维告资认htp/ww.cyvip.com 46 水文地质工程地质 2007年第3期 连续特枯年份下呼包平原水资源短缺的对策研究 徐映雪',邵景力,崔亚莉',王伦辉2 (1.中国地质大学水资源与环境学院,北京100083;2.北京市垃圾渣土管理处,北京100067) 摘要:文章对呼包平原地下水多年平均补给量和可开采资源量进行了评价,并运用51年降水资料分析确定了特枯年份 的降水量,预测了该地区在连续特枯年份下的地下水水量及水位的变化情况。结果表明:地下水多年平均可开采资源量 为58505×10m3,在连续遭遇特枯年份下累计动用储存量达75295×10m3,潜水和承压含水层地下水位出现大幅度下 降,其中漏斗中心主要分布在呼和浩特和包头市城区。结合呼包平原现状条件下地下水资源评价情况,文章有针对性地 提出该地区连续遭遇特枯年份下的水资源对策 关键词:呼包平原;特枯年份;水资源对策 中图分类号:P641.8 文献标识码:A 文章编号:10003665(20070)03-0046-05 呼包平原上的呼和浩特和包头是以地下水为主要层颗粒细,厚度变薄,富水性差。垂直方向上,按埋藏条 供水水源的大城市,降水是该区地下水的主要补给源,件分为浅层和深层两大含水岩组,在山前地带两大含水 降水量大小直接影响地下水补给量的多少,特别是连岩组基本相通。地下水的补给主要来自山区的侧向径 续枯水年或特枯水年会对呼包平原供水安全和地下水流及降水渗人,排泄途径主要是蒸发和人工开采。 环境造成一定影响。通过对该区1951~2001年的降 地下水是本区的主要供水水源,在难以引黄灌溉 水资料分析得知:呼包平原连续枯水年的情况一般可持地区,地下水是唯一的供水水源。地下水开采量为 续2年。本文从最大限度地保证城市供水安全的角度6.5×105m3/a,占总供水量的55%左右(1998年)。由 出发,选定呼包平原连续遭遇2个特枯年份作为预报方于局部地区过量开采而形成大范围的降落漏斗,如在 案,对在连续特枯年份下的呼包平原地下水流场演化趋包头和呼和浩特市区,已形成大面积的地下水位降落 势进行模拟预测,并提出了相应的水资源对策 漏斗,地下水位累计下降40m左右2。此外,由于地 水文地质条件概述 下水水位持续大幅度下降,研究区局部出现了不同程 度的地面沉降,如在呼市南部地区年沉降最高幅度达 呼包平原位于内蒙古自治区中西部,北依大青山、0.5~1.0cm。本区地表水利用以引黄河水灌溉为主 鸟拉山,南濒黄河,东临蛮汗山,西与鸟拉特前旗相接,本地地表水引用量很少。在没有配套的排水系统的引 东西长约200km,南北宽3~40km,面积约7754km2。黄灌区,已造成土壤次生盐渍化。 多年平均降水量为300~400mm,东部多于西部。多年 平均蒸发强度为1700-240m。区内地表水系不发2地下水流数值模拟模型 育,除黄河流经南部边缘外,无一常年性河流 2,1水文地质概念模型和数学模型 呼包平原为一降幅较大的断陷盆地,水文地质特 在分析研究区地下水系统特征的基础上,根据钻 征具有明显的分带性。水平方向上,自北向南可分为孔、剖面图以及分层开采量的统计资料,确定含水层的 山前冲洪积平原、冲湖积平原、黄河冲湖积平原和湖积空间结构,建立水文地质概念模型3:模拟区为呼包 台地四个水文地质区。北部山前冲洪积平原,含水层平原;北边界是大青山与平原的交界,定义为流入边 颗粒粗,厚度大,水量丰富;南部黄河冲湖积平原,含水界,南边界为黄河,定义为水位边界,东西边界定义为 隔水边界;在垂向上可分为上部潜水含水层,下部承压 含水层,中间有相对连续分布的弱透水层;由于呼包盆 收稿日期:20060726;修订日期:2006-10-20 基金项目:国家重点基础研究发展规划(c1999043606) 地由不同的地貌单元组成,且存在兰阿活动大断裂,加 作者简介:徐映雪(1),女,博士研究生,从事水资源评价管之地下水位的大幅度下降,因而存在多个承压含水层 理和水文遥感方面研究 和潜水含水层的缺失区和疏干区(图1)。以上水文地 mail: xuyx_239@ 163.cor 质概念模型可用如下微分方程的定解问题来描述
水 文地质工程地质 2007年第 3期 连续特枯年份 下呼包 平原水资源短缺 的对策研究 徐 映 雪 ，邵景 力 ，崔 亚莉 ，王伦 辉 (1．中国地质大学水资源与环境学院，北京 100083；2．北京市垃圾渣土管理处，北京 100067) 摘要 ：文章对 呼包平 原地下水多年平均补给量和可开采资源量进行 了评 价 ，并运用 51年降水 资料分析确定 了特枯年 份 的降水量 ，预测 了该 地区在 连续 特枯年份下的地下水水量及水位 的变化情况 。结果表 明 ：地下水多年平均可 开采 资源量 为 5．8505×10。m ，在 连续 遭遇特枯年份下累计动用储存量达 7．5295×10。nl3，潜水和承压含水层地下水位 出现大 幅度下 降 ，其 中漏斗 中心 主要分布在 呼和浩特和包头市城 区。结合呼包平原现状条件下地下水 资源评价情况 ，文章有 针对性地 提出该 地区连续遭遇特枯年份下的水资源对策 。 关键词 ：呼包平原 ；特枯年份 ；水资源对策 中图分类 号 ：J：'641。8 文献标 识码 ：A 文章编号 ：1000．3665(20o7)o3．OO46．05 呼包平 原上 的呼 和浩特 和包 头 是 以地 下水 为 主要 供 水水 源的大城 市 ，降水 是该 区地 下水 的主要 补给 源 ， 降水 量 大小直接 影 响地 下 水 补给 量 的多 少 ，特 别 是 连 续枯 水年 或特 枯水 年会 对 呼包 平原 供 水安全 和地 下水 环 境造 成 一定 影 响 。通 过 对 该 区 1951 2001年 的 降 水资料 分析 得知 ：呼包 平原连续枯 水年 的情况一 般可持 续 2年 。本 文从 最 大 限度地 保 证城 市供 水 安全 的角 度 出发 ，选定呼包 平原连 续遭遇 2个 特枯 年份作为 预报方 案 ，对 在连 续特枯年 份下的呼包平 原地 下水流 场演 化趋 势进行模拟 预测 ，并提 出了相应的水 资源对策 。 1 水 文地质条件概 述 呼包平原 位 于 内蒙古 自治 区 中西部 ，北依 大青 山 、 乌拉 山 ，南濒 黄河 ，东 临蛮 汗 山 ，西与 乌拉 特前旗 相 接 ， 东西 长 约 200km，南 北 宽 3～40km，面 积 约 7754km2。 多年 平 均降水 量为 300～400ram，东 部 多 于西 部 。多 年 平均 蒸发 强度 为 1700～2400ram。 区 内地 表 水 系 不发 育 ，除黄河 流经 南部 边缘 外 ，无 一 常年性 河 流 。 呼包平 原为 一 降 幅较 大 的 断 陷 盆 地 ，水文 地 质 特 征 具有 明显 的分 带性 。水 平 方 向上 ，自北 向南 可 分 为 山前 冲洪积 平原 、冲湖 积平 原 、黄河 冲湖 积平原 和 湖积 台地 四个 水 文地 质 区。 北部 山前 冲洪 积 平原 ，含 水 层 颗粒粗 ，厚度 大 ，水 量 丰 富 ；南 部黄 河 冲 湖积 平原 ，含 水 收 稿 日期 ：2006-07．26；修 订 日期 ：2006．10．20 基金项 目：国家重点基础研究发展规划 (G1999043606) 作者简介 ：徐 映雪 (1979．)，女 ，博士研究 生 ，从事 水资源评 价管 理 和水 文遥感方 面研 究。 E·mail：xuyx一239@ 163．eom 层颗粒 细 ，厚度变薄 ，富水性 差 。垂 直方 向上 ，按埋藏 条 件分 为浅层 和深层 两大含水 岩组 ，在 山前地 带两大 含水 岩组基本相 通 。地 下 水 的补 给 主要来 自山 区的侧 向径 流及 降水 渗入 ，排泄途径 主要是蒸 发和人工 开采 。 地 下水 是本 区 的 主要 供 水 水 源 ，在 难 以引 黄灌 溉 地 区 ，地 下 水 是 唯一 的 供 水 水 源 。地 下 水 开 采 量 为 6．5× 10。m3／a， 占总 供 水 量 的 55％左 右 (1998年 )。 由 于局部地 区过量开采而形成大范围的降落漏斗，如在 包头 和 呼和 浩特市 区 ，已形 成 大 面 积 的地 下 水 位 降 落 漏斗 ，地 下 水位 累计下 降 40m左 右¨ 。此 外 ，由于地 下水 水位 持续 大幅度 下 降 ，研究 区局 部 出现 了 不 同程 度 的地 面 沉降 ，如在 呼 市 南 部地 区年 沉 降 最 高 幅度 达 0．5—1．0cm。本 区地 表 水 利 用 以引 黄 河 水 灌 溉 为 主 ， 本地 地 表水 引用 量很 少 。在没 有配 套的 排水 系统 的引 黄灌 区 ，已造 成土壤 次 生盐 渍化 。 2 地下水流数值模拟模型 2．1 水 文地质概 念模 型 和数 学模 型 在分析 研究 区地 下 水 系 统 特 征 的基 础 上 ，根 据 钻 孔 、剖 面 图以及分 层开 采量 的统 计资 料 ，确定 含水层 的 空间结 构 ，建立水 文地 质概 念 模 型¨“ ：模 拟 区 为 呼包 平原 ；北 边 界 是 大青 山 与 平 原 的交 界 ，定 义 为 流入 边 界 ，南边 界 为黄河 ，定 义 为水 位 边 界 ，东 西 边 界 定 义为 隔水 边界 ；在垂 向上 可 分为 上部潜 水 含水层 ，下 部承压 含水层 ，中间有 相对连 续 分布 的弱透 水层 ；由于 呼包盆 地 由不 同的地貌单元组成 ，且存在兰阿活动大断裂 ，加 之地下水位的大幅度下 降，因而存在多个承压含水层 和潜 水 含水层 的缺 失 区和 疏 干 区 (图 1)。以 上水 文地 质概 念 模型 可用 如下微 分 方程 的定解 问题 来描 述 ： 维普资讯 http://www.cqvip.com
维告资认htp/ww.cyvip.com 2007年第3期 水文地质工程地质 承压含水缺失 隔水界 流量边界 图1呼包平原水文地质橛念模型 Fig1 Hydrogeologic conceptual model of the Hubao Basin ah a ah m)),流入为正,流出为负,隔水 边界为0 x,y,z∈2,t≥02.2模型的识别与验证 x);/8小) y/+k/9 利用地下水模型软件 Processing Modflow5.1建 立研究区地下水流数值模拟模型。首先,按2km×2km a(K,+p)+px,y,∈ra,t≥0的正方形网格对模拟区进行离散,潜水含水层有1473 h(x x,y,z∈a,t 个活动网格,承压含水层有1089个活动网格,中间弱 h h x,y,z∈F1,t≥0透水层剖分同承压含水层。根据现有均衡要素资料和 水位动态资料,选择模拟初始时刻为1998年1月1 =9(x,y, x,y,z∈F2,t≥0日,模拟期为一个完整的日历年,同时依据地下水动态 随季节变化的规律,将模拟期划分为12个应力期 0 x,y,z∈F3,t≥0 遵循模型识别和验证原则,反复调整参数和均衡 式中:Q—渗流区域; 量,确定了模型结构、水文地质参数和均衡要素。对 h——含水层的水位标高(m); 比模拟期末实测和模拟地下水流场(图2),模型基本 h1——含水体的一类边界值 反映了实际地下水系统的流动特征。 K,、K,、K—x、y、z方向的渗透系数(m/d); K—边界面法向方向的渗透系数(m/d); S—自由面以下含水层储水系数(1/m); g—潜水含水层在潜水面上的重力给水度 e——含水层的源汇项(l/d) P——潜水面的蒸发和降水等(/d) 图21998年末实测地下水流场与模拟流场比较 h——含水层的初始水位分布(m); ig 2 Comparison of the modeled and observed groundwater r—渗流区上边界,即地下水的自由表面; flow fleld im the unconfined aquifer at the end of 1998 r1—含水层的一类边界; 2.3地下水资源评价 r2渗流区域的侧向边界 2.3.1地下水多年平均补给资源量 r3渗流区域的下边界,即承压含水层底部 运用模型识别的水文地质参数和部分补排量,可 的隔水边界; 评价研究区地下水补给资源量。前已论述,降水量的 n——边界面的法线方向 大小决定了本区地下水补给量的多少。根据研究区 (x,y,z,t)—二类边界的单宽流量(m2/(d1951~2001年平均降水量(呼和浩特市为406.8mm,包
2007年第 3期 水 文地 质工程地质 ·47 · 图 1 呼 包 平 原 水 文 地 质 概 念 模 型 Fig．1 HydrogeologicconceptualmodeloftheHubao Basin = ( )+ ( )+ (磬)+e ，Y，z∈ n ，t≥ 0 = ()+ () Kf、~a。h，／ 一 ( +p)+p ，)，，z∈ I1。，￡≥ 0 h( ，Y，z，t)I：0= h0 ，Y，z∈ n，t≥ 0 h = hl ，Y，z ∈ I1l，t≥ 0 f=g(，Y，￡) ，Y，z∈ ￡≥0 姜l=0 ，z∈r3’￡≥0 式 中 ：n— — 渗 流区域 ； — — 含水 层 的水 位 标高 (m) h，——含水体的一类边界值 ； 、 K 、 —— 、Y、z方向的渗透系数 (m／d)； K——边界面法向方向的渗透系数(m／d)； — — 自由面以下含 水层 储 水 系数 (1／m)； — — 潜水 含水层 在潜 水 面上 的重力 给水 度 ； ￡— — 含 水层 的源 汇项 (1／d)； p—— 潜 水 面的蒸 发和 降水 等 (1／d)； — — 含水层 的初始 水位 分布 (In)； rn——渗流区上边界 ，即地下水的 自由表面； I1—— 含水层 的一 类边 界 ； I1—— 渗流区域的侧向边界 ； — — 渗 流区 域 的 下 边 界 ，即 承 压 含 水 层 底 部 的隔水边 界 ； n— — 边界 面 的法线 方 向 ； q( ，Y，z，t)——二类边界 的单宽流量 (me，(d· m))，流 人 为正 ，流 出为负 ，隔水 边 界 为 0。 2．2 模 型 的识 别 与验 证 利用 地 下 水 模 型 软 件 ProcessingModflow5。1 建 立研究区地下水流数值模拟模型。首先 ，按 2kmX2km 的正 方形 网格 对模 拟 区进行 离散 ，潜 水 含 水层有 1473 个 活 动 网格 ，承 压 含 水 层 有 1089个 活 动 网格 ，中间 弱 透水 层剖 分 同承压 含水 层 。根据 现有 均衡 要素 资料 和 水位 动 态 资料 ，选 择 模 拟 初 始 时 刻 为 1998年 1月 1 日，模拟 期 为一个 完 整 的 日历 年 ，同时 依据地 下水 动态 随季节 变化 的规律 ，将 模拟 期划 分 为 12个应 力期 。 遵循 模型识 别 和验 证 原 则 ，反 复 调 整 参 数 和均 衡 量 ，确定 了模型 结 构 、水 文地 质参 数 和均 衡要 素 。对 比模 拟期 末实 测 和 模 拟 地 下 水 流 场 (图 2)，模 型 基 本 反 映 了实 际地 下水 系统 的流 动特 征 。 图 2 1998年 末 实 测 地 下水 流 场 与模 拟流 场 比 较 Fig．2 Comparisonofthemod eled and observed groundwater flow field in theunconfined aquiferattheend of1998 2．3 地下 水资 源评 价 2．3．1 地 下水 多年 平均 补 给资源 量 运 用模 型识别 的水 文 地 质 参 数 和部 分补 排 量 ，可 评 价研 究 区地 下 水 补 给 资 源量 。前 已论 述 ，降水 量 的 大 小决 定 了本 区 地 下 水 补 给量 的 多 少 。根 据研 究 区 1951—2001年平均降水量(呼和浩特市为 4O6．8mm，包 维普资讯 http://www.cqvip.com
维告资认htp/ww.cyvip.com 水文地质工程地质 2007年第3期 头市为306.7mm),计算出研究区多年平均地下水补给采资源量为1.7196×105m3/a。综上所述,研究区地下 资源量为77685×10m3(表1)。其中,降水入渗量为水可开采资源量约为58505×10m3/a 1.6508×105m3,占总补给量的21.25%;山前侧向补给 量为54346×0m3,占总补给量的69.96%,是最主3连续特枯年份下地下水流场的演化趋势 要的补给项,而该侧向量也是由山区降水入渗转化而3.1源汇项的给定和处理 来;其他补排项所占比例较小。 前已提及,本研究将连续两个特枯年份(95%保证 表1多年平均地下水补给资源量 率)作为预报方案。由于降水量时空变异和随机特征 Table 1 Perennial average groundwater recharge 造成水资源量的时空变化大。研究区形状狭长,基 补给项 补给量(x10m3) 比例(%) 本以包头市郊的磴口为界形成了东西差异较大的气象 降水入渗量 和水文条件。1951年以来包头地区特枯年份出现在 灌溉回渗量 0.6288 黄河侧渗量 2000年(1612mm),而呼市地区则出现在1962年 侧向量 5,4346 (234.7mm)。因此,东西两区分别采用对应特枯年的 总补给量 100,00 气象资料,根据降雨入渗系数分区计算降雨入渗量,蒸 232可开采资源量 发量的计算则利用 Modflow5.1中的蒸发蒸腾子程序 研究区潜水含水层组较厚,渗透性好,是一个巨大包(阿维扬诺夫公式);限于资料山前侧向补给量是依 的地下水库,具有良好的多年调节作用故可将研究区据特枯年降水量与建模期降水量的比值推算得到;灌 地下水多年平均补给资源量作为可开采资源量的计算 溉入滲量取1998年的一半;开采量则保持1998年现 基础。研究区潜水含水层地下水补给量主要消耗于人状。各补排项均按不同应力期换算成相应分区的单元 工开采和蒸发,理论上可开采资源量来自激发补给量 强度并分配到相应的单元格。以1998年12月地下水 和减少的排泄量,但本区基本没有激发补给的条件。 位为初始水位,预测连续遭遇特枯年份研究区的地下 因此,在假定层间越流量和流入流出量不变的情况下 水流场演化趋势及各补排项的变化情况 可开采资源量=补给资源量+袭夺的蒸发量 32地下水资源量变化趋势预测 不可袭夺的排泄量 按照上述条件进行预测,可以得到连续特枯年份 由模拟期地下水均衡情况6得到潜水含水层可开 地下水均衡量、流场以及地下水位动态的变化情况 采资源量为4.1309×10m'/a据模型计算承压含水 从连续特枯年份地下水均衡表(表2)可以看出:研究 补给量约为17196×10m3/a,由于开采是研究区承 区潜水和承压水累计补给资源量为76742×10m3,累 压水主要的排泄方式,故可以认为承压含水层的可开计动用储存量为7.5295×105m3。 表2连续特枯年地下水均衡表(单位:x10m3) Table 2 Groundwater balance in the extra drought period of 2 years(x 10m) 补给项 排泄项 类型 储变量 降水人渗量灌溉回渗量山前侧向量黄河侧渗量越流补给量人工开采量蒸发量越流排泄量 150390.6288371510.1068 8.7784 0.4823 -5.5160 承压水 1.7196 0,4823 2.0135 1.5039 0.6288 5.4347 12.9938 -7.5295 连续遭遇两个特枯年后,研究区地下水流场发生中开采地段,降幅为8~17m(图3,4)。其中呼包两市 了较大变化,对初始流场和模拟期末流场进行对比分城区地段的承压水位下降幅度最大:呼市孔家营一带 析后得到:全区地下水位普遍大幅度下降,其中潜水水的开采漏斗不断加深,漏斗区面积不断扩大,超过 位降幅在0~4m,并且降幅从近山前地带向冲积平原700m2;包头青山区及包钢厂区一带的承压含水层形 逐渐加大;在土默特左旗的三两乡附近一带、包头的青成了更大范围的区域性降落漏斗。城区水位的大幅度 年农场和红旗农场等局部地段由于农业用水严重超采下降和漏斗区面积的扩大,将使地面沉降速率加大,并 地下水,水位降幅在3~4m;而承压水位降幅则在0~对地面沉降产生持续性影响 17m不等,且最大降幅主要分布于城区自来水厂的集
水文地质工程地质 2007年第 3期 头市为 306．7mm)，计算 出研究区多年平均地下水补给 资源量为 7．7685x10。m3(表 1)。其 中，降水入渗量为 1．6508×10。rn3，占总 补 给量 的 21．25％；山前 侧 向补 给 量 为 5．4346x10。m3，占总 补 给 量 的 69．96％ ，是 最 主 要的补给项 ，而该侧 向量也是 由山区降水入渗转化而 来 ；其 他 补排项 所 占比例 较小 。 表 1 多年平均地 下水补给资源量 Table1 Perennialaveragegroundwaterrecharge 2．3．2可开 采资 源量 研究 区潜 水含水 层组 较厚 ，渗透 性好 ，是 一个 巨大 的地 下水 库 ，具 有 良好 的多年 调节 作用 ，故可 将研究 区 地下水多年平均补给资源量作为可开采资源量的计算 基 础 。研究 区潜 水含 水层 地下水 补 给量 主要 消耗于 人 工开采和蒸发，理论上可开采资源量来 自激发补给量 和减 少 的排 泄量 ，但 本 区基 本 没 有 激 发 补 给 的条 件 。 因此 ，在 假定 层 问越 流 量和 流人 流出量 不 变的情 况下 ： 可 开采 资源量 =补 给资 源量 +袭夺 的蒸 发量 一 不 可袭夺 的排 泄量 由模 拟期 地下水 均衡 情况 得 到潜 水含 水 层可 开 采资源量为 4．1309x10。rn3／a。据模型计算承压含水 层 补给 量约 为 1．7196x10。／13／a，由于 开采 是 研究 区承 压 水 主要 的排泄方 式 ，故 可 以认 为 承 压 含水 层 的可 开 采 资源量 为 1．7196x10。rn3／a。综 上所 述 ，研 究 区地 下 水 可开采 资源 量 约为 5．8505x10。rn3／a。 3 连续特 枯年份下地下水流场的演化趋势 3．1 源汇 项 的给定 和处理 前 已提 及 ，本研究 将连 续 两个特 枯年 份 (95％保 证 率)作为预报方案。由于降水量时空变异和随机特征， 造成 水 资源 量 的 时空 变 化 大 。研 究 区形 状 狭 长 ，基 本 以包 头市郊 的磴 口为界形 成 了东西差 异 较大 的气 象 和 水文条 件 。 1951年 以来 包 头 地 区特 枯 年 份 出 现 在 2000年 (161．2mm)，而 呼 市 地 区 则 出 现 在 1962年 (234．7mm)。 因此 ，东西 两 区 分 别 采 用 对 应 特 枯 年 的 气象资料 ，根据降雨人渗系数分区计算降雨入渗量，蒸 发量 的计算则 利用 Modflow5．1中的蒸发蒸腾 子程序 包(阿维扬诺夫公式)；限于资料 ，山前侧向补给量是依 据特枯年降水量与建模期降水量的 比值推算得到 ；灌 溉入 渗量 取 1998年 的一 半 ；开 采 量 则 保 持 1998年 现 状。各补排项均按不同应力期换算成相应分区的单元 强度 并 分配 到相应 的单 元格 。 以 1998年 12月 地 下水 位 为初始 水 位 ，预测 连 续 遭 遇 特 枯 年份 研 究 区 的地 下 水 流场演 化趋 势及 各补排 项 的变 化情 况 。 3．2 地下 水资 源量 变化趋 势 预测 按 照 上述条 件 进行 预 测 ，可 以得 到 连 续 特枯 年 份 地下水均 衡 量 、流 场 以及 地 下水 位 动 态 的 变 化情 况 。 从 连续 特枯 年 份 地 下 水均 衡 表 (表 2)可 以 看 出 ：研 究 区潜水 和 承压水 累计 补给资 源 量为 7．6742x10。m3，累 计 动用储 存 量为 7．5295x10。m3。 表 2 连 续特 桔年地 下水均衡表 (单位 ：×l0sm3) Table2 Groundwaterbalanceintheextradroughtperiodof2years(×108m3) 连 续遭 遇两个 特 枯 年 后 ，研 究 区 地 下水 流 场 发 生 了较 大变 化 ，对 初始 流场 和 模 拟 期末 流 场 进 行 对 比分 析后得到 ：全区地下水位普遍大幅度下降 ，其中潜水水 位降幅在 0～4m，并且降幅从近山前地带 向冲积平原 逐 渐加 大 ；在土 默特左 旗 的三 两乡 附近 一带 、包头 的青 年农 场 和红 旗农 场等 局部 地段 由于农 业 用水 严重超 采 地下水 ，水位降幅在 3—4m；而承压水位降幅则在 0— 17m不等 ，且最大降 幅主要分布于城区 自来水厂的集 中开采地段 ，降幅为 8—17m(图 3，4)。其 中呼包两市 城区地段 的承压水位下降幅度最大：呼市孔 家营一带 的开 采 漏 斗 不 断 加 深 ，漏 斗 区 面 积 不 断 扩 大 ，超 过 700kin2；包 头青 山区及 包 钢 厂 区一 带 的 承 压 含 水 层 形 成了更大范围的区域性降落漏斗 。城区水位的大幅度 下降 和漏 斗 区面积 的扩 大 ，将 使地 面沉 降速 率 加大 ，并 对 地 面沉 降产生 持 续性影 响 。 维普资讯 http://www.cqvip.com
维告资认htp/ww.cyvip.com 200年第3期 水文地质工程地质 49 (4)在开源的同时,应大力提倡节约用水。1998 年全区农业取水量为4.03×10m3,约占地下水总取水 量的62%。全区农业灌溉工程不配套,灌溉方法较为 落后,农业用水浪费掉40%~50%的水资源9。目前 潜水水位降幅m 呼和浩特市和包头市的工业用水重复利用率较低,单 位产品耗水量大,国外先进企业水的重复利用率达 70%~80%,而呼和浩特市1988年工业用水重复利用 图3连縷两个特枯年研究区潜水水位变幅图 g 3 Water table difference in the unconfined aquifer 率只有28%,包头也只为6147%0。因此提高工业 in continuous drought years 用水的重复利用率,引进清洁生产新工艺,不但能节约 用水而且能减少污水排放。这样大约累计可节水2 10m3/a左右,可大大缓解特枯年份水资源短缺状况。 (5)污水资源化和水利工程改造也是缓解水资源 紧张的有效措施-1。同时应加强法制宣传,节约用 水的同时利用经济杠杆的调控作用实现有限水资源的 合理利用 0-392458 参考文献: 图4连续两个特枯年研究区承压水水位变幅图 Fig 4 Water table difference in the confined aquifer [I]呼和浩特市环境地质监测站.内蒙古呼和浩特市 in continuous drought years 991-1995年地下水环境监测综合报告[R].1996 [2]包头市环境地质监测站.内蒙古自治区包头市 4连续特枯年份下的水资源对策 1991-1995年地下水环境监测综合报告[R].1996 [3] Anderson M P. Applied Ground Modeling [ M].Net (1)建立地下水应急水源,提高供水保证程度。呼 York: Academic Press INC, 1992. 包平原地下水库具有巨大的储存空间和调节库容,在 [4]柴崎达雄,王秉忱,周文辅,闵连太,等,译.地下 连续两个特枯年份的情况下,仍能动用75295×10m3 水盆地管理[M].北京:地质出版社, [5] Wen-Hsing Chiang.3D-Groundwater 的储存量。建议在开采条件好的呼市和包头市区及北 PMWIN-A simulation System for Modeling Groundwater 部的冲洪积扇中上部,建立地下应急和备用水源地,以 Flow and Pollution[M]. Berlin: Springer-Verlag,2001 防多个连续枯水年和其他供水突发事件的发生 [6]邵景力,徐映雪,崔亚利,等.变异条件下内蒙古呼 (2)实行以丰补歉,对地下水进行人工调蓄。充分 包平原地下水演化趋势研究[门.现代地质,2006 发挥地下库容的调蓄作用,在特枯年份可以动用部分 20(3):480-485 地下水储存量,丰水年时得以恢复,在条件允许的地段7]内蒙古自治区地质矿产勘查开发局,内蒙古自治 应积极开展人工回灌研究。如在呼市可考虑南郊化肥 区地下水资源评价[R].2002 厂和炼油厂地段附近,利用二道凹水库调节的黄河水 [8]姜文来.水资源价值论[M].北京:科学出版社 进行人工回灌,可以减缓土默特左旗的三两乡一带的 [9]海春兴.内蒙古土默特左旗区域节水型生态农业 潜水含水层的漏斗;充分利用大青山前(呼和浩特市和 规划研究[冂.干旱区资源与环境,200,14(2):6 包头市北郊)砂砾石坑,用昆都仑等水库的弃水进行人 工回灌,增加地下水库容,从而弥补呼和浩特市和包头 [10]韩俊丽.包头市水资源可持续利用研究[.阴山学 市地下水的亏空 刊,1999,15(2):25-32 (3)合理开发利用地下水资源,调整现有的开采布11邵景力崔亚莉李慈君.包头市地下水地表水联 局,避免地面沉降现象加剧。针对承压水局部严重超 合调度多目标管理模型[J].资源科学,2003,25 采现状,工农业用水应尽可能利用地表水和浅层水 层承压水应优先保证呼包两城市生活用水,禁止使用 [12]关宇,温志宏,呼和活特市可持续发展水资源战略 [冂].内蒙古水利,2002(3):24-27 深层地下水灌溉
2007年第 3期 水文地质工程地质 图 3 连续两个特枯年研究 区潜水水 位变幅图 Fig．3 W atertabledi rencein theunconfined aquifer incontinuousdroughtyears 图 4 连续两个特 枯年研究 区承 压水 水位变幅图 Fig．4 W atertabledi renceintheco~ edaquifer in continuousdroughtyears 4 连续特枯年份 下的水资源对 策 (1)建立地下水应急水源 ，提高供水保证程度 。呼 包平 原地 下水 库具 有 巨 大 的储 存 空 间 和 调节 库容 ，在 连续 两个特 枯 年份 的情 况下 ，仍 能 动用 7．5295×10m 的储存 量 。建 议 在开 采 条件好 的 呼市和包 头 市 区及北 部 的 冲洪积扇 中上部 ，建立 地下 应 急和备 用水 源地 ，以 防 多个连 续枯 水 年和其 他供 水 突发事 件 的发生 。 (2)实 行 以丰 补歉 ，对 地下 水进 行人 工 调蓄 。充 分 发挥地下库容的调蓄作用 ，在特枯 年份可以动用部分 地下 水储存 量 ，丰水 年 时得 以恢 复 ，在条 件允 许 的地 段 应 积极 开展 人工 回灌 研究 。如 在 呼市可 考虑 南郊 化 肥 厂 和炼 油厂地 段 附 近 ，利用 二 道 凹水 库 调 节 的黄 河 水 进 行人工 回灌 ，可以减 缓 土 默 特 左 旗 的 三 两 乡一 带 的 潜 水含水层 的漏 斗 ；充 分利用 大 青 山前 (呼和浩 特 市和 包 头市北郊 )砂 砾 石坑 ，用 昆都仑 等水 库 的弃水 进行 人 工 回灌 ，增 加地 下水 库容 ，从而 弥 补呼 和浩特 市 和包 头 市 地下 水 的亏空 。 (3)合理开发利用地下水资源，调整现有 的开采布 局 ，避免地 面沉 降 现 象 加 剧 。针 对 承 压水 局 部 严 重 超 采 现状 ，工 农业 用 水应 尽可能 利 用地 表水 和浅层 水 ，深 层承压 水应 优先 保 证 呼包 两 城 市 生 活 用 水 ，禁 止 使 用 深 层地 下水 灌溉 。 (4)在 开源 的同时 ，应 大力提 倡节约用 水。1998 年全 区农 业 取水量 为 4．03×10。m’，约 占地 下水 总取 水 量 的 62％。全 区农业 灌 溉 工程 不 配 套 ，灌 溉 方 法较 为 落后 ，农 业用 水浪 费掉 40％ ～50％的水 资 源 。 目前 ， 呼和浩 特 市和包 头 市 的 工业 用 水 重 复 利 用 率 较低 ，单 位 产 品 耗 水 量 大 ，国 外 先 进 企 业 水 的 重 复 利 用 率 达 70％ ～80％ ，而呼 和浩 特市 1988年 工业 用 水 重 复利 用 率只有 28％，包头也只为 61．47％ 。因此提 高工业 用 水的重 复 利用 率 ，引进 清洁生 产新 工艺 ，不 但能节 约 用水 而且 能减 少 污水排 放 。这 样 大 约 累计 可 节水 2× 10m ／a左 右 ，可 大大 缓解 特枯 年份 水资 源短 缺状 况 。 (5)污水 资源 化 和 水 利 工 程 改造 也 是 缓 解 水 资 源 紧张的有效措施 。同时应加强法制宣传 ，节约用 水的同时利用经济杠杆的调控作用实现有限水资源的 合 理利 用 。 参 考文 献 ： [1] 呼和浩特 市环 境地 质监 测站 ．内蒙 古呼 和浩 特市 1991—1995年地 下水环境监测综合报告 [R]．1996． [2] 包 头 市 环境 地 质 监 测 站 ．内蒙 古 自治 区包 头 市 1991—1995年地下水环境监测综合报 告 [R]．1996． [3] AndersonM P．Applied Gmund Modeling [M]．New York：AcademicPressINC，1992． [4] 柴崎 达雄 ．王秉忱 ，周文辅 ，闵连太 ，等 ，译 ．地下 水盆地管理 [M]．北京 ：地 质出版社 ，1982． [5] wen—HsingChiang． 3I)一Groundwater Modeling tll PMWIN-A simulation System for Modeling Groundwater FlowandPollution[M]．Berlin：Springer-Vedag，2001． [6] 邵景力 ，徐映雪 ，崔亚 利 ，等 ．变异条件 下 内蒙古 呼 包平原地下水演 化趋 势研究 [J]．现代 地质 ，2006， 20(3)：480—485． [7] 内蒙古 自治 区地 质矿产 勘 查开 发局 ．内蒙古 自治 区地下水资源评价 [R]．2002． [8] 姜 文 来 ．水 资 源价 值 论 [M]．北 京 ：科 学 出版 社 ， 1998． [9] 海 春兴 ．内蒙古 土 默特 左旗 区域 节水 型 生态农 业 规划研究 [J]．干旱 区资源 与环境 ，2000，14(2)：65 — 70． [10] 韩俊丽 ．包头市水资源可持续利用研究 [J]．阴山学 刊 ，1999，15(2)：25—32． [11] 邵景力 ，崔亚 莉 ，李慈 君 ．包头 市地 下水．地 表水联 合调 度多 目标 管理 模 型 [J]．资 源科 学 ，2003，25 (4)：49—55． [12] 关宇 ，温志宏 ．呼和浩特市可持续发 展水资 源战略 [J]．内蒙古水利 ，2002(3)：24—27． 维普资讯 http://www.cqvip.com
维告资认htp/ww.cyvip.com 水文地质工程地质 2007年第3期 Countermeasures for water resources shortage in continuous drought years in the Hubao Plain XU Ying-xue, SHAO Jing-li, CUI Ya-li,WANG Lun-ht (1. School of Water Resources and Environment, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2. Beiing Solid Waste Administration Department, Beiing 100067, China) Abstract: With a numerical model groundwater flow, the perennial average groundwater recharge and safe yield in Hubao Plain are evaluated in this paper. The extra drought period of 2 years is defined by analyzing rainfall of ecent 51 years, and the groundwater states were simulated with the model. The results show that:(1)the perennial average groundwater recharge is 5.850 5 x 10 m;(2)groundwater storage decreases by 7.5295x 10m;(3)water levels in the unconfined and confined aquifers depress in a large extend, the centers of drawdown are located at the downtown areas of Huhehaote and Baotou. For the safety and security, this paper puts forward countermeasures for lealing with the problem conceming water resources in the Hubao Basin in continuous drought years Key words: Hubao Plain; drought year; countermeasures for water resources 编辑:汪美华 (上接第45页) 7]丁宏伟,赵成,黄晓辉疏勒河流域生态与沙漠化[J 环与地下水形成演化模式[M].北京:地质出版社, 于旱区研究,2001,18(2):11-16 2004:265-271 [8]张光辉,刘少玉,谢悦波,等西北内陆黑河流域水循 Assessment of groundwater function in the middle and lower reaches of the shulehe river basin YAN Cheng-yun, NIE Zhen-long, ZHANG Guang-hui, SHEN Jian-mei, CHENG Xu-xue, YU Sheng-bw (1. Gansu Institute of Geological Survey, Lanzhou, Gansu 730000,China 2. Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Shijiazhuang, Hebei 050061, China) Abstract: Because of adjusting and utilizing water resources on a large scale in the middle and lower reaches of the Shulehe River Basin, groundwater resources function, ecological environment function and geological environment function in this area have been changed. On the basis of the theory of analytic hierarchy process(AHP), the paper presents an assessment method of groundwater function, constructs the groundwater function assessment system of the Shulehe River Basin, and assesses and grades the single function and the multiple functions. Based on the results the applied direction of groundwater is put forward in this paper. The results are suitable to the hydrogeological and environment conditions of Shulehe River Basin, and are the base of groundwater function zoning Key words: groundwater function; analytic hierarchy process; assessment index system; Shulehe River Basin 编辑:汪美华
· 5O · 水 文地质工程地质 2007年第 3期 Countermeasuresforwaterresour cesshortage in continuous droughtyearsin theHubao Plain XU Ying-xue‘，SHAO Jing-li，CUIYa-li‘，W ANG Lun—hui (1．SchoolofWaterResourcesandEnvironment，ChinaUniversityof Geosciences，Beifng 100083，China ； 2．BeltingSolidWasteAdministrationDepartment，Beifng 100067，Ch ina ) Abstract：With anumericalmodelgroundwaterflow，theperennial averagegroundwaterrechargeandsafeyield in theHubaoPlainareevaluatedinthispaper．Theextradrou~tperiod of2yearsisdefinedbyanalyzingrainfallof recent51years，andthegroundwaterstateswere simulatedwith themode1． eresultsshowthat：(1)theperennial averagegroundwaterrechargeis5．8505×l08m3；(2)groundwaterstoragedecreasesby7．5295×l m3；(3)water levelsintIleun confined an d confi ned aquifersdepressinalargeextend．thecentersofdrawdown alelocated atthe downtownareasofHuhehaotean d Baotou．Forthesafety an d security，thispaperputsforward countermeasuresfor dealingwith theproblem concerningwaterresourcesin theHubao Basinin continuousdroughtyears． Keywords：HubaoPlain；droughtyear；countermeasuresforwaterre~urees 编 辑 ：汪 美华 (上接 第 45页) [7] 丁宏伟 ，赵成 ，黄晓辉 ．疏勒河流域 生态与沙漠化 [J] 干旱 区研 究 ，2001，18(2)：11—16． [8] 张光辉 ，刘少玉 ，谢悦 波 ，等 ．西 北 内陆黑河 流域 水循 环与地 下水形 成 演化 模 式 [M]．北 京 ：地 质出 版社 ， 20o4：265—271． Assessm entofgroundwaterfun ction in themiddle and lowerreaches oftheShuleheRiverBasin YAN Cheng—yun ，NIE Zhen—long ，ZHANG Guan g—hui ，SHEN Jian —mei，CHENG Xu—xue‘，YU Sheng—bo‘ (1．C,ansuInstituteof GeologicalSurvey，Lanzhou，Cansu 730000，Ch ina ； 2．InstituteofHydrogeologyand Environme ntalGeology，ChineseAcademy ofGeologicalSciences，Shijiazhuang，Hebei 050061，China ) Abstract：Becauseofadjustingandutilizingwaterresourcesonalargescaleinthemiddleandlowerreachesofthe ShuleheRiverBasin，groundwaterresoureesfunction，ecological environmentfunctionandgeol晒 cal environment functioninthisareahavebeenchanged．Onthebasisofthetheoryofanalytichierarchyprocess(AHP)，thepaper presentsanassessmentmethodofgroundwaterfunction，constructsthegroundwaterfunctionassessmentsystem ofthe Shulehe RiverBasin，an d assessesan dgradesthesinglefunction an dthemultiplefunctions．Basedontheresults， theapplied directionofgroundwaterisputforw ard in thispaper．Theresultsaresuitabletothehydrogeological and environmentconditionsofShuleheRiverBasin，an d are thebaseof groundwaterfunction zoning． Key words：groundwaterfunction；an alytichierarchyprocess；assessmentindexsystem ；Shulehe RiverBasin 编 辑 ：汪 美华 维普资讯 http://www.cqvip.com