平原区地下水资源评价方法综述.doc

--------------《水资源研究》第25卷第2期(总第91期)2004年6月-------------------
平原区地下水资源评价方法综述
刘予伟金栋梁
(长江水利委员会水文局,湖北武汉 430010)
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摘要: 全面阐述了平原区地下水资源评价方法,包括水文地质参数的获得和选取以及地下水资源量的计算方法,并通过实例来评价其合理性和可靠性。
关键词:平原区; 地下水资源; 评价方法; 综述
平原区包括一般沿江、沿湖、沿海平原和山间盆地平原两类。就长江流域而言,前者有
洞庭湖平原、江汉平原、鄱阳湖平原、太湖平原、长江中下游沿江平原和江苏、浙江沿海平
原。后者有成都盆地、汉中盆地和南阳盆地。地下水评价对象是与大气降水和地表水体有直
接联系的浅层地下水,一般仅评价矿化度小于2 g/L的多年平均淡水资源,以现状条件为评
价基础,以水均衡法为主评价出各项补给量和排泄量。
1 含水层参数的确定
含水层参数是定量描述含水层物理特性的指标或系数,是评价含水层的主要依据。在计算各项补给量和排泄量时都要根据准确的参数来计算。主要参数有:潜水变幅带给水度(μ),降水入渗补给系数(α),潜水蒸发系数(c),渠系渗漏补给系数(m),灌溉入渗补给系数(β)和水稻田渗漏率(φ)等。
现将上述几种含水层参数的确定分述如下。
潜水变幅带给水度(μ)
给水度(μ)是指饱和岩土在重力作用下,自由排出重力水的体积与该饱和岩土相应体积的比值,它是一个无因次大于零而小于1的数值。可通过简易测筒或地中渗透仪试验、利用地下水动态观测资料分析、剖面含水率测量和抽水试验等方法求得。
简易测筒和地中渗透仪法
用一个金属圆筒,将被测给水度的原状土(即保持天然结构的土层)装入筒内,使土层充水达到饱和状态,然后在上部加盖,但不密封,防止水分蒸发,筒的下部留有排水孔,在重力作用下,筒中的水会自由地从排水孔中流出,测量排出水的体积。排水体积和筒内土体积之比即为给水度。此种测筒,制作和操作都甚简便,曾在第一次全国水资源评价中广为使用。另一种类似于测筒的是地中渗透仪,图1(略)是地中渗透仪的示意图。利用潜水位控制,可将左边测筒内土体积饱和到任意位置,然后将连通管控制进水,测量由连通管自由流出水的体积,使之与其土体体积相比,即得给水度。
地中渗透仪虽造价较高,但由于它可进行多项参数的观测试验,故我原区有多处此种实验装置。
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包气带剖面含水率法
设有一均质土层,其颗粒组成较粗,颗粒之间的孔隙排水滞后作用时间短,假设在无蒸发的条件下地下水位上升(或下降)值为ΔH。在水位变化前后分别测定水层剖面的土壤面含水率曲线如图2;图中横座标代表土壤含水率,纵座标代表埋深,纵横座标所夹的面积即代表含水量(以mm计)。
由于是均质土,无土壤水蒸发,又不考虑滞后作用,因此在水位变化前后的土壤含水率剖面线应是平行的,即AB平行CD,Wr 值是田间持水率,Wn是饱和含水率。A′AB′B间C′CD′D形状完全一样,面积相等。即水量相等。因此,不难得出ABDC的
面积等于BDFE。根据实测资料作出图2后,在图上便可量出ABCD的面积即含水量(以
mm计),设其含水量为HABCD,则有给水度:
(1)
由上述可知,本方法原理十分简单,但在实际应用中可能会有困难,因为自然界非常复
杂的,需要在具体实践中经过适当处理求得满意结果。
回归分析法
根据水量平衡原理,在一定时期内,一定区域潜水或浅层地下水量的变化,应等于其收入与支出量的差值、水量变化反映在水位变幅上。
收入:
降水入渗补给量=入渗系数×降水量×面积=αPF
侧向径流补给量=渗透系数×水力坡降×时段长×横断面=K1I1A1Δt
支出:
人工开采量=区域开采地下水体积=V开
潜水蒸发量=给水度×地下水位降深×面积=μΔHF
侧向径流排泄量=渗透系数×水力坡降×横断面×时段长=K2I2A2Δt
故有:水量变化=收入-支出
μΔHF=αPF+K1I1A1Δt- V开-μΔHF-K2I2A2Δt (2)
式中μ为区域地下水变幅带平均给水度;ΔH为Δt时段内,区域平均地下水变幅;F为计算区域面积;α为降水入渗系数;P为Δt时段内区域平均降水量;K1、K2为入流断面和出流断面的渗透系数;A1、A2为入流和出流断面面积;I1、I2为Δt时段内,入流和出流断面平均水力坡降;Δt为计算时段长;V开为F区域内在Δt时段中地下水开采体积;Δh为Δt时段内潜水蒸发引起的地下水位下降值。
将式(2)除以(