如何计算平原区地下水资源量

（一）补给量

平原区地下水补给量主要包括地表水体补给量、降水入渗补给量、山前侧向补给量、井灌回归补给量、人工回灌补给量，其中地表水体补给量又分为渠灌田间入渗补给量、渠系渗漏补给量、河道渗漏补给量、库塘渗漏补给量，它是我省平原区地下水的主要补给来源。

1.地表水体补给量

（1）灌溉入渗补给量Q灌补

渠水进入田间灌溉，一部分消耗于作物生长的生理蒸腾和棵间蒸发，这是满足作物生长所必需的，一般称为“净耗水量”，另一部分则渗漏补给地下水，称为“灌溉入渗补给量”，由下式计算所得：

式中：Q灌补为灌溉入渗补给量（亿m3）；β为灌溉入渗系数；Q斗口水量为斗渠渠首引水量（亿m3）。

计算出的各均衡计算单元的Q灌补再合成到计算分区，乘以矿化度M≤2g/L的面积，便计算出了M≤2g/L的淡水补给量资源。经计算我省平原区Q灌补为10.33亿m3，占地表水体补给量的27.4%，占总补给量的21.4%。

表5-13　平原区地表水体补给量

（2）渠系渗漏补给量

本次只计算干支两级渠系水补给地下水的水量，采用渗漏系数法计算：即

式中：Q渠补为渠系渗漏补给量（亿m3）；m为干支两级渠系渗漏补给系数；Q渠首引为总干渠渠首引水量（亿m3）。

我省河西走廊渠系极其发达，尤其是20世纪90年代以来，长距离高标准的渠系几乎全部从出山口引到了田间地头，渠道长度成倍增加，由1980年全省0.8万km增加到2000年的1.25万km。经计算我省平原区Q渠补为14.42亿m3，占地表水体补给量的38.3%，占总补给量的29.9%。

（3）河道渗漏补给量Q河补

石羊河水系河道渗漏量按河道下泄水量的0.667倍作为河道渗漏补给量；黑河干流从莺落峡到草滩庄水利枢纽，按径流量的0.092万m3/km补给地下水，共9 km；从草滩庄至黑河大桥按径流量0.07万m3/km补给地下水，共32km；大桥至高崖用水文分析法计算。高崖以下为地下水补给河道，形成河道排泄量，没有下渗量；讨赖河从冰沟站到鸳鸯池水库用水文分析法计算河道渗漏量。丰乐河、洪水河、疏勒河、党河、石油河均按水文分析法计算。对没有资料的河流，按河水文地质流特性，流量大小进行类比；对年径流量小于0.50亿m3的河流或弃水，按过水量的0.667倍计算河道入渗补给量，对张掖盆地山洪河道渗补给量进行了估算，加在了河道入渗补给量中。经计算我省平原区Q河补为11.27亿m3，占地表水体补给量的29.9%，占总补给量的23.4%。

（4）库塘渗漏补给量Q库补

我省平原水库主要有红崖山水库、金川峡水库、鸳鸯池水库、解放村水库、祁家店水库、李桥水库、双塔堡水库、赤金峡水库、党河水库，还有些小型水库及坑塘，对库容Q库≥1000万m3的大中型水库的渗漏补给量，用出入库塘水量平衡法进行了计算，公式如下：

式中：Q入为入库水量（万m3）；P库为库区降水量（mm）；E0为库区水面蒸发量（mm）；Q出为出库水量（万m3）；E浸为库区浸润带潜水蒸发量（mm）；Q库蓄为水库蓄水量（万m3）。

上述水库均计算1980—2000年的系列值。小水库采用了多年均值，张掖盆地平原区水库按总蓄水量的13%计算。经计算我省平原区Q库补为1.65亿m3，占地表水体补给量的4.4%，占总补给量的3.4%（见表5-13）。

经计算我省渠灌田间入渗补给量、渠系渗漏补给量、河道渗漏补给量、库塘渗漏补给量之和为37.66亿m3，占总补给量的79.5%，是我省平原区地下水的主要补给来源。

2.降水入渗补给量

降水入渗补给量是指降水（包括坡面慢流和填洼水）渗入到土壤中并在重力作用下渗透补给地下水的水量，是平原区自产的地下水资源量。降水入渗补给量

用下式计算：

式中：Pr为降水入渗补给量（万m3）；P为年降水量（mm）；α为降水入渗补给系数；F为均衡计算区计算面积（km2）。

1980—2000年的降水入渗补给量依据公式推求；1956—1979年逐年降水量入渗补给量依据各均衡计算单元1980—2000年逐年的降雨入渗量，与相应的降雨量建立关系曲线，然后用1956—1979年的降水量在关系曲线上查出1956—1979年逐年的，以1980—2000的平均作为该均衡区多年平均计算降水补给量。经计算我省平原区降补为2.76亿m3，占总补给量的5.7%（见表5-14）。

表5-14　平原区降水入渗补给量

续表：

3.井、泉灌溉回归补给量

井、泉灌溉回归补给量的计算方法同渠灌田间入参补给量，只是入渗系数较渠灌田间入参系数小。但在城镇工业所在区，因水资源利用率为0.52，所以，回归系数采用0.48，全省平原区井、泉灌溉回归补给量为4.97亿m3，占总补给量的10.31%（见表5-15）。

4.山前侧向补给量

山前侧向补给量包含河流出山口潜流量和山区其他断面流向平原区的地下径流量。内陆河流域由于祁连山地质构造的特殊性，在一般情况下不作计算；在确有山前侧向量的山区，本次评价中采用地矿部门的成果。黄河流域景泰灌区的侧向补给量采用1997年《甘肃省景泰县区域水文地质调查报告》的成果。我省山前侧向补给量为2.83亿m3，占总补给量的5.9%（见表5-15）。

5.地下水总补给量及地下水资源量的计算

1980—2000年，各项补给量之和为平原区地下水总补给量，总补给量减去井泉回归补给量，即为平原区地下水资源量，其中，地下水矿化度M≤2g/L的区域内的水资源为本次评价的地下水资源量；矿化度M≥2g/L的区域只计算地表水体补给量和降水入渗补给量，并以此两项之和作为该区域地下水资源量；平原区地下水补给量见表5-15。

（二）排泄量的计算

平原区排泄量包括潜水蒸发量，浅层地下水实际开采量，泉水溢出量，河道排泄量和侧向流出量。

1.潜水蒸发量

据有关地渗仪观测试验表明，潜水蒸发主要发生在地下水埋深小于5m的区域，大于5m的区域潜水蒸发量可忽略不计。潜水蒸发是我省平原区的主要排泄项之一，用潜水蒸发系数法计算，即：

式中：E为潜水蒸发量（万）；E0为水面蒸发量（mm）；C为潜水蒸发系数；F为计算面积（km2）。(www.xing528.com)

经计算，我省各计算分区潜水蒸发量为：疏勒河水系10.37亿m3、黑河水系14.60亿m3、石羊河水系4.04亿m3，全省29.01亿m3（见表5-17）。

2.浅层地下水实际开采量和泉水溢出量

我省平原区大规模开采地下水始于20世纪70年代初期，目前已拥有开采井26000眼左右，多年平均年均开采浅层地下水量17.15亿m3（M ≤2g/L），其中工业和城镇开采的地下水量约6.10亿m3；农业开采地下水约11.05亿m3。浅层地下水开采量是由调查统计获得的；我省多年平均引泉灌溉水量见表5-16，年平均实际开采量见表5-17。

表5-16　平原区多年平均引泉灌溉水量

3.河道排泄量

河道排泄量是指河水低于两岸潜水，河水接受潜水补给的量。采用水文分析法计算，主要计算了黑河河道排泄量和石羊河道排泄量，其计算公式为：

其中：Q河排为河道排泄量（亿m3）；Q上、Q下分别为河道上下游水文断面实测河川径流量（亿m3）；Q区入为上下游水文站断面区间汇入该多段的河川径流量（亿m3）；Q区出为上下游水文断面区间引出该河段的河川径流量（亿m3）；λ为修正系数，主要修正河道水面蒸发量、浸润带蒸发量；它主要取决于河底岩性及透水性，当地水面蒸发强度，两岸包气带岩性、埋深及过水时间，其取值范围一般为0.2～0.4，常年过水的砂性河道取小值，卵石河道取大值。本次计算出的我省多年平均河道排泄量分别为黑河水系5.17亿m3、石羊河水系2.58亿m3、景泰0.18亿m3、董志塬0.26亿m3。

4.侧向流出量

我省平原区基本为闭合盆地，唯有鼎新盆地向额济纳盆地沿黑河河道有地下径流（据甘肃省地质局水文二队1980年在天仓咸水幅度1：20万水文地质普查资料，按达西公式计算结果）为20万m3/a；在半闭合盆地之间有侧向流出和流入量，其中武威盆地向民勤盆地流出0.48亿m3，山丹、民乐向张临高流入2.68亿m3，金塔盆地接收酒泉盆地0.51亿m3地下径流。

5.总排泄量的计算

上述四项即潜水蒸发量、浅层地下水实际开采量、泉水溢出量、河道排泄量和侧向流出量之和为平原区总排泄量。我省平原区多年平均总排泄量为60.13亿m3，其中潜水蒸发量为29.01亿m3，地下水开采量为17.15亿m3（M ≤2g/L），河道排泄量为8.05亿m3（见表5-17）。

表5-17　平原区地下水排泄量

（三）浅层地下水蓄变量的计算

浅层地下水蓄变量是指均衡计算区浅层地下水储存量计算时段始末的差值，用下式计算：

式中：ΔW为年均浅层地下水蓄变量（亿m3），z1为计算时段初埋深（m），z2为计算时段末的埋深，u为地下水水位变幅带给水度，F为计算面积（km2），t为计算时段，一般为1年。

各均衡区平均埋深由各监测井点埋深面积加权法得之；无地下水水位动态观测资料的区域用类比和估算得之。各盆地地下水蓄变量见表5-18。

（四）水均衡分析

水均衡是指在水文地质单元内多年平均地下水总补给量（Q总补）与总排泄量（Q总排）的均衡关系，即Q总补＝Q总排，但在人类活动影响下，打井抽水，引流灌溉，地下水水位上升或下降，水均衡便与均衡期间浅层地下水的蓄变量（ΔW）有关；因此，在实际进行地下水资源量均衡分析时，总补给量、总排泄量及地下水蓄变量三者之间的均衡关系如下：

式中：δ为相对均衡差（用%表示）；X为绝对均衡差，以上各指标的单位均为亿m3，|X|或|d|值较小时，被认为计算精度高，反之认为精度低。若|d|＞20%要对该均衡区各项补给量、排泄量及浅层地下水蓄变量进行核算，甚至对某个或某些参数做合理调整，至直其|d|≤20%为止。

本次评价流域机构要求对各平原区水资源三级区逐一进行水均衡分析，我省各均衡区相对误差均满足评价精度要求，石羊河、黑河、疏勒河、黄河流域均衡分析的δ值依次为-0.21%、-0.20%、-2.62%、10.4%、-0.19%（见表5-18）。

表5-18　平原区（1980—2000年）多年平均地下水均衡计算表

（五）平原区1956—2000年逐年降水入渗补给量形成的河道排泄量的计算

我省平原区降水入渗补给量形成的河道排泄量系列的计算，是先计算1980—2000年逐年地下水总补给量形成的河道排泄量。用平原区降水入渗补给量Pr占多年平均地下水总补给量（Q总补）的比率Y，即Y＝Pr／Q总补，近似地确定为各计算分区1980—2000年逐年降水入渗补给量形成的河道排泄量占相应的地下水总补给量形成的河道排泄量的比率，即Q降补河排，i=Y·Q河排（其中：i由1980—2000年），由此求得1980—2000年降水补给量形成的河道排泄量。然后用多年平均降补河排量QPr河排与多年平均降水入渗补给量Pr的比值Y′，用Y′乘以1956—1979年降水入渗补给量系列，得1956—1979年降水入渗补给量形成的河到排泄量系列。

平原区降补河排为平原区重复计算量，在计算分区总资源量计算过程中，也是总水资源量的重复计算量，这是以往其他评价中均未剔除的量。本次评价中计算出我省的该量为0.81亿m3，其中黑河为0.51亿m3，石羊河为0.03亿m3，景泰为0.02亿m3，董志塬为0.25亿m3。

（六）矿化度＞2g/L地下水资源量的计算

本次水资源评价规定，矿化度＞2g/L的分区有：2g/L＜≤3g/L，3g/L＜≤5g/L，＞5g/L三个分区。我省矿化度＞2g/L的区域主要分布在民勤盆地，面积为589km2；张掖盆地在临泽、高台的分布面积为230km2，鼎新盆地分布面积为22km2，景泰盆地分布面积为473km2，全省合计1314km2。因该部分地下水为咸水，利用价值不大，本次评价只计算了该片地表水体补给量和降水入渗补给量之和作为该区域地下水资源量，且未计入计算分区地下水资源量之中，该量大小及模数见表5-19。

表5-19　平原区矿化度＞2g/L地下水资源量及模数

（七）地下水可开采量的计算（1990—2000年）

地下水可开采量指在可预见的时期内，通过经济合理、技术可行的措施，在不引起地下水位持续下降、水质恶化、地面沉降等水环境问题和不对生态环境造成不良影响的情况下，允许从含水层中获取的最大水量。

从我省1990—2000年近十年能代表现状年的地下水实际开采量中便可知：石羊河开采量为13.67亿m3，黑河为8.56亿m3，疏勒河为1.93亿m3，景泰为0.11亿m3、董志塬0.10亿m3，石羊河为重点开采区。

可开采量的计算采用可开采系数法。可开采系数是指某地区的地下水可开采量与同一地区的地下水总补给量的比值，即ρ＝Q开采／Q总补，ρ不应大于1。因浅层地下水总补给量中，有一部分要消耗于水平排泄和潜水蒸发。我省ρ值的确定原则主要是：（1）对开采条件良好，特别是地下水埋藏较深，已造成水位持续下降的超采区如民勤盆地和武威盆地、金川—昌宁盆地、董志塬、金塔、鼎新盆地，选用了较大的可开采系数，取值范围一般为0.6～1.0；（2）对于开采条件一般且开采量较小的地区，如张掖盆地、酒泉盆地、安西盆地、敦煌盆地等选用了中等的可开采系数，取值范围为0.6～0.8；（3）对于开采地区较差的地区，尤其是我省河西走廊山前倾斜平原前段，一般取不大于0.6的系数，如大靖盆地、民乐、山丹、马营盆地、赤金—白杨、踏实、阿克塞盆地。我省河西走廊平原区1990—2000年地下水可开采量及超采量见表5-20。

表5-20　河西走廊平原区1990—2000年地下水可开采量、开采量、超采量

（八）大型、特大型浅层地下水水源地多年平均浅层地下水资源量及可开采量的计算方法

浅层地下水水源地指以工业、城市生活为主要供水对象的地下水集中开采区。水源地浅层地下水补给边界为本次浅层地下水水源地地域的划分依据，经统计调查计算，划分标准为：日开采量为5～15万m3的为大型水源地，日开采量＞15万m3为特大型水源地，我省水源地类型及可开采量见表5-21。

表5-21　浅层地下水水源地情况一览表

（九）浅层地下水资源量、补给量、可开采量模数的计算

将我省平原区浅层地下水资源量、总补给量、降水入渗补给量、可开采量除以所在均衡区的面积，得出各项模数，计算结果表5-22。