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水量均衡法、是把赋存地下水的均衡区看做地下水库,利用库容的调节作用进行均衡分析(也称调节分析)以便确定可以取出又有补给保证的开采量。
这种方法,原则上可以适用于任何水文地质条件和开采条件。可做区域资源评价,也可用于局部资源评价;适用于山区基岩裂隙水,更适合于平原区的孔隙水;可用于水区,也可用于承压水区等。但因均衡要素不易测准,所以目前主要用于平原潜水区。
在均衡区内,任一时间的补给量和消耗之差,恒等于储存量的变化量,如把设计的开采量也纳入消耗量中,则得开采条件下的均衡方程:
①
Q补=Q入+Q河入+Q渗+Q入(米3/日);
Q消=Q出+Q河出+Q蒸+Q开(米3/日)
式中:Q入和Q出是均衡区侧面边介的流入量和流出量;Q河入和Q河出是河渠渗的补给量和排泄量;Q渗和Q蒸是降雨渗入量和潜水蒸发量;Q入和Q开是人工补给量(包括灌水回渗量、渗井和渗坑的注水量等)和设计开采量;表示均衡区的内储存量的变化量,μ是给水度,F是均衡区面积米2,是水位变化速度(米/日)。式(1)是个集中参数模型。在实际计算中,常选用一定均衡时段,时段长短主要视精度要求而定。通常不少于Δt=5-10天,最多可用水评议年做为匀衡时段。因此,集中参数模型可用差分法离散化。取=,再除以均衡区面积F,结果得均衡区上用水柱高度表示的计算式:
(8-9)
ω补=ε入+ε河入+ε渗+ε入(米或毫米);
ω消=ε出+ε河出+ε蒸+ε开(米或毫米);。
式中:ε入和ε河出是均衡区单位面积上在均衡时段内的侧向流入量和流出量,简称时段流入量和时段流出量;简称时段流入量和时段流出量;ε河入和ε河出是同样条件下河渠的时段补给量和时段排泄量;ε渗和ε蒸是同样条件下的时段流入量和时段蒸发量;ε入和ε开是同样条件下的时段入补量和时段开采量;Δh是时段水位的平均变幅(米或毫米)。
式(8-9)表明,ω补>ω渗,Δ>0,说明地下水得到增量,则时段末的水位高于时段初的水位;若Δω补>ω消,Δh<0,说明地下水有了地,出时段末的水位低于时段初的水位,这种设计开采量纳入消耗量中并按时段实行调节分析,就可求出一定均衡期平均闰变幅Δh,只要Δh不超过规定的允许降深,则设计Q开=ε开F就是可以取出又有补给保证的开采量。
具体评价过程可分两步:一是计算均衡要素。二是实行均衡分析。
一、计算均衡要素
组成方程(8-9)的各项补给量和消耗量,习惯上叫均衡要素。这些要素计算的是否符合实际,直接影响调节分析的精度。现简介一些比较有效的计算方法。
(ε渗和ε蒸)
城指定的均衡时段Δt内,降水可能补给地下水的渗入量,必引起水位上升,如从观测孔中测得水位变幅Δh,则时段渗入量可按下式计算:
ε渗=μΔh(毫米) ②
μ是给水度。
式(2)适用于迳流条件较差地区。如果地下水充速度较大,则计算结果小。此外渗入量同许多因素有关。附地质条件外,还随明、植被、地形、土壤和水位埋深等因素变化,按不同观井资料计算的结果不可能完全一致。所以,通常反均衡区按各种因素基本一致的原则分成若干亚区或地段,再对每一亚区或地段求出算术平均值。把这个平均值按其所占面积再实行加权平均,最后得出均衡区内平均的时段渗入量。
如果有降雨