地下水开采量计算方法

地下水可开采量计算方法有地下水均衡法、地下水数值法与解析法、开采试验法、回归分析法、实际开采量调查法、开采系数法、多年调节计算法以及水均衡法等适应不同条件的多种方法，现主要介绍适宜于区域地下水可开采量确定的几种方法。

1.可开采系数法

可开采系数法适用于水文地质条件研究程度较高的地区。在这些地区，浅层地下水含水层的岩性组成、厚度、渗透性能及单井涌水量、单井影响半径等掌握得比较清楚，且有系列监测资料，采用这种方法计算地下水可开采量，其精度还是比较高的。

所谓可开采系数（ρ，无因次）是指某地区的地下水可开采量 （Q可开）与同一地区的地下水总补给量（Q总补）的比值，即ρ=Q可开/Q总补。ρ应不大于1。当确定了可开采系数ρ，就可以根据地下水总补给量Q总补，确定出相应的可开采量Q可开，即Q可开=ρQ总补。

新疆地下水较大规模开发利用历史已有20～30年，特别是天山东部的吐哈盆地、天山北坡的昌吉州等，并且已经积累了20多年的地下水动态监测资料，应用水均衡方法、地下水数值方法和水资源系统分析方法，就可总结出此类地区地下水可开采系数。

2.多年调节计算法

多年调节计算法适用于已求得不同岩性、不同地下水埋深地区的地下水各项补给量和排泄量，且具有为水利规划制定的井、渠灌区。

地下水的调节计算，是将历史资料系列作为一个循环重复出现的周期看待，并在多年平均总补给量与多年平均总排泄量相平衡的原则基础上进行的。所谓调节计算，是根据一定的开采水平、用水要求和地下水的补给量，分析地下水的补给与消耗的平衡关系。通过调节计算，既可以探求在连续枯水年份地下水可能降到的最低水位，又可以探求在连续丰水年份地下水最高水位的持续时间，还可以探求在丰、枯交替年份在以丰补欠的情况下开发利用地下水的保证程度，从而确定调节计算期（可近似代表多年）适宜的开采模式、允许地下水水位降深及多年平均可开采量。

多年调节计算法有长系列和代表周期两种。前者选取长系列（如1980～2000年系列）作为调节计算期，以年为调节时段，并以调节计算期间的多年平均总补给量与多年平均总废弃水量之差作为多年平均地下水可开采量；后者选取包括丰、平、枯在内的8～10年一个代表性降水周期作为调节计算期，以补给时段和排泄时段为调节时段，并以调节计算期间的多年平均总补给量与难以夺取的多年平均总潜水蒸发量之差作为多年平均地下水可开采量。

3.水均衡分析法

地下水均衡分析主要是验证总补给量与总排泄量计算的可靠性，按照水资源系统分析方法，要通过水均衡分析核实地下水各项补、排量与储变量。

水均衡基本原理：进区总水量-出区总水量±储变量=消耗水总量。

（1）进入流域的总水量。进入流域的总水量有地表水量、地下水侧向补给量、降水入渗补给量。

（2）流出流域的总水量。流出流域的总水量有过境地表水量、地下水侧向排出流域水量、排水渠排出流域水量、泉水流出流域水量。

（3）流域内水资源运行水量。

1）河道水量：从河道进入流域内的水量，流域内河道损失水量包括蒸发损失水量和渗漏补给地下水的水量。

2）渠道水量：进入渠道的水量，渠道中损失的水量包括蒸发损失水量及渗漏补给地下水的水量。

3）进入田间水量：分为田间蒸发散发量（含灌溉的林木草场）及入渗补给地下水量。

4）水库水量：进入和调出水库水量，水库损失水量分为蒸发损失水量和渗漏补给地下水量。(www.xing528.com)

5）泉水水量：流域内产出的泉水，包括泉水总量，引用泉水量，泉水蒸发量，泉水下渗补给地下水量，泉水流出流域水量计入流出流域的地表水量中。

6）地下水开采量：包括流域内地下水开采量和坎儿井引水量，经渠道引入田间，渠道中损失水量包括蒸发损失和渗漏补给地下水量、进入田间的地下水量包括田间蒸发蒸腾及入渗补给地下水量。

7）地下水蒸发量（潜水蒸发量）：地下水浅埋区的裸地蒸发量、天然植被蒸发散发量（胡杨、圣柳、芦苇、草场等直接消耗的地下水量）、灌溉作物蒸发散发量（由于灌溉定额较小，作物除蒸发散发灌溉水外，不足部分则吸收地下水而蒸发散发）。

8）灌溉退水量：已列入出区水量项中。

9）排水：指地下水从排水沟排出的水量。

10）湿地与排水容泄区蒸发蒸腾水量：包括部分灌溉退水、泉水、排水，地下水排入绿洲内的洼地内，部分高矿化度的排水排入人工开挖的排水容泄区，以水面蒸发消耗。

11）工业、人畜用水消耗量：包括蒸发水量和入渗补给地下水量。

（4）水均衡分析。根据进入流域水量，流域内的运行水量及流出流域水量的资料，计算各项水均衡量，并据此对现状年水均衡进行分析评价。

平衡分析需满足以下三个平衡方程：

1）进入流域水量-流出流域水量≈蒸发蒸腾总量

2）地下水收入-地下水支出≈μΔH1F1

3）入库水量（湖泊）-出库水量（湖泊）≈ΔH2F2

式中：μ 为地下水位变动带内的给水度；ΔH1 为地下水位升降幅度，m；F1 为地下水位升降区的面积，m2；ΔH2 为水库（湖泊）水位升降幅度，m；F2 为水库 （湖泊）水位升降幅度内的平均水面面积，m2；在多年平均情况下，μΔH1F1≈0；ΔH2F2≈0。

若以上三个平衡结果差距较大时，要重新调整计算。

（5）地下水可开采量评价分析。用水均衡法分析水资源的组成与地下水开采潜力。从水均衡图分析各项耗水量、地表水与地下水转化量、水资源利用效率等，由开采地下水引起的是哪些量在发生变化，变化是否有利于生态环境改善、水资源效益提高等，分析估计出拟定开采规模会改变何种消耗与转化，从而分析确定出区域地下水可开采量和开采潜力。

对增加开采量可能引起地下水的变化量有：①泉水的减少；②生态腾发的减少；③作物腾发的减少；④潜水蒸发的减少；⑤侧渗出区水量减少；⑥排水量的减少。

对于中小流域或均衡计算单元，只能收集到各均衡要素多年平均资料，按照上述原理，采用手工计算分析。对于具有20年长系列（特别是逐月资料）基础资料的计算单元，可按照上述原理，利用已经研制的水平衡模型计算分析。水平衡模型所涉及的深度、内容以及地表水与地下水、供水与需水、供水与耗水的关联关系远比地下水均衡方法系统和全面，故计算的地下水可开采量精度可能会更高。