任衛(wèi)清

摘 要：本文通過(guò)排泄法在彭陽(yáng)縣城區(qū)地下水資源探測(cè)中的應(yīng)用，以及經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)與評(píng)估，證明排泄法探測(cè)地下水資源簡(jiǎn)單易行、費(fèi)用低廉、快捷有效，在宏觀概算、遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)地下水資源探測(cè)中，有一定的可行性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性，值得在同類地區(qū)、相似區(qū)域推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：排泄法;探測(cè);地下水資源

中圖分類號(hào)：TV213.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）10-0057-03

The Application of Drainage Method in Groundwater Resource Exploration in Pengyang Country

REN Weiqing

（Water Bureau of Pengyang County，Pengyang Ningxia 756500）

Abstract： Through the application of discharge method in the detection of groundwater resources in Pengyang County， and through long-term observation and evaluation， this paper proved that discharge method was simple， low cost， fast and effective in the detection of groundwater resources. It has certain feasibility， accuracy and scientificity in the macro budget estimation and long-term prediction of groundwater resources， and is worthy of popularization and application in similar areas.

Keywords： drainage method;detection;groundwater resources

彭陽(yáng)縣位于寧夏回族自治區(qū)東南邊隅，六盤山脈東側(cè)，地處西北黃土高原東部黃土丘陵區(qū)。茹河和小河是縣城區(qū)生產(chǎn)生活的主要補(bǔ)給水源，小河在縣城區(qū)與茹河匯合，向東南方向流淌。城區(qū)規(guī)劃總面積60.71 km2、規(guī)劃用地面積11.92 km2，常住人口6.5萬(wàn)人。為了確定用水紅線，保證城市的可持續(xù)發(fā)展，2004年，寧夏地質(zhì)工程勘察院對(duì)彭陽(yáng)縣城區(qū)地下水進(jìn)行了一次全面有效的探測(cè)，采用的探測(cè)方式主要是排泄法。本文對(duì)排泄法探測(cè)的基本情況及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析論述，以為其他地區(qū)的應(yīng)用提供參考。

1 排泄法探測(cè)地下水資源的基本原理

排泄法探測(cè)地下水資源的基本原理：一是根據(jù)需要探測(cè)的地域范圍，確定地下水在該區(qū)域河床滲涌流出地段及排泄出口;二是在河流上下游的合適位置布設(shè)測(cè)流設(shè)備，上游測(cè)的是流入水量，下游測(cè)的是流出水量，流出水量減去流入水量即為該區(qū)域內(nèi)地下水的排泄量，排泄水量加上區(qū)間總用水量即為該區(qū)域內(nèi)地下水資源量。其中，區(qū)間用水量通過(guò)實(shí)地走訪調(diào)查統(tǒng)計(jì)得出[1]。

2 排泄法探測(cè)地下水資源的原則

從彭陽(yáng)縣城區(qū)的探測(cè)情況來(lái)看，該區(qū)域地質(zhì)含水介質(zhì)應(yīng)為巖類裂隙孔隙結(jié)構(gòu)，地下水補(bǔ)給源明確，補(bǔ)給流向基本清楚，且大部分會(huì)在該區(qū)域的河床滲出，以長(zhǎng)流水形式排放。探測(cè)的原則是必須選擇枯水年中的枯水季節(jié)進(jìn)行探測(cè)，這主要是因?yàn)樵摃r(shí)節(jié)用水量大、補(bǔ)給量少，這樣探測(cè)出來(lái)的地下水資源才會(huì)接近實(shí)際，有利用價(jià)值。地下水量是隨著該區(qū)域降水量的變化而變化的，長(zhǎng)期保持著一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。探測(cè)過(guò)程的主要工作為走訪調(diào)查、查閱資料、收集整理數(shù)據(jù)、在河道布設(shè)測(cè)流裝置、設(shè)置觀測(cè)機(jī)井、機(jī)井水位的后觀測(cè)[2-3]。

3 排泄法探測(cè)地下水資源的優(yōu)點(diǎn)和不足

從彭陽(yáng)縣城地下水資源探測(cè)情況來(lái)看，利用排泄法探測(cè)地下水資源的優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，快捷有效，數(shù)據(jù)收集、整理方便，探測(cè)作業(yè)時(shí)間短。利用該方法的不足之處主要是：要有該區(qū)域最基本的水文地質(zhì)資料，才能確定探測(cè)實(shí)施方案;探測(cè)面積小，得到的是局部區(qū)域的地下水資源量，僅適用城市區(qū)域地下水資源量的評(píng)估[4-5]。

4 排泄法探測(cè)地下水資源的具體過(guò)程

4.1 彭陽(yáng)縣城區(qū)地下水的賦存、分布、補(bǔ)給流向規(guī)律

根據(jù)查閱的寧夏回族自治區(qū)的水文地質(zhì)資料和地下水含水介質(zhì)特征，彭陽(yáng)縣城周圍分布的地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水、下白堊系碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶裂隙水，各類型的地下水之間存在密切的水力聯(lián)系?？h城內(nèi)的優(yōu)質(zhì)深層地下水補(bǔ)給區(qū)位于西南方向的六盤山中南段，地下水在六盤山基巖山區(qū)接受了當(dāng)?shù)卮髿饨邓拇怪比霛B補(bǔ)給，自西南向東北方向流動(dòng)，最終大部分河床滲涌轉(zhuǎn)化為地表徑流，其他部分則主要在河谷淺部的砂礫石中以潛水形式存在，向河谷下游方向徑流排泄。各類型地下水的特征如下。

4.1.1 松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙水主要包括分布在丘陵區(qū)淺部的第四系黃土類土孔隙水和分布在河谷平原（階地）區(qū)淺部的第四系砂礫石孔隙水。寧夏水文地質(zhì)資料顯示：黃土類土孔隙潛水的溶解性總固體一般小于2.0 g/L，水型為重碳酸硫酸鈉鎂型和硫酸重碳酸鈉鎂型，富水性極弱，不具有供水價(jià)值;砂礫石孔隙水主要分布在茹河、洪川河、小川河等河谷階地或川臺(tái)地，分布寬度為1～2 km，在近河床地段及河谷平原中部富水性較強(qiáng)，一般單井涌水量小于500 m3/d，在小川河地區(qū)溶解性總固體為1.0～1.2 g/L，小川河以南的茹河河谷和洪川河河谷地區(qū)溶解性總固體均小于1.0 g/L，水型為重碳酸硫酸鈉鎂型和重碳酸硫酸鈣鎂型水。

4.1.2 下白堊系碎屑巖類裂隙孔隙水。該含水層為白堊系六盤山和尚鋪三橋組（西）及保安群（東）羅漢洞組砂巖、砂礫巖。實(shí)際抽水降深4.24～18.98 m，單井涌水量為3 035.59～4 040.06 m3/d，富水性較強(qiáng)，溶解性總固體含量在0.735～0.890 g/L，水型屬重碳酸鈉鎂型水，氟離子含量在0.66～0.99 mg/L。

4.1.3 碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。該含水層緊伏于白堊系砂巖、砂礫巖裂隙孔隙水之下，含水層為奧陶系碳酸巖。水位略高于上伏的白堊系地下水水位，單井涌水量227.49～887.07 m3/d，溶解性總固體含量一般在0.76～1.87 g/L。

4.2 彭陽(yáng)縣城地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)

4.2.1 生活用水水質(zhì)。根據(jù)縣城現(xiàn)有機(jī)井取得的水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，依照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）中水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水源地的地下水進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果：各項(xiàng)指標(biāo)均滿足生活飲用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，為較好的生活飲用水。

國(guó)家城市供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)銀川監(jiān)測(cè)站對(duì)PS02、PS03號(hào)井，取39項(xiàng)水質(zhì)分析樣，檢驗(yàn)報(bào)告表明，各項(xiàng)指標(biāo)均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006），為良好的生活用水。

4.2.2 一般鍋爐用水水質(zhì)評(píng)價(jià)。對(duì)于一般鍋爐用水水質(zhì)的評(píng)價(jià)，主要對(duì)水的成垢、腐蝕以及起泡作用進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以這三項(xiàng)指標(biāo)來(lái)量化工業(yè)用水水質(zhì)。根據(jù)水質(zhì)化驗(yàn)資料，按照規(guī)范進(jìn)行評(píng)價(jià)，縣城內(nèi)深層地下水為鍋垢多、硬垢質(zhì)、起泡的半腐蝕性水。

4.3 探測(cè)過(guò)程

4.3.1 探測(cè)前期準(zhǔn)備。前期主要是走訪調(diào)查和量測(cè)，主要包括兩方面的工作。一是調(diào)查河道上下游測(cè)流范圍內(nèi)及毗鄰關(guān)聯(lián)區(qū)域的日平均用水量，包括該區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)、生活及工業(yè)等多方面的用水量，為后續(xù)探測(cè)提供計(jì)算數(shù)據(jù)。這項(xiàng)工作從5月初開始，5月是用水高峰時(shí)節(jié)。通過(guò)走訪調(diào)查，查閱相關(guān)單位用水統(tǒng)計(jì)資料，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)估，了解到用于探測(cè)計(jì)算的數(shù)據(jù)是：店洼到縣城段的日用水量為1×104 m3/d，小河到縣城段的日用水量為0.3×104 m3/d。二是布設(shè)機(jī)井水位記錄觀測(cè)點(diǎn)，以便記錄探測(cè)時(shí)段的機(jī)井靜水位，為日后長(zhǎng)期觀測(cè)地下水位變化情況、進(jìn)一步評(píng)估探測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性提供依據(jù)。

4.3.2 探測(cè)時(shí)間。從彭陽(yáng)縣城區(qū)的氣象資料來(lái)看，2000年以來(lái)，彭陽(yáng)出現(xiàn)了連續(xù)干旱年份，2004年更是出現(xiàn)了春夏大旱。探測(cè)時(shí)間是2004年5月27日，天氣晴朗，近期沒有出現(xiàn)有效降水。

4.3.3 觀測(cè)地下水位標(biāo)志機(jī)井的選取?？h城PS05號(hào)勘探井是縣城專門用于觀測(cè)記錄機(jī)井靜水位變化情況的固定機(jī)井，其主要任務(wù)是長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)地下水位變化情況。鉆井孔深350.72 m，水質(zhì)好，溶解性總固體含量為0.89 g/L，氟化物含量為0.99 mg/L，2004年觀測(cè)記錄該機(jī)井靜水位距井口3.78 m。

4.3.4 測(cè)流點(diǎn)的布設(shè)。測(cè)流點(diǎn)必須布置在地下水滲涌流出河床段的上下兩頭。小河川下游段到縣城區(qū)段、茹河店洼水庫(kù)下游至彭陽(yáng)縣城東段，這兩段平時(shí)有長(zhǎng)流水流淌，說(shuō)明河床地下水位高于地表潛水位，地下水集中在此兩段滲涌排泄。小河的上游測(cè)流點(diǎn)布設(shè)在白陽(yáng)鎮(zhèn)鄭莊村鄭家泉處，下游與茹河匯合，可與茹河下游測(cè)流點(diǎn)設(shè)在同處;茹河上游測(cè)流點(diǎn)布設(shè)在茹河店洼水庫(kù)下游500 m處，下游測(cè)流點(diǎn)設(shè)在茹河國(guó)家水文站測(cè)流處。具體布設(shè)情況如圖1所示。

4.3.5 流量測(cè)定。測(cè)流點(diǎn)流量的測(cè)定是探測(cè)的重要環(huán)節(jié)，測(cè)流的準(zhǔn)確性直接影響探測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。為了達(dá)到測(cè)流效果，采用了當(dāng)時(shí)比較先進(jìn)的便攜式電磁測(cè)流儀。小河上游及茹河上游測(cè)流處的水量都很小，幾乎近于溪流，自然河道斷面又極不規(guī)則。針對(duì)這種情況，為了得到準(zhǔn)確的測(cè)流數(shù)據(jù)，在測(cè)流處選取了河道順直、平緩地段，人工修筑了臨時(shí)測(cè)流之用的標(biāo)準(zhǔn)梯形明渠，該明渠長(zhǎng)20 m、底寬0.5 m、深1 m、邊坡比為1∶1.5，渠道鋪設(shè)防滲膜護(hù)面。測(cè)流的前一天將河水順勢(shì)導(dǎo)入明渠，能使明渠有一定的河水過(guò)流時(shí)間來(lái)檢測(cè)是否達(dá)到測(cè)流要求，也能使流態(tài)趨于穩(wěn)定，便于測(cè)流。測(cè)流前需要做好如下準(zhǔn)備工作：一是在臨時(shí)測(cè)流渠段選取三個(gè)測(cè)流斷面，在斷面兩端拉線固定標(biāo)記;二是將渠道底寬、坡比和流速儀到渠邊及渠底的距離等參數(shù)逐一輸入顯示儀，將流速傳感器與顯示儀用接線連通，顯示儀設(shè)置在流量狀態(tài)。流速儀到渠邊及渠底的距離這兩個(gè)參數(shù)很重要，是測(cè)流時(shí)在水中固定流速儀的依據(jù)。測(cè)流開始，至少需三個(gè)人同時(shí)相互配合進(jìn)行，一人拿顯示儀負(fù)責(zé)錄入和記錄數(shù)據(jù)，第二人負(fù)責(zé)在插尺上讀測(cè)流處的水深，并配合第三人固定流速儀。測(cè)流開始，將流速儀按測(cè)流設(shè)置的要求放入水中，傳感器頭逆水流向上，在水中停留1～2 min，等到顯示器上的讀數(shù)穩(wěn)定之后，再進(jìn)行下一個(gè)測(cè)點(diǎn)。三個(gè)斷面測(cè)完以后，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合平均，以決定最終采用計(jì)算的數(shù)據(jù)。下游測(cè)點(diǎn)在茹河國(guó)家水文站點(diǎn)，這里有固定的測(cè)流斷面和測(cè)流設(shè)備，數(shù)據(jù)直接由水文站提供。小河、茹河流域上下游的測(cè)流結(jié)果見表1。

4.3.6 排泄量及地下水資源量的計(jì)算。排泄量及地下水資源量的計(jì)算公式為

[Q排=ΣQ下-ΣQ上]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式（1）中：[Q排]為排泄區(qū)地下水天然排泄量，×104 m3/d;[ΣQ下]為下游各河谷斷面測(cè)流總流量，×104 m3/d;[ΣQ上]為上游各河谷斷面測(cè)流總流量，×104 m3/d。

將表1中的相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1），可計(jì)算出排泄量為2.88×104 m3/d。

由上文可知，某區(qū)域內(nèi)地下水資源量等于排泄水量加上區(qū)間總用水量。通過(guò)調(diào)查可知，探測(cè)區(qū)域內(nèi)總的日用水量為1.3×104 m3/d，包括茹河店洼到縣城段的日用水量為1×104 m3/d，小河到縣城段日用水量0.3×104 m3/d。由此可得出彭陽(yáng)縣城區(qū)段內(nèi)地下水資源量為4.18×104 m3/d。

4.3.7 后觀測(cè)與評(píng)估。水文數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性短時(shí)間內(nèi)很難做出判斷，需要利用多年一系列資料進(jìn)行評(píng)估，時(shí)間少則幾年，多則幾十年。從彭陽(yáng)縣統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)資料可知，彭陽(yáng)縣城人口從2000年的不足2萬(wàn)人，到2019年末人口已經(jīng)增加到將近7萬(wàn)人，在用水量逐年增加的情況下，縣城專門用監(jiān)測(cè)地下水位PS05號(hào)勘探井記錄每年地下水位變化。從記錄的數(shù)據(jù)來(lái)看，該區(qū)域內(nèi)的地下水位并沒有出現(xiàn)大幅波動(dòng)，長(zhǎng)期處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)?？梢姡瑢⑴判狗☉?yīng)用在彭陽(yáng)縣城區(qū)地下水資源探測(cè)中是可行的?？h城區(qū)4.18×104 m3/d水資源量是彭陽(yáng)縣城區(qū)用水指標(biāo)紅線，是縣城區(qū)制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃和開發(fā)地下水資源的重要依據(jù)。

地下水資源受多種因素影響，如降雨、人為生產(chǎn)活動(dòng)等。探測(cè)地下水資源是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，利用排泄法探測(cè)地下水直觀明了，操作簡(jiǎn)單，在宏觀概算、遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)地下水資源探測(cè)中用時(shí)短，獲取數(shù)據(jù)快，對(duì)一個(gè)地區(qū)、一個(gè)流域的用水規(guī)劃具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐證明，排泄法簡(jiǎn)單易行、費(fèi)用較低、快捷有效，在宏觀概算、遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)地下水資源的探測(cè)中有一定的可行性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性，值得在同類地區(qū)、相似區(qū)域推廣應(yīng)用。

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