地下水资源量的计算方法

5.5.4.1　平原区地下水资源量计算方法

平原区地下水资源量采用补给量法计算，同时需计算排泄量，以进行水均衡分析。计算所有计算单元近期条件下各项补给量、排泄量以及地下水总补给量、地下水资源量和地下水蓄变量。近期下垫面条件下2001～2016年（以下简称评价期）各项多年平均补给量之和为多年平均地下水总补给量。多年平均地下水总补给量减去多年平均井灌回归补给量，其差值即为多年平均地下水资源量。

1.补给量分析计算

补给量包括降水入渗补给量、山前侧向补给量、地表水体补给量、井灌回归补给量和其他补给量，各项补给量之和为总补给量。其中：地表水体补给量包括河道渗漏补给量（含河道对傍河地下水水源地的补给量）、湖库渗漏补给量、渠系渗漏补给量、渠灌田间入渗补给量；其他补给量主要指城镇管网漏损补给量。为进行水资源总量评价，需计算评价期逐年降水入渗补给量及其形成的河道排泄量，其他各项补给量均计算评价期16年期间的多年平均值，并以此作为同期地下水资源量计算的分项补给量。

（1）降水入渗补给量

采用下式计算：

Pr＝10-1×α×P×F　（5.8）

式中：

Pr——年降水入渗补给量，单位为万立方米（104m3）；

P——年降水量，单位为毫米（mm）；

α——降水入渗补给系数（无量纲）；

F——面积，单位为平方公里（km2）。

计算1956～2016年系列中2001～2016年16年降水入渗补给量的多年平均值作为多年平均年降水入渗补给量。

（2）山前侧向补给量

首先沿山丘区与平原区界线作垂向计算断面，然后采用地下水动力学法按下式计算山前侧向补给量：

Q侧补＝10-4×K×I×L×M×T　（5.9）

式中：

Q侧补——年山前侧向补给量，单位为万立方米（104m3）；

K——剖面位置的渗透系数，单位为米每天（m/d）；

I——年垂直于计算断面的水力坡度，无量纲；

L——年计算断面长度，单位为米（m）；

M——年含水层厚度（从地下水水位至第1个含水层的底板），单位为米（m）；

T——年内计算时间，采用365（d）。

（3）河道渗漏补给量

当河道内河水与地下水有水力联系，且河水水位高于河道岸边地下水水位时，河水渗漏补给地下水。首先沿单侧河道段作垂向计算断面，然后可采用地下水动力学法按下式计算单侧河道段的河道渗漏补给量：

Q河补＝10-4×K×I×A×L×t　（5.10）

式中：

Q河补——年河道渗漏补给量，单位万立方米（104m3）；

t——年内发生河道渗漏补给的天数，单位为天（d）；

K——剖面位置的渗透系数，单位为米每天（m/d）；

I——年垂直于计算断面的水力坡度，无量纲；

A——河道面积；

L——年计算断面长度，单位为米（m）。

直接计算多年平均河道渗漏补给量时，I、A、L、t应采用2001～2016年的年均值。

也可以采用水文分析法按下式计算河道渗漏补给量：

Q河补=（Q上-Q下+Q区入-Q区出）×（1-λ）×L/L′　（5.11）

式中：

Q河补——年河道渗漏补给量，单位为万立方米（104m3）；

Q上、Q下——分别为河道上、下游水文站断面实测年径流量，单位为万立方米（104m3）；

Q区入——上、下游水文站断面区间汇入河段的实测年径流量，单位为万立方米（104m3）；

Q区出——上、下游水文站断面区间引出河段的实测年径流量，单位为万立方米（104m3）；

λ——河道损失水量修正系数，据有关成果分析，取值范围一般为0.15～0.45；

L——计算河段的长度，单位为米（m）；

L′——上、下游两水文站间河段的长度，单位为米（m）。

直接计算多年平均河道渗漏补给量时，Q上、Q下、Q区入、Q区出等应采用2001～2016年的年均值。

（4）湖库渗漏补给量

当湖泊、水库的蓄水水位高于岸边地下水水位时，湖库等蓄水体渗漏补给岸边地下水。要求计算平原区总库容大于1000104m3的大中型水库和湖泊的渗漏补给量。计算公式如下：

Q湖库补＝Q入湖库+P湖库-E0湖库-Q出湖库-E浸-Q蓄变　（5.12）

式中：

Q湖库补——年湖库渗漏补给量，单位为万立方米（104m3）；

Q入湖库——年内入湖库的水量，单位为万立方米（104m3）；

P湖库——湖库水面面积上的年降水量，单位为万立方米（104m3）；

E0湖库——湖库水面面积上的年蒸发量，应与水面蒸发量评价成果衔接协调，单位为万立方米（104m3）；

Q出湖库——年内出湖库的水量，单位为万立方米（104m3）；

E浸——年内湖库周边浸润带的蒸散发量，单位为万立方米（104m3）；

Q蓄变——年末与年初湖库蓄水量之差，单位为万立方米（104m3）。

直接计算多年平均湖库渗漏补给量时，Q入湖库、Q出湖库、P湖库、E浸、E0湖库、Q蓄变应采用2001～2016年的年均值。

也可采用湖库蓄水量的比例法简化计算。

（5）渠系渗漏补给量

渠系是指干、支、斗、农、毛各级渠道的统称。渠系水位一般均高于其岸边的地下水水位，故渠系水一般均补给地下水。渠系渗漏补给量只计算到干渠、支渠两级，可采用地下水动力学法按式（5.10）计算渠系两侧的渗漏补给量；还可以按下式计算：

Q渠系补＝m×Q渠首引　（5.13）

式中：

Q渠系补——年渠系渗漏补给量，单位为万立方米（104m3）；

m——渠系渗漏补给系数，无量纲（可用公式m=（1-η）γ计算，η为渠系水有效利用系数）；

γ——渠系渗漏补给地下水的水量与渠系损失水量的比值；

Q渠首引——年干渠渠首引水量，单位为万立方米（104m3）。

直接计算多年平均渠系渗漏补给量时，Q渠首引应采用2001～2016年的年均值。

（6）渠灌田间入渗补给量

渠灌田间入渗补给量包括斗、农、毛三级渠道的渗漏补给量和渠灌水进入田间的入渗补给量两部分，可按下式计算：

Q渠灌补＝β渠×Q渠田　（5.14）

式中：

Q渠灌补——年渠灌田间入渗补给量，单位为万立方米（104m3）；

β渠——渠灌田间入渗补给系数，无量纲；

Q渠田——年斗渠渠首引水量，单位为万立方米（104m3）。

直接计算多年平均渠灌田间入渗补给量时，Q渠田应采用2001～2016年的年均值。

对于水稻田，在水稻生长期内，田间的地表面始终处于积水状态，积水包括降水和渠灌水。积水除水面蒸发消耗和通过排水渠排出田间外，还形成对地下水的补给。水稻田水稻生长期渠灌田间入渗补给量可按下式计算：

Q水田渠灌补=10-1×Y×φ×F水×t′　（5.15）

Y=Q渠田/（P+Q渠田）　（5.16）

式中：

Q水田渠灌补——年水稻田水稻生长期渠灌田间入渗补给量，单位为万立方米（104m3）；

Q渠田——年水稻田水稻生长期斗渠渠首引水量，单位为万立方米（104m3）；

P——年水稻田水稻生长期降水量，单位毫米（mm）；

φ——稳渗率，单位为毫米每天（mm/d）；

F水——为年水稻田面积，单位为平方公里（km2）；

t′——年水稻生长期，单位为天（d）。

直接计算多年平均水稻田水稻生长期渠灌田间入渗补给量时，Q渠田、P、F水、t′应采用2001～2016年的年均值。

（7）地表水体补给量中的河川基流补给量

地表水体补给量包括河道渗漏补给量（含河道对傍河地下水水源地的补给量）、湖库渗漏补给量、渠系渗漏补给量、渠灌田间入渗补给量、以地表水为水源的人工回灌补给量。为满足平原区与上游山丘区地下水重复计算量的评价要求，需计算地表水体补给量中由山丘区河川基流形成的部分。鉴于平原区地表水体补给量的水源主要来自上游山丘区，可采用下式近似计算由山丘区河川基流形成的地表水体补给量：

Q基补≈ζ×Q表补　（5.17）

式中：

Q基补——由山丘区河川基流形成的年地表水体补给量，单位为万立方米（104m3）；

ζ——山丘区基径比，无量纲；(www.xing528.com)

Q表补——年地表水体补给量，单位为万立方米（104m3）。

（8）井灌回归补给量

井灌回归补给量可按下式计算：

Q井归＝β*×Q农开　（5.18）

式中：

Q井归——年井灌回归补给量，单位为万立方米（104m3）；

β*——井灌回归补给系数，无量纲；

Q农开——为用于农业灌溉的年地下水开采量，单位为万立方米（104m3）。

直接计算多年平均井灌回归补给量时，Q农开应采用2001～2016年的年均值。

（9）其他补给量

其他补给量指城镇管网漏损补给量。城镇管网漏损补给量可在调查的基础上，结合城镇管网漏损率等计算。

2.排泄量分析计算

（1）地下水实际开采量。地下水实际开采量采用浅层地下水2001～2016年调查统计成果，单位为104m3。

（2）潜水蒸发量。潜水蒸发量可按下式计算：

Eg＝10-1×C×E601×F　（5.19）

式中：

Eg——年潜水蒸发量，单位为万立方米（104m3）；

C——潜水蒸发系数，无量纲；

E601——E601型蒸发器，采用本次蒸发量评价成果，单位为毫米（mm）；

F——面积，单位为平方公里（km2）。

直接计算多年平均潜水蒸发量时，水面蒸发量E601应采用2001年～2016年的年均值。

（3）河道排泄量。当河道内河水水位低于岸边地下水水位时，河道排泄地下水，排泄的水量称为河道排泄量。逐年河道排泄量的计算方法、计算公式和技术要求与河道渗漏补给量的计算方法相同，各计算参数应采用当年值，缺乏资料的年份，可根据邻近年份的资料采用趋势法进行插补。

（4）侧向流出量。以地下潜流形式流出计算单元的水量称为侧向流出量。一般采用地下水动力学法计算，即沿计算单元的地下水下游边界切割计算剖面，利用式（5.9）计算侧向流出量。

（5）湖库排泄量。当湖泊、水库水位低于岸边地下水水位时，湖泊、水库排泄地下水，排泄的水量称为湖库排泄量。湖库排泄量的计算方法、计算公式和技术要求与湖库渗漏补给量的计算方法相同。

（6）其他排泄量。包括矿坑排水量、基坑降水排水量等，可采取调查估算等方法确定。

3.地下水蓄变量分析计算

浅层地下水蓄变量是指均衡计算区计算时段初浅层地下水储存量与计算时段末浅层地下水储存量的差值。地下水蓄变量可按下式：

ΔW＝102×（Z1-Z2）×μ×F/T′　（5.20）

式中：

ΔW——2001～2016年平均地下水蓄变量，单位为万立方米（104m3）；当2001年初地下水埋深大于2016年末地下水埋深时为正值，即地下水储存量增加；反之为负值，即地下水储存量减少；

Z1——2001年年初的平均地下水埋深，单位为米（m）；可根据各地下水埋深监测井2001年年初监测资料，采用面积加权法确定；

Z2——2016年年末的平均地下水埋深，单位为米（m）；可根据各地下水埋深监测井2016年年末监测资料，采用面积加权法确定；

μ——Z1与Z2之间岩土层的给水度，无量纲；

T′——评价年数，单位为年（a）；

F——面积，单位为平方公里（km2）。

4.地下水均衡分析

以Ⅱ级类型区套水资源三级区再套省级行政区为单元（含区内矿化度M≤2g/L的计算单元和矿化度M＞2g/L的计算单元）进行水均衡分析，计算相对均衡差，以校验各项补给量、各项排泄量及地下水蓄变量计算成果的可靠性。无计算误差的水均衡公式为：

Q总补-Q总排＝ΔW　（5.21）

考虑计算误差后，水均衡公式为：

X＝Q总补-Q总排-ΔW　（5.22）

δ＝X/Q总补×100%　（5.23）

式中：

Q总补、Q总排、ΔW、X——分别为Ⅱ级类型区套水资源三级区再套省级行政区2001～2016年多年平均地下水总补给量（区内各计算单元总补给量之和）、地下水总排泄量（区内各计算单元总排泄量之和）、地下水蓄变量、绝对均衡差，单位为万立方米（104m3）；

δ——2001～2016年多年平均相对均衡差（无量纲，用百分数表示）。

当|δ|≤15%时，各计算单元的各项补给量、各项排泄量以及Ⅱ级类型区套水资源三级区再套省级行政区的地下水蓄变量即可确定；当|δ|＞15%时，则需要对计算单元的各项补给量、各项排泄量以及Ⅱ级类型区套水资源三级区再套省级行政区的地下水蓄变量进行核算，必要时，对相关水文地质参数重新定量，直到满足|δ|≤15%的要求。

5.分析单元地下水资源量（矿化度M≤2g/L）

在满足上述水均衡差标准后，计算Ⅱ级类型区套水资源三级区再套省级行政区内矿化度M≤2g/L分析单元的地下水资源量。

（1）补给量与排泄量

对分析单元内的完整计算单元，直接采用其各项补给量、排泄量计算成果；对分析单元内的不完整计算单元，可根据各项补给量模数、排泄量模数，采用面积加权法计算其各项补给量、排泄量。将分析单元范围内所有计算单元的各项补给量、排泄量分别相加，作为该分析单元的相应补给量、排泄量。

（2）地下水资源量

各分析单元的地下水总补给量扣除井灌回归补给量后，为地下水资源量。

6.分析单元矿化度M＞2g/L的地下水补给量

在满足上述水均衡差标准后，计算Ⅱ级类型区套水资源三级区再套省级行政区内矿化度M＞2g/L分析单元的降水入渗补给量、地表水体补给量，并以这两项补给量之和近似作为地下水总补给量。以上两项补给量的具体计算方法与矿化度M≤2g/L分析单元相同。

5.5.4.2　山丘区地下水资源量评价

1.计算单元地下水资源量

各计算单元的多年平均地下水资源量采用排泄量法计算，排泄量包括天然河川基流量、山前侧向流出量和地下水开采净消耗量，以总排泄量作为地下水资源量（即降水入渗补给量，下同）。

各项排泄量要求采用2001～2016年平均值，同时，为评价水资源总量系列，要求先逐年计算各项排泄量再取各自平均值。

（1）天然河川基流量分析计算

为计算天然河川基流量而选用的水文站（以下称选用站）一般需符合下列要求：

a.评价期内选用站具有比较完整的逐日流量观测资料；

b.选用站所控制的流域闭合，地表水与地下水的分水岭基本一致；

c.单站的控制流域面积一般为300km2～5000km2，为了对上游各选用水文站河川基流分割的成果进行合理性检查，还应选用少量的单站控制流域面积大于5000km2且有代表性的水文站；

d.当选用站以上流域人类活动影响较大时，选用站的径流需进行还原计算。

（2）天然河川基流量的计算方法

对于有选用站控制的计算单元，可按下述要求计算评价期内逐年天然河川基流量：

a.根据选用站资料，点绘评价期内逐年、逐日天然流量过程线。对人类活动影响较小的选用站，可将实测流量过程线近似作为天然流量过程线；对人类活动影响较大的选用站，应在径流还原的基础上，计算天然流量过程线。

b.采用直线斜割法计算选用站天然河川基流量。一是在年内逐日天然流量过程线中确定各次洪水过程线的起涨点。二是绘制年内逐日天然流量过程线中各次洪水过程线退水段的外包线，并采用该外包线与年内各次洪水过程线退水段相拟合的方法，分别确定年内各次洪水过程线的退水段拐点。三是从年内各次洪水过程线的起涨点至同次洪水过程线的退水段拐点连成倾斜直线，倾斜直线以上部分为该年天然地表径流量，其余部分为该年天然河川基流量。

c.部分山丘区，特别是东部一些雨量丰沛的山丘区，从选用站年内逐日天然流量过程线中，难以准确地确定各次洪水过程线的起涨点和退水段拐点。对这些地区，当出现连续洪水时，可把第一次洪水过程线起涨点与最后一次洪水过程线的退水段拐点连接成倾斜直线，倾斜直线以上部分为该年天然地表径流量，其余部分为该年天然河川基流量；也可采取其他方法计算天然河川基流量。

d.对流量缺测的年份，可采用选用站与其他水文站径流相关法、选用站降水径流相关法等方法，插补选用站天然河川径流量，再参考其他年份的基径比，计算天然河川基流量。

e.在选用站天然河川基流量的基础上，可采用水文比拟法，按下式确定计算单元的天然河川基流量：

Rg计算单元=F计算单元×Rg水文站/F水文站　（5.24）

式中：Rg计算单元、Rg水文站——分别为计算单元、水文站的逐年天然年河川基流量，单位为万立方米（104m3）；

F计算单元、F水文站——分别为计算单元、水文站控制的流域面积，单位为平方公里（km2）。

（3）对于无水文站控制的计算单元，可选取下垫面条件相同或类似的水文站，采用水文比拟法，按式（5.24）确定逐年天然河川基流量；也可选取下垫面条件相同或类似的水文站，采用基径比法，按下式确定逐年天然河川基流量：

Rg计算单元=R计算单元×Rg水文站/R水文站　（5.25）

式中：

R计算单元、R水文站——分别为计算单元、水文站逐年天然年径流量，单位为万立方米（104m3）；

其他符号意义同前。

2.地下水开采净消耗量分析计算

可按下式计算评价期内逐年地下水开采净消耗量：

Q开净耗＝Q开-Q井归-Q入河　（5.26）

式中：

Q开净耗——年地下水开采净消耗量，单位为万立方米（104m3）；

Q开——为年农业灌溉用地下水开采量形成的井灌回归补给量，可按平原区井灌回归补给量方法进行计算，单位为万立方米（104m3）；

Q入河——年地下水开采量中用于生活、工业、生态后，排入河道的退水量，单位为万立方米（104m3）。

缺乏统计资料年份的地下水开采净消耗量，可根据邻近年份的年地下水开采净消耗量采用趋势法进行插补。

3.山前侧向流出量分析计算

发生在山丘区与平原区界线上的山前侧向流出量，是同一计算量。

可根据式（5.9）计算评价期内逐年山前侧向流出量（水力坡度I分别采用逐年的年均值）。缺乏水力坡度I资料的年份，可根据邻近年份的山前侧向流出量采用趋势法进行插补。

对于各项排泄量，为兼顾水资源总量系列评价，要求先计算2001～2016年逐年值再取平均值。

对分析单元内的完整计算单元，直接采用其各项排泄量计算成果；对分析单元内的不完整计算单元，可根据各项排泄量模数，采用面积加权法计算其各项排泄量。将分析单元范围内所有计算单元的各项排泄量分别相加，作为该分析单元的相应排泄量，在此基础上计算地下水资源量。