河北衡水地下水资源评价

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1、-防灾科技学院毕 业 论 文题目河北衡水地下水资源评价学生姓名张中三学 号105014125系别地震科学系专 业地下水科学与工程班 级1050141开题时间2013年12月2日答辩时间2013年6月7日指导教师姜纪沂职 称副教授. z.-河北衡水地下水资源评价作 者：张中三指导教师：姜纪沂摘 要 本文在分析河北衡水地下水流场和地下水动态的基础上，运用水量均衡法对研究区进行水量评价，采用相关外推法对冀，枣，衡三个地区进行水量统计计算。研究表明，开采量主要来源于人工开采量，且这部分远远大于地下水储存量。而且对地下水的过度开采引起了一系列的地质灾害，如：地下水降落漏斗、地面沉降、地裂缝。指出在目前有

2、限的水资源条件下，为保护生态地质环境，必须限制地下水的持续超采。关键词： 地下水动态;水均衡计算;相关外推法;地质灾害The groundwater evaluation of Hebei HengshuiAuthor:ZhangzhongsanInstructor: Jiang jiyiAbstractBased on the analysis of He bei Heng shui groundwater flow and groundwater dynamics , water balance method was used to evaluate the amount of water

3、 in the study area , used correlation e*trapolation to statistics and calculate the water resources of “Ji zhou ,Zao qiang and Heng shui”.Research showed that mined mainly from labor e*ploitation, and this part is much larger than groundwater storage.And over-e*ploitation of groundwater has caused a

4、 series of geological disasters, such as: groundwater depression cone, land subsidence, ground fissures.Pointed out that under the current conditions of limited water resources, only be limited to continuous overe*ploitation of groundwater, can we protect the ecological environment geologyKeywords:G

5、roundwater dynamics; Water balance calculation; Related e*trapolation;geological disaster. z.-目录第一章绪论11.1 选题依据及研究意义11.2 国内外研究现状11.3 主要研究目标及研究内容21.4 研究方法及技术路线2第二章研究区概况42.1 自然地理条件4交通位置42.1.2 气象，水文条件42.2 区域水文地质条件52.2.1 地形地貌52.2.2 包气带及其特征52.2.3 含水层组划分52.2.4 地下水流动系统的补径排特征72.2.5 地下水动态特征9第三章地下水资源量计算113.1 研

6、究区浅层水资源量计算113.1.1 水文地质概念模型113.1.2 数学模型113.1.3 计算参数的确定123.1.4 均衡项计算143.1.4 浅层地下水均衡分析203.2 研究区深层地下水均衡计算213.2.1 水文地质概念模型213.2.2 数学模型213.2.3 参数的确定213.2.4 均衡项计算223.2.4 深层地下水现状开采量233.2.5 深层地下水均衡分析233.2.6 深层地下水Q-S曲线外推法243.3 小结：26第四章地下水合理开采及环境地质问题274.1 研究区地下水开采是否合理274.2 不良环境地质现象27深层地下水水位降落漏斗274.2.2 地面沉降284.

7、3 防治措施29第五章结论与建议305.1 结论305.2 建议30致谢:31参考文献：32. z.-第一章 绪论1.1 选题依据及研究意义水作为人类发展的重要基石从四大文明古国的发源地就可以体现：两河流域、尼罗河流域、恒河流域、黄河流域。它们是人类文明，生产能力发展的启蒙地。从而傍河而建便成为城市发展的早期模式，随着生产力的发展，对地下水的开采技术的提升使城市的建设不拘泥于这种格式。但水对城市发展举足轻重的作用丝毫没有减弱，反而更依赖于对地下水的开采。水资源作为一种宝贵的，不可再生的能源在人类生产生活中日益起着不可或缺的作用。对地下水水量的评价可以帮助我们明确地下水资源使用现状，并为合理开采

8、地下水提供合理和行之有效的方案。衡水市是水资源比较匮乏的城市，人均水资源占有量为148m3，是全省人均水平的47.6%,全国的6.7%和世界的2%，远远低于国际公认的维持地区平衡发展所需人均1000 m3的临界值，是贫水城市之一。地下水是全市最重要的水资源供给来源，由于需水量的增加和用水时普遍的节水意识不强等诸多因素，造成地下水超采严重，形成了翼、枣、衡大漏斗，漏斗中心水位埋深1992年为64.76米，到2006年6月就增加到95.7米，以每年七米的速度枯竭。由于地下水位下降剧烈，引起了地面沉降、地裂缝及咸水下移，等不良地质现象发生，直接威胁到各类工程建筑安全及人类安全，制约工农业的发展1。由

9、此可见，对衡水市地下水资源评价有一定的必要性，符合社会发展要求。有针对性的对新兴发展城市越早的进行这样的水资源评价势在必行，收益是多方面的。为了充分合理地利用水资源，保护水源地，使其可持续利用，有必要了解研究区内地下水的动态特征，对该区地下水资源进行评价。1.2 国内外研究现状1. 国外水资源量评价研究国际上关于水资源量的研究主要着眼于解决保证人类可持续发展及保持生态所需水资源等问题。主要的研究方法就是根据水量均衡，结合现代信息计算机处理技术,综合运用地质及水文地质的概念模型和Visual Moldflow、Feflow等基于有限差分、有限元原理的数值模拟软件对水量演化进行分析和预测研究,探讨

10、其变化规律及趋势。对于平原区而言，含水层厚度虽然很大，但开采潜力不是很大，多年持续开采后很容易出现地下水开采漏斗现象。潜水容易受到污染，地下水资源对于这些地区的人们来说更为重要。从上世纪年代起,联合国教科文组织提出了“可持续发展”这一概念，地下水资源的可持续利用成为人们日益关注的问题一。2. 国内水资源量评价研究自上世纪年代以来，我国在地下水水量计算及演化领域的研究取得了快速发展，并且进入国际先进行列。我国的许多学者将水循环的理念引入到了地下水资源的评价中，重点研究了“自然一社会”双因素对地下水资源形成的影响，从水资源、经济、生态环境之间相互依存的关系，来定量地评价人类活动对其影响，提出了新“

11、四水”转化的理念，揭示了干旱区降水的入渗一蒸发机理以及地表水与地下水相互转化的关系，从而进一步完善了内陆地表水循环的理论。随着Gis Moldflow的开发使用，国内也逐渐与国际接轨开始利用这些软件进行水量评价2。1.3 主要研究目标及研究内容1. 研究目标通过整理研究区的水文地质资料，统计源汇项资料，绘制相关图件。通过绘制流场图，分析出研究区边界条件；通过统计水位和降雨量的关系，分析地下水动态类型；通过源汇项计算，进行水均衡计算；运用相关外推法，推算出衡水，冀州，枣强三个地区叠加深层开采量和累计降深的外推关系；通过资料整理，分析研究区地质灾害情况并提出相应措施。2. 研究内容对河北衡水地区对

12、水资源的需求及研究区存在的问题，进行了以下几个方面的研究：1. 河北衡水地下水流场的研究通过分析观测井的水位变化情况，根据地面标高和井水位绘制地下水等水位线。2. 河北衡水地下水动态研究根据河北衡水地区观测孔水位月变化和降雨量之间的关系，在浅水井和承压井的基础上观察两者变化关系，确定地下水动态类型。3. 河北衡水地下水资源量研究利用多年长系类（1993-2002年）的地下水位资料和调查资料，降雨量入渗，灌溉入渗量，侧向补给排泄量，垂向越流量，用水量均衡法分析计算河北衡水地下水资源的盈亏情况，进行水量评价。4. 地下水过度开采引起的不良地质灾害研究长期对地下水过量开采，会引起多种伴随的不良地质灾

13、害。如：地面沉降，这种在自然或人为因素影响下发生的幅度较大、速率较高的地表高程垂直下降的现象。如研究区由于开采地下水所导致的地表浅部松散沉积物压实或压密引起地面标高下降的现象。1.4 研究方法及技术路线采用水量均衡法进行水量评价，并对“冀，枣，衡”降落漏斗区采用相关外推法进行水资源计算。本次研究的技术路线如图1.1所示，通过收集资料、数据整理，利用均衡法和相关外推法对研究区的地下水水量进行评价。并对地下水过量开采引起的地质灾害现象进行相关分析。图1.1 技术路线图1. 资料收集主要收集研究区水文、气象、土壤、水文地质资料，地下水动态长期观测资料以及研究区已有的各种生产报告、水资源公报、研究报告

14、、地下水动态简报等成果。2. 水文地质条件研究利用收集资料综合分析，概述研究区冲积地貌划分，地层划分，含水层水力性质描述，地下水动态类型划分。3. 均衡参数选取利用现有资料和在前人经验的基础上，得出降雨入渗系数，蒸发强度，灌溉补给系数，给水度，渗透系数，水力梯度等均衡参数。4. 均衡项计算，水资源量评价均衡计算根据水质和埋藏条件不同，分为浅水和深层地下水水量评价。利用均衡项资料和参数进行均衡项计算，对典型开采区使用相关外推法。5. 不良地质现象分析对地下水过度开采所伴随的不良地质现象：深层地下水降落漏斗，地面沉降，地裂缝进行简明分析。第二章 研究区概况2.1 自然地理条件交通位置衡水市地处华北

15、平原，位于河北省东南部，北距首都北京和北方重要商埠天津各250公里。属环渤海、环京津重要开发开放地带。1996年成为地级市，是河北省最年轻的城市。地理坐标东经11527271155112，北纬373610374955。辖一区两市八县。一个市辖区：桃城区；两个县级市：冀州市、深州市；又有八个县：枣强县、武邑县、武强县、饶阳县、安平县、故城县、景县、阜城县。总面积8815平方千米，2012年衡水市人口442.4万。衡水市全面发展，工农，服务业全面综合发展。城市建设日新月异，人们生活水平着步提高，交通条件四通八达（如图2.1）。图2.1 衡水市交通位置示意图 气象，水文条件衡水市属大陆季风气候区，为

16、温暖半干旱型。气候特点：夏季潮温闷热，降水集中，冬季气候干冷，雨雪稀少，春季干旱少雨多风，增温快，秋季多秋高气爽天气，有时有连阴雨天气发生。四季分明，冷暖干湿差异较大。多年平均降雨量484.2 mm，68月份降雨量最多，占全年平均降雨量68%；多年平均蒸发量1635.7 mm，57月份蒸发量最大。多年平均冻土深度622 mm，多年平均气温13.2 。多年平均气压1014.5 Pa，多年平均冻土深度217 mm。多年（1980-2003年）平均气象要素见图2.2。时间（月）月蒸发量月降雨量（mm）图2.2 衡水市多年（1980-2003年）月平均气象要素图境内河流较多，流经衡水境内的较大河流有滹

17、沱河、滏阳河、滏阳新河、滏东排河、索泸河老盐河、江江河、清凉江、潴龙河、卫运河南运河9条。衡水湖位河北省衡水市市区西南，面积共75平方公里，库容量为2.3亿m3。2.2 区域水文地质条件 地形地貌衡水市位于河北冲积平原中部，地势自西南向东北缓缓倾斜。平原中地形变化较大，高构成明显的岗、坡、洼等不同第四纪地貌类型。缓岗为古河道遗留下来的自然堤，一般多沿古河道呈带状分布。区域内有多条河流分布，河流所携带的沉积物构成了本区的盖层。振荡式不均匀沉积和河流袭夺，造成了该区多组沉积韵律和不均匀的地层厚度。 包气带及其特征包气带岩性主要为亚砂土、亚粘土夹薄层粘土及粉砂，受浅层地下水开采的影响，包气带厚度呈现

18、不均匀性，水平方向分布呈现出自西北向东南由粗变细。亚粘土为主偶夹粘土层：大面积主要出现在滹沱河冲积扇前缘及滏阳河冲积区交接带处及河间带。亚砂土为主夹亚粘土及粉砂：主要分布在西北部。亚砂土、亚粘土互层：主要分布在河间带两侧。 含水层组划分根据市内第四系沉积物的成因类型、岩性特征在垂向上可划分为四个含水组。分布示意图见图2.3。含水层概述见表2.1：表2.1 含水层描述一览表含水层组划分成因厚度埋深矿化度（g/l）涌水量（T/h.m）第一含水层组（Q1）为河流冲积和沼泽洼地沉积，砂泥质松散物质。该含水组为潜水。总厚度5070m15小于0.3第二含水层组（Q2）以河流冲积为主西北部有洪积，局部有静水

19、洼地沉积。地质为松散的泥砂物质。底板深度170250m，厚度120180m。小于10.10.3第三含水层组(Q3)以河流冲积洪积为主，局部为湖相沉积，泥沙砂质松散沉积物。含水层以中细砂为主，间有中粗砂。底板深度在350450m之间，厚度180200m。小于10.20.3第四含水层组(Q4)以河湖相沉积为主，含水层以中细砂为主，有时有中粗砂。砂层分选性、磨园度较差。与上部含水层隔离好。底板深度450600m，厚度100140m。小于1小于0.2 地下水流动系统的补径排特征地下水的补给来源主要有以下三个方面：大气降雨入渗补给；河、湖补给，衡水市河湖众多，其入渗量也是地下水的重要补给来源；侧向补给，

20、对于人为边界而言，存在侧向径流补给，而本质上是外围地区的降雨，河湖入渗的间接补给所形成的地下径流。地下水的排泄主要有三个方面：潜水蒸发，人工开采，径流。由于城市对浅水的开采量较少，而城市对地下水的开采相对集中，就使浅水位的等值线图多呈现以城市为地下水位中心的降落漏斗。在武强县和武义县内出现这种情况。2000年6月浅层流场图见图2.4。图2.4 衡水市2000年6月浅层地下水位等值线图中深层承压水上部覆盖着数十米至一百多米不等的咸水层，埋藏深，补给条件差，由于深层地下水长期受人类开采活动的影响，产生深度不等的地下水开采漏斗，使地下径流条件发生了改变。侧向补给边界由20世纪70年代东部、西部边界，

21、2000年逐渐变为西北部边界，东部边界受到沧州和德州地下水超采区水位降落漏斗的影响变为排泄边界；径流方向由70年代的北部向东向西径流，中南部由周边向漏斗中心径流，逐渐变为2000年西北向东南方向径流，中部呈由周围向漏斗中心径流，东部向西部径流，水利坡度也有所增加。深层流场图见图2.5。图2.5 衡水市2000年12月深层地下水位等值线图 地下水动态特征地下水的动态可以分为季节动态和多年动态。地下水的季节动态是由于年内补给量和排泄量不平衡引起；地下水的多年动态则是年际补给量与排泄量不均衡所致。研究区浅层地下水动态类型表现为为：降水入渗开采型；降水入渗蒸发型；灌溉降水入渗蒸发型。降水入渗-开采型主

22、要分布于研究区淡水及微咸水地区，变现为：冬季无开采接受降雪融水补给，地下水得到补给，水位逐渐缓慢上升，1月末3月达到最高值。春灌开始，消耗地下水资源水位急剧下降， 68月水位达到最低值。之后随着雨季来临，对地下水的开采基本停止，含水层接受降水入渗和侧向径流补给，水位回升。秋冬灌溉开始，水位出现小的下降之后继续上升至年末。图2.6 降水入渗开采型地下水动态曲线降水入渗蒸发型分布于有咸水区的微咸水未、咸水区，这些地区潜水含水层埋藏浅。在蒸发作用影响下，年初水位下降，汛期到来前，水位达到最低值，随着汛期降水入渗补给，水位回升到最高值，之后，因蒸发作用影响，水位下降。图2.7 降水入渗蒸发型地下水动态

23、曲线灌溉降水入渗蒸发型主要分布于有微咸水未开采区的灌溉区、咸水区的灌溉区。年初在蒸发作用下，水位缓慢下降，春灌开始，接受灌溉回渗水补给，35月份水位回升，灌溉结束后，由于蒸发作用，水位下降至7月，雨季开始接受降水入渗补给，水位回升至89月份。雨季过后，在蒸发作用影响下，水位缓慢下降至年末。 图2.8 灌溉降水入渗蒸发型地下水动态曲线深层地下水不受降水的直接影响，全年地下水动态变化一般呈单峰型。呈现年初和六七月份雨季地下水位高峰值。当遇丰水年时，年末水位可能高于年初水位，漏斗中心动态类型为侧向径流补给开采型。20世纪70代后，随着大量深层地下水的开采，形成许多大面积水位降落漏斗，改变原有的深层地

24、下水流场，大部分地段向漏斗中部汇流。近年来因气候干旱，采大于补，水位逐年呈下降趋势，只有丰水年补给量大于开采量水位有所回升。图2.9 深层地下水动态曲线图2.9 深层地下水动态历时曲线第三章 地下水资源量计算地下水可开采资源量的确定是水资源评价最主要的目的，对水资源的开发利用具有重要的指导意义，但准确确定地下水可开采资源是非常困难的3。但却又是必不可少的重要环节。根据衡水市水文地质条件和地下水动态特征，为了更清楚的计算统计可用水资源量，把浅层地下水划分为全淡水区和有咸水区。有咸水区浅层水按矿化度分又进一步分为为5g/L，全淡水区浅层水矿化度标准为2g/L。统计表如下:表3.1 衡水市浅层水矿化

25、度分区面积统计表分区行政区全淡水区5g/L衡水湖合计安平县42766493饶阳县19120416792573深州市66294686188101244武强县30421451武邑县546276822桃城区0296.5690.64188.422.4598景县472665461183阜城县4859950697冀州市176.562094918.5918枣强县42537792894故城县443499942合计6842092483210369640.988153.1 研究区浅层水资源量计算 水文地质概念模型计算深度：全淡水区浅层水以混合开采深度160170 m为底板，有咸水区浅层水以第一个稳定隔水层为底板。

26、浅层含水组顶部包气带岩性以亚粘土、亚砂土为主，厚3-20 m，做为透水边界，浅层含水组与深层含水组之间为30120 m的亚粘土、亚砂土，深层地下水位低于浅层地下水位3-40 m，做为垂向越流边界。均衡区周边无明显自然边界，根据2002年六月的浅层地下水流场分析:补给边界：安平县东南部，冀州西部，故城县东北；排泄边界：安平-饶阳西北部，景县-阜城东部。 数学模型Q补- Q排=Q Q补= Q降入+ Q灌补+Q河渗+ Q渠渗+ Q蓄渗+ Q侧补 Q排= Q开采+ Q侧排+Q越流+Q蒸发式中：Q补浅层地下水总补给量；Q排浅层地下水总排泄量Q浅层地下水储存量变化量Q降入降水入渗补给量；Q灌补灌溉回渗补给

27、量Q河渗河道渗漏补给量；Q渠渗沟渠渗漏补给量Q蓄渗蓄水体渗漏补给量；Q侧补侧向径流补给量Q开采浅层地下水总开采量；Q侧排浅层地下水侧向径流排泄量Q越流越流排泄量；Q蒸发潜水蒸发排泄量 计算参数的确定计算采用的参数来源有：（1）黄淮海平原（河北部分）水文地质工程地质综合评价地下水资源评价专题报告和河北省地下水资源调查与评价报告中的有关参数；（2）河北省地勘局第三水文地质工程地质大队王瞳和张宜子试验场取得的有关参数；（3）河北省环境地质监测总站提供的参数；（4）河北省衡水地区地下水资源评价方法探讨（河北省地质局第九地质大队）中的有关参数；（5）河北省地下水资源评价报告。1. 降水入渗补给系数降水入

28、渗补给系数（），是指降水入渗量与降雨总量的比值。值具有时空变化性。本文采用更直接的一个参数：降雨入渗补给量h，来求取降雨对地下水的补给。根据黄淮海平原（河北部分）水文地质工程地质综合评价地下水资源评价专题报告建立的降水入渗量和水位埋深拟合公式如下：对粘土和亚粘土：H13m时，h=a2b式中：a、b为拟合参数（粘土：a=3.17，b=0.97；亚粘土：a=13.523，b=0.4497）对亚砂土：H11 m时，h=a2b式中： a=14.23，b=0.60（H为地下水位埋深）本文采用由降雨入渗量反推降雨入渗系数的方法。2. 灌溉入渗补给系数灌溉水回渗补给系数主要受灌溉水定额、地下水位埋深及包气带

29、岩性的影响。根据河北省地下水资源评价报告中由灌溉实验求得的中东部平原区井、渠灌水回渗系数4：表3.2 灌溉回渗系统选值表灌溉定额（m3/亩次）岩性地下水位埋深（m）12233446688井灌（40-50）亚粘土0.220.160.130.110.100.10亚砂土0.270.220.180.140.110.11渠灌（50-70）亚粘土0.220.160.130.110.100.10亚砂土0.270.220.180.140.110.11根据河北省地勘局第三水文地质工程地质大队确定的灌溉回渗补给系数系列表5： 表3.3 灌溉水回渗补给系数表行政区灌溉水回渗系数行政区灌溉水回渗系数安平县0.11景县

30、0.11饶阳县0.11阜城县0.11深州市0.13冀州市0.11武强县0.11枣强县0.11武邑县0.11故城县0.11桃城区0.133. 潜水蒸发强度潜水蒸发强度的变化，既受潜水埋深制约又受气象、包气带岩性、地表植被等因素的影响。利用黄淮海平原（河北部分）水文地质工程地质综合评价地下水资源评价专题报告蒸发系数值如下表：表3.4 含水层各岩性蒸发系数强度选值表岩性亚粘土亚粘土亚砂土亚砂土粉砂蒸发系数1.271.151.151.031.030.840.840.624. 给水度 给水度（Sy）是指在饱和含水层中，当潜水面下降一个单位深度时，在重力作用下从底面积w为一个单位、高度等于含水层厚度的柱体

31、中所释放出的水量。表3.5 给水度系列汇总表岩性给水度岩性给水度粘土细砂亚粘土中砂亚粘亚砂土粗砂亚砂土砂砾石粉砂卵砾石5. 渗透系数渗透系数（k），是表征岩土透水能力的参数。根据达西定律渗透系数在数值上等于水力坡度为1时的渗透速度。在各向异性的介质中又分为水平向渗透系数和垂向渗透系数。研究区有多组沉积地层，岩性在垂向上也多有差异。根据资料得出：表3 .6 含水层各种岩性渗透系数选值表岩性中细砂细砂粉细砂粉砂亚砂土亚粘土粘土平均粒径（mm）0.3180.2060.1690.1190.0710.0420.027渗透系数（m/d）20.010.78.15.02.51.30.83表3.7 垂向渗透系数

32、表岩性KZ下界（m/d）岩性KZ下界（m/d）粘土0.00003粘土、亚砂土0.0007粘土、亚粘土0.0003亚粘土、亚砂土0.0007亚粘土0.0003亚砂土0.001 均衡项计算1. 降水入渗量根据2002年6月低水位期和2002年9月高水位期浅层地下水埋藏深度等值线图（衡水地区水政水资源综合管理办公室衡水地区水资源公报（19982002），以加权平均法得到各行政区2002年浅层地下水平均埋深，依据河北省地勘局第三水文地质工程地质大队建立的拟合公式计算降水入渗补给量。表3.8 2002年均衡区浅层地下水降水入渗补给量计算表行政区行政区面积（km2）2002年浅层地下水埋深（m）包气带主要

33、岩性降水入渗量水柱高（mm）降水入渗补给地下水量（104m3）低水位期高水位期平均安平县49325.3124.825.06亚砂土21.571063.401饶阳县57317.2316.9217.08亚砂土21.571235.961深州市12445.865.835.85亚粘土29.933723.292武强县4517.957.967.96亚砂土37.551693.505武邑县8228.338.598.46亚砂土35.272899.194桃城区575.65.75.585.64亚砂土47.132761.818景县118313.2313.1913.21亚砂土21.572551.731阜城县6978.18.

34、228.16亚砂土36.652554.505冀州市899.56.546.66.57亚砂土43.463909.227枣强县89413.7714.1113.94亚砂土21.571928.358故城县94210.9911.8511.42亚粘土24.002260.800合计881511.311.411.35-26581.792根据上述计算的2002年降水入渗量，与实际降水量对比得到降水入渗系数，见下表：表3.9 降水入渗补给系数计算表行政区2002年降水入渗量（mm）2002年降水量（mm）降水入渗系数计算值安平县21.57308.60.07饶阳县21.57379.40.06深州市29.93396.2

35、0.08武强县37.55376.40.10武邑县35.27300.20.12桃城区47.13375.10.13景县21.57306.50.07阜城县36.65352.70.10冀州市43.46344.00.13枣强县21.57308.80.07故城县24.00327.50.07平均29.22340.70.092. 灌溉水回渗补给量根据衡水地区水资源公报（2002年），统计均衡区内各行政区2002年农林灌溉用水量，依据如下公式计算灌溉水回渗补给量：Q灌补=Q灌溉式中：Q灌溉灌溉用水量 灌溉回渗系数表3.11 灌溉回渗补给量计算表行政区灌溉用水量雨季前浅层地下水埋深（m）包气带岩性灌溉回渗系数灌溉

36、水回渗补给量（104m3）安平县14273.525.31亚砂土0.111570.085饶阳县11455.017.23亚砂土0.111260.050深州市23400.05.86亚粘土0.112574.000武强县9375.07.95亚砂土0.111031.250武邑县11170.08.33亚砂土0.111228.700桃城区6688.75.7亚砂土0.13869.531景县21753.013.23亚砂土0.112392.830阜城县12100.08.1亚砂土0.111331.000冀州市9998.06.54亚砂土0.111099.78枣强县15281.913.77亚砂土0.111681.009故

37、城县9632.010.99亚粘土0.10963.200合计145127.111.3（均值）-16001.4353. 蓄水体渗漏补给量（衡水湖）根据衡水水文水资源勘测局2000年10月衡水湖水量平衡及水环境分析研究采用水量平衡法和理论计算法得到1999年衡水湖渗漏量如下表： 表3.12 理论计算和水量平衡法计算衡水湖渗漏量 单位：104 m3月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年 水量平衡法计算渗漏量1541461931471972021931621801691441952082 理论法计算渗漏量14413513711513919819418623717913020119

38、94两种方法计算的1999年全年渗漏量，水量平衡法结果为2089104 m3，理论法（达西公式法）计算的渗漏量为1994104 m3。取两种计算结果的平均值作为衡水湖渗漏补给地下水量，即衡水湖渗漏补给地下水量为2038104 m3。另外，根据2002年衡水地区水资源公报，2002年武强县和景县地表蓄水工程蓄水渗漏补给地下水量为65104 m3、22104 m3。均衡区内蓄水体渗漏补给地下水量如下表：表3.13 均衡区各县蓄水体渗漏量行政区桃城区冀州市武强县景县Q蓄渗各区蓄水体渗漏量（104 m3）1553.675484.325602221204. 河流补给量根据衡水地区水资源公报（2002年）

39、统计的各行政区出入境水量，同时根据供水及用水情况，得到各行政区范围内河水渗漏量和蒸发量，同时根据各河流水系径流量时间计算各区地表水蒸发量，则可得到河水渗漏补给地下水量：表3.14 河水渗漏补给地下水量行政区入出境水量差（104 m3）河水蒸发损失量（104 m3）河水渗漏补给地下水量（104 m3）时间水面蒸发强度(mm)蒸发损失量（104m3）安平县39.71-5月491.95.933.797饶阳县37.51-5月491.96.930.613武强县247.35-8月486.07.8239.524武邑县958.95-8月48629.2929.740桃城区294.85-8月48625.3269.

40、528景县545.76-7月264.27.9537.774阜城县600.26-7月264.25.7594.493冀州市545.65-8月48617.5528.104枣强县1410.85-8月4869.71401.080故城县2803.95-10月690.034.52769.400合计7484.4-7334.0545. 渠道渗漏补给量 Q渠渗=W式中：W渠道损失量 渠道渗漏补给量，粘性土为0.40.45、砂性土为0.50.55。研究区内只有石津渠和南运河每年引水灌溉农田，只计算石津渠和南运河引水渠道的渗漏量。因缺乏该方面资料，渠道渗漏补给量引用衡水地区水资源公报（2002年）中数据，如下表：表3

41、.15 渠系渗漏补给地下水量表 行政区渠道渗漏补给地下水量（104 m3）深州市720.8武强县66.9桃城区64.9冀州市25.7枣强县148.0故城县313.5总计1339.86侧向径流量Q侧补（排）=LB K I式中：L侧向边界宽度B浅层含水组砂层厚度K浅层含水组砂层渗透系数I边界处地下水水力坡度根据2002年6月低水位期浅层地下水流场图计算各段面处水力坡度，根据达西公式计算均衡区侧向径流量如下表。表3.16 断面地下水侧向径流量计算表边界类型边界位置断面宽度(垂直流向)(km)水力坡度（10-4）砂层渗透系数（m/d）含水砂层厚度（m）侧向径流量（104 m3）补给边界安平县东南20.

42、53.1410.72250.28冀州西部36.364.638.12099.54故城县东北29.557.3310.720169.18合 计319排泄边界安平、饶阳西北边界68.121.7610.722103.01景县阜城东部27.33.385.02033.68合 计136.697.潜水蒸发排泄量Q蒸发=EFe-mh式中：E水面蒸发量；F浅层地下水蒸发面积；m地下水蒸发系数h地下水蒸发区平均水位埋深，蒸发极限深度为4m，水位埋深大于4m时，视为无蒸发从2002年低水位期和高水位期地下水埋藏深度等值线上计算得到各区地下水埋深小于4m区域。根据气象观测资料，2002年水面蒸发量为1165.3 mm，计

43、算得到潜水蒸发排泄量为4398.487104 m3。表3.17 潜水蒸发排泄量计算表行政区潜水埋深小于4m区（km2）平均地下水埋深潜水蒸发排泄量（104 m3）桃城区117.122.51301.597冀州市445.863.03096.890总计-4398.4878. 越流排泄量Q越流=KZFt式中：KZ弱透水层垂向渗透系数；F越流区面积t计算时段；M垂向越流长度计算区浅层水在t时段内平均水位标高计算区深层水在t时段内平均水位标高根据衡水地区水资源公报（2002年）统计均衡区浅层地下水和深层地下水位差，如下表：表 3.18 浅层与中深层水位差统计表行政区浅层地下水位深层地下水位差（m）6月26

44、日12月26日平均水位差安平县-3.31-2.71-3.01饶阳县17.4414.3115.875深州市34.7326.9830.855武强县54.6338.2746.45武邑县60.9150.1755.54桃城区65.3957.4961.44景县52.749.3451.02阜城县62.2850.356.29冀州市60.0447.5953.815枣强县58.2454.3856.31故城县56.2555.7355.99（注：安平县范围浅层地下水开采强度高，漏斗区浅层地下水位低于深层地下水位。）均衡区浅层地下水位基本上高于深层承压水位，因此浅层地下水向深层承压水越流。弱透水层主要岩性为亚粘土，其垂

45、向渗透系数，根据河北省地勘局水文地质工程地质三队，张宜子、王疃和枣强三个试验场取样点原状土试验室测定的平均值0.0001278m/d,根据衡水市节水办公室衡水市地下水资源评价，越流长度为28m，则计算均衡区内浅层地下水越流排泄量如下表：表3.19 浅层地下水越流排泄量计算表行政区行政区面积（km2）-越流排泄量饶阳县57315.8751414.395深州市124430.8555968.269武强县45146.453257.352武邑县82255.547098.722桃城区59861.445712.877景县118351.029384.857阜城县69756.296100.515冀州市91853

46、.8157681.543枣强县89456.317827.544故城县94255.998200.944合计8815-62647.0189. 地下水实际开采量统计根据2002年衡水地区水资源公报，统计均衡区各行政区范围内地下水实际开采量，如下表：表 3.20 浅层地下水实际开采量 单位：104 m3行政区浅井开采量微咸水小计安平县12831.812831.8饶阳县60846084深州市67656765武强县395395武邑县27003003000桃城区476.4476.4景县11141248013621阜城县2383.3152.12535.4冀州市91080990枣强县4947.54947.5故城

47、县56605660合计542943012.157306.110.浅层地下水储存量变化量Q=HF式中：水位变幅带内的给水度H计算时段内初末时刻水位差F均衡区面积表3.21 浅层地下水储存量变化量计算表行政区面积（km2）均衡期内地下水位变幅水位变幅带岩性水位变幅带给水度浅层地下水储存量变化量（104 m3）2002年末水位埋深（m）2001年末水位埋深（m）水位变幅（m）安平县49324.4422.70-1.74亚砂土0.06-5146.92饶阳县57315.5214.46-1.06亚砂土0.06-3644.28深州市12445.855.14-0.71亚粘土0.05-4416.2武强县4518.

48、076.84-1.23亚粘土0.05-2773.65武邑县8228.637.18-1.45亚砂土0.06-7151.4桃城区5986.064.75-1.31亚砂土0.06-4700.28景县118312.6110.78-1.83亚砂土0.06-12989.3阜城县6978.527.44-1.08亚砂土0.06-4516.56冀州市9186.65.94-0.66亚砂土0.06-3635.28枣强县89414.1913.06-1.13亚砂土0.06-6061.32故城县94211.369.52-1.84亚砂土0.06-10399.7合计881511.279.92-1.35-65434.9 浅层地下

49、水均衡分析根据上述均衡项计算，对2002年浅层地下水进行均衡计算，如下表：表3.22 2002年浅层地下水均衡分析表均衡项资源量(104m3)占比例总量(104 m3)补给量降水入渗补给量26581.79249.50%53696.081灌溉水回渗补给量16001.43529.80%河水渗漏补给量7334.05413.66%蓄水体渗漏补给量21203.95%渠道渗漏补给量1339.82.50%侧向径流补给量3190.59%排泄量人工开采量57306.147.53%120572.857越流排泄量58731.5848.71%蒸发排泄量4398.4873.65%侧向径流排泄量136.690.11%浅层

50、地下水总补给量为53696.081104 m3，其中降水入渗量占49.50%，灌溉水回渗补给量占补给量的29.80%，河道渗漏补给量占补给量的13.66%，蓄水体及渠道渗漏补给量占总补给量的6.45%，浅层地下水侧向径流补给微弱，仅占总补给量的0.59%。浅层地下水的总排泄量为120572.857104 m3，其中有47.53%为人工开采消耗，越流排泄消耗占总排泄量的48.71%，因浅层地下水位埋深普遍较大，潜水蒸发排泄微弱,占排泄量的3.65%，侧向径流排泄亦非常微弱，因深层地下水的大量开采，深层承压水位大幅度下降，导致浅层地下水位与深层地下水位差值逐渐变大，导致浅层地下水主要消耗于越流排泄

51、，占总排泄量的48.58%。补给量与排泄量之间的差值为66876.776104 m3，该部分水量为浅层地下水季节变动带内储存量的释放量。利用季节变动带相关水文地质参数计算2002年浅层地下水储存量减少了65434.9104m3。均衡计算结果：Q补- Q排-Q =1441.876104 m3，该差值与储存量的变化量比值为2.2%，符合精度要求，说明选取的水文地质参数适宜，源汇项结果可靠。3.2 研究区深层地下水均衡计算 水文地质概念模型深层水的计算深度，全淡水区以浅层混合开采段底板作为深层水上界，有咸水区以咸水底板为深层含水组计算的上界,以第三含水组底板为下界。深层地下水因埋藏深度大，很难接受降

52、雨补给，所以受降雨因素的影响小。而主要接受侧向径流补给和垂向上浅层地下水的越流补给，其补给量基本稳定。深层含水组顶部视为越流补给边界。根据2002年深层地下水流场,分析其边界条件。补给边界：安阳西北部，深州西部，-冀州西部，阜阳北部。排泄边界：景县东南边界为排泄边界。 数学模型Q补- Q排=QQ补= Q越流+Q侧补Q排= Q开采+ Q侧排式中：Q补深层地下水总补给量；Q排深层地下水总排泄量Q深层地下水储存量变化量Q越流越流补给量；Q侧补侧向径流补给量Q开采深层地下水开采量 Q侧排深层地下水侧向径流排泄量 参数的确定1. 含水层导水系数（T）采用衡水地区地下水勘探时野外抽水试验非稳定流求参计算成

53、果，如表3-23。另外，衡水电厂后铺水源地数值模拟校正后的深层含水层导水系数范围5001570 m2/d，平均值为1075 m2/d。表3.23 各勘探孔导水系数计算结果表孔号导水系数（m2/d）孔号导水系数（m2/d）安9348.54故10459.5安13717.44景34318.2深17457.96阜5293.85冀23242.30邑38547.28枣33363.3白庄722枣强化肥厂508.8枣强吉利631安平化肥厂621市区中心段864.54枣强滕村561衡水电厂孔组计算9501500（计算时当一个地区有多个参数可以选择时，取平均值。比如安阳导水系数取为532.99 m2/d。）2承压

54、含水层弹性释水系数（Ss）衡水电厂后铺水源地勘探计算结果弹性释水系数为0.002，本次计算取其平均值0.0032。 均衡项计算越流补给量（Q越流）利用本次浅层水均衡计算得出的越流排泄量，侧向径流量（Q侧排、Q侧补）计算方法同浅层地下水均衡计算方法。1越流补给量见表3.19，浅层越流排泄量与深层越流补给量相等。Q=62647.018104m3。2侧向径流补给，排泄量表3.24 各断面深层地下水侧向径流量计算表边界类型边界位置断面宽度(垂直流向)(km)水力坡度（10-4）导水系数（m2/d）侧向径流量（104m3）补给边界安阳西北部7.511.43532.99166.77深州西部6.2512.3

55、457.96128.5-冀州西部23.7513.33553.42639.5阜阳西北部158293.85128.7合计1063.47排泄边界阜阳东南边界158293.85128.7景县东南边界1014.55318.2169 合计297.73.深层含水层弹性释水量Q=Q弹=SsHF式中：Ss深层含水层弹性释水系数F计算区面积H计算时段内初末时刻水位差 表3.25 深层地下水弹性释水量计算表 （Ss =0.0032）行政区行政区面积（km2）计算时段初末时刻水位差(m)弹性释水量 （104m3）安平县4932.17 342.34 饶阳县5733.62 663.76 深州市12449.02 3590.68 武强县45112.63 1822.04 武邑县82212.91 33