河北衡水地下水資源評價

1、 防災(zāi)科技學(xué)院畢 業(yè) 論 文 題目河北衡水地下水資源評價學(xué)生姓名張中三學(xué) 號105014125系別地震科學(xué)系專 業(yè)地下水科學(xué)與工程班 級1050141開題時間2013年12月2日答辯時間2013年6月7日指導(dǎo)教師姜紀(jì)沂職 稱副教授河北衡水地下水資源評價作 者：張中三指導(dǎo)教師：姜紀(jì)沂摘 要 本文在分析河北衡水地下水流場和地下水動態(tài)的基礎(chǔ)上，運用水量均衡法對研究區(qū)進(jìn)行水量評價，采用相關(guān)外推法對冀，棗，衡三個地區(qū)進(jìn)行水量統(tǒng)計計算。研究表明，開采量主要來源于人工開采量，且這部分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地下水儲存量。而且對地下水的過度開采引起了一系列的地質(zhì)災(zāi)害，如：地下水降落漏斗、地面沉降、地裂縫。指出在目前有限的水資

2、源條件下，為保護(hù)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境，必須限制地下水的持續(xù)超采。關(guān)鍵詞： 地下水動態(tài);水均衡計算;相關(guān)外推法;地質(zhì)災(zāi)害The groundwater evaluation of Hebei Hengshui Author:Zhang zhongsanInstructor: Jiang jiyiAbstract Based on the analysis of He bei Heng shui groundwater flow and groundwater dynamics , water balance method was used to evaluate the amount of water

3、in the study area , used correlation extrapolation to statistics and calculate the water resources of “Ji zhou ,Zao qiang and Heng shui”.Research showed that mined mainly from labor exploitation, and this part is much larger than groundwater storage.And over-exploitation of groundwater has caused a

4、series of geological disasters, such as: groundwater depression cone, land subsidence, ground fissures.Pointed out that under the current conditions of limited water resources, only be limited to continuous overexploitation of groundwater, can we protect the ecological environment geologyKeywords: G

5、roundwater dynamics; Water balance calculation; Related extrapolation;geological disaster目錄第一章 緒論11.1 選題依據(jù)及研究意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 主要研究目標(biāo)及研究內(nèi)容21.4 研究方法及技術(shù)路線2第二章 研究區(qū)概況42.1 自然地理條件4交通位置42.1.2 氣象，水文條件42.2 區(qū)域水文地質(zhì)條件52.2.1 地形地貌52.2.2 包氣帶及其特征52.2.3 含水層組劃分52.2.4 地下水流動系統(tǒng)的補(bǔ)徑排特征72.2.5 地下水動態(tài)特征9第三章 地下水資源量計算113.1 研究區(qū)

6、淺層水資源量計算113.1.1 水文地質(zhì)概念模型113.1.2 數(shù)學(xué)模型113.1.3 計算參數(shù)的確定123.1.4 均衡項計算143.1.4 淺層地下水均衡分析203.2 研究區(qū)深層地下水均衡計算213.2.1 水文地質(zhì)概念模型213.2.2 數(shù)學(xué)模型213.2.3 參數(shù)的確定213.2.4 均衡項計算223.2.4 深層地下水現(xiàn)狀開采量233.2.5 深層地下水均衡分析233.2.6 深層地下水Q-S曲線外推法243.3 小結(jié)：26第四章 地下水合理開采及環(huán)境地質(zhì)問題274.1 研究區(qū)地下水開采是否合理?274.2 不良環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象27深層地下水水位降落漏斗274.2.2 地面沉降284.

7、3 防治措施29第五章 結(jié)論與建議305.1 結(jié)論305.2 建議30致謝:31參考文獻(xiàn)：32第一章 緒論1.1 選題依據(jù)及研究意義水作為人類發(fā)展的重要基石從四大文明古國的發(fā)源地就可以體現(xiàn)：兩河流域、尼羅河流域、恒河流域、黃河流域。它們是人類文明，生產(chǎn)能力發(fā)展的啟蒙地。從而傍河而建便成為城市發(fā)展的早期模式，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，對地下水的開采技術(shù)的提升使城市的建設(shè)不拘泥于這種格式。但水對城市發(fā)展舉足輕重的作用絲毫沒有減弱，反而更依賴于對地下水的開采。水資源作為一種寶貴的，不可再生的能源在人類生產(chǎn)生活中日益起著不可或缺的作用。對地下水水量的評價可以幫助我們明確地下水資源使用現(xiàn)狀，并為合理開采地下水提

8、供合理和行之有效的方案。衡水市是水資源比較匱乏的城市，人均水資源占有量為148m3，是全省人均水平的47.6%,全國的6.7%和世界的2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)的維持地區(qū)平衡發(fā)展所需人均1000 m3的臨界值，是貧水城市之一。地下水是全市最重要的水資源供給來源，由于需水量的增加和用水時普遍的節(jié)水意識不強(qiáng)等諸多因素，造成地下水超采嚴(yán)重，形成了翼、棗、衡大漏斗，漏斗中心水位埋深1992年為64.76米，到2006年6月就增加到95.7米，以每年七米的速度枯竭。由于地下水位下降劇烈，引起了地面沉降、地裂縫及咸水下移，等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生，直接威脅到各類工程建筑安全及人類安全，制約工農(nóng)業(yè)的發(fā)展1。由此可見，

9、對衡水市地下水資源評價有一定的必要性，符合社會發(fā)展要求。有針對性的對新興發(fā)展城市越早的進(jìn)行這樣的水資源評價勢在必行，收益是多方面的。為了充分合理地利用水資源，保護(hù)水源地，使其可持續(xù)利用，有必要了解研究區(qū)內(nèi)地下水的動態(tài)特征，對該區(qū)地下水資源進(jìn)行評價。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1. 國外水資源量評價研究國際上關(guān)于水資源量的研究主要著眼于解決保證人類可持續(xù)發(fā)展及保持生態(tài)所需水資源等問題。主要的研究方法就是根據(jù)水量均衡，結(jié)合現(xiàn)代信息計算機(jī)處理技術(shù),綜合運用地質(zhì)及水文地質(zhì)的概念模型和Visual Moldflow、Feflow等基于有限差分、有限元原理的數(shù)值模擬軟件對水量演化進(jìn)行分析和預(yù)測研究,探討其變化規(guī)

10、律及趨勢。對于平原區(qū)而言，含水層厚度雖然很大，但開采潛力不是很大，多年持續(xù)開采后很容易出現(xiàn)地下水開采漏斗現(xiàn)象。潛水容易受到污染，地下水資源對于這些地區(qū)的人們來說更為重要。從上世紀(jì)年代起,聯(lián)合國教科文組織提出了“可持續(xù)發(fā)展”這一概念，地下水資源的可持續(xù)利用成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題一。2. 國內(nèi)水資源量評價研究自上世紀(jì)年代以來，我國在地下水水量計算及演化領(lǐng)域的研究取得了快速發(fā)展，并且進(jìn)入國際先進(jìn)行列。我國的許多學(xué)者將水循環(huán)的理念引入到了地下水資源的評價中，重點研究了“自然一社會”雙因素對地下水資源形成的影響，從水資源、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境之間相互依存的關(guān)系，來定量地評價人類活動對其影響，提出了新“四水”轉(zhuǎn)

11、化的理念，揭示了干旱區(qū)降水的入滲一蒸發(fā)機(jī)理以及地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，從而進(jìn)一步完善了內(nèi)陸地表水循環(huán)的理論。隨著Gis Moldflow的開發(fā)使用，國內(nèi)也逐漸與國際接軌開始利用這些軟件進(jìn)行水量評價2。 1.3 主要研究目標(biāo)及研究內(nèi)容1. 研究目標(biāo)通過整理研究區(qū)的水文地質(zhì)資料，統(tǒng)計源匯項資料，繪制相關(guān)圖件。通過繪制流場圖，分析出研究區(qū)邊界條件；通過統(tǒng)計水位和降雨量的關(guān)系，分析地下水動態(tài)類型；通過源匯項計算，進(jìn)行水均衡計算；運用相關(guān)外推法，推算出衡水，冀州，棗強(qiáng)三個地區(qū)疊加深層開采量和累計降深的外推關(guān)系；通過資料整理，分析研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害情況并提出相應(yīng)措施。2. 研究內(nèi)容對河北衡水地區(qū)對水資源

12、的需求及研究區(qū)存在的問題，進(jìn)行了以下幾個方面的研究：1. 河北衡水地下水流場的研究通過分析觀測井的水位變化情況，根據(jù)地面標(biāo)高和井水位繪制地下水等水位線。2. 河北衡水地下水動態(tài)研究根據(jù)河北衡水地區(qū)觀測孔水位月變化和降雨量之間的關(guān)系，在淺水井和承壓井的基礎(chǔ)上觀察兩者變化關(guān)系，確定地下水動態(tài)類型。3. 河北衡水地下水資源量研究利用多年長系類（1993-2002年）的地下水位資料和調(diào)查資料，降雨量入滲，灌溉入滲量，側(cè)向補(bǔ)給排泄量，垂向越流量，用水量均衡法分析計算河北衡水地下水資源的盈虧情況，進(jìn)行水量評價。4. 地下水過度開采引起的不良地質(zhì)災(zāi)害研究長期對地下水過量開采，會引起多種伴隨的不良地質(zhì)災(zāi)害。如

13、：地面沉降，這種在自然或人為因素影響下發(fā)生的幅度較大、速率較高的地表高程垂直下降的現(xiàn)象。如研究區(qū)由于開采地下水所導(dǎo)致的地表淺部松散沉積物壓實或壓密引起地面標(biāo)高下降的現(xiàn)象。1.4 研究方法及技術(shù)路線采用水量均衡法進(jìn)行水量評價，并對“冀，棗，衡”降落漏斗區(qū)采用相關(guān)外推法進(jìn)行水資源計算。本次研究的技術(shù)路線如圖1.1所示，通過收集資料、數(shù)據(jù)整理，利用均衡法和相關(guān)外推法對研究區(qū)的地下水水量進(jìn)行評價。并對地下水過量開采引起的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象進(jìn)行相關(guān)分析。圖1.1 技術(shù)路線圖1. 資料收集主要收集研究區(qū)水文、氣象、土壤、水文地質(zhì)資料，地下水動態(tài)長期觀測資料以及研究區(qū)已有的各種生產(chǎn)報告、水資源公報、研究報告、地下

14、水動態(tài)簡報等成果。2. 水文地質(zhì)條件研究利用收集資料綜合分析，概述研究區(qū)沖積地貌劃分，地層劃分，含水層水力性質(zhì)描述，地下水動態(tài)類型劃分。3. 均衡參數(shù)選取利用現(xiàn)有資料和在前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，得出降雨入滲系數(shù)，蒸發(fā)強(qiáng)度，灌溉補(bǔ)給系數(shù)，給水度，滲透系數(shù)，水力梯度等均衡參數(shù)。4. 均衡項計算，水資源量評價 均衡計算根據(jù)水質(zhì)和埋藏條件不同，分為淺水和深層地下水水量評價。利用均衡項資料和參數(shù)進(jìn)行均衡項計算，對典型開采區(qū)使用相關(guān)外推法。5. 不良地質(zhì)現(xiàn)象分析對地下水過度開采所伴隨的不良地質(zhì)現(xiàn)象：深層地下水降落漏斗，地面沉降，地裂縫進(jìn)行簡明分析。第二章 研究區(qū)概況2.1 自然地理條件交通位置衡水市地處華北平原

15、，位于河北省東南部，北距首都北京和北方重要商埠天津各250公里。屬環(huán)渤海、環(huán)京津重要開發(fā)開放地帶。1996年成為地級市，是河北省最年輕的城市。地理坐標(biāo)東經(jīng)11527271155112，北緯373610374955。轄一區(qū)兩市八縣。一個市轄區(qū)：桃城區(qū)；兩個縣級市：冀州市、深州市；又有八個縣：棗強(qiáng)縣、武邑縣、武強(qiáng)縣、饒陽縣、安平縣、故城縣、景縣、阜城縣?？偯娣e8815平方千米，2012年衡水市人口442.4萬。衡水市全面發(fā)展，工農(nóng)，服務(wù)業(yè)全面綜合發(fā)展。城市建設(shè)日新月異，人們生活水平著步提高，交通條件四通八達(dá)（如圖2.1）。圖2.1 衡水市交通位置示意圖 氣象，水文條件衡水市屬大陸季風(fēng)氣候區(qū)，為溫暖

16、半干旱型。氣候特點：夏季潮溫悶熱，降水集中，冬季氣候干冷，雨雪稀少，春季干旱少雨多風(fēng)，增溫快，秋季多秋高氣爽天氣，有時有連陰雨天氣發(fā)生。四季分明，冷暖干濕差異較大。多年平均降雨量484.2 mm，68月份降雨量最多，占全年平均降雨量68%；多年平均蒸發(fā)量1635.7 mm，57月份蒸發(fā)量最大。多年平均凍土深度622 mm，多年平均氣溫13.2 。多年平均氣壓1014.5 Pa，多年平均凍土深度217 mm。多年（1980-2003年）平均氣象要素見圖2.2。時間（月）月蒸發(fā)量月降雨量（mm）圖2.2 衡水市多年（1980-2003年）月平均氣象要素圖境內(nèi)河流較多，流經(jīng)衡水境內(nèi)的較大河流有滹沱河

17、、滏陽河、滏陽新河、滏東排河、索瀘河老鹽河、江江河、清涼江、潴龍河、衛(wèi)運河南運河9條。衡水湖位河北省衡水市市區(qū)西南，面積共75平方公里，庫容量為2.3億m3。2.2 區(qū)域水文地質(zhì)條件 地形地貌衡水市位于河北沖積平原中部，地勢自西南向東北緩緩傾斜。平原中地形變化較大，高構(gòu)成明顯的崗、坡、洼等不同第四紀(jì)地貌類型。緩崗為古河道遺留下來的自然堤，一般多沿古河道呈帶狀分布。區(qū)域內(nèi)有多條河流分布，河流所攜帶的沉積物構(gòu)成了本區(qū)的蓋層。振蕩式不均勻沉積和河流襲奪，造成了該區(qū)多組沉積韻律和不均勻的地層厚度。 包氣帶及其特征包氣帶巖性主要為亞砂土、亞粘土夾薄層粘土及粉砂，受淺層地下水開采的影響，包氣帶厚度呈現(xiàn)不均

18、勻性，水平方向分布呈現(xiàn)出自西北向東南由粗變細(xì)。亞粘土為主偶夾粘土層：大面積主要出現(xiàn)在滹沱河沖積扇前緣及滏陽河沖積區(qū)交接帶處及河間帶。亞砂土為主夾亞粘土及粉砂：主要分布在西北部。亞砂土、亞粘土互層：主要分布在河間帶兩側(cè)。 含水層組劃分根據(jù)市內(nèi)第四系沉積物的成因類型、巖性特征在垂向上可劃分為四個含水組。分布示意圖見圖2.3。含水層概述見表2.1：表2.1 含水層描述一覽表含水層組劃分成因厚度埋深礦化度（g/l）涌水量（T/h.m）第一含水層組（Q1）為河流沖積和沼澤洼地沉積，砂泥質(zhì)松散物質(zhì)。該含水組為潛水?？偤穸?070m15小于0.3第二含水層組（Q2）以河流沖積為主西北部有洪積，局部有靜水洼地

19、沉積。地質(zhì)為松散的泥砂物質(zhì)。底板深度170250m，厚度120180m。小于10.10.3第三含水層組(Q3)以河流沖積洪積為主，局部為湖相沉積，泥沙砂質(zhì)松散沉積物。含水層以中細(xì)砂為主，間有中粗砂。底板深度在350450m之間，厚度180200m。小于10.20.3第四含水層組(Q4)以河湖相沉積為主，含水層以中細(xì)砂為主，有時有中粗砂。砂層分選性、磨園度較差。與上部含水層隔離好。底板深度450600m，厚度100140m。小于1小于0.2 地下水流動系統(tǒng)的補(bǔ)徑排特征地下水的補(bǔ)給來源主要有以下三個方面：大氣降雨入滲補(bǔ)給；河、湖補(bǔ)給，衡水市河湖眾多，其入滲量也是地下水的重要補(bǔ)給來源；側(cè)向補(bǔ)給，對于

20、人為邊界而言，存在側(cè)向徑流補(bǔ)給，而本質(zhì)上是外圍地區(qū)的降雨，河湖入滲的間接補(bǔ)給所形成的地下徑流。地下水的排泄主要有三個方面：潛水蒸發(fā)，人工開采，徑流。由于城市對淺水的開采量較少，而城市對地下水的開采相對集中，就使淺水位的等值線圖多呈現(xiàn)以城市為地下水位中心的降落漏斗。在武強(qiáng)縣和武義縣內(nèi)出現(xiàn)這種情況。2000年6月淺層流場圖見圖2.4。圖2.4 衡水市2000年6月淺層地下水位等值線圖中深層承壓水上部覆蓋著數(shù)十米至一百多米不等的咸水層，埋藏深，補(bǔ)給條件差，由于深層地下水長期受人類開采活動的影響，產(chǎn)生深度不等的地下水開采漏斗，使地下徑流條件發(fā)生了改變。側(cè)向補(bǔ)給邊界由20世紀(jì)70年代東部、西部邊界，20

21、00年逐漸變?yōu)槲鞅辈窟吔?，東部邊界受到滄州和德州地下水超采區(qū)水位降落漏斗的影響變?yōu)榕判惯吔?；徑流方向?0年代的北部向東向西徑流，中南部由周邊向漏斗中心徑流，逐漸變?yōu)?000年西北向東南方向徑流，中部呈由周圍向漏斗中心徑流，東部向西部徑流，水利坡度也有所增加。深層流場圖見圖2.5。圖2.5 衡水市2000年12月深層地下水位等值線圖 地下水動態(tài)特征地下水的動態(tài)可以分為季節(jié)動態(tài)和多年動態(tài)。地下水的季節(jié)動態(tài)是由于年內(nèi)補(bǔ)給量和排泄量不平衡引起；地下水的多年動態(tài)則是年際補(bǔ)給量與排泄量不均衡所致。研究區(qū)淺層地下水動態(tài)類型表現(xiàn)為為：降水入滲開采型；降水入滲蒸發(fā)型；灌溉降水入滲蒸發(fā)型。降水入滲-開采型主要分

22、布于研究區(qū)淡水及微咸水地區(qū)，變現(xiàn)為：冬季無開采接受降雪融水補(bǔ)給，地下水得到補(bǔ)給，水位逐漸緩慢上升，1月末3月達(dá)到最高值。春灌開始，消耗地下水資源水位急劇下降， 68月水位達(dá)到最低值。之后隨著雨季來臨，對地下水的開采基本停止，含水層接受降水入滲和側(cè)向徑流補(bǔ)給，水位回升。秋冬灌溉開始，水位出現(xiàn)小的下降之后繼續(xù)上升至年末。圖2.6 降水入滲開采型地下水動態(tài)曲線降水入滲蒸發(fā)型分布于有咸水區(qū)的微咸水未、咸水區(qū)，這些地區(qū)潛水含水層埋藏淺。在蒸發(fā)作用影響下，年初水位下降，汛期到來前，水位達(dá)到最低值，隨著汛期降水入滲補(bǔ)給，水位回升到最高值，之后，因蒸發(fā)作用影響，水位下降。圖2.7 降水入滲蒸發(fā)型地下水動態(tài)曲線

23、灌溉降水入滲蒸發(fā)型主要分布于有微咸水未開采區(qū)的灌溉區(qū)、咸水區(qū)的灌溉區(qū)。年初在蒸發(fā)作用下，水位緩慢下降，春灌開始，接受灌溉回滲水補(bǔ)給，35月份水位回升，灌溉結(jié)束后，由于蒸發(fā)作用，水位下降至7月，雨季開始接受降水入滲補(bǔ)給，水位回升至89月份。雨季過后，在蒸發(fā)作用影響下，水位緩慢下降至年末。 圖2.8 灌溉降水入滲蒸發(fā)型地下水動態(tài)曲線深層地下水不受降水的直接影響，全年地下水動態(tài)變化一般呈單峰型。呈現(xiàn)年初和六七月份雨季地下水位高峰值。當(dāng)遇豐水年時，年末水位可能高于年初水位，漏斗中心動態(tài)類型為側(cè)向徑流補(bǔ)給開采型。20世紀(jì)70代后，隨著大量深層地下水的開采，形成許多大面積水位降落漏斗，改變原有的深層地下水

24、流場，大部分地段向漏斗中部匯流。近年來因氣候干旱，采大于補(bǔ)，水位逐年呈下降趨勢，只有豐水年補(bǔ)給量大于開采量水位有所回升。圖2.9 深層地下水動態(tài)曲線圖2.9 深層地下水動態(tài)歷時曲線第三章 地下水資源量計算地下水可開采資源量的確定是水資源評價最主要的目的，對水資源的開發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義，但準(zhǔn)確確定地下水可開采資源是非常困難的3。但卻又是必不可少的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)衡水市水文地質(zhì)條件和地下水動態(tài)特征，為了更清楚的計算統(tǒng)計可用水資源量，把淺層地下水劃分為全淡水區(qū)和有咸水區(qū)。有咸水區(qū)淺層水按礦化度分又進(jìn)一步分為為5g/L，全淡水區(qū)淺層水礦化度標(biāo)準(zhǔn)為2g/L。統(tǒng)計表如下:表3.1 衡水市淺層水礦化度分

25、區(qū)面積統(tǒng)計表分區(qū)行政區(qū)全淡水區(qū)5g/L衡水湖合計安平縣42766493饒陽縣19120416792573深州市66294686188101244武強(qiáng)縣30421451武邑縣546276822桃城區(qū)0296.5690.64188.422.4598景縣472665461183阜城縣4859950697冀州市176.562094918.5918棗強(qiáng)縣42537792894故城縣443499942合計6842092483210369640.988153.1 研究區(qū)淺層水資源量計算 水文地質(zhì)概念模型計算深度：全淡水區(qū)淺層水以混合開采深度160170 m為底板，有咸水區(qū)淺層水以第一個穩(wěn)定隔水層為底板。淺層

26、含水組頂部包氣帶巖性以亞粘土、亞砂土為主，厚3-20 m，做為透水邊界，淺層含水組與深層含水組之間為30120 m的亞粘土、亞砂土，深層地下水位低于淺層地下水位3-40 m，做為垂向越流邊界。均衡區(qū)周邊無明顯自然邊界，根據(jù)2002年六月的淺層地下水流場分析:補(bǔ)給邊界：安平縣東南部，冀州西部，故城縣東北；排泄邊界：安平-饒陽西北部，景縣-阜城東部。 數(shù)學(xué)模型 Q補(bǔ)- Q排=Q Q補(bǔ)= Q降入+ Q灌補(bǔ)+Q河滲+ Q渠滲+ Q蓄滲+ Q側(cè)補(bǔ) Q排= Q開采+ Q側(cè)排+Q越流+Q蒸發(fā)式中：Q補(bǔ)淺層地下水總補(bǔ)給量；Q排淺層地下水總排泄量Q淺層地下水儲存量變化量Q降入降水入滲補(bǔ)給量；Q灌補(bǔ)灌溉回滲補(bǔ)給量

27、Q河滲河道滲漏補(bǔ)給量；Q渠滲溝渠滲漏補(bǔ)給量Q蓄滲蓄水體滲漏補(bǔ)給量；Q側(cè)補(bǔ)側(cè)向徑流補(bǔ)給量Q開采淺層地下水總開采量；Q側(cè)排淺層地下水側(cè)向徑流排泄量Q越流越流排泄量；Q蒸發(fā)潛水蒸發(fā)排泄量 計算參數(shù)的確定計算采用的參數(shù)來源有：（1）黃淮海平原（河北部分）水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合評價地下水資源評價專題報告和河北省地下水資源調(diào)查與評價報告中的有關(guān)參數(shù)；（2）河北省地勘局第三水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊王瞳和張宜子試驗場取得的有關(guān)參數(shù)；（3）河北省環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測總站提供的參數(shù)；（4）河北省衡水地區(qū)地下水資源評價方法探討（河北省地質(zhì)局第九地質(zhì)大隊）中的有關(guān)參數(shù)；（5）河北省地下水資源評價報告。1. 降水入滲補(bǔ)給系數(shù)降水入滲

28、補(bǔ)給系數(shù)（），是指降水入滲量與降雨總量的比值。值具有時空變化性。本文采用更直接的一個參數(shù)：降雨入滲補(bǔ)給量h，來求取降雨對地下水的補(bǔ)給。根據(jù)黃淮海平原（河北部分）水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合評價地下水資源評價專題報告建立的降水入滲量和水位埋深擬合公式如下：對粘土和亞粘土：H13m時，h=a2b式中：a、b為擬合參數(shù)（粘土：a=3.17，b=0.97；亞粘土：a=13.523，b=0.4497）對亞砂土：H11 m時，h=a2b式中： a=14.23，b=0.60（H為地下水位埋深） 本文采用由降雨入滲量反推降雨入滲系數(shù)的方法。2. 灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)灌溉水回滲補(bǔ)給系數(shù)主要受灌溉水定額、地下水位埋深及包氣帶

29、巖性的影響。根據(jù)河北省地下水資源評價報告中由灌溉實驗求得的中東部平原區(qū)井、渠灌水回滲系數(shù)4：表3.2 灌溉回滲系統(tǒng)選值表灌溉定額（m3/畝次）巖性地下水位埋深（m）12233446688井灌（40-50）亞粘土0.220.160.130.110.100.10亞砂土0.270.220.180.140.110.11渠灌（50-70）亞粘土0.220.160.130.110.100.10亞砂土0.270.220.180.140.110.11根據(jù)河北省地勘局第三水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊確定的灌溉回滲補(bǔ)給系數(shù)系列表5： 表3.3 灌溉水回滲補(bǔ)給系數(shù)表行政區(qū)灌溉水回滲系數(shù)行政區(qū)灌溉水回滲系數(shù)安平縣0.11景縣

30、0.11饒陽縣0.11阜城縣0.11深州市0.13冀州市0.11武強(qiáng)縣0.11棗強(qiáng)縣0.11武邑縣0.11故城縣0.11桃城區(qū)0.133. 潛水蒸發(fā)強(qiáng)度潛水蒸發(fā)強(qiáng)度的變化，既受潛水埋深制約又受氣象、包氣帶巖性、地表植被等因素的影響。利用黃淮海平原（河北部分）水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合評價地下水資源評價專題報告蒸發(fā)系數(shù)值如下表：表 3.4 含水層各巖性蒸發(fā)系數(shù)強(qiáng)度選值表巖性亞粘土亞粘土亞砂土亞砂土粉砂蒸發(fā)系數(shù)1.271.151.151.031.030.840.840.624. 給水度 給水度（Sy）是指在飽和含水層中，當(dāng)潛水面下降一個單位深度時，在重力作用下從底面積w為一個單位、高度等于含水層厚度的柱

31、體中所釋放出的水量。表3.5 給水度系列匯總表巖性給水度巖性給水度粘土細(xì)砂亞粘土中砂亞粘亞砂土粗砂1亞砂土砂礫石粉砂卵礫石5. 滲透系數(shù)滲透系數(shù)（k），是表征巖土透水能力的參數(shù)。根據(jù)達(dá)西定律滲透系數(shù)在數(shù)值上等于水力坡度為1時的滲透速度。在各向異性的介質(zhì)中又分為水平向滲透系數(shù)和垂向滲透系數(shù)。研究區(qū)有多組沉積地層，巖性在垂向上也多有差異。根據(jù)資料得出：表3 .6 含水層各種巖性滲透系數(shù)選值表巖性中細(xì)砂細(xì)砂粉細(xì)砂粉砂亞砂土亞粘土粘土平均粒徑（mm）0.3180.2060.1690.1190.0710.0420.027滲透系數(shù)（m/d）20.010.78.15.02.51.30.83表3.7 垂向滲透

32、系數(shù)表巖性KZ下界（m/d）巖性KZ下界（m/d）粘土0.00003粘土、亞砂土0.0007粘土、亞粘土0.0003亞粘土、亞砂土0.0007亞粘土0.0003亞砂土0.001 均衡項計算1. 降水入滲量根據(jù)2002年6月低水位期和2002年9月高水位期淺層地下水埋藏深度等值線圖（衡水地區(qū)水政水資源綜合管理辦公室衡水地區(qū)水資源公報（19982002），以加權(quán)平均法得到各行政區(qū)2002年淺層地下水平均埋深，依據(jù)河北省地勘局第三水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊建立的擬合公式計算降水入滲補(bǔ)給量。表3.8 2002年均衡區(qū)淺層地下水降水入滲補(bǔ)給量計算表行政區(qū)行政區(qū)面積（km2）2002年淺層地下水埋深（m）包氣帶

33、主要巖性降水入滲量水柱高（mm）降水入滲補(bǔ)給地下水量（104m3）低水位期高水位期平均安平縣49325.3124.825.06亞砂土21.571063.401饒陽縣57317.2316.9217.08亞砂土21.571235.961深州市12445.865.835.85亞粘土29.933723.292武強(qiáng)縣4517.957.967.96亞砂土37.551693.505武邑縣8228.338.598.46亞砂土35.272899.194桃城區(qū)575.65.75.585.64亞砂土47.132761.818景縣118313.2313.1913.21亞砂土21.572551.731阜城縣6978.1

34、8.228.16亞砂土36.652554.505冀州市899.56.546.66.57亞砂土43.463909.227棗強(qiáng)縣89413.7714.1113.94亞砂土21.571928.358故城縣94210.9911.8511.42亞粘土24.002260.800合計881511.311.411.35-26581.792根據(jù)上述計算的2002年降水入滲量，與實際降水量對比得到降水入滲系數(shù)，見下表：表3.9 降水入滲補(bǔ)給系數(shù)計算表行政區(qū)2002年降水入滲量（mm）2002年降水量（mm）降水入滲系數(shù)計算值安平縣21.57308.60.07饒陽縣21.57379.40.06深州市29.93396

35、.20.08武強(qiáng)縣37.55376.40.10武邑縣35.27300.20.12桃城區(qū)47.13375.10.13景縣21.57306.50.07阜城縣36.65352.70.10冀州市43.46344.00.13棗強(qiáng)縣21.57308.80.07故城縣24.00327.50.07平均29.22340.70.092. 灌溉水回滲補(bǔ)給量根據(jù)衡水地區(qū)水資源公報（2002年），統(tǒng)計均衡區(qū)內(nèi)各行政區(qū)2002年農(nóng)林灌溉用水量，依據(jù)如下公式計算灌溉水回滲補(bǔ)給量：Q灌補(bǔ)=Q灌溉式中：Q灌溉灌溉用水量 灌溉回滲系數(shù)表3.11 灌溉回滲補(bǔ)給量計算表行政區(qū)灌溉用水量雨季前淺層地下水埋深（m）包氣帶巖性灌溉回滲系數(shù)

36、灌溉水回滲補(bǔ)給量（104m3）安平縣14273.525.31亞砂土0.111570.085饒陽縣11455.017.23亞砂土0.111260.050深州市23400.05.86亞粘土0.112574.000武強(qiáng)縣9375.07.95亞砂土0.111031.250武邑縣11170.08.33亞砂土0.111228.700桃城區(qū)6688.75.7亞砂土0.13869.531景縣21753.013.23亞砂土0.112392.830阜城縣12100.08.1亞砂土0.111331.000冀州市9998.06.54亞砂土0.111099.78棗強(qiáng)縣15281.913.77亞砂土0.111681.00

37、9故城縣9632.010.99亞粘土0.10963.200合計145127.111.3（均值）-16001.4353. 蓄水體滲漏補(bǔ)給量（衡水湖）根據(jù)衡水水文水資源勘測局2000年10月衡水湖水量平衡及水環(huán)境分析研究采用水量平衡法和理論計算法得到1999年衡水湖滲漏量如下表： 表3.12 理論計算和水量平衡法計算衡水湖滲漏量 單位：104 m3月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年 水量平衡法計算滲漏量1541461931471972021931621801691441952082 理論法計算滲漏量144135137115139198194186237179130201

38、1994兩種方法計算的1999年全年滲漏量，水量平衡法結(jié)果為2089104 m3，理論法（達(dá)西公式法）計算的滲漏量為1994104 m3。取兩種計算結(jié)果的平均值作為衡水湖滲漏補(bǔ)給地下水量，即衡水湖滲漏補(bǔ)給地下水量為2038104 m3。另外，根據(jù)2002年衡水地區(qū)水資源公報，2002年武強(qiáng)縣和景縣地表蓄水工程蓄水滲漏補(bǔ)給地下水量為65104 m3、22104 m3。均衡區(qū)內(nèi)蓄水體滲漏補(bǔ)給地下水量如下表：表3.13 均衡區(qū)各縣蓄水體滲漏量行政區(qū)桃城區(qū)冀州市武強(qiáng)縣景縣Q蓄滲各區(qū)蓄水體滲漏量（104 m3）1553.675484.325602221204. 河流補(bǔ)給量根據(jù)衡水地區(qū)水資源公報（2002

39、年）統(tǒng)計的各行政區(qū)出入境水量，同時根據(jù)供水及用水情況，得到各行政區(qū)范圍內(nèi)河水滲漏量和蒸發(fā)量，同時根據(jù)各河流水系徑流量時間計算各區(qū)地表水蒸發(fā)量，則可得到河水滲漏補(bǔ)給地下水量：表3.14 河水滲漏補(bǔ)給地下水量行政區(qū)入出境水量差（104 m3）河水蒸發(fā)損失量（104 m3）河水滲漏補(bǔ)給地下水量（104 m3）時間水面蒸發(fā)強(qiáng)度(mm)蒸發(fā)損失量（104m3）安平縣39.71-5月491.95.933.797饒陽縣37.51-5月491.96.930.613武強(qiáng)縣247.35-8月486.07.8239.524武邑縣958.95-8月48629.2929.740桃城區(qū)294.85-8月48625.326

40、9.528景縣545.76-7月264.27.9537.774阜城縣600.26-7月264.25.7594.493冀州市545.65-8月48617.5528.104棗強(qiáng)縣1410.85-8月4869.71401.080故城縣2803.95-10月690.034.52769.400合計7484.4-7334.0545. 渠道滲漏補(bǔ)給量 Q渠滲=W式中：W渠道損失量 渠道滲漏補(bǔ)給量，粘性土為0.40.45、砂性土為0.50.55。研究區(qū)內(nèi)只有石津渠和南運河每年引水灌溉農(nóng)田，只計算石津渠和南運河引水渠道的滲漏量。因缺乏該方面資料，渠道滲漏補(bǔ)給量引用衡水地區(qū)水資源公報（2002年）中數(shù)據(jù)，如下表：

41、表3.15 渠系滲漏補(bǔ)給地下水量表 行政區(qū)渠道滲漏補(bǔ)給地下水量（104 m3）深州市720.8武強(qiáng)縣66.9桃城區(qū)64.9冀州市25.7棗強(qiáng)縣148.0故城縣313.5總計1339.86 側(cè)向徑流量Q側(cè)補(bǔ)（排）=LB K I式中：L側(cè)向邊界寬度B淺層含水組砂層厚度K淺層含水組砂層滲透系數(shù)I邊界處地下水水力坡度根據(jù)2002年6月低水位期淺層地下水流場圖計算各段面處水力坡度，根據(jù)達(dá)西公式計算均衡區(qū)側(cè)向徑流量如下表。表3.16 斷面地下水側(cè)向徑流量計算表邊界類型邊界位置斷面寬度(垂直流向)(km)水力坡度（10-4）砂層滲透系數(shù)（m/d）含水砂層厚度（m）側(cè)向徑流量（104 m3）補(bǔ)給邊界安平縣東南

42、20.53.1410.72250.28冀州西部36.364.638.12099.54故城縣東北29.557.3310.720169.18合 計319排泄邊界安平、饒陽西北邊界68.121.7610.722103.01景縣阜城東部27.33.385.02033.68合 計136.697. 潛水蒸發(fā)排泄量Q蒸發(fā)=EFe-mh式中：E水面蒸發(fā)量；F淺層地下水蒸發(fā)面積；m地下水蒸發(fā)系數(shù)h地下水蒸發(fā)區(qū)平均水位埋深，蒸發(fā)極限深度為4m，水位埋深大于4m時，視為無蒸發(fā)從2002年低水位期和高水位期地下水埋藏深度等值線上計算得到各區(qū)地下水埋深小于4m區(qū)域。根據(jù)氣象觀測資料，2002年水面蒸發(fā)量為1165.3

43、mm，計算得到潛水蒸發(fā)排泄量為4398.487104 m3。表3.17 潛水蒸發(fā)排泄量計算表行政區(qū)潛水埋深小于4m區(qū)（km2）平均地下水埋深潛水蒸發(fā)排泄量（104 m3）桃城區(qū)117.122.51301.597冀州市445.863.03096.890總計-4398.4878. 越流排泄量Q越流=KZFt式中：KZ弱透水層垂向滲透系數(shù)；F越流區(qū)面積t計算時段；M垂向越流長度計算區(qū)淺層水在t時段內(nèi)平均水位標(biāo)高計算區(qū)深層水在t時段內(nèi)平均水位標(biāo)高根據(jù)衡水地區(qū)水資源公報（2002年）統(tǒng)計均衡區(qū)淺層地下水和深層地下水位差，如下表：表 3.18 淺層與中深層水位差統(tǒng)計表行政區(qū)淺層地下水位深層地下水位差（m）

44、6月26日12月26日平均水位差安平縣-3.31-2.71-3.01饒陽縣17.4414.3115.875深州市34.7326.9830.855武強(qiáng)縣54.6338.2746.45武邑縣60.9150.1755.54桃城區(qū)65.3957.4961.44景縣52.749.3451.02阜城縣62.2850.356.29冀州市60.0447.5953.815棗強(qiáng)縣58.2454.3856.31故城縣56.2555.7355.99 （注：安平縣范圍淺層地下水開采強(qiáng)度高，漏斗區(qū)淺層地下水位低于深層地下水位。）均衡區(qū)淺層地下水位基本上高于深層承壓水位，因此淺層地下水向深層承壓水越流。弱透水層主要巖性為亞

45、粘土，其垂向滲透系數(shù)，根據(jù)河北省地勘局水文地質(zhì)工程地質(zhì)三隊，張宜子、王疃和棗強(qiáng)三個試驗場取樣點原狀土試驗室測定的平均值0.0001278m/d,根據(jù)衡水市節(jié)水辦公室衡水市地下水資源評價，越流長度為28m，則計算均衡區(qū)內(nèi)淺層地下水越流排泄量如下表：表3.19 淺層地下水越流排泄量計算表行政區(qū)行政區(qū)面積（km2）-越流排泄量饒陽縣57315.8751414.395深州市124430.8555968.269武強(qiáng)縣45146.453257.352武邑縣82255.547098.722桃城區(qū)59861.445712.877景縣118351.029384.857阜城縣69756.296100.515冀州市

46、91853.8157681.543棗強(qiáng)縣89456.317827.544故城縣94255.998200.944合計8815-62647.0189. 地下水實際開采量統(tǒng)計根據(jù)2002年衡水地區(qū)水資源公報，統(tǒng)計均衡區(qū)各行政區(qū)范圍內(nèi)地下水實際開采量，如下表：表 3.20 淺層地下水實際開采量 單位：104 m3行政區(qū)淺井開采量微咸水小計安平縣12831.812831.8饒陽縣60846084深州市67656765武強(qiáng)縣395395武邑縣27003003000桃城區(qū)476.4476.4景縣11141248013621阜城縣2383.3152.12535.4冀州市91080990棗強(qiáng)縣4947.5494

47、7.5故城縣56605660合計542943012.157306.110.淺層地下水儲存量變化量Q=HF式中：水位變幅帶內(nèi)的給水度H計算時段內(nèi)初末時刻水位差F均衡區(qū)面積表3.21 淺層地下水儲存量變化量計算表行政區(qū)面積（km2）均衡期內(nèi)地下水位變幅水位變幅帶巖性水位變幅帶給水度淺層地下水儲存量變化量（104 m3）2002年末水位埋深（m）2001年末水位埋深（m）水位變幅（m）安平縣49324.4422.70-1.74亞砂土0.06-5146.92饒陽縣57315.5214.46-1.06亞砂土0.06-3644.28深州市12445.855.14-0.71亞粘土0.05-4416.2武強(qiáng)縣

48、4518.076.84-1.23亞粘土0.05-2773.65武邑縣8228.637.18-1.45亞砂土0.06-7151.4桃城區(qū)5986.064.75-1.31亞砂土0.06-4700.28景縣118312.6110.78-1.83亞砂土0.06-12989.3阜城縣6978.527.44-1.08亞砂土0.06-4516.56冀州市9186.65.94-0.66亞砂土0.06-3635.28棗強(qiáng)縣89414.1913.06-1.13亞砂土0.06-6061.32故城縣94211.369.52-1.84亞砂土0.06-10399.7合計881511.279.92-1.35-65434.9

49、 淺層地下水均衡分析根據(jù)上述均衡項計算，對2002年淺層地下水進(jìn)行均衡計算，如下表：表3.22 2002年淺層地下水均衡分析表均衡項資源量(104m3)占比例總量(104 m3)補(bǔ)給量降水入滲補(bǔ)給量26581.79249.50%53696.081灌溉水回滲補(bǔ)給量16001.43529.80%河水滲漏補(bǔ)給量7334.05413.66%蓄水體滲漏補(bǔ)給量21203.95%渠道滲漏補(bǔ)給量1339.82.50%側(cè)向徑流補(bǔ)給量3190.59%排泄量人工開采量57306.147.53%120572.857越流排泄量58731.5848.71%蒸發(fā)排泄量4398.4873.65%側(cè)向徑流排泄量136.690.11%淺層地下水總補(bǔ)給量為53696.081104 m3，其中降水入滲量占49.50%，灌溉水回滲補(bǔ)給量占補(bǔ)給量的29.80%，河道滲漏補(bǔ)給量占補(bǔ)給量的13.66%，蓄水體及渠道滲漏補(bǔ)給量占總補(bǔ)給量的6.45%，淺層地下水側(cè)向徑流補(bǔ)