区域水资源保护实践：地下水生态需水量估算

2.1 地下水资源开发利用现状

20世纪80年代以来，以开采浅层地下水为主的“宁柏隆”漏斗区，1999年漏斗区面积已达524km2，中心水位埋深达48.25m，中心水位年平均（1974～1999年）下降速率1.44m／a。以开采深层地下水为主的滏东平原形成的漏斗区基本覆盖了邢台市整个滏东平原区，漏斗中心水位埋深达80.13m，中心水位年平均下降2.71m。由于深、浅层水位差的加大，造成咸水底界面下移，平均每10年下移5m左右。邢台市区由于过量开采岩溶水，自1978年以来，地下水位年平均下降1.6～1.8m／a，1999年最大埋深达85.06m，已经形成多次“水荒”和工矿企业因“吊泵”而停产的事件，同时也造成素有“百泉之城”美称的邢台市泉水干涸。整个滏西平原，第一含水层组已基本疏干。黑龙港平原东部以南宫为中心的地面沉降带，年沉降速率大于20mm／a。

2.2　地下水环境需水量估算

地下水生态环境需水量的估算，基本原则是在地下水采补平衡的情况下，用30年恢复期，使地下水位恢复到初始水位。计算时初始水位采用地下水观测以来的最初水位，现状水位采用1998年平均水位。浅层地下水水位补给量计算公式如下：

ΔW＝100×μ×F×Δh

式中　ΔW——恢复浅层地下水水位需水量，万m3／a；

μ——给水度；

F——计算区面积，km2；

Δh——计算区初始水位与现状水位变差，m。

由于各县地质结构不同，给水度以各县（市）为单元进行计算。对计算出的总量按30年平均分配。计算成果见表5。

表5　邢台市地下水生态环境需水量计算成果表

广宗县、巨鹿县浅层地下水咸水分布面积较大，淡水区计算面积很小。清河县、南宫市、新河县主要开采深层地下水，浅层地下水非常匮乏。由计算可知，邢台市近30年累积超采地下水57.3亿m3，则邢台市恢复地下水位到初始水位需水量57.3亿m3。按30年恢复期计算，平均每年需水量为1.9亿m3。

2.3　河道生态环境水量对地下水的补充作用

河道生态环境用水量的一个重要作用是补充地下水。对于河水渗漏补给量，采用河北省水利厅研究成果，其经验公式为：

Q河＝ΔQ×（1－λ）×L

ΔQ＝（Q上／a）1／b

式中　Q河——河道渗漏补给量，万m3／a；(www.xing528.com)

ΔQ——单位河长损失量，万m3／（a·km2）；

Q上——计算河段流入水量，万m3／a；

a、b——反映河床质及两岸岩性的参数（取值a＝38.6、b＝1.49）；

λ——修正系数（取值0.45）；

L——计算河段的长度，km。

对于计算河长的确定，从两个方面考虑：计算河段首端确定，从水源考虑，河道生态环境用水来源有两个方面，即上游水库放水或南水北调供水，以水库出口为河长首段计算；计算河段尾端确定，6条河流有5条在大陆泽会聚，一条流入宁晋泊，从恢复大陆泽和宁晋泊湿地方面考虑，分别以大陆泽和宁晋泊作为计算河段尾端。生态环境用水除沿河补充地下水及其他损失后，剩余部分会聚到大陆泽。河道渗漏补给量计算见表6。

表6　河流年补给量计算表

2.4　地下水生态环境需水量及恢复措施

通过计算可看出，对地表水生态环境的补充，有一部分通过河道渗漏转换成地下水，由此计算出恢复地下水水位每年需要的水量为24682万m3。

地下水生态环境保护和地下水位的恢复，是一个漫长艰难的过程，从邢台市实际情况分析，补充地下水主要有四个方面。

首先是大气降水入渗补给。据计算，邢台平原的降水入渗补给量多年平均值，占地下水补给量的68.1%，大气降水入渗补给量是平原地下水的最主要补给来源。同时，降水入渗补给量受降水特征、包气带岩性和结构特征以及地下水位埋深等因素的影响。

其次是山区侧向径流流入补给。太行山东麓是平原地下水侧向径流流入补给区，侧向径流流入补给，包括河流出山口地下潜流、古河道地下潜流和碳酸盐岩的岩溶水补给。

第三是河道渗漏补给。邢台市西部山区修建水库，使得大部分河道仅在汛期行洪时有水。例如沙河、泜河等由两座大型水库控制。有些较小的河流，虽未在山区修建水利工程，但多属间歇性河流。因此，河道渗漏对平原地下水的补给量很有限，仅占综合补给量的3.17%。

最后是井灌回归补给。随着经济的发展和大气降水处于偏枯周期，自20世纪60年代后期以来，通过钻井大力开发利用地下水。在井灌区，部分灌溉水回渗补给地下水，成为浅层地下水的一种补给来源。经计算，平原井灌回归补给量，占地下水综合补给量的11.93%。

对地下水的补充，自然补给是最好的办法。在采补平衡的前提下，每年需补充5.26亿m3水量，相当于每年少采5.26亿m3，以达到恢复地下水水位的目的。