水文地质参数分析与确定

水文地质参数的分析确定是地下水资源量评价的重要基础工作，其精度直接影响地下水资源量评价的大小及评价精度。本次地下水评价的水文地质参数范围直接依据“敦煌会议”协调成果。在取用过程中依据我省的试验结果，按照各均衡计算单元地下水多年平均埋深，灌水定额，蒸发强度，衬砌状况，输水时间，岩性特征，确定出了适合我省近期（1980—2000年期间）条件下的水文地质参数值，主要参数有灌溉入渗补给系数β、渠系渗漏补给系数m、降水入渗补给系数α、潜水蒸发系数c、给水度μ、渗透系数k，各参数值分析确定的原则及其取值如下所述。

（一）灌溉入渗补给系数β

灌溉入渗补给系数是指田间灌溉入渗补给地下水的量与进入田间的灌溉水量（斗渠渠口水量）的比值，影响β值大小的因素主要是包气带岩性、地下水埋深、灌水定额及耕地的平整程度。我省灌区β值包括渠灌田间入渗补给系数，井灌回归系数，引泉灌溉系数三种，井灌和引泉灌溉渠道短，基本没有斗农渠，井泉灌溉轮次较多且频繁，故β值均取渠灌田间入渗补给系数的低限值。

我省1996年在酒泉市银达乡试验结果表明，亚砂、亚粘土层，埋深3～6m，灌水定额477m3/亩，β为0.23～0.34；水文二队在张掖梁家墩、高台正远等亚粘土参数研究典型地段试验，利用试验水量数据反求β，其结果为Z＜1m，β为0.28，Z＝1～3m，β为0.35，Z＝3～5m，β为0.28，两次试验数据十分接近；中国科学院在1996年《河西走廊水资源合理利用与生态环境保护》课题中，在Z＝2～6m埋深，亚砂土，灌水定额为480m3/亩时，β值取为0.26；根据以上试验研究成果，结合我省近期灌区实际情况，确定出了适合我省各灌区β值的范围，取用β值时还参考各盆地典型灌区灌水定额、灌溉轮次、灌溉定额包气带岩性。β取值范围见表5-8。

（二）渠系渗漏补给系数m

渠系渗漏系数是指干支两级渠系渗漏补给地下水量占总干渠渠首引水量的比例，其主要影响因素是渠道衬砌程度，渠道两岸包气带和含水层岩性特征，地下水埋深、包气带含水量、水面蒸发强度、渠系相对水位和过水时间，渠道两岸地下水埋深等。本次评价根据渠系有效利用系数确定值，其计算公式为：

式中：η为干支渠系综合有效利用系数，见表5-8；γ为诸因素修正系数，在“引灌资料搜集调查”阶段，根据各灌区水管所及县市水电局灌溉科统计资料，并进行了合理性分析和修正，依据防渗程度高、埋深大、间歇输水、输水里程短，蒸发强度大、γ取小值0.64；渠系防渗程度低，埋深小、长时间输水、输水里程长，蒸发强度小、γ取大值0.9 。据1984年新疆生产建设兵团122团在芳草湖农场粘土层埋深2.36m灌区中砼渠、塑膜渠、土渠渠道专题入渗试验成果，修正系数γ值依次为0.87、0.65、0.94；我省20世纪80年代以来，干渠几乎就修到了出山口，且均为砼渠，只有张掖盆地极少部分灌区、武威盆地个别灌区用塑膜渠，土渠几乎全部废弃，故γ取用值一般为0.64～0.90，则计算值m的范围为0.19～0.37，各灌区的m值见表5-8。

（三）降水入渗补给系数α

降水入渗系数是降水入渗补给地下水的量与降水量的比值，其大小主要受包气带岩性，地下水埋深，降水大小、强度、历时，土壤前期含水量，微地形地貌，植被及地表建筑设施的影响。实际工作中主要考虑年降水量、地下水埋深、包气带岩性，通过建立年降水量p、汛期地下水埋深Z和α三者的p—Z—α关系曲线，然后根据逐年的p、Z推求α值。我省河西平原区多年平均埋深Z≤6m的区域，各均衡计算单元逐年取不同的α值，在Z＞6m的区域，根据均衡计算单元的岩性条件选取α值；黄河流域景泰灌区采用p—Z—α关系曲线，选取了逐年不同的α值；董志塬由于地下水埋深大，根据岩性条件选取了α值。我省降雨入渗系数α的取值范围见表5-9。

（四）潜水蒸发系数c

潜水蒸发量是指潜水在毛管力作用下向上运移，通过地表蒸发与植物叶面散发的水量；潜水蒸发系数是指地下水潜水蒸发量与相应时段地表水水面蒸发量的比值，即c＝E/E0 。其主要影响因素有水面蒸发量，地下水埋深，包气带岩性，植被状况。由我省瓜州南桥专门试验得知：地下水埋深浅则水面蒸发量就大，潜水蒸发强度就大，反之则小；在埋深超过2～3m时，潜水蒸发强度将迅速减弱，埋深＞5m时，潜水蒸发系数趋于零；有作物的地区和季节，潜水蒸发系数比无作物时要大得多。本次评价潜水蒸发量按阿维里扬诺夫公式计算，即：

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式中：Z0为极限埋深，即潜水停止蒸发时的埋深，亚粘、亚砂土依次为4m、3 m、2.5m；n为经验指数，一般为1～2；k为修正系数，无作物系数为0.9～1.0，有作物系数为1.0～1.3；Z为潜水埋深，我省c值取值范围见表5-10。

表5-10　甘肃省平原区潜水蒸发系数

（五）给水度μ

给水度是指饱和岩土体在重力作用下自由排出的重力水的体积与该饱和岩土体的体积的比值，它是衡量岩土体贮水和给水能力的一个指标，其大小的决定因素是包水带岩性及其结构特征（颗粒级配、孔隙裂隙发育程度及其密实度等）。

在水资源评价工作中常用的确定给水度的方法有（1）抽水试验法；（2）地中渗透仪测定法和简测法；（3）实际开采量法、水量平衡法和多元回归分析法。

根据内陆河流域民勤盆地、武威盆地、张掖盆地、酒泉盆地、金塔盆地进行给水度试验，取得239组观测值，用沈氏和阿氏公式分析计算μ值；张掖市三闸、临泽县平川、高台县宣化、金塔县金塔、金塔县鼎新、嘉峪关市北大河河床简易试验得出μ值，玉门市综合地下水动态资料分析与其野外简易试验的μ值等。本次评价对这些成果经过综合分析、相互验证后确定采用的μ值见表5-11。

黄河流域平原区景泰灌区采用0.045，董志塬采用0.05。

表5-11　甘肃河西走廊盆地给水度取值范围

（六）渗透系数k

渗透系数为水力坡度等于1时的渗透速度，影响渗透系数k值大小的主要因素是岩性及其结构特征。本次评价参考新疆的63组稳定抽水试验分析结果，在取值时还参考了1997年甘肃省地矿局编制的《水文地质区划报告》，取值范围见表5-12。

表5-12　甘肃河西走廊盆地渗透系数（m/d）