李 強(qiáng)

（運(yùn)城市水資源管理委員會(huì)辦公室，山西 運(yùn)城 044000）

1 山丘區(qū)地下水資源量計(jì)算方法

根據(jù)《地下水評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，山丘區(qū)地下水資源量計(jì)算通常采用排泄法。排泄量主要包括河川基流量、河床潛流量、山前側(cè)滲流出量、未計(jì)入河川徑流量的山前泉水出露量、地下水實(shí)際開(kāi)采凈消耗量和潛水蒸發(fā)量等。

1.1 河川基流量

河川基流量是山丘區(qū)地下水向河流排泄的主要排泄項(xiàng)。一般通過(guò)分割測(cè)流斷面流量過(guò)程線的辦法，求出其流量與徑流量的比值供使用。不同頻率徑流量的基流各不相同。所選用分割基流的水文站應(yīng)滿足以下要求：水文站具有連續(xù)逐日河川徑流量觀測(cè)的資料、計(jì)算系列比較完整；控制的為閉合流域，地下水與地表水的分水嶺具有一致性；水文站的代表性根據(jù)水文氣象、地形地貌、植被及水文地質(zhì)條件等選擇；在控制流域內(nèi)受人類活動(dòng)的影響比較少。

直線平割法是把枯水季的最小平均（如最小日、月平均，連續(xù)幾個(gè)月的最小平均等）流量視為基流，平行分割全年的流量過(guò)程線，河川基流量為直線以下的部分。所選取的最小流量是否合適決定直線平割方法最后的精度。若降水比較集中，枯水期的持續(xù)時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)，河川徑流一般降到最小值，這時(shí)用最小日平均流量分割得出的河川基流量就會(huì)偏小，這可以作為河川基流量的下限值；若降水年內(nèi)分配比較均勻，河川徑流始終較大，這時(shí)用最小月平均流量分割得到的基流量會(huì)較大，可作為河川基流量的上限值。直線平割法是一種簡(jiǎn)化方法，工作量較小，精確度不高，尤其是面積較大的區(qū)域，應(yīng)與其他方法比較后采用。

直線斜割法在逐日平均流量過(guò)程線上，自起漲點(diǎn)至峰后無(wú)雨情況下退水段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（又稱拐點(diǎn)）處作直線，直線以下即為河川基流量。退水轉(zhuǎn)折點(diǎn)可用綜合退水曲線法確定。繪制歷年或包括豐、平、枯水年的逐日平均流量過(guò)程線、降水量過(guò)程線（流量過(guò)程線縱、橫坐標(biāo)比例尺要?dú)v年一致）。選擇峰后無(wú)雨、退水時(shí)間較長(zhǎng)的退水段若干條，將各退水段在水平方向上移動(dòng)，使其尾部重合，作出“外包線，即為綜合退水曲線。把綜合退水曲線繪在透明紙上，再在欲分割的流量過(guò)程線上水平移動(dòng)，使其與實(shí)測(cè)流量過(guò)程線退水段尾部重合，兩條曲線的分叉處即為退水轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

我國(guó)北方地區(qū)年降水量相對(duì)較小，年內(nèi)分配比較集中，流量過(guò)程線多為單峰型，退水段比較規(guī)則，容易繪制流域綜合退水曲線，進(jìn)而確定退水轉(zhuǎn)折點(diǎn)。但在南方濕潤(rùn)地區(qū)，降水量和降水日數(shù)較多，峰后無(wú)降水的時(shí)段不長(zhǎng)，流量過(guò)程線多呈復(fù)式峰，很難用上述方法分析、確定綜合退水曲線和退水轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在這種情況下，可采用經(jīng)驗(yàn)公式確定退水轉(zhuǎn)折點(diǎn)。用經(jīng)驗(yàn)公式法確定轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，應(yīng)充分考慮本區(qū)域的實(shí)際情況，合理選配公式的參數(shù)。

1.2 河床潛流量

河床潛流量是指河流出山口處河床被厚度較大的第四紀(jì)沉積物覆蓋，河床未能切割到基巖，這時(shí)出口斷面所測(cè)的徑流量不是全部的徑流量，尚有一小部分以潛流形式下泄，即為河床潛流量。河床潛流量是未被水文站所測(cè)得，即未包括在河川徑流量或河川基流量中，故應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算。推求河床潛流量可采用斷面法（達(dá)西公式）計(jì)算，但往往缺乏資料，又因其量甚微而不作計(jì)算。計(jì)算公式為Q潛=KJAT，其中Q潛為河床淺流量；K為滲透系數(shù)；J為水力坡度；A為垂直于地下水流向的河床淺流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；T為計(jì)算時(shí)段長(zhǎng)度。

1.3 側(cè)向流出量

側(cè)向流出量是指地下徑流的形式向研究區(qū)域以外排泄的水量。側(cè)滲流出量一般采用斷面法（達(dá)西公式）計(jì)算。

1.4 地下水開(kāi)采凈消耗量

開(kāi)采地下水用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城鎮(zhèn)生活用水和農(nóng)村人畜吃水凈耗，有一部分能重新回歸地下，故只計(jì)算其中的凈消耗部分。一般采用開(kāi)采凈消耗系數(shù)法計(jì)算，計(jì)算公式為Q凈耗=δQ開(kāi)采，其中Q凈耗為地下水開(kāi)采凈消耗量，δ為地下水開(kāi)采凈消耗系數(shù)；Q開(kāi)采為地下水開(kāi)采量。

1.5 河谷區(qū)潛水蒸發(fā)量

河谷區(qū)潛水蒸發(fā)量是指潛水在毛細(xì)管引力的作用下向上運(yùn)動(dòng)所造成的蒸發(fā)量。潛水蒸發(fā)量是淺層地下水消耗的主要途徑之一。潛水蒸發(fā)量計(jì)算公式為E=E0CF，其中E為潛水蒸發(fā)量；E0為水面蒸發(fā)量；C為潛水蒸發(fā)系數(shù)；F為計(jì)算區(qū)面積。

1.6 流量衰減分析

一些明顯具有集中排泄的地下水系統(tǒng)，比如南方的地下河系統(tǒng)、北方的泉域地下水系統(tǒng)，這些地下水系統(tǒng)的資源量計(jì)算可采用流量衰減分析法。通過(guò)衰減分析可以識(shí)別出不同含水介質(zhì)排泄出的水量，并分析衰減特征，進(jìn)而進(jìn)行水資源評(píng)價(jià)。我國(guó)廣大從事喀斯特地區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)與計(jì)算的專家技術(shù)人員，積極引進(jìn)了國(guó)外在地下水水文曲線研究中用得較廣泛的流量單一指數(shù)衰減方程、疊加指數(shù)衰減方程和雙曲線衰減方程。

2 運(yùn)城市山丘區(qū)資源量計(jì)算分析

根據(jù)山丘區(qū)地下水的消耗途徑，其補(bǔ)給資源量計(jì)算公式為Q補(bǔ)=Rg+Q側(cè)排+Q凈+E，其中Rg為河川基流量；Q側(cè)排為側(cè)向潛排量；Q凈為開(kāi)采凈消耗量；E為河谷區(qū)潛水蒸發(fā)。

2.1 河川基流量計(jì)算

河川基流量是一般山丘區(qū)地下水的主要排泄項(xiàng)。水文站控制區(qū)采用分割流量過(guò)程線（水文分割法）的方法計(jì)算，未控區(qū)用水文下墊面條件相似的水文站控制區(qū)的基流模數(shù)類比計(jì)算。

2.1.1 單站河川基流量切割法

單站基流量均采用直線平割法、直線斜割法分割河川徑流過(guò)程線求得，即：自地表徑流的起漲點(diǎn)至地表徑流的終止點(diǎn)（拐點(diǎn)）處以直線連線，直線以下部分為河川基流量。起漲點(diǎn)之前或終止點(diǎn)之后若無(wú)明顯地表徑流，則全部作為河川基流量。徑流過(guò)程線的拐點(diǎn)采用水文學(xué)常用的方法確定。

2.1.2 基流模數(shù)計(jì)算

單站基流模數(shù)以水文站1980—2000年逐年的基流量除以本站控制面積計(jì)算；區(qū)間基流模數(shù)為下、上游水文站1980—2000年逐年基流量之差除以區(qū)間面積而得。通過(guò)單站基流切割，未控區(qū)基流量類比計(jì)算得全市一般山丘區(qū)1980—2000年平均河川清水流量為 22781萬(wàn)m3/a。

2.2 側(cè)向排泄量計(jì)算

側(cè)向排泄量包括基巖裂隙水向盆地的河床潛流量Q潛與山前側(cè)向流出量Q側(cè)流。河床潛流量Q潛與側(cè)向流出量Q側(cè)流計(jì)算按前述方法進(jìn)行計(jì)算。另外，新絳、稷山、河津及絳縣澮河山丘區(qū)補(bǔ)給范圍包括了外區(qū)面積，在計(jì)算側(cè)向排泄量時(shí)按面積比計(jì)算扣除。經(jīng)計(jì)算，全市一般山丘區(qū)側(cè)向排泄量現(xiàn)狀多年平均為8230萬(wàn)m3/a。

2.3 地下水開(kāi)采凈消耗量計(jì)算

地下水實(shí)際開(kāi)采凈消耗量包括農(nóng)業(yè)開(kāi)采凈耗、工業(yè)開(kāi)采凈耗、城鎮(zhèn)生活用水和農(nóng)村人畜吃水凈耗，采用凈耗系數(shù)計(jì)算。農(nóng)業(yè)凈耗系數(shù)采用0.88～0.92，工業(yè)及城鎮(zhèn)生活用水凈耗系數(shù)綜合取0.4～0.6，農(nóng)村人畜吃水凈耗系數(shù)為1.0，地下水實(shí)際開(kāi)采量用本次統(tǒng)計(jì)調(diào)查成果。計(jì)算結(jié)果為：現(xiàn)狀1980—2000年地下水凈耗量平均為1084萬(wàn)m3/a。

2.4 河谷區(qū)潛水蒸發(fā)量

河谷區(qū)潛水蒸發(fā)主要指垣區(qū)山間小盆地淺埋深區(qū)潛水蒸發(fā)量，淺埋深區(qū)面積14.6 km2，經(jīng)估算潛水蒸發(fā)量為437萬(wàn)m3/a。

綜上一般山丘區(qū)各單項(xiàng)量計(jì)算，全市一般山丘區(qū)地下水補(bǔ)給量1980—2000年平均為32532萬(wàn)m3/a。

3 結(jié)論

第一，山丘區(qū)地下水資源方法的原則與地形、地貌、水文地質(zhì)條件及水資源流域（水系）分區(qū)有關(guān)。

第二，河川基流量可通過(guò)直線平割法、經(jīng)驗(yàn)公式法、直線斜割法及基流模數(shù)的計(jì)算、河床潛流量及山前側(cè)滲流出量采用斷面法（達(dá)西公式）計(jì)算、地下水實(shí)際開(kāi)采凈消耗量和潛水蒸發(fā)量采用系數(shù)法計(jì)算。

第三，根據(jù)山丘區(qū)地下水的消耗途徑，其補(bǔ)給資源量可通過(guò)河川基流量的計(jì)算、側(cè)向排泄量的計(jì)算、地下水實(shí)際開(kāi)采凈消耗量的計(jì)算、河谷區(qū)潛水蒸發(fā)等計(jì)算獲得。經(jīng)計(jì)算，運(yùn)城市一般山丘區(qū)地下水補(bǔ)給量1980—2000年平均為32532萬(wàn)m3/a。