新會區(qū)地下淡水資源量分析計算

倪澤華

(廣東省地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州 510080)

新會區(qū)地表水資源豐富、取水成本低，而區(qū)內(nèi)平原區(qū)多為地下咸水分布，地下淡水僅在山前平原地帶及山區(qū)分布，導(dǎo)致地下水資源開采利用率低，根據(jù)2019年江門市水資源公報結(jié)果顯示新會區(qū)地下水源供水量僅占總供水量0.17%。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，用水量的持續(xù)增加，地表水污染日益嚴重，新會區(qū)內(nèi)自來水廠已不能滿足區(qū)內(nèi)的用水需要，還需江門市西江水廠進行供給[1]，一旦有突發(fā)事件造成現(xiàn)有地表飲用水水源污染時，區(qū)內(nèi)地下淡水資源就顯得尤為重要。為了解現(xiàn)狀條件下新會區(qū)內(nèi)地下淡水資源量，現(xiàn)對研究區(qū)地下淡水資源量進行系統(tǒng)分析，以期為突發(fā)情況下政府的宏觀決策提供科學(xué)的依據(jù)。

1 工作區(qū)概況

1.1 自然地理條件

新會區(qū)位于廣東省中南部的江門市，珠江三角洲西南端，西江、潭江下游，區(qū)內(nèi)西北、西南部主要為丘陵山地，東南、中南、中西部是平原地帶，水網(wǎng)密布[2]。全境位于東經(jīng)112°46′55″～113°15′43″，北緯22°5′15″～22°35′01″之間，全域面積1 354.71 km2(圖1)。新會位于北回歸線以南，屬亞熱帶季風性氣候，全年四季分明，氣候溫和，雨量充沛。年均氣溫為21.8℃。年均降水量1 773.8 mm，4-9月是雨季，10月至次年3月是旱季，降水量分別占全年降水量的82.75%和17.25%。區(qū)內(nèi)山地、丘陵、臺地與平原并存，自然地貌類型齊全。

1.2 水文地質(zhì)條件

1.2.1 松散巖類孔隙水

松散巖類孔隙淡水主要分布于區(qū)內(nèi)山前平原和山間盆(谷)地(圖2)，含水層為粉細砂、粗砂或礫砂，水位埋深0.20～3.60 m，富水性中等—極貧乏，局部地段水量豐富。另外還有部分地區(qū)含水層為晚更新世石排段中粗砂、礫砂、卵石層，水位埋深0.7～2.50 m，富水性中等—貧乏，局部地段水量豐富。

1.2.2 巖漿巖裂隙水

巖漿巖裂隙水主要分布于新會區(qū)西南部的古兜山地區(qū)及東南部古井鎮(zhèn)以南地區(qū)，另外在區(qū)內(nèi)北部區(qū)域局部有分布(圖2)。含水層巖性有花崗斑巖、中細粒斑狀黑云母花崗巖、細粒斑狀黑云母二長花崗巖等。巖石風化強烈，局部裂隙較發(fā)育，富水性極貧乏—豐富均有分布，以豐富區(qū)為主。

1.新會區(qū)范圍；2.鐵路；3.高速公路；4.國(省)道；5.行政界線；6.行政中心；7.機場、港口

1.2.3 一般碎屑巖裂隙水

一般碎屑巖裂隙水在區(qū)內(nèi)主要分布于司前鎮(zhèn)、大澤鎮(zhèn)、會城、羅坑鎮(zhèn)及三江、睦洲一帶(圖2)。含水層巖性為砂巖、粉砂巖、砂礫巖、石英砂巖、石英質(zhì)礫巖、變質(zhì)石英砂巖等。主要賦存于風化裂隙中，巖層淺部受風化作用影響，裂隙發(fā)育，裂隙面有黃褐色鐵質(zhì)物質(zhì)。風化帶以下巖層裂隙不發(fā)育，無明顯含水標志，富水性極貧乏～中等。

1.2.4 紅層碎屑巖裂隙孔隙水

紅層碎屑巖裂隙孔隙水主要分布于圭峰山區(qū)域的司前鎮(zhèn)(圖2)，分布面積較小。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)豐水期殘丘臺地區(qū)僅局部裂隙面可見少量水流溢出，枯水期溪溝均干涸，富水性極貧乏。

2 地下淡水資源量計算

2.1 計算分區(qū)

首先根據(jù)新會區(qū)地形、地貌特征將評價區(qū)劃分為平原區(qū)和山丘區(qū)兩個一級類型區(qū)。平原區(qū)淡水主要分布于山前區(qū)域，巖性多為砂性土。山丘區(qū)根據(jù)微地形地貌將山丘區(qū)以潭江為界劃分為圭峰山區(qū)域、古兜山區(qū)域以及牛牯嶺區(qū)域3個二級類型區(qū)(圖2)，接著根據(jù)巖性將3個二級類型區(qū)進一步劃分為三級類型區(qū)，分別為巖漿巖裂隙水區(qū)(Ⅰ)、一般碎屑巖裂隙水區(qū)(Ⅱ)和紅層碎屑巖裂隙孔隙水區(qū)(Ⅲ)，最后根據(jù)相同巖性的富水性差異進一步劃分富水性豐富、中等、貧乏、極貧乏區(qū)域，根據(jù)相同巖性不同富水性的情況分別進行資源量計算。

圖2 新會區(qū)地下水資源分區(qū)圖

2.2 計算原則

2.2.1 平原區(qū)

本次工作區(qū)松散巖類孔隙水天然資源量計算采用水均衡法[3]作為主要依據(jù)。

平原區(qū)地下水淡水資源量=降水入滲補給量+山前側(cè)向補給量+河道滲漏補給量+農(nóng)田灌溉回歸補給量

由于區(qū)內(nèi)淡水資源多集中在山前平原及谷地區(qū)域，河道滲漏補給量可以忽略。而且山前區(qū)域多魚塘養(yǎng)殖業(yè)，少農(nóng)業(yè)種植，農(nóng)田灌溉回歸補給量也可忽略，故簡化后：

平原區(qū)地下水淡水資源量=降水入滲補給量+山前側(cè)向補給量

降水入滲補給量利用補給量法進行計算，山前側(cè)向補給量利用剖面法[4]計算。

2.2.2 山丘區(qū)

山丘區(qū)根據(jù)不同巖性以及富水性的差異，采用徑流模數(shù)法[5]計算山丘基巖裂隙水量。

2.3 計算公式及參數(shù)確定

2.3.1 降雨入滲補給量

(1)計算公式為：

Q=P·α·F

(1)

式中：Q為大氣降雨入滲補給量(m3)；P為多年平均降雨量(mm)；α為降雨入滲系數(shù)；F為計算區(qū)段面積(km2)。

(2)計算參數(shù)的確定

本次多年平均降雨量(P)，采用江門水資源公報[6]中2012-2019共8年降雨平均降雨量，確定圖幅多年年平均降雨量為2 203.64 mm。降雨滲入系數(shù)參照前人在該區(qū)域工作的數(shù)據(jù)，依據(jù)1989年編制的《江門幅20萬水文地質(zhì)報告》[7]中計算結(jié)果，第四系砂性土平均入滲系數(shù)(α)為0.36，以此值作為本區(qū)砂性土平均入滲系數(shù)。計算區(qū)段分布面積(F)通過衛(wèi)星遙感影像，從工作區(qū)水資源分區(qū)圖(圖2)中量取，松散巖類孔隙淡水面積總計349.004 km2。

2.3.2 山前側(cè)向補給量

(1)計算公式為：

Q=K·J·M·B·T

(2)

式中：K為含水層滲透系數(shù)(m/d)；J為地下水水力坡度(無量綱)；M為含水層厚度(m)；B為有效斷面長度(m)，垂直地下水流向所截斷面長度；T為計算區(qū)段過水斷面時間；

(2)計算參數(shù)的確定

滲透系數(shù)(K)根據(jù)補給邊界含水層巖性及斷面孔組抽水試驗所得數(shù)據(jù)確定；水力坡度(J)根據(jù)潛水等水位線圖獲取，采用平均值進行給定；含水層厚度(M)根據(jù)鉆孔、民井地層資料獲得；有效斷面長度(B)根據(jù)水文地質(zhì)圖獲取(表1)；計算區(qū)段過水斷面時間，按1 d計算。

表1 山前側(cè)向徑流補給量計算參數(shù)

2.3.3 基巖裂隙水量

(1)計算公式為：

Q=86.4·M·F

(3)

式中：Q為裂隙水天然資源量(m3/d)；M為地下水徑流模數(shù)(L/(s·km2))；F為計算區(qū)段分布面積(km2)。

(2)計算參數(shù)的確定

表2 山丘區(qū)徑流模數(shù)統(tǒng)計表

表3 山丘區(qū)分區(qū)面積統(tǒng)計表

2.4 天然資源量的計算

2.4.1 松散巖類孔隙淡水天然資源量

根據(jù)上述公式及參數(shù)計算，新會區(qū)降雨入滲補給量為75.85×104m3/d，山前側(cè)向補給量為2.88×104m3/d。根據(jù)平原區(qū)地下水淡水資源量為降水入滲補給量與山前側(cè)向補給量之和，則新會區(qū)松散巖類孔隙淡水天然資源量為78.73×104m3/d。

2.4.2 基巖裂隙水天然資源量

根據(jù)上述公式及參數(shù)計算，工作區(qū)基巖裂隙水天然資源量為35.54×104m3/d，其中圭峰山區(qū)域基巖裂隙水天然資源量為2.45×104m3/d，古兜山區(qū)域為20.93×104m3/d，牛牯嶺區(qū)域為12.16×104m3/d。

表4 松散巖類孔隙淡水平均涌水量

3 允許開采淡水資源量計算

3.1 計算方法及參數(shù)確定

3.1.1 平原區(qū)的允許開采資源量

采用均勻布井法計算平原區(qū)的允許開采淡水資源量

(1)計算公式為：

Q開=nQv

(4)

n=F/(πR2)

(5)

式中：Q開為允許開采量(m3/d)；F為計算區(qū)面積(km2)；Qv為單井平均涌水量(m3/d)；R為設(shè)計孔抽水半徑(m)。

(2)參數(shù)的確定

單井平均涌水量(Qv)采用各計算分區(qū)和富水性分區(qū)的單井涌水量平均值(表4)，若該計算分區(qū)無資料，則選用相鄰區(qū)的資料。新會區(qū)平原區(qū)水文地質(zhì)條件與珠海市類似，故可參考珠海市松散巖類孔隙水水量豐富區(qū)R值水量豐富區(qū)取值400 m，水量中等區(qū)取值300 m，水量貧乏區(qū)取值200 m，水量極貧乏區(qū)取值150 m。

平原區(qū)計算面積(F)根據(jù)富水性分區(qū)結(jié)果通過MAPGIS在1:5萬水文地質(zhì)圖上量取(表5)。

表5 松散巖類孔隙淡水富水性分區(qū)面積統(tǒng)計表

3.1.2 山丘區(qū)允許開采淡水資源量

由于新會區(qū)基巖裂隙水開發(fā)利用程度低，故將調(diào)查的實際開采量作為可開采資源量，將本次調(diào)查的枯季測流點實測數(shù)據(jù)及區(qū)內(nèi)探明的礦泉水點開采量之和作為可開采量統(tǒng)計，面積過小的殘丘或島嶼，無可采資源。區(qū)內(nèi)主要為巖漿巖裂隙水及一般碎屑巖裂隙水，紅層碎屑巖裂隙孔隙水富水性極貧乏，分布面積較小，無可開采資源。

3.2 計算結(jié)果

3.2.1 平原區(qū)允許開采資源量

根據(jù)上述公式及參數(shù)計算，新會區(qū)松散巖類孔隙水允許開采資源量為36.89×104m3/d，其中圭峰山山前松散巖類孔隙水允許開采資源量為9.95×104m3/d，古兜山為16.22×104m3/d，牛牯嶺山為10.72×104m3/d。

3.2.2 山丘區(qū)允許開采資源量

經(jīng)統(tǒng)計，新會區(qū)基巖裂隙水允許開采資源量為1.554×104m3/d，其中圭峰山區(qū)域為0.106×104m3/d，古兜山區(qū)域為1.172×104m3/d，牛牯嶺區(qū)域為0.276×104m3/d(表6)。

表6 基巖裂隙水開采資源量計算成果表

4 地下水資源量評價

新會區(qū)地下淡水資源總量為平原區(qū)的地下淡水資源加上山丘區(qū)地下水資源，再扣除平原區(qū)與山丘區(qū)之間的重復(fù)量，其中平原區(qū)和山丘區(qū)之間地下淡水的重復(fù)量為山前側(cè)向徑流補給量。

根據(jù)以上參數(shù)計算可知新會區(qū)地下水資源總量為111.49×104m3/d，允許開采資源總量為38.44×104m3/d。其中平原區(qū)地下淡水資源總量為78.73×104m3/d，允許開采資源量為36.89×104m3/d，占平原區(qū)地下淡水資源量的46.86%。山丘區(qū)地下淡水資源總量為35.54×104m3/d，允許開采資源量為1.55×104m3/d，占山丘區(qū)總地下淡水資源量的4.36%，允許開采資源量占比較低是由于新會區(qū)內(nèi)山丘區(qū)地下水資源利用率低導(dǎo)致統(tǒng)計的開采量較低導(dǎo)致。區(qū)內(nèi)基巖裂隙水量為古兜山區(qū)域>牛牯嶺區(qū)域>圭峰山區(qū)域，利用率均較低。

5 結(jié)語

本文根據(jù)新會區(qū)的水文地質(zhì)條件及不同巖性的富水性特征，闡述了新會地下淡水資源的評價方法和評價結(jié)果，得出新會區(qū)地下水資源總量為111.49×104m3/d，允許開采資源總量為38.44×104m3/d。其中平原區(qū)地下淡水資源總量為78.73×104m3/d，允許開采資源量為36.89×104m3/d。山丘區(qū)地下淡水資源總量為35.54×104m3/d，允許開采資源量為1.55×104m3/d。另外，區(qū)內(nèi)存在基巖裂隙水空間分布不均，且利用率低的問題。這為今后該地區(qū)科學(xué)合理的利用地下水，促進該地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展以及政府的宏觀調(diào)控提供了重要的依據(jù)。