第II含水岩组开采资源量优化

研究区内黄河冲洪积、冲湖积平原分布范围广，平原内沉积了巨厚的松散沉积物，利于地下水的聚集，成为良好的储水场所。研究区东部第三系隆起，导致承压水含水岩组尖灭，含水层呈现出西厚东薄的趋势。

在天然状态下承压水的补给，来源于平原周边的地下水侧向径流补给及潜水垂直越流补给；承压水排泄途径主要为侧向流出和垂向上越流排泄。承压水含水岩组以储存资源为其特征，在开采条件下，水动力条件改变，同时改变了天然条件的平衡，由于地下水开采，地下水位大幅度下降，形成水位降落漏斗，则产生了开采条件下的地下水激发补给量。在激发补给量中，以越流补给量为主，其次为弹性释水量。

第Ⅱ含水岩组开采资源量计算，是根据本地区水文地质条件，以水位下降10　m（水位降深不超过第Ⅱ含水岩组顶板埋深），采用开采条件下水均衡法、平均布井法计算其开采资源量。

（1）开采条件下的水均衡

根据水均衡原理，将未来的开采量作为地下水消耗的排泄量考虑，开采条件下水均衡方程式如下：

Q开=（Q侧入-Q侧出）+Q越+Q弹

式中：

Q开——开采条件下的补给量之和（亿m3·a-1）；

Q侧入——侧向流入计算区的水量（亿m3·a-1）；

Q侧出——侧向流出计算区的水量（亿m3·a-1）；

Q越——含水岩组越流补给量（亿m3·a-1）；

Q弹——含水岩组弹性释水量（亿m3·a-1）。

在开采条件下，第Ⅱ含水岩组的补给量主要包括：侧向径流补给量、第Ⅰ含水岩组的越流补给量和第Ⅱ含水岩组的弹性释水量。

①侧向量计算

侧向量主要为开采状态下的侧向流入量和侧向流出量，根据水文地质条件与第Ⅱ含水岩组地下水等水压线图，确定侧向流入与流出边界。由于区域地下水同时开采，地下水水力梯度基本保持不变，开采状态下的水力梯度仍采用天然状态下的水力梯度，侧向流入量与侧向流出量采用达西定律计算，其计算公式如下：

Q侧=K·H·L·I

式中各项参数意义同前。

侧向径流补给、排泄参数取值及计算结果见表3-17和表3-18。

表3-17　地下水侧向径流补给计算结果

表3-18　地下水侧向径流排泄计算结果

②越流补给量

黄河平原多层结构区上覆第Ⅰ含水岩组是第Ⅱ含水岩组的主要补给来源。在开采条件下，地下水水位下降，形成降落漏斗，第Ⅰ含水岩组与第Ⅱ含水岩组水力梯度增大，在重力作用下，通过越流的方式补给第Ⅱ含水岩组，越流补给采用下式计算：

Q越——越流补给量（亿m3·a-1）；

F——计算区面积（km2）；

K′——第Ⅱ含水岩组隔水顶板垂向渗透系数（m/d）；

m′——隔水顶板平均厚度（m）；

△H——第Ⅰ、Ⅱ含水岩组的水头差（m）。

本次越流补给量只对河西平原区和河东临河平原区进行计算，越流补给量参数取值及计算结果见表3-19。

表3-19　越流补给量计算结果

③弹性释水量

在开采条件下，承压水含水岩组水位下降，含水层的弹性压力减小造成水的弹性膨胀，从含水层中释放出弹性释水量。弹性释水量取决于水位降低程度、开采时间长短及含水层弹性释水系数，采用下式计算：(www.xing528.com)

式中：

Q弹——弹性释水量（亿m3·a-1）；

F——计算面积（km2）；

S——水位下降值（m）；

S*——弹性释水系数。

本次弹性释水量对黄河河西平原、河东月牙湖平原及河东临河平原进行计算，弹性释水量参数选取及计算结果见表3-20。

表3-20　第Ⅱ含水岩组弹性释水量计算结果

通过上述综合计算，计算结果见表3-21。

表3-21　第Ⅱ含水岩组开采资源量计算结果

（2）平均布井法

以计算区为基础，用统一305　mm口径、降深10　m时的平均单井涌水量作为平均布井的单井涌水量，影响半径采用本次非稳定流抽水试验计算值，因考虑长期开采，以影响半径的2.5倍作为平均布井间距，按下列公式计算：

式中：

Q开——开采资源量（亿m3·a-1）；

F——计算区面积（km2）；

Q——单井涌水量（m3/d）（统一305　mm口径、降深10　m）；

R——布井距离（m）。

平均布井法计算资源量参数取值及计算结果见表3-22。

表3-22　平均布井法计算结果

经计算，开采条件下水均衡法计算结果为1.542亿m3·a-1，平均布井法计算结果为1.532亿m3·a-1。从上述第Ⅱ含水岩组开采资源量计算结果看，两种方法计算结果接近，因此选用开采条件下水均衡法计算结果作为第Ⅱ含水岩组的开采资源量。

第Ⅱ含水岩组开采资源量计算结果见表3-23。

表3-23　第Ⅱ含水岩组开采资源量计算结果　单位：km2、亿m3·a-1