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【摘 要】 鲁西南平原区地下水为附存并运移于第四系及第三系松散堆积物的孔隙水，含水层具多层结构。其中具供水意义的深层承压淡水，处于区域水位递降的变化背景中。用规范所提及的单一常规计算方法计算其可采资源量，均不符合其实际运动规律及本地区深层承压地下水开发利用现状，经过作者对理论知识深思熟虑和对具体实践的总结分析，有针对性的提出菏泽地区深层承压淡水资源可采资源量的计算评价方法。
【关键词】 多层结构；深层承压淡水；可采资源量；非稳定流理论；干扰井群法
1.前言
鲁西南平原区系华北平原内黄泛冲积平原的一个组成部分，位处黄河与河南省孟津以东所形成的巨大扇形地——黄河冲积扇（周廷儒等称之为“黄河大三角洲”）的前部，境内除极个别区段出露或浅部隐伏有寒武、奥陶系之外，其余均遍覆以较厚的第四系。区内地下水为附存并运移于第四系及第三系松散堆积物的孔隙水，是区内具供水意义的主要地下水含水层。采用符合其实际运动规律的计算方法，合理计算评价深层地下水资源量，合理进行局域地下水资源评价，对合理开发利用地下水资源，保证地下水资源的可持续利用具重要战略意义。
2.区域水文地质条件
区域上，鲁西南平原区含水层具多层结构，在垂向上划分为浅层潜水-微承压水、中深层承压咸水和深层承压淡水三个含水层组，三者之间均有厚度较大、分布较稳定的粘土—粉质粘土弱透水岩层，三个含水岩层组间垂向上水力联系微弱，水动力条件相对独立，但又都与区外同层位含水层连成一片。其中具供水意义的为深层承压淡水资源。深层承压淡水含水层呈层状，分布面积大，岩性厚度较稳定，且含水层埋深较大。地下水的补给、径流、排泄条件，通常受地层结构、地形、气象、水文等因素的制约，而各因素的作用程度，因地下水类型不同而有差异。长期大量的人工开采也会导致地下水运动条件的改变。区内深层地下水主要受控于地质结构。天然条件本区内潜水与承压水的总的流向，皆自西向东，与地表水一致。由于本地区深层承压淡水含水层补给条件欠佳、径流不畅，加之近年来区内深层承压淡水的集中开采已形成一定规模的降落漏斗，致使本地区深层承压水处于区域水位递降的变化背景中。
3.地下水资源评价的主要内容
3.1评价地下水水质
根据用水需求的不同，按现有的水质标准，逐一进行水质评价。当水质情况不符合供水要求时，应论证其形成原因和改进措施，并初步预测开采条件下地下水的水质变化趋势。
3.2评价地下水补给资源量并论证保证程度
以地下水系统为单元，计算天然条件下地下水资源各项补给量；在已开采地区，计算开采现状条件下的补给量。并计算出多年平均补给资源量。
3.3评价地下水可开采资源量并论证保证程度
可开采资源量的确定应根据开采地段的水文地质条件、需水量以及开采的技术经济条件等因素来确定，其判定标准以水位下降符合设计要求、开采费用合理为准则。取水方案设计一般要求取水建筑物的布局要合理、取水量分配要恰当，水位下降要符合设计要求等，因此可开采资源量实际上是一个随技术发展或社会环境变化而变化的量。
3.4评价分析成井条件
成井条件分析包括两个方面：一是对评价区含水层的岩性、厚度、导水能力、补给条件进行具体分析，以确定最佳的打井地点和取水层位；二是确定拟建水源地的开采能力，确定井数、井径、井间距。
3.5评价开采地下水时可能产生的影响
对开采后可能会使取水构筑物出现腐蚀现象以及水井服务年限等进行预测；评价开采后对邻近现有取水工程、其它水利工程的干扰等；此外，对可能出现的环境地质问题，如地面沉降等作出预测。
3.6论证地下水资源保护措施。
通常根据水源地周围的水文地质条件，建立防护带，在防护带内严格控制污水、废水的排放，废料的堆积等；论证地下水资源开采后水质变化趋势，及时提出防护措施。
4.深层地下水资源计算评价方法探讨
地下水资源的评价方法有多种，主要包括：1、水均衡法、2、水文分析法、3、开采试验法、4、解析法、5、数值法。考虑该区水文地质条件，深层地下水含水层多层状水平分布，无法确定其水文地质边界，其天然状态下的补给量和开采状态下的补给增量，皆难以计算与确定。水均衡法、水文分析法皆难以使用；开采试验法、数值法需要大量的、连续稳定的抽水试验数据，获取这些数据的投入较大、周期较长、难度较大，也不太适宜；因此综合分析认为解析法比较适用该区地下水资源计算与评价。
解析法是根据地下水动力学原理，通过数学解析推导的各种井流公式，计算井（群）涌水量，进行地下水可开采量进行评价的方法。适用条件：理想条件下的水文地质条件，如满足泰斯假设、裘布依假设等，可开采量的保证程度需通过其它方法论证。
结合区内实际，在充分考虑需水要求的基础上，预测拟建水源地满足需水要求时供水井的水位最大降深，只要供水井的最大水位降深在允许范围之内，即可用抽水流量作为可开采量。
但是用稳定流理论计算深层承压淡水可采资源量不符合其运动规律，运用非稳定流理论的水位削减法计算，也比较繁琐。下面探讨用另一种非稳定流理论——干扰井群法来求取可采资源量的计算方法。
5.干扰井群法（非稳定流理论）计算深层承压淡水可采资源量
5.1基本认识
5.1.1本地区深层承压含水层在平面上可视为非均质各向同性的无限边界含水层，在垂向上与其他含水层间存在厚度较大的粘性弱透水层，越流补给量很小，可忽略不计，地下水流概化为无垂向补给的平面二维流。
5.1.2本地区深层承压水补给途径较远，径流条件欠佳，属“消耗型”深层承压水开采，符合非稳定流运动规律。
5.1.3用规范所提及的地下水徑流量法、相关分析法、数值解析法、比拟法等方法进行可采资源量计算与评价均不适合本地区目前深层地下水开发利用现状。 5.2深层承压淡水可采资源量计算
以泰斯公式为基础，根据叠加原理，拟建水源地n眼井同时抽水时，某一点的降深值，等于各井单独抽水时于该点产生降深值的代数和。任一点处的降深值可由下式表示：
式中：Qi——第i号井的抽水流量（m3/d）；
Si——第i号井以Qi單独抽水ti时于某一点处产生的降深（m）；
ti——第i号井的抽水延续时间（d）；
ri——第i号井到某一点处的距离（m）；
Ti——第i号井处含水层的导水系数（m2/d）；
μ*——含水层弹性释水系数（无量纲）。
参照计算结果，选择在规范、标准允许范围内的最大降深值，其对应的抽水流量的叠加值即为其可开采资源量。
5.3基本计算参数的确定
5.3.1单井抽水流量：一般按定流量抽水考虑，单井的抽水流量即为其水泵的额定泵量；
5.3.2抽水延续时间：按水源地服务年限进行预测，单位以天（day）计；
5.3.3导水系数、弹性释水系数：参照参数计算与确定结果，采用参数平均值。
利用时间—降深标准曲线法、直线图解法，分别计算导水系数（T）、弹性释水系数（μ*）、压力传导系数（a），计算公式如下：
时间—降深标准曲线法计算公式：
直线图解法计算公式：
式中：T——导水系数（m2/d）；
μ*——承压含水层的弹性释水系数（无量纲）；
a——压力传导系数（m2/d）；
S——抽水井水位降深（m）；
6.结语
应当指出，目前本区深层承压淡水水位处于自然下降状态，随着“消耗型”深层地下水资源的开采，开采漏斗将会不断的扩展，因此，对深层淡水资源的开发利用应坚持“节制、节约”的原则，尽量控制和避免不良环境地质问题的发生。在满足供水要求的情况下，尽量少的开采深层淡水资源，在用水过程中，要大力提倡节约用水，以保障用水安全、维护生命健康、更好服务社会为宗旨，遵照可持续利用的原则，合理、科学地开发利用地下水资源。
参考文献：
[1]徐恒力·水资源开发与保护·北京，地质出版社，2001年8月，100—169。
[2]李俊亭，王愈吉·地下水动力学·北京，地质出版社，1990年10月，47—51。
[3]王心义·专门水文地质学·北京，中国矿业大学出版社，2011年7月。
【关键词】 多层结构；深层承压淡水；可采资源量；非稳定流理论；干扰井群法
1.前言
鲁西南平原区系华北平原内黄泛冲积平原的一个组成部分，位处黄河与河南省孟津以东所形成的巨大扇形地——黄河冲积扇（周廷儒等称之为“黄河大三角洲”）的前部，境内除极个别区段出露或浅部隐伏有寒武、奥陶系之外，其余均遍覆以较厚的第四系。区内地下水为附存并运移于第四系及第三系松散堆积物的孔隙水，是区内具供水意义的主要地下水含水层。采用符合其实际运动规律的计算方法，合理计算评价深层地下水资源量，合理进行局域地下水资源评价，对合理开发利用地下水资源，保证地下水资源的可持续利用具重要战略意义。
2.区域水文地质条件
区域上，鲁西南平原区含水层具多层结构，在垂向上划分为浅层潜水-微承压水、中深层承压咸水和深层承压淡水三个含水层组，三者之间均有厚度较大、分布较稳定的粘土—粉质粘土弱透水岩层，三个含水岩层组间垂向上水力联系微弱，水动力条件相对独立，但又都与区外同层位含水层连成一片。其中具供水意义的为深层承压淡水资源。深层承压淡水含水层呈层状，分布面积大，岩性厚度较稳定，且含水层埋深较大。地下水的补给、径流、排泄条件，通常受地层结构、地形、气象、水文等因素的制约，而各因素的作用程度，因地下水类型不同而有差异。长期大量的人工开采也会导致地下水运动条件的改变。区内深层地下水主要受控于地质结构。天然条件本区内潜水与承压水的总的流向，皆自西向东，与地表水一致。由于本地区深层承压淡水含水层补给条件欠佳、径流不畅，加之近年来区内深层承压淡水的集中开采已形成一定规模的降落漏斗，致使本地区深层承压水处于区域水位递降的变化背景中。
3.地下水资源评价的主要内容
3.1评价地下水水质
根据用水需求的不同，按现有的水质标准，逐一进行水质评价。当水质情况不符合供水要求时，应论证其形成原因和改进措施，并初步预测开采条件下地下水的水质变化趋势。
3.2评价地下水补给资源量并论证保证程度
以地下水系统为单元，计算天然条件下地下水资源各项补给量；在已开采地区，计算开采现状条件下的补给量。并计算出多年平均补给资源量。
3.3评价地下水可开采资源量并论证保证程度
可开采资源量的确定应根据开采地段的水文地质条件、需水量以及开采的技术经济条件等因素来确定，其判定标准以水位下降符合设计要求、开采费用合理为准则。取水方案设计一般要求取水建筑物的布局要合理、取水量分配要恰当，水位下降要符合设计要求等，因此可开采资源量实际上是一个随技术发展或社会环境变化而变化的量。
3.4评价分析成井条件
成井条件分析包括两个方面：一是对评价区含水层的岩性、厚度、导水能力、补给条件进行具体分析，以确定最佳的打井地点和取水层位；二是确定拟建水源地的开采能力，确定井数、井径、井间距。
3.5评价开采地下水时可能产生的影响
对开采后可能会使取水构筑物出现腐蚀现象以及水井服务年限等进行预测；评价开采后对邻近现有取水工程、其它水利工程的干扰等；此外，对可能出现的环境地质问题，如地面沉降等作出预测。
3.6论证地下水资源保护措施。
通常根据水源地周围的水文地质条件，建立防护带，在防护带内严格控制污水、废水的排放，废料的堆积等；论证地下水资源开采后水质变化趋势，及时提出防护措施。
4.深层地下水资源计算评价方法探讨
地下水资源的评价方法有多种，主要包括：1、水均衡法、2、水文分析法、3、开采试验法、4、解析法、5、数值法。考虑该区水文地质条件，深层地下水含水层多层状水平分布，无法确定其水文地质边界，其天然状态下的补给量和开采状态下的补给增量，皆难以计算与确定。水均衡法、水文分析法皆难以使用；开采试验法、数值法需要大量的、连续稳定的抽水试验数据，获取这些数据的投入较大、周期较长、难度较大，也不太适宜；因此综合分析认为解析法比较适用该区地下水资源计算与评价。
解析法是根据地下水动力学原理，通过数学解析推导的各种井流公式，计算井（群）涌水量，进行地下水可开采量进行评价的方法。适用条件：理想条件下的水文地质条件，如满足泰斯假设、裘布依假设等，可开采量的保证程度需通过其它方法论证。
结合区内实际，在充分考虑需水要求的基础上，预测拟建水源地满足需水要求时供水井的水位最大降深，只要供水井的最大水位降深在允许范围之内，即可用抽水流量作为可开采量。
但是用稳定流理论计算深层承压淡水可采资源量不符合其运动规律，运用非稳定流理论的水位削减法计算，也比较繁琐。下面探讨用另一种非稳定流理论——干扰井群法来求取可采资源量的计算方法。
5.干扰井群法（非稳定流理论）计算深层承压淡水可采资源量
5.1基本认识
5.1.1本地区深层承压含水层在平面上可视为非均质各向同性的无限边界含水层，在垂向上与其他含水层间存在厚度较大的粘性弱透水层，越流补给量很小，可忽略不计，地下水流概化为无垂向补给的平面二维流。
5.1.2本地区深层承压水补给途径较远，径流条件欠佳，属“消耗型”深层承压水开采，符合非稳定流运动规律。
5.1.3用规范所提及的地下水徑流量法、相关分析法、数值解析法、比拟法等方法进行可采资源量计算与评价均不适合本地区目前深层地下水开发利用现状。 5.2深层承压淡水可采资源量计算
以泰斯公式为基础，根据叠加原理，拟建水源地n眼井同时抽水时，某一点的降深值，等于各井单独抽水时于该点产生降深值的代数和。任一点处的降深值可由下式表示：
式中：Qi——第i号井的抽水流量（m3/d）；
Si——第i号井以Qi單独抽水ti时于某一点处产生的降深（m）；
ti——第i号井的抽水延续时间（d）；
ri——第i号井到某一点处的距离（m）；
Ti——第i号井处含水层的导水系数（m2/d）；
μ*——含水层弹性释水系数（无量纲）。
参照计算结果，选择在规范、标准允许范围内的最大降深值，其对应的抽水流量的叠加值即为其可开采资源量。
5.3基本计算参数的确定
5.3.1单井抽水流量：一般按定流量抽水考虑，单井的抽水流量即为其水泵的额定泵量；
5.3.2抽水延续时间：按水源地服务年限进行预测，单位以天（day）计；
5.3.3导水系数、弹性释水系数：参照参数计算与确定结果，采用参数平均值。
利用时间—降深标准曲线法、直线图解法，分别计算导水系数（T）、弹性释水系数（μ*）、压力传导系数（a），计算公式如下：
时间—降深标准曲线法计算公式：
直线图解法计算公式：
式中：T——导水系数（m2/d）；
μ*——承压含水层的弹性释水系数（无量纲）；
a——压力传导系数（m2/d）；
S——抽水井水位降深（m）；
6.结语
应当指出，目前本区深层承压淡水水位处于自然下降状态，随着“消耗型”深层地下水资源的开采，开采漏斗将会不断的扩展，因此，对深层淡水资源的开发利用应坚持“节制、节约”的原则，尽量控制和避免不良环境地质问题的发生。在满足供水要求的情况下，尽量少的开采深层淡水资源，在用水过程中，要大力提倡节约用水，以保障用水安全、维护生命健康、更好服务社会为宗旨，遵照可持续利用的原则，合理、科学地开发利用地下水资源。
参考文献：
[1]徐恒力·水资源开发与保护·北京，地质出版社，2001年8月，100—169。
[2]李俊亭，王愈吉·地下水动力学·北京，地质出版社，1990年10月，47—51。
[3]王心义·专门水文地质学·北京，中国矿业大学出版社，2011年7月。