在邢台市黑龙港和滹滏区的咸水区,由于长期超采深层地下水,改变了深层地下水水流的补给、排泄的自然状态。在20世纪70年代深层地下水开采初期,开采量较小,深层水头和浅层水头基本接近,深层水水流的流场的补给区、径流区、排泄区基本保持自然状态。机井开采量基本以截取水平径流、削减自然排泄为主,即以地下水侧向径流构成开采资源的主要成分。随着大规模开采地下水,原来地下水流的侧向径流不能满足开采需求,造成深层地下水位大规模持续下降。由于深层淡水不断开采,其深层地下水的水位差不断加大,从而呈现出浅层地下水向深层地下水的越流量逐年增多的趋势。在全淡水区,深、浅层地下水混合开采,越流补给是正常补给过程。在有咸水区的区域,咸水越流补给地下水,会造成咸水界面下移和对水质产生影响。
越流补给上层含水层穿越弱透水层补给的地下水,越流量可按达西定律计算。计算公式为:
Q越=100×F×ε×Δh×Δt
式中 Q越——越流补给量,万m3/a;
F——计算面积,km2;
ε——越流系数,采用0.007m/d;
Δh——浅层地下水与深层地下水的平均水位差,m;
Δt——计算时间段。
越流补给量计算结果:滏东区越流量为30124.8m3/a,其中黑龙港淡水区为9092.9万m3/a;黑龙港咸水区为18823.3万m3/a;滹滏区咸水区为2208.6万m3/a。(www.xing528.com)
邢台市东部平原区有咸水或微咸水分布,地下水水位埋深一般小于15.0m,属于浅层咸水。在垂直方向上,咸水主要赋存于第四系的第一和第二含水层组,咸水底界由西向东逐渐加深,下伏为深层淡水,上覆有浅薄层淡水或无淡水覆盖。
由于人工开采地下水,原始状态下的深层承压水的补给区、径流区、排泄区消失,地下水水流从补给、径流到排泄的循环型承压水流变为开采条件下的下渗、消耗型承压水流。造成深层水头与浅层水头地下水位高达几十米的水头差,为上部咸水的补给提供了必要的动力条件,形成上下水层的越流补给,使咸水底界面整体缓慢下移,咸水界面下移的计算,首先计算咸水区越流量,再根据越流量计算界面下移的距离。计算公式如下:
H=Q越/(100×μ×F)
式中 H——咸水底界面下移距离,m;
Q越——浅层地下水向深层地下水的越流量,万m3/a;
μ——给水度,该区采用0.054;
F——咸水区面积,km2。
根据上述计算方法,对邢台市按黑龙港咸水区和滹滏咸水区分别进行计算,计算结果为:黑龙港咸水区每年咸水底界面下移量为1.06m,滹滏咸水区每年下移量为0.84m。根据地下水观测资料分析,从1984年深层淡水与浅层咸水水头差明显增大,咸水界面按1984年开始计算,到2000年,黑龙港咸水区底界面下移量为18m左右,滹滏咸水区底界面下移量为14m左右。
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