系内，自上游分水岭往下游按水文地质类型划分计算区-

(二)在同一水文地质单元内，按地表水系划分计算区---------------------

(三)以河川枢纽工程和灌区控制范围划分计算区-------------------------

(四)水资源计算区与水系流域、水文地质单元、水利化分区的关系---------

 

二、地下水补给量的分析与估---------------------------------------

(一)山丘基岩裸露区、煤田矿坑区、河谷平原---------------------------

(二)冲积平原区-----------------------------------------------------

(三)黄泛平原区-----------------------------------------------------

 

三、有关水文地质参数的确定---------------------------------------- 

 

 

 

附图：章丘县地下水计算区分区及补给模数图

 

 

                                       前        言

 

    我省县级农业自然资源调查与农业区划工作，已在地（市）进行了试点，笔者有幸参加了济南市在章丘县区划试点水资源调查评价工作。这项工作是按照省水利厅制定的“山东省各县（市）水资源调查评价与水利化区划工作提纲”进行的。工作中笔者深深感到象章丘这样的地形、地貌和地质类型多样化的县，同它相似的还有淄博、历城等鲁中北部地区，水资源调查必须很好的研究水资源计算区的划分，弄清各计算区之间地表水与地下水的相互转化和补排关系，才能得到理想的计算成果。做到这一点，除有一定的地质学理论基础以外，还要有长期的野外水文地质工作和钻探实践经验。从不断的积累、整理和分析大量的实际资料中，熟悉和掌握本地区的水文地质特点和地下水开发利用现状，熟悉本地区的经济技术水平，着重分析研究在不同的水平年本地区对水资源的最大需要量。计算天然补给量是否正确，因为采用大区域水量均衡计算法进行计算，结论应该正确。

    所谓水均衡计算法是在一个流域内，由上游计算区开始，沿了地表水、地下水的流向向下游逐区进行补给和排泄相等的水均衡演算。如果地表水与地下水流向不一致，则须按各自的流向逐区向下游演算。并且每到一个地表拦蓄工程，对照其历年蓄水资料，计算成果可以得到验证。最终以明流排出县境的流量，亦应与实际观测数据相符。水库等拦蓄工程历年蓄水资料的分析，不仅可以对地表径流量进行还原计算，而且对地下水（基流）和上游各计算区采用的水文地质参数是否合理，也是一次综合验证。当然随着人们认识的提高和各种测试工作的开展，水资源计算精度会更加符合实际。本文现将这次地下水资源计算中遇到的一些主要问题和解决办法作如下介绍，错误之处请予批评指正。

 

            水资源计算区的划分与地下水补给量的估算方法

 

一、均衡计算区的划分与水量均衡计算

 

    水资源包括地上水资源与地下水资源，就它们的计算区来说，区内自然条件应该完全一致。水资源计算区的划分原则应该是：（1）气候条件，包括降雨、蒸发量相同或大致相同的区域。（2）地形地貌条件相同或大致相同的区域。（3）水文地质条件，也就是地表水“下垫面”相同或大致相同的区域。（4）水文地质参数α（降雨入渗系数）、u（给水度）、c (潜水蒸发系数) 、e（水力坡度）、k（渗透系数）、△₀（年变化幅度）相同或大致相同的区域。具体划分方法如下：

 

    （一）在同一个地表水系内，自上游分水岭往下游按水文地质类型划分计算区

以章丘西巴漏河流域为例（见附图），在流域内自上而下，由南往北划分为：

    1.“垛库流域”，该区地质类型为变质岩，地表水与地下水流向一致，为一“闭合流域”，出口处为垛庄水库，故名。

                            计算区面积               56平方公里

                            多年平均降水量           750毫米

                            多年平均径流深           170毫米

                            多年平均径流量           1209万立米

                            降雨入渗系数             0.1

                      收入项：

                            降雨入渗量               420万立米

                      支出项：

                            总补给量                 420万立米

 

    变质岩地下水类型属风化裂隙潜水，因地下地上皆为一闭合区，基岩深部不漏水，该420万立米如无开采，即因重力作用于谷底全部转化为地表水，并以“河渠排泄”（基流）形式排入水库。水库库尾来水应算入此量，流动中的蒸发量忽略不计。

    2.“横河流域”，该区基岩属寒武系灰页岩，地表水系为西巴漏河支流横河流域，故名。该区南部分水岭与不透水变质岩的“垛库流域”为界，北以下奥陶统

不透水白云质灰岩与“埠村南”计算区为界，西部分水岭为一巨大山体，岩层透水性极差，全流域可视为地下水闭合流域，地表水系与地下水系出口处为横河与西巴漏河交汇点。

                             计算区面积               89.93平方公里

                             多年平均降水量           725毫米

                             多年平均径流深           150毫米

                             多年平均径流量           1349万立米

                             降雨入渗系数             0.15

                       收入项：

                             降雨入渗量              978万立米

                       支出项：

                             总补给量                100万立米

                             侧向排泄                878万立米

 

    上游计算区“垛库流域”内，因地表径流全部被水库拦蓄，多年平均径流量小于水库设计兴利库容，水库多年平均不溢洪，故对本计算区无“河渠补给”；地下潜流亦被全部拦截，故对本计算区亦无“侧向补给”。水均衡计算本区降雨入渗量978万立米为唯一收入项。

    计算区内现有岩心井22眼，水浇地500亩，地下水年提取量为20万立米。根据本区宜井耕地与人蓄吃水估算，地下水最大可开采利用量约100万立米，填入地下水资源表“总补给量”一栏。从本区收入项978万立米中扣除此100万立米，其余878万立米即为补给下游计算区“埠村南”的“侧向补给量”。

    由此可见，地下水资源计算表中的“总补给量”100万立米，实质上是本区的地下水最大可开采利用量，也是一个“设计开采量”。这个数量是在降雨入渗（本区为978万立米）、侧向补给（本区为0）、河渠补给（本区为0）构成的“天然补给量”以内，根据经济技术条件和区内可以产生投资效果的需水量、地下水开采现状与远景规划设想而估算的数值。从天然补给量中扣除此量，余者既不能开采，或者开采了也没有用，它自然向下游排泄，计入下区的收入项。

    因为采用“大区域地下水均衡法”计算，划分的水资源计算区是“水均衡计算区”，本区地下水的收入项，应当等于支出项。本区最大可开采利用量100万立米是支出项，补入下区的878万立米也是支出项，只有这样才能均衡起来。在100万立米没有全部开采以前，侧补下区的数量大于878万立米。如果可开采利用量（“设计开采量”）本区确定为80万立米，那么侧补下区的数量将增加20万立米。估算的数值，不能理解为任意的，是建立在调查研究，分析计算的基础上的，是以计算区内水文地质条件和水资源数量和社会经济技术条件为依据的。

    3.“埠村南”。该区属奥陶系石灰岩分布区。地表水与地下水流向不一致，地底下为一非闭合区。地表水属西巴漏河流域。地下水沿石灰岩走向向西北运移，其潜流加入地表水系巨野河流域之地下水。该区地处重要居民点埠村以南，故名。

                              计算区面积               84平方公里

                              多年平均降水量           700毫米

                              多年平均径流深           75毫米

                              多年平均径流量           630万立米

                              降雨入渗系数             0.6

                        收入项：

                              降雨入渗量               3528万立米

                              河渠补给量               809万立米

                              侧向补给量               878万立米

                        支出项：

                              总补给量                 20万立米

                              侧向排泄：               685万立米（入下游计算区

                            “埠村煤田”               4510万立米（入下游计算区

                                                            “巨野上游”）

                                    

    本区降雨按入渗系数0.6计算。河渠补给量为“横河流域”地表径流量1349万立米，入本计算区亦按0.6入渗。侧向补给量878万立米为“横河流域”地下水的侧向排泄量。“总补给量”按设计开采量20万立米确定，其余685万立米与4510万立米分别排入下游计算区“埠村煤田”与“巨野上游”。

    4.“埠村煤田”。计算区东大体以文祖断层与奥陶系灰岩相隔，西以其他断层为界，地下水为一闭合区。地表水来源于上游计算区“埠村南”和“断层东”。

                              计算面积                 23.13平方公里

                              多年平均降水量           675毫米

                              多年平均径流深           100毫米

                              多年平均径流量           230万立

                              降雨入渗数               0.6

                        收入项：

                              降雨入渗量               936万立米

                              河渠补给量               1180万立米

                              侧向补给量               500，685万立米

                        支出项：           

                              总补给量                 1800万立米（可开采利用量）

                              侧向排泄量               900万立米

                                                       600（矿水）万立米

     该区“河渠补给量”的来源有三，即“横河流域”、“埠村南”、“断层东”三区来的地表径流，流经本区的入渗量仍按入渗系数0.6计算。

    一是“横河流域”来水量：

89.93×150×0.1×（1－0.6）×0.6＝323.8（万立米）

式中（1－0.6）为横河来水流经“埠村南”末渗漏部分，流至煤田后，以渗漏系数0.6渗入煤田。

    二是由文祖断层以东的计算区地表径流，入本区后渗漏量为：

106.25×75×0.1×0.6＝478（万立米）（“断层东”面积106.25、径流深75）

    三是由“埠村南”来的地表径流，至本区以0.6渗漏：

84×75×0.1×0.6＝378（万立米）

    以上三项相加：323.8+478+378＝1180（万立米）

    该区“侧向补给量”由埠村南侧补本区为685万立米计算，“断层东”侧补本区500万立米（见本文“断层东”）。

    本区总补给量1800万立米（设计开采量），其中埠村煤田平均年排水量1300万立米，区内开采量确定为500万立米。即本区最大可能开采量为1800万立米。

    其它支出项有基岩侧补下游区“大站南”900万立米，第四系补给下游区大站南600万立米（矿水转化），均由分析试算而得（最终由下区大站水库还原计算确认）。该区收入与支出项均为3300万立米。

    5.“大站南”。该计算区为典型丘陵河谷，边界处有不透水砂岩裸露，第四系古河床局部被当今河道切割，降雨入渗系数采用0.2。该区流域出口处为大站水库，计算区以“大站南”命名。

                              计算区流域面积           40.75平方公里

                              多年平均降雨量           675毫米

                              多年平均径流深           100毫米

                              多年平均径流量           407.5万立米

                              降雨入渗系数             0.2

                        收入项：

                              降雨入渗量               275万立米

                              河渠补给量               600（矿水），208万立米

                              侧向补给量               900万立米

                        支出项：

                              侧向排泄量               782.7万立米

                              总补给量                 1200万立米

大站水库接受上游各计算区多年平均地表径流量计算如下：

                  （1）横河流域：89.93KM²×150×0.1×0.4×0.4×0.8=172（万立米）

                  （2）埠村南：84 KM²×75×0.1×0.4×0.8=201（万立米）

                  （3）埠村煤田：23.13KM²×100×0.1×0.8=185（万立米）

                  （4）断层东：106.25KM²×75×0.1×0.4×0.8=255（万立米）

                  （5）计算区本身：40.75×100×0.1×0.8=326（万立米）

                   以上累计1139万立米，符合建库15年来的平均库尾来水数值。

 

    该库自76年以来经防渗处理平均每年仍渗漏700万立米

                   1139－700＝439（万立米），符合该水库多均蓄水可利用量。

    河渠补给量（矿水600和208万立米）大部沿西巴漏河西岸向西侧补给，水库因库尾防渗墙潜流不入库。总补给量即可开采量1200万立米，由本区旱田需水量与宜井条件分析而定。

 

    （二）在同一水文地质单元内，按地表水系划分计算区

    以明水泉补给区（水文地质单元）为例说明如下：该补给区南以分水岭（变质岩、寒武系页岩、奥陶系白云质灰岩等不透水层）为界，北以石炭系页岩为界，东以禹王山断层为界，西以文祖断层为界，主要地质类型奥陶系中统石灰岩，为一地下水的闭合区，称“明水泉泉域”，面积为355.46平方公里。其中属淄博市面积105平方公里。补给区的地表水系流向均由南而北，而地下水的流向，却以由东向西为主，表现了地表水与地下水流向不一致。明水泉是这块面积上的最低缺口，地下水由此排泄，转化为泉水地表水，多年平均流量为1.2亿立米。补给区的地表水系，属东巴漏河流域的计算区取名为“县外流域”、“杏库上游”、“第五峪”三个支系流域；属西巴漏河流域的计算区有 “明水南”、“断层东”的两个支系流域。它们地表以分水岭为界，地下相互通联。这样划分是因为各计算区产生的地表水，排入下游计算区的时候，在流动过程中对下游计算区有“河渠补给”地下水问题，这部分地下水的“河渠补给量”是由上游区的地表水来水量计算的。因为各计算区地质类型不同，“下垫面”不同，地表径流深也不同，不这样划区，即无法进行地下水的均衡计算。

明水泉补给区按地下水流向分区计算补给量如下：

    1.“县外流域”（淄博）：地质类型属寒武系与奥陶系，以石灰岩为主。

                              计算区面积               105.7平方公里

                              多年平均降水量           750毫米

                              多年平均径流深           75毫米

                              多年平均径流量           795.8万立米

                              降雨入渗系数             0.6

                        收入项：

                              降雨入渗量               4756.8万立米

                        支出项：

                              总补给量                 1000万立米

                              侧向排泄                 3756万立米

                    扣除当地开采量1000万立米，，侧补“杏库上游”3756万立米。

 

    2.“杏库上游”：地质类型属中奥陶统石灰岩。

                              计算区面积               74.25平方公里

                              多年平均降水量           730毫米

                              多年平均径流深           75毫米

                              多年平均径流量           557万立米

                              降雨入渗系数             0.6

                        收入项：

                              降雨入渗量               3252万立米

                              河渠补给                 159万立米

                              侧向补给                 3756.8万立米

                        支出项：

                              河渠排泄                 0万立米

                              侧向排泄                 500万立米，6567万立米

                              总补给量                 100万立米

 

    上述河渠补给159万立米，由“县外流域”地表径流流入本区以0.6入渗而得，河渠排泄为0，原因是本区为纯石灰岩地区，渗漏严重，只有河道行洪，并无河道基流产生。侧向排泄500万立米至下游区“阎满煤田”，由模拟分析而得。侧排6567万立米（最终由明水泉排泄），由均衡计算而得。总补给量100万立米，为根据本区地下水开采现状经济技术条件和需水量分析确定的最大可开采利用量（设计开采量）。

    3.“第五峪”：地质类型同上。

                              计算区面积               42.45平方公里

                              多年平均降水量           700毫米

                              多年平均径流深           75毫米

                              多年平均径流量           318万立米

                              降雨入渗系数             0.6

                        收入项：

                              降雨入渗量               1783万立米

                              河渠补给                 0万立米

                              侧向补给                 6567万立米

                        支出项：

                              河渠排泄                 0万立米

                              侧向排泄                 1000万立米，7050万立米

                              总补给量                 300万立米

 

    其中侧补6567万立米由“杏库上游”侧补而来。河渠补给为0表明无上游区，因而也没有上游洪水经过本区。河渠排泄为0，表明石灰岩严重渗漏，无“基流”产生。侧向排泄1000万立米，至上皋煤田，由模拟分析而得。侧向排泄“明水南”6567万立米，由均衡计算而得。总补给量300万立米，根据本区经济技术条件需要与可能而定。

    4.“断层东”：指文祖断层以东的西巴漏河流域，地质类型同上。

                              计算区面积               106.25平方公里

                              多年平均降水量           700毫米

                              多年平均径流深           75毫米

                              多年平均径流量           797万立米

                              降雨入渗系数             0.6

                        收入项：

                              降雨入渗量               4622万立米

                              河渠补给                 0万立米

                              侧向补给                 0万立米

                        支出项：

                              河渠排泄                 0万立米

                              侧向排泄                 3672、 250、 500万立米

                              总补给量                 200万立米

 

    该区地表径流排入“埠村煤田”，以0.6入渗系数作为“河渠补给”煤田地下水，地下水补给量除本区可开采利用量（即总补给量）200万立米以外，其余分别均衡算入“明水南”（3672万立米）、“朱库流域”（250万立米）、“埠村煤田”（500万立米）。

    5.“明水南”。地质类型同上。

                              计算区面积               26.8平方公里

                              多年平均降水量           650毫米

                              多年平均径流深           100毫米

                              多年平均径流量           268万立米

                              降雨入渗系数             0.6

                        收入项：

                              降雨入渗量               1045万立米

                              河渠补给                 0万立米

                              侧向补给                 7050万立米，3672万立米

                        支出项：

                              河渠排泄                 0万立米

                              侧向排泄                 11167万立米

                              总补给量                 600万立米

 

    上述“侧向补给”7050万立米，由“第五峪”而来。“侧向补给”3672万立米，由“断层东”而来。计入本区降雨入渗量1045万立米，合计11767万立米。扣除本区设计开采量600万立米，余11167万立米，此为明水泉补给区按设计开采后的泉水出流量。

 

    （三）以河川枢纽工程和灌区控制范围划分计算区

    1、以河川枢纽工程划分计算区：以东巴漏河杏林水库为例，杏库流域包括五个计算区：“县外流域”、“杏库上游”、“阎满煤田”、“东巴河北” 、“东巴河南”，以上五区的地表径流全部注入杏林水库，再就是第四系古河床的地下潜水，全部至杏库被拦截。杏林水库年库尾来水量是检查流域内各计算区地表径流深、径流系数、地下水入渗系数、地表水径流中沿途渗漏量、河渠排泄量等计算评价结果是否正确合理的一道关卡。该库设计多年平均入库径流量1500万立米，但建库十年的考查多年平均蓄水量仅300万立米。上游地表径流流经“阎满煤田”渗漏严重（矿坑塌陷），矿坑年排水量200万立米。上游地表径流经库尾二迭系奎山组石英砂岩严重渗漏，沿砂岩走向向流域外年排泄600万立米。流域内提取第四系地下水200万立米。水库本身渗漏及蒸发损耗200万立米。减去上述渗漏损失1200万立米，该库仅剩300万立米。这证明杏库流域各计算区确定的地表、地下水各种计算参数，诸如石灰岩地区多年平均径流深75毫米，径流系数0.1；丘陵河谷地区地表径流深100毫米，径流系数0.15；石灰岩及煤田入渗系数0.6；丘陵河谷入渗系数0.1等，都是正确的。

    水利工程已改变了原来的天然地表水、地下水的运动状态，打破了原有的动态平衡，而建立了新的动态平衡。水库大坝不仅拦截了地下水，使地下水变为地上水，而水库的渗漏部分，对水库下游来说，又补充了地下水。这表明水资源计算区的划分，必须而且不可能不考虑水利工程这一重要因素。

    2、以灌区控制范围划分计算区：以明水泉为水源的绣惠灌区工程，设计灌溉粮田10万亩，目前实灌6.24万亩。该渠系控制范围地貌属巨野河、绣江河两岸的冲积平原，各方面来的地下水已相互混合。尽管地表水系不同，但灌溉渠系已成联系它们网络。明水泉群巨大流量已改变原来的各水系之间地表、地下水的动态平衡。明水泉下泄水通过河渠侧补地下水。绣惠渠的渠系利用系数为0.4，灌溉回归系数为0.2，灌溉回归水年均1600万立米，同样补充了地下水。因为该区与相邻计算区具有不同的特点，这次水利化分区，以此为根据单独划区。该计算区的划分，与水利化分区Ⅱ2—5—2区一致。另外，绣惠灌区以下小清河南岸冲积平原井灌区、小清河北岸黄泛平原引黄灌区分别划为计算区，也与水利化分区一致。

 

    （四）水资源计算区与地表水系流域、水文地质单元、水利化分区的关系

    水资源计算区实际上是两张比例尺相同的水系流域图与水文地质分区（单元）图迭加在一起，两种划分界线共同圈定的范围。各个计算区有自己独特的流域水系、地形地貌、水文地质、水利工程设施，最后兼顾行政区划，确定水利化分区。水利化分区在山区和丘陵地区，因为行政区划与自然区划不尽一致，有的一个计算区分属于两个水利化分区。此时，计算区中算得的地表、地下水量，须按实际条件与可能向两个水利化分区进行分配。至于平原区，计算区没有像山区丘陵那样复杂和零散，应该与水利化分区一致。

 

二、地下水补给量的分析与估算

 

    地下水补给量是指单位时间内流入含水层的总水量。补给量包括天然补给量、人工补给量和开采后新增加的补给量。后者是人为的因素，也是天然补给为前提的，没有大区域或地质单元的“天然补给量”也就没有小区的人工补给量和开采后新增补给量。

    一个均衡计算区内，地下水的补给量是以最大可能开采利用来表征的，是根据补排关系和收支平衡原则进行水量均衡计算的。一个均衡计算区内，不可能也没有必要把补给的水量都开采出来，因而就不可能阻止它向下游区排泄。因此，一个计算区的补给量，实质就是在本区根据需要与可能确定的可开采利用量，也就是“设计开采量”。“需要量”由计算区内工农业用水及人畜吃水调查资料分析确定。“可能量”是根据计算区内的水文地质条件和抽水试验数据确定。需要量大于可能量以可能量为本区补给量；可能量大于需要量，以需要量为本区补给量，余者可向下游计算区均衡。

    补给量总的是来自大气降水，但具体到一个计算区内，来源不尽相同。有单方面的，也有多方面的。如降雨入渗，侧向补给、河渠补给、灌溉回归，越流补给等。

    章丘这次计算地下水的补给量，共划分均衡计算区28个（见地下水分区补给模数图）。其中山区丘陵25个，冲积平原2个，黄泛平原一个。进行水均衡计算时，从上游计算区开始，按照补排关系，逐个向下游演算。如果地表水与地下水流向不一致，须按各自的流向，逐区向下游演算，直到排出县境为止。本县自南而北为基岩裸露山区（水利区划为Ⅱ3—9—1区）、丘陵包括煤田矿坑（水利区划为Ⅱ3—9—2区）、河谷平原（水利区划为Ⅱ2—5—1区），已如前述共划分25个计算区。

    山前平原（水利区划为Ⅱ2—5—2区）和小清河南岸平原（水利区划为Ⅱ2—5—3区），实际是同一个水文地质单元，地表属于西巴漏河和东巴漏河两个水系。Ⅱ2—5—2区包括引泉绣惠灌区（部分为井灌区），Ⅱ2—5—3区为纯井灌区。

    黄泛平原（水利区划为Ⅱ2—5—4区），属黄河与小清河之间的地区，地下水流向由北而南，侧向排泄入小清河。

    由于山区、丘陵、冲积平原、黄泛平原地下水径流条件不同，计算方法采用水量均衡法（水文学法）和抽水试验法（地下水动力学法）对照，最终以开采量验证。现分区计算地下水资源量：

 

    （一）山丘基岩裸露区、煤田矿坑区、河谷平原区：

    （水利化分区Ⅱ3—9—1、Ⅱ3—9—2、Ⅱ2—5—1区）

这类地区地下水水力坡度大，径流条件好，只计算地下水的径流量。径流量在这里称“天然补给量”或“动储量”。计算区中的可利用量（即填表中的“补给量”）是在天然补给量以内，根据经济技术条件和需水量，地下水开发现状和远景规划而估算的数值。从“天然补给量”中扣除本区可利用量（“设计开采量”），其余则是“侧向排泄”下游计算区的径流量。此径流量在下游区称“侧向补给量”。

某计算区的地表径流至下游区以后，部分渗入地下，称“河渠补给”量。而在本区则称“河渠排泄”量。

地下水“天然补给量”是按水文地质单元计算的，一个水文地质单元的若干个计算区可利用量之和加出境径流量，即为“天然补给量”。

本县地下水的天然补给量，以降雨入渗为主，石灰岩地区东南有淄博方面的多年平均侧向补给量3756万立米；西南有出境入历城的多年平均侧向排泄量为3694万立米。明水泉目前流量为1.2亿立米／年，待上游计算区的可利用量全部开发以后，多年平均径流量将减至1.1167亿立米。现将计算区中各地质类型的降雨入渗系数确定如下：

奥陶系石灰岩α＝0.6,根据明水泉年流量反求而得。

寒武系页岩α＝0.15，由东张自流井年流量反求而得。

变质岩与火成岩α＝0.1，由垛庄水库入库流量反求。

计算公式：Q_雨渗＝1000P·α·F

P为年降雨量、α为入渗系数、F为计算区面积。

煤田矿坑区α＝0.6由埠村煤田矿坑排水量证明。

丘陵河谷砂砾层α＝0.1，由杏林水库、大站水库历年多均来水量验算。按以上各类系数进行演算，其结果符合二库多均来水量。

 

    （二）冲积平原区（Ⅱ2—5—2、Ⅱ2—5—3区）

本区指山前平原和小清河南岸平原，统称“冲积平原”，此两个水利化分区属一个水文地质单元。计算地下水补给量方法如下：

    1、水均衡法（水文学法）：

                              计算面积：

                              Ⅱ2—5—2区             172.2平方公里

                              Ⅱ2—5—3区             288.4平方公里 合计460.6平方公里

                              多年平均降水量           600毫米

                              多年平均径流深           80毫米

                              多年平均径流量           3685万立米

                              降雨入渗系数             0.25

                        收入项：

                              降雨入渗                 5527万立米

                              侧向补给                 2694.9万立米（山丘区侧补）

                              河渠补给                 3000万立米（明水泉排量1.2亿

                                                                  按0.25补给）

                              灌溉回归                 1600万立米（绣惠灌区）

                                                       1537万立米（小清河南岸）

                              合   计                  14359万立米

                        支出项：

                              总补给量                3807万立米（Ⅱ2—5—2区实际开采）

                                                      8500万立米（Ⅱ2—5—3区实际开采）

                              潜水蒸发                421万立米（Ⅱ2—5—2区40.5平方公里）

                                      1833.7万立米（Ⅱ2—5—3区108.5平方公里）

                              合    计                14562万立米    （收支基本平衡）

 

    2、抽水试验法（地下水动力学法）（过水断面法）：

     计算公式为： Q_动＝K·e·F

K为渗透系数、e为水力坡度、F为过水断面。断面选在Ⅱ2—5—2与Ⅱ2—5—3区交界处，垂直于地下水的流向，地图上大致在石珩——山头店一线，长50公里，降深10米。这条线附近，有75年抽水试验井6处，渗透系数K平均为40米／昼夜，与有关经验系数相同。水力坡度e为2‰，由观测资料求出。具体计算如下：

Q_动＝50000×10×2‰×40×365＝14600（万立米）

断面年过水量14600万立米，与均衡法计算量基本相同。当年实际开采量为12307万立米，未超出资源补给量。

 

    （三）黄泛平原区（Ⅱ2―5―4区）：

    本区位于小清河与黄河之间，地下水流向由北而南，水力坡度为1／2000，径流条件极差，属盐碱涝洼地区。经引黄灌区治理，引黄与排涝相结合，实现了灌溉以引黄为主，局部井灌。但人畜吃水抽取井水，水质不佳。地下水0－10米为淡水，10－280米为咸水，280米以下为淡水。吃水井与灌溉井井深30米，水质为咸淡混合水。

    本区地下埋深＜3米者，169.6KM²，占全区面积253.2KM²的67％，潜水蒸发量大。地下水由降雨入渗、引黄回归和黄河侧渗（明流）补源，地下水埋藏深度仍维持0－3米。

根据抽水试验和外地试验数据，渗透系数K＝1~5米／昼夜。地下水排泄量（侧向排泄入小清河）数量甚微。由于引黄灌溉为主，井灌范围小，水位埋藏浅，降雨入渗补给量小，地下水资源量计算方法只计算“储存量”。

计算方法如下：

                              面  积                   253.2平方公里

                              含水层深度              6米（离心泵吸程）

                              给水度                  0.05

                              储存量                  253.2×6×0.05＝7596（万立米）

 

    井灌区按总面积1/3，计12万亩，每亩灌水量300立米，年灌溉用水3780万立米。人口10.5万，大牲畜4万头，综合用水定额100公斤/日，年需水量530万立米。以上合计4310万立米。

    引黄灌区七十年代提出“引黄补源、以井保丰”的治水口号，一度掀起打井高潮，最多地下水开采量达2500万立米/年。本文对该区地下水可利用资源量评价为2500万立米/年，并视为可以补偿的地下水资源量。

 

三、有关水文地质参数的确定

 

    （一）奥陶纪石灰岩地区降雨入渗系数的确定：

    此入渗系数α以明水泉年流量除以补给去年降水量而得。明水泉自1975年以后，每半月测流一次，存有完整资料，兹列于后：

                              1975年                 1亿3005万立米

                              1976年                 1亿3170万立米

                              1977年                 1亿3747万立米

                              1978年                 1亿4959.9万立米

                              1979年                 1亿5372万立米

 

                                以上五年平均流量为1亿4050.8万立米。

 

    补给区北侧为磁村、岭子、阎满、上皋等煤田分布区，沿走向长度25公里，与埠村煤田相比拟，后者走向长度为12.5公里，埠村各矿年排水量平均800万立米，故上述煤田接受石灰岩侧补1500万立米。补给区实际降雨入渗量为：

                    14050.8＋1500＝15550.8（万立米）--------------------------（1）

这次水资源调查收集整理了补给区中心位置阎家峪站，和东侧博山站，西侧埠村站的多年降雨资料。兹列举各站78~79年降雨量如下：

                    站  名                    1978年             1979年

                   阎家峪     全  年        842.7 毫米         745.7 毫米

                               6-9月        684.7 毫米         531.2 毫米

                   博  山     全  年        750   毫米         564.6 毫米

                               6-9月        633   毫米         375.1 毫米

                   埠  村     全  年        710.3 毫米         697.1 毫米

                               6-9月        606.9 毫米         535.9 毫米

 

参照北部其他雨量站，用泰森多边形法确定补给区多年平均降水量为730毫米，明水泉补给区面积为355.45公里²，多年平均降水量为：

                   355.45公里²×730毫米＝25948万立米---------------------------（2）

                  （1）÷（2）式为：15550.8÷25948＝0.59993＝0.6

由此可见，我县石灰岩地区，降雨入渗系数0.6是一个可靠的数值。

 

    （二）变质岩地区降雨入渗系数的确定：

    我县变质岩分布区仅垛庄水库流域一处，流域面积56公里²，垛庄水库以上还有龙王岭水库、百丈崖水库，三库全部容纳流域产流量，多年平均不溢洪。这次水资源调查，确定流域内多年平均降雨量为750毫米，径流深为170毫米，径流量为：

                   56公里²×170毫米＝952万立米（洪水）--------------------（1）

上述三库库容复核成果如下：

 

                  

                   表中   三库入库洪水+基流=1395万立米---------------------（2）

                              基流＝(2)－(1)＝1395－952＝443万立米

                              443＝750毫米×56公里²×α

                              α＝0.106    考虑潜水蒸发等项，确定

                              α＝0.1

 

    （三）火成岩地区降雨入渗系数的确定：

    火成岩地区与变质岩地区地下水同属风化裂隙潜水类型，风化深度0~20米，降雨入渗系数亦采用0.1。

 

    （四）寒武系下部页岩与石灰岩夹层地区降雨入渗系数的确定：

    寒武系地层分布于垛庄横河流域，文祖东张、胡山石匣、西周峪一带，参考Φ东张自流井补给面积3.5公里²，多年平均降水量725毫米。自流井最大涌水量80立米／时，最小10立米／时，平均45立米／时，全年流量39.42万立米。

                   39.42＝725×3.5×α          α＝0.1554＝0.15

    另外，根据卧虎山水库资料，该库地处寒武系地层，库水沿各层渗漏14%，接近0.15，为一旁证。

这次水资源调查，凡寒武系地层分布区，降雨入渗系数一律采用0.15。

 

    （五）煤田矿坑区入渗系数的确定：

    以埠村煤田为例，煤田面积23.13公里²，多年平均降雨量为675毫米。该煤田现有埠村煤矿年排水量平均800万立米，埠村公社4号井年排水量300万立米。煤田所有煤井年平均排水量为1200万立米。随着煤田进一步开采予计矿井最大用水量约1800万立米。

    通过水均衡计算，煤田上游石灰岩地区对本区侧向补给1185万立米，上游地区地表径流经过本区的“河渠补给”量为1180万立米。收入项1185＋1180＝2365万立米。

    本区支出项为最大可开采量1800万立米＋向下游侧补900万立米＝3300万立米。

                   3300－2365＝935万立米------------------------------------（1）

此935万立米为降雨入渗量。

                   本区总降水量为23.13公里²×675毫米＝1561万立米-------------（2）

                  （1）÷（2）：935÷1561＝0.599＝0.6

    矿区旧煤井密布，地层断裂，雨后基本不产地表径流。矿区垂直层走向断层较多，与奥灰通连较好。降雨入渗系数符合实际。

 

    （六）丘陵河谷地区降雨入渗系数的确定：

    丘陵河谷地区岩土类型比较复杂，有石英砂岩山丘，降雨入渗系数为0.15。页岩入渗量忽略不计。坡积物物质成分为红粘土、亚砂土、砾石碎屑物质，大部面积为耕作层复盖。另外河道冲沟发育，有的切割基岩。冲沟及河道塘坝数多。粘土与亚砂土降雨入渗系数在地下水埋深小于3米的情况下降雨入渗经验系数为0.1~0.2。但考虑丘陵地区地面坡降较大，不同于平原地区。因此确定降雨入渗系数为0.1。

 

    （七）河谷平原、山前坡地降雨入渗系数的确定：

    类型中仍可分为坡积与冲积交替地带，冲沟个别切割基岩，沉积物以粘土、亚砂土为主，地下水埋深10米左右，土类较坡积物细微。河沟切割处地下水埋藏较浅，降雨入渗系数确定为0.05。

 

    （八）冲积平原及黄泛平原降雨入渗系数的确定：

    在冲积平原地下水埋深小于3米的地区，降雨可直接入渗补给地下水，在地下水埋深大于3米的地区，降雨主要是通过径流汇集的沟渠、坑塘、洼地补给地下水。

考虑到降雨补给地下水的水量与土壤质地、降雨强度、降雨在时间上的分布以及地下水的埋深有关，参考河北省石津灌区资料，各种土质的降雨补给系数如下表：

 

 

    北京廖公庄均衡试验场入渗仪资料，提出在几种地下水埋深和土质条件下降雨入渗系数（%）如下表：

 

 

    河南省封丘均衡试验场资料，提出不同气候条件下降雨入渗系数（%）如下表：

 

 

    石家庄均衡试验场资料（表层为粘土，以下为亚砂土、粉砂），提出不同降雨量情况下，降雨入渗系数（%）如下表：

 

 

    上表说明，越是干旱年，降雨入渗越少。

本县Ⅱ2—5—4区（黄泛平原）降雨入渗量分析：多均年降雨575毫米，6~9月份降雨471毫米，蒸发240毫米，径流深70毫米。

                             471―240―70＝161毫米

                             235.6公里²×161×0.1＝3793.16万立米

     

                                 3793.16

                             降雨入渗系数＝————————＝0.28※

                                 235.6×575×0.1

 

    根据以上数据，参照※者，确定本县冲积平原降雨入渗系数以下值为宜：

 

 

    本县水利化分区Ⅱ2—5—2区，明水以北地区，地下水埋深小于3米的范围为40.5公里²，地下水平均埋深2米，故采用降雨入渗系数0.2。Ⅱ2—5—3区地下水埋深小于3米处为白云湖周围及芽庄湖西，沿漯河一带，面积108.5公里²，地下水平均埋深1.5米，故采用降雨入渗系数0.3。Ⅱ2—5—4区沿黄一带地下水埋深小于3米，面积169.6公里²，地下水平均埋深2米，故采用降雨入渗系数0.2。

 

    （九）给水度u的确定

根据本县宁家埠公社（典型地段）实际开采量及相应的地下水降幅计算。

宁家埠观测井1979年3~5月三个月间的水位降幅：

 

 

    宁家埠公社面积65公里²，耕地5.97万亩，按冬小麦平水年灌溉定额250米³／亩（灌水次数为5次，灌水定额为50米²／亩）。同期地下水开采量为：

5.97×250＝1493万立米

                  1493万立米÷6 5公里²×1.81米＝0.127-------------------（1）

如按灌水次数为4次，灌水定额为55米³／亩，同期地下水开采量为：

                  5.97×220＝1313.4万立米

                  1313.4万立米÷6 5公里²×1.81米＝0.112----------------（2）

                  [(1)＋(2)]÷2＝0.1195＝0.12

    对照“黄淮海平原地区给水度经验数值”：

                  亚砂、亚粘土为0.11—0.12

                  亚砂土为0.12—0.14，数值接近。

 

    （十）潜水蒸发系数的确定：

    本县无观测资料，根据北京水文地质大队资料和河南省地质局长观总站资料（略），确定平均水位埋深1.5米范围，蒸发系数为0.13，折合毫米数为1300×0.13＝169毫米。

    平均水位埋深2米范围，蒸发系数为0.08。折合毫米数为1300×0.08＝104毫米。本县陆地水面蒸发量1300毫米／年。

 

    （十一）灌溉回归系数的确定：

    由本县绣惠灌渠“渠系利用系数”分析确定为0.2，引黄引清灌渠分析确定为0.3。

 

    附：章丘县地下水计算区分区及补给模数图

 

    （本文总结的方法曾在省水利厅多次举办的县级水资源调查评价学习班上和各区县来访座谈会上介绍）