（一）地下水补给、径流与排泄条件

1.浅层孔隙水的补给、径流、排泄

（1）补给

浅层孔隙水的补给来源主要为大气降水入渗，其次为侧向径流、河流侧渗、灌溉回归补给。

大气降水是本区浅层孔隙的主要补给来源，直接影响着浅层孔隙水的储存、调节与均衡。降水入渗系数的大小与包气带岩性密切相关。因本区处于冲洪积扇区，地表岩性颗粒相对较粗，包气带岩性以砂性土结构为主，局部地段砂层出露地表，有利于降水的入渗。本区浅层地下水东北部径流条件好，西南部径流条件较差。对浅层地下水有补给意义的河流主要为泉河和小汶河。

汶上县农田水利化程度较高，有效灌溉面积占耕地面积的95%以上，农田灌溉大部分实行田垄圈闭、大流量漫灌的方式，使灌溉水能够回渗浅层含水层。此外，中层孔隙水水位高于浅层水位时，浅层水还可获得中层水的顶托补给。

（2）径流

地形地貌是本区浅层地下水运移的主要控制因素。本区地形相对平缓，局部略有起伏，东北部略高，西南部较低，浅层孔隙水径流总趋势为由东北向西南流，平均水力坡度在0.73‰左右。此外，地表水体和人工开采对局部地区的地下水径流也有一定影响，表现为沿河地区浅层孔隙水水力坡度偏大，开采地段形成小范围的降落漏斗，但均不影响浅层孔隙水的总体径流方向。

（3）排泄

浅层孔隙水的排泄方式以人工开采为主，越流排泄次之。除枯水季节大量开采浅层水，使局部地段浅层水位较低外，其他大部分时间浅层水位高于中层水位。由于含水岩组间隔水层隔水的相对性，一部分浅层地下水能够越流补给中层地下水。径流排泄一般只在东南部排出区外。

2.中层孔隙水的补给、径流、排泄

（1）补给

受含水层的埋藏条件限制，中层孔隙水一般只接受上游地区的侧向径流补给和浅层孔隙水的越流补给。侧向径流补给主要来自东北部。越流补给全区普遍存在，接受区内浅层孔隙水的补给，受隔水层厚度、隔水性能及上下两层水头差的影响，各地段越流补给强度有所差异。

（2）径流

中层地下水径流方式与浅层地下水基本相似，由东北部向西南部流，水力坡度为0.25‰～0.30‰。东北部流入的地下水一部分直接向西南方向流，至河里富水区附近水力坡度变为0.50‰，然后向柳林闸附近流。

（3）排泄

区内中深层孔隙水的排泄以人工开采为主，其次为侧向径流排泄。人工开采分为企业集中开采与农村生活分散开采，集中开采点位于汶上城区一带，开采单位主要为汶上县自来水公司。随着汶上县近年农村饮水安全工程的实施，农村人口生活饮用水基本上改为中深层孔隙水，一般采用分片集中供水的方式，一个开采井供应一定范围内村庄。

（二）地下水位动态特征

地下水位动态是含水层中水量收支不平衡的直接反映，其规律受各项补给与排泄因素的制约。因此，不同含水层中的地下水位动态存在着差异。

1.浅层孔隙水水位动态

本区浅层孔隙水水位动态主要受大气降水入渗、人工回灌、侧向径流补给、人工开采等因素影响。其水位动态变化是以上各种因素综合影响的结果，表现为浅层孔隙水水位随季节及气象周期呈周期性变化。一般每年的三四月份开始进入枯水季节，降水稀少，农田灌溉大量开采浅层地下水，使地下水位下降速度明显加快，降幅一般为1～3 m，一直延续到六七月份，形成年动态曲线上的最低谷。本区于7月中下旬进入雨季，地下水开采量减少，降水入渗集中，以七八月份降水量最大，致使地下水位急剧回升，高水位期可持续到次年2月份前后，并出现全年最高水位。浅层地下水年变幅一般为2～4 m，地下水动态类型主要为入渗、径流—开采型（图5-1）。

图5-1　汶上城区关帝庙（75号长测孔）2015年逐月平均水位过程线

从多年地下水位动态曲线可以看出（图5-2），本区浅层地下水位基本保持在某一水平上略有波动，处于自然均衡状态。枯水年份，年降水量少且开采量大，地下水往往处于负均衡状态，表现为水位下降幅度较大，总体趋势波状下降；丰水年份，降水量大而开采量小，地下水处于正均衡状态，水位下降幅度小而上升幅度大，年末水位高于年初水位，总体趋势为由雨季的迅速上升转为缓慢上升，其后缓慢下降。上半年水位与上一年降水量大小相关，多年地下水动态类型为调节型。

图5-2　汶上城区关帝庙（75号长测孔）1990—2015年水位过程线

2.中层孔隙水水位动态

本区中层孔隙水的水位动态主要受侧向径流和浅层孔隙水越流补给的制约。由于中层孔隙水与浅层孔隙水之间的相对隔水层具有一定透水性，二者之间可发生越流水力联系，因此，中层孔隙水水位动态与浅层孔隙水相近，变化规律一致。

中层孔隙水在当年9月至次年2月低于浅层孔隙水水位0.2～1.0 m。枯水期4—6月，由于浅层孔隙水的大量开采，浅层孔隙水水位大幅度下降，造成中层孔隙水与浅层孔隙水水位时高时低，水位曲线出现交叉现象。6—9月份进入雨季，大气降水开始入渗补给地下水，上游区浅层水入渗条件好，接受降水入渗补给大，使浅层水位高于中层水位；下游区，由于浅层水的入渗条件稍差，入渗量减少，而中层水具有承压性，受压力传导作用，可很快传导至下游区，加之枯水季节浅层水的大量开采已经造成浅层水位低于中层水位。但浅层水位的升速仍然大于中层水位的升速，至9月下旬之后，浅层水位开始高于中层水位。中层孔隙水的水位动态与浅层水基本同步，动态类型基本属越流—径流型。由于中层孔隙水与浅层孔隙水的水位动态一致，故其多年水位动态类型亦属调节型。

（三）地下水资源评价

经前面章节描述，本区第四系地下水可分为浅层、中层和深层地下水，相互之间主要通过越流作用发生水力联系。由于本项目取用的是第四系中层孔隙地下水，随着第四系中层地下水取水量的增大，来自上层地下水（第四系浅层地下水）的越流补给作用也会增大，因此，此次计算可将均衡区看作一个地下水系统来做均衡计算，评价范围总面积约622.37 km2。

1.水文地质参数的确定

（1）降水入渗补给系数（α）

降水入渗补给系数是指降水入渗补给量与相应降水量的比值。影响α值大小的因素很多，主要包括包气带岩性、地下水埋深、降水量大小和强度、地形地貌、植被及地表建筑设施等。论证区内地表岩性主要以粉土、黏土、砂土为主。参照《汶上县水资源综合规划》，降水入渗补给系数取0.232。

（2）河流渗漏补给强度（λ）

区内主要河流为小汶河、北泉河、南泉河（均为季节性河流），河流渗漏补给强度由山东省鲁南地质工程勘察院多年来用断面法对济宁地区河道进行实测的资料可知，各河流平均渗漏补给强度为1 100 m3/（d·km），渗漏补给地下水天数按120天计。

（3）农业灌溉回渗系数（β）

农业灌溉回渗系数包括渠灌田间入渗补给系数和井灌回归补给系数，是指田间灌溉入渗补给量与进入田间的灌水量的比值。影响β值的重要因素有包气带岩性、地下水埋深、灌水定额及耕地的平整程度。近年来，随着节水工作的深入开展，农业灌溉方式发生了很大改变，过去大水漫灌的方式被防渗渠或管道输水灌溉的模式取代，灌溉水利用系数不断提高，亩次灌溉水量显著变小。本次评价灌溉入渗补给系数β取0.18。

（4）导水系数（T）

导水系数反映了含水层的导水性能，主要采用抽水试验法进行计算。鉴于区内地下水资源的研究程度较高，本次计算采用以往的勘察试验成果和现状水位埋深条件下含水层的厚度给出导水系数值，论证区东北部补给边界处为2 420 m2/d、南部排泄边界处为3 500 m2/d。

2.补给资源量计算

计算区孔隙地下水的补给来源由大气降水入渗、地表河流渗漏、上游侧向径流及灌溉回渗组成，公式如下：

Q补=Q水+Q河+Q侧补+Q灌

（1）降水入渗补给量（Q水）

采用多年平均降水入渗补给系数法计算：

Q水=αPF÷365

式中：α为多年平均降水入渗补给系数；

P为多年平均降水量，单位：mm；

F为评价区的降水入渗补给面积，单位：km2。

经计算可得：则Q水=25.09万m3/d。

（2）河道渗漏补给量（Q河）

论证区内主要有3条河道补给地下水，分别为北泉河、南泉河、小汶河，流经区内长度分别为32.6 km、24.1 km，47.7 km，均贯穿论证区，计算入渗时段按120天计算，结果见表5-9。

表5-9　论证区各河流渗漏补给量统计表

Q河=3.78万m3/d。

（3）侧向径流补给量（Q侧补）

侧向径流补给量（Q侧补）由浅层孔隙水侧向径流补给量（Q侧浅）和中层孔隙水侧向径流补给量（Q侧中）组成，即Q侧补=Q侧浅+Q侧中。

①浅层孔隙水侧向径流补给量（Q侧浅）

由现状年汶上县枯水期等水位线图可以看出，论证区北部地下水总体流向是自东北向西南流，论证区南部受济宁城区地下水水源地开采影响，地下水流向转为向东南排泄。结合前面已确定导水系数，确定多年平均状态下侧向径流补给量（表5-10）。

表5-10　论证区浅层孔隙水侧向径流补给量表(www.daowen.com)

因此，多年平均状态下侧向径流补给量可通过达西定律计算：

Q=BTI

式中：T为导水系数，单位：m2/d；

B为断面宽度，单位：km；

I为断面的水力坡度（无量纲）。

代入上式得：

Q侧浅=3.15万m3/d。

②中层孔隙水侧向径流补给量（Q侧中）

中层孔隙水的侧向径流补给边界同为论证区东北部。根据地下水动态监测资料，该地段中层孔隙水多年平均水力坡度I=0.30‰。据此计算论证区中层孔隙水多年平均侧向径流补给量为：

Q侧中=1.58万m3/d。

（4）灌溉回渗补给量（Q灌）

农业灌溉回渗补给量采用回渗系数法计算：

Q灌=βQ农

式中：Q农为农业灌溉开采水量，单位：m3/d；

β为灌溉水回渗系数（无量纲）。

本区种植的粮食作物主要有小麦和玉米，农田主要分布于除汶上城区外的论证区大部分地区，农灌总面积约55.0万亩。区内农业灌溉以井灌为主（占比约80%）、引汶灌溉为辅（占比约20%）。区内农业灌溉条件较发达，有效灌溉面积按100%计，灌溉定额按现状水平年亩均灌溉用水160.09 m3/亩计，则论证区农业灌溉用水量为8 805万m3/a（24.12万m3/d）。灌溉入渗补给系数β取0.18，年灌溉回渗补给量为4.34万m3/d。

（5）总补给资源量

根据以上计算结果，论证区多年平均天然补给量为各补给项之和，论证区第四系孔隙水多年平均补给量为37.94万m3/d。

3.排泄量计算

（1）侧向径流排泄量（Q侧排）

由浅层孔隙水侧向径流排泄量（Q侧浅）和中层孔隙水侧向径流排泄量（Q侧中）组成，即：

Q侧排=Q侧浅+Q侧中

①浅层孔隙水侧向径流排泄量（Q侧浅）

由本区枯水期等水位线图可以看出，论证区内孔隙地下水从东南部排泄出区，年平均水力坡度为I=0.75‰，计算流出断面宽度经投影法概化为B=29.1 km（表5-11）。因此，多年平均状态下侧向径流排泄量由达西定律计算：

表5-11　论证区浅层孔隙水侧向径流排泄量表

Q=BTI

式中：T为导水系数，单位：m2/d；

B为断面宽度，单位：km；

I为断面的水力坡度（无量纲）。

代入上式得：

Q侧浅=7.64万m3/d。

②中层孔隙水侧向径流排泄量（Q侧中）

中层孔隙水的侧向径流排泄边界与浅层孔隙水基本一致，多年平均水力坡度I=0.40‰。据此计算论证区中层孔隙水多年平均侧向径流排泄量为：

Q侧中=4.07万m3/d。

（2）地下水开采量（Q开）

由浅层孔隙水开采和中层孔隙水开采组成，即：

Q开=Q开浅+Q开中

①浅层孔隙水开采量（Q开浅）

区内浅层孔隙水开采主要用于农业灌溉，根据灌溉回渗补给量的计算结果，论证区农业灌溉用水量为24.12万m3/d。据调查统计，区内农业灌溉用水约80%取自浅层地下水，则农业灌溉开采浅层地下水量为19.30万m3/d。

②中层孔隙水开采量（Q开中）

区内中层孔隙水开采主要用于城市公共及村镇居民生活用水以及工矿企业用水。

a.城市公共用水

2017年，汶上城区公共供水总量为677.42万m3/a（1.86万m3/d）。

b.村镇生活用水

论证区范围内共包含南站、南旺、次丘、寅寺、康驿、义桥、郭仓、刘楼、新驿9个乡镇，由此估算论证区现状年总人口约41.5万人（表5-12），人均用水定额按70 L/人·d计，则论证区村镇生活用水量为2.90万m3/d。

表5-12　论证区范围内各乡镇人口数

c.工矿企业用水

根据《济宁市水资源公报（2017）》，2017年汶上县工业企业开采地下水总量为698.32万m3/a（1.91万m3/d），开采量主要集中于论证区范围内。结合论证区内工业企业主要取水户分布情况，估算论证区范围内工业企业开采地下水量约为1.80万m3/d。

（3）总排泄量

根据以上计算结果，论证区多年平均排泄量为各排泄项之和，论证区第四系孔隙水多年平均排泄量为37.57万m3/d。

4.平衡分析

采用计算相对均衡差法进行评价分析，计算公式为：

式中：Q补为地下水总补给量，单位：万m3/d；

Q排为地下水总排泄量，单位：万m3/d；

δ 为相对均衡差。

经计算，δ=0.98%，|δ|≤10%，计算结果符合精度要求，且与近年来水位基本持平的情况相符。