--------------《水资源研究》第25卷第1期(总第90期)2004年3月
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山丘区地下水资源评价方法综述
刘予伟金栋梁
（长江水利委员会水文局，湖北武汉 430010）
摘要：全面阐述了山丘区地下水资源的评价方法，并根据一般山丘区与岩溶山丘区地下水的形成和出流特点，在河川径流中进行区别和计算。

提出水文分析法、理化分析法和水文地质分析法3类13种评价方法，并对其适用性予以评论。

关键词：山丘区；岩溶；地下水资源；评价方法
1 概述
地下水资源，是指在一个完整的水文地质单元内，地下水通过各种途径，直接或间接地接受大气降水或地表水体的入渗补给而形成其与质量具有一定利用价值并按水文周期呈现规律变化的多年平均补给量。

山丘区和岩溶山丘区的入渗补给量直接估算有困难，根据补排平衡的原则，可以通过水文测验成果分析得到的各种排泄量求出地下水资源量。

在一般山丘区可从河川径流过程中分析出地表径流、壤中流和地下径流3部分(见图1略)。

岩溶山丘区可从河川径流中分析出地表径流、快速流和慢速流3部分(见图2略)。

由于构成河川径流的各个部分，其水文特性不同，其运动途径和汇流速度亦有很大差异，所以把它们分开进行过程分析，可以提高水文计算的精度，达到正确地评价水资源数量的目的。

为了便于选择适当的评价方法，应对一般山丘区和岩溶山丘区的径流特征作必要的了解。

一般山丘区由于所处的地理位置、流域内的岩性和植被分布等差异，其径流特性有很大的差别。

在我国南方多雨地区，径流过程随着暴雨接连不断，洪峰一个接一个发生，且一次暴雨退水未完又接着降落大雨(时间主要在汛期)，其典型年径流过程，如琼雷型(见图3)(略)。

有些地区全年各季节都有暴雨和连续暴雨发生，如台北型(见图4略)。

在云南地区，降雨集中雨季，且汛初各场降雨基本上不产生地表径流，河川径流大部分由流域地下水补给，随着降雨增大和
流域储水库蓄满，河川径流达到最大，形成洪峰，及至雨季结束，径流缓慢消退。

枯季基本上没有地表径流产生(见图5略)。

对岩溶山丘区，有的完全由深层地下水补给，全年流量基本稳定不变，（如图6略）中的北方娘子关泉。

有的则由快速流及慢速流2部分组成，图6
中延村泉、酒家泉和寨底地下河。

总结现有评价山丘区和岩溶山丘区地下水资源的方法，可归纳为水文分割法、理化分析法和水文—水文地质法。

兹将这些分析方法和适用条件分述如下。

2 水文分割法
利用实测河川径流，根据径流形成原理的分析，规定一套径流分割技术，把一般山丘区和岩溶山丘区的河川径流人为地分为地表径流和地下径流或快速流和慢速流部分，这种方法叫水文分割法。

通常应用的方法如下。

2.1 直线分割法
直线分割法又可分为平割法和斜割法两种。

平割法又称枯季最小流量法，它又有最小日平均流量，最小月平均流量和3个月最小平均流量3种。

经有关单位的分析研究认为：在我国南方润湿地区，以枯季最小月平均流量作为地下水较好(即该时段河川径流量均为地下水的流出量)。

而在我国北方则以3个月最小流量作为地下水为妥。

但亦有用最小5个月和最小8个月的平均流量来分割的。

海滦河曾用最小8个月平均流量作为地下径流量。

浙江省周黔生曾提出：按年日平均流量历时曲线上第270 d的流量，乘以全年的秒数，作为地下径流量。

日本则以全年第355 d流量作保证流量，乘以秒数，作为地下径流量。

直线斜割法，这是一种应用十分广泛的方法，即洪水过程线的起涨点与地表径流的终止点的连线，如图7的 AB 。

至于地表径流终止点的确定，可参见Linsley的经验公式： N=A0.2 (1)
式中N为洪峰流量到地表径流终止点的时距， (d) ；A为流域面积，(以平方英里计)。

河海大学赵人俊认为B点是壤中流终止时间，它与雨止时间的间距为壤中流汇流时间，对某一特定流域为常数(M)。

经过分析得出此常数后，便可根据雨止时间确定壤中流终止点，这样不仅可以分割单峰也可分割复峰，如图8所示(略)。

2.2 综合退水线法
河川径流一般可分为地表径流、壤中流和地下径流3部分。

这3部分水量在径流过程线上表现出不同的退水特性，退水流量的方程可表为：
(2)
式中Q
0为退水开始时的流量；Q
t
为任何t时的退水流量；α为退水常数；t为时
间，当t=
1 d时，可得
K=exp(-α) (3)
根据 Barnes 的研究，地表径流K=0.329，壤中流K= 0.694 ，地下径流K=0.980。

可见河川径流的几个分量是可以通过退水曲线的特性予以分割的。

日本吉川秀夫等在利用一阶综合退水曲线的基础上，用二阶综合退水线分割这3
种分量，得到满意的结果。

一阶综合退水线法是从河川径流中推求地下水的一种应用较多的方法，也是国内外公认较为成熟客观的方法。

其具体作法是将各个时期的退水曲线放在一起，由一根共同的退水线所综合，如图9AB线所示(略)，用这张综合退水曲线图(即吉川秀夫所称的一阶综合退水线)套在流量过程线的退水部分，然后由综合线分割径流为2部分，其上部为地表径流(包括壤中流)，下部为地下径流。

壤中流一般作为地表径流的一部分，如果需要将壤中流从地表径流中分开，可把一阶综合退水线扣除地下径流后剩下的部分，采用同样的方法求得二阶综合退水线(如图10CD) (略)，用这张图套在地表径流的过程线上，便可分割出壤中流。

地表径流、壤中流、地下径流的汇流特性不同，若用3种不同特性的汇流参数进行流量演算，其结果要比用河川径流总体进行演算的结果好得多。

2.3 加里宁试算法
早在20世纪50年代，苏联加里宁等曾用试错法进行河川地下水补给的估算。

他们根据山丘区河流一般由裂隙水所补给且无水力联系的特点，假定含水层的来水量与地表流量间存在比例关系，则有下列近似平衡方程
(4)
式中W
1为时段末的含水层储量；W
为时段初的含水层储量；B为比例系数；y
地表
为地表径流总量；y
地下
为地下径流总量。

将退水曲线方程(2)式从0～∞的时间内积分即得到：
(5)
于是得：
(6)
式中Q 为时段平均流量。

其中参数B 是未知数，可用试算法确定。

假定一个B 值，然后用(6)式进行水量平衡演算，求得地下水出流过程。

并量算出地下径流总量与河川径流总量的比值，此比值即为比例系数B ，若与假定的B 值接近，则说明假定的B 值正确，否则另假定一个B 值再进行上述水量平衡演算，直至假定的B 值与演算后量算的比值完全一致为止。

为减少试算次数，可先用最简单的办法，初步分割河川径流为地表径流和地下径流2部分，求出B 值，然后进行演算并求出地下径流过程。

将此过程点绘于河川径流过程线上，视其是否与初割的结果接近。

如果接近，即为所求。

如果相差较大，则调整初割的B 值，重新演算，直至满意为止。

分析演算的具体步骤如下。

(1) 选择一个典型的年径流过程，一般是选择其年水量接近所要求的代表年(例如其年水量为P=50%，20%，75%)。

然后点绘年径流过程线。

(2) 用一般简单的分割法，粗略地求出地下径流总量y 地下， 并求出比值B ［B=y
地下/(y 地表 + y 地下)］。

(3) 在流量过程线中选取退水规律较好的一段，计算退水常数。

(4) 根据式(6)可列表演算地下水出流过程。

(5) 将演算所得的值(Q 地下)点绘在典型流量过程线上，这些点子的连线与简单分
割法的结果接近，则表示分割无误，如相去甚远，则另行分割，修正B 值重算，直至二者符合满意为止。

经验表明，一般二次试算则较满意，常常遇到一次成功，所以试算并不是都费时的。

长江委杨远东[4]考虑到假定的起始流量Q 0和B 值的选择及计算工作量3个
方面的合理程度，提出改进意见：不同的起始流量Q\-0与不同的B 值组合的情况很多，演算出地下径流其合理性，应满足3个条件：① 地下径流不为负值；② 地下径流不大于河川径流；③ 地下径流过程中某一计算时段的地下径流应近似等于(不能大于)该时段的河川径流。

并推导得到新的演算公式：
（7）
式中。