武志勇，弓小紅

(河北省石家莊井縣水務(wù)局，河北 石家莊050300)

井陘縣威州泉是河北省西部著名的巖溶大泉.按巖溶水文地質(zhì)區(qū)劃即為以往所稱的“威州泉群”。上世紀(jì)80年代.威州泉群作為單元巖溶地下水的集中排泄區(qū).泉群平均流量7～9 m3/s。80年代以后隨著工農(nóng)業(yè)和城市發(fā)展用水量的增加.加之氣候連續(xù)干旱.威州泉群已從1990年枯季起逐漸減少排泄，個(gè)別泉相繼斷流，巖溶地下水位下降10 m左右。盡管如此.井陘縣威州泉巖溶水區(qū)仍然是石家莊市西部上游的主要水源.該水源對(duì)石家莊市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。

1 巖溶水水量資源評(píng)價(jià)

1.1 相關(guān)因素分析

井陘盆地具有完整的補(bǔ)徑排體系，是一個(gè)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。威州泉域?qū)俜忾]全排型泉域，泉水溢出量研究是巖溶地下水規(guī)劃、開(kāi)發(fā)及利用的主要依據(jù)。從水均衡分析，井陘盆地補(bǔ)給量為大氣降水量，河流、渠道滲入補(bǔ)給量，其中河流、渠道水來(lái)源為綿河、甘陶河入境水，排泄量主要為泉溢出量、地下水開(kāi)采凈消耗量。由調(diào)查可知泉流量高值滯后降水量高值，因此確定泉溢出量與入境水量、當(dāng)年降水量、前幾年降水量、地下水開(kāi)采凈消耗量、礦坑排水量相關(guān)。

1.2 參數(shù)系列的選取

根據(jù)資料掌握情況，因地下水開(kāi)采量1990年以前數(shù)據(jù)含有地表水量，無(wú)法求證巖溶地下水真實(shí)開(kāi)采量，2006－2009年泉流量經(jīng)多方收集未得(注:河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院未進(jìn)行觀測(cè))，因此參數(shù)系列選取為1990－2005年，共16年。

1.3 威州泉群溢出量相關(guān)分析

1.3.1 一元線性相關(guān)分析

1)泉群溢出量與降水量

利用1987－2005年降水量和1990－2005年泉群溢出量(見(jiàn)表3－16)，分別作1990－2005年泉群溢出量與當(dāng)年降水量平均值，前二年、前三年……前八年降水量平均值作相關(guān)分析。

通過(guò)相關(guān)分析計(jì)算，可看出泉群溢出量與前兩年降水量平均值相關(guān)系數(shù)最高，相關(guān)系數(shù)為0.717 7，見(jiàn)表1及圖1。

表1 泉群溢出量與各年平均降水量相關(guān)系數(shù)表

圖1 威州泉群不同年數(shù)降水量平均值與相關(guān)系數(shù)曲線

2)泉群溢出量與地下水開(kāi)采量、礦坑排水量

利用1990－2005年泉群溢出量與地下水開(kāi)采量、礦坑排水量之和作相關(guān)曲線，見(jiàn)圖2，相關(guān)系數(shù)R為0.1540。說(shuō)明泉群溢出量與地下水開(kāi)采量、礦坑排水量之和相關(guān)不明顯。

圖2 泉群溢出量與地下水開(kāi)采量、礦坑排水量之和關(guān)系曲線圖

3)泉群溢出量與入境水量

入境水量來(lái)源為綿河、甘陶河入境水量之和，1990－2005年平均值為23 469萬(wàn) m3。利用泉群溢出量與入境水量作相關(guān)曲線，見(jiàn)圖3，相關(guān)系數(shù) R為0.916 1。說(shuō)明泉群溢出量與入境水量相關(guān)性強(qiáng)，主要原因?yàn)槿刖乘吭诶眠^(guò)程中多就地入滲，補(bǔ)給地下水。

圖3 泉群溢出量與入境水量相關(guān)曲線圖

1.3.2 多元線性相關(guān)分析

根據(jù)一元相關(guān)得知，泉群溢出量與入境水量最為密切，兩年內(nèi)平均降水量次之，開(kāi)采量相關(guān)性最低?，F(xiàn)利用多元回歸方程:

對(duì)泉群溢出量與降水量(當(dāng)年、前一年、前二年、前三年……)、地下水開(kāi)采量和礦坑排水量之和以及入境水量做三元、四元、五元、六元、七元……相關(guān)回歸計(jì)算，復(fù)相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。

由表2可知復(fù)相關(guān)系數(shù)均較高，說(shuō)明泉群溢出量與降水量、地下水開(kāi)采量和礦坑排水量之和、入境水量三者呈線性關(guān)系，且相關(guān)性好。

表2 多元相關(guān)系數(shù)對(duì)比表

利用三元、四元、五元、六元……回歸方程計(jì)算出各自泉群溢出量，通過(guò)均方根誤差計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表3)得出:計(jì)算所得泉群溢出量與實(shí)測(cè)泉群溢出量在六元相關(guān)時(shí)均方根誤差最小，為657.3萬(wàn) m3。說(shuō)明泉群溢出量與當(dāng)年降水量、前一年降水量、前兩年降水量、前三年降水量，地下水開(kāi)采量和礦坑排泄量之和，入境水量關(guān)系最為密切，復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.985 0，其回歸方程為:

其中:x0為當(dāng)年降水量;x1為前1年降水量;x2為前2年降水量;x3為前3年降水量;x4為當(dāng)年地下水開(kāi)采量和礦坑排泄量之和;x5為當(dāng)年入境水量

表3 均方根誤差對(duì)比表 萬(wàn)m3

利用六元回歸方程對(duì)泉群溢出量進(jìn)行插補(bǔ)延長(zhǎng)，將系列延長(zhǎng)至2009年，見(jiàn)表4。

表4 井陘盆地地下水資源溢出量表 萬(wàn)m3

1.3.3 泉群溢出量現(xiàn)狀

本次5月份實(shí)測(cè)威州泉群段莊－孫莊橋流量為5.56 m3/s，根據(jù)《河北省井陘盆地坑口電站供水水文地質(zhì)普查報(bào)告》(1985年)，威州泉群段莊－坡頭5月份溢出量占全年溢出量的8.1%，威州泉群段莊－坡頭溢出量占整個(gè)泉群溢出量的70%，計(jì)算得2010年威州泉群溢出量為25 165萬(wàn) m3。

由表4可知插補(bǔ)延長(zhǎng)所得2009年泉群溢出量為22 942萬(wàn) m3，參照2010年實(shí)測(cè)計(jì)算出的泉群溢出量為25 165萬(wàn)m3，可知六元回歸方程對(duì)地下水溢出量2006－2009年進(jìn)行插補(bǔ)延長(zhǎng)所得值是正確的。

2 地下水資源量計(jì)算

2.1 地下水溢出量計(jì)算

由表4可知，1990年－2009年地下水資源平均溢出量為22 829萬(wàn)m3。

2.2 開(kāi)采凈消耗量

地下水開(kāi)采凈消耗量為城鎮(zhèn)生活及工業(yè)用水、農(nóng)灌用水、農(nóng)村用水、畜牧用水的凈消耗量與礦坑排水量之和，1990年－2009年開(kāi)采凈消耗量平均值為3 832萬(wàn) m3，見(jiàn)表5。

表5 開(kāi)采凈消耗量統(tǒng)計(jì)表 萬(wàn)m3

表6 地下水資源量統(tǒng)計(jì)表 萬(wàn)m3

2.3 地下水資源量

依據(jù)井陘盆地水文地質(zhì)條件以及掌握的資料情況，本次地下水資源量計(jì)算采用排泄量法。井陘盆地地下巖溶水潛排數(shù)量不大，在此不予考慮，因此地下水資源量為地下水溢出量、開(kāi)采凈消耗量之和。通過(guò)計(jì)算，1990年－2009年地下水資源量見(jiàn)表6，其平均值為26 661萬(wàn) m3，因此地下水資源量為26 661萬(wàn) m3。

3 保證程度分析

通過(guò)上述可知1990年－2009年溢出量平均值為22 829萬(wàn) m3，開(kāi)采凈消耗量平均值為3 832萬(wàn) m3，地下水資源量為26 661萬(wàn) m3，通過(guò)本次測(cè)流計(jì)算得出2010年威州泉群溢出量為25 165萬(wàn) m3，可見(jiàn)地下水資源量是有保證的，并且井陘盆地其用水可通過(guò)豐水年份集中補(bǔ)給、枯水年分散消耗來(lái)調(diào)節(jié)，具有一定的調(diào)蓄空間。