Mapgis在地下水功能區(qū)劃分中的應(yīng)用

程天舜

(廣東省深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計院，廣東 深圳 518008)

地下水資源是重要的供水水源，也是維系區(qū)域生態(tài)環(huán)境的要素。為加強(qiáng)地下水資源管理，合理開發(fā)利用和有效保護(hù)地下水資源，根據(jù)《中華人民共和國水法》的有關(guān)規(guī)定，根據(jù)水資源綜合規(guī)劃編制工作總體安排，開展地下水功能區(qū)劃定工作。

1 地下水功能區(qū)劃分體系

以地下水主導(dǎo)功能為基礎(chǔ)，劃分地下水功能區(qū);根據(jù)地下水功能區(qū)的主導(dǎo)功能，兼顧其他功能要求，確定各功能區(qū)維系供水安全的水位、開采總量控制指標(biāo)和水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

地下水一級功能區(qū)劃分為開發(fā)區(qū)、保護(hù)區(qū)、保留區(qū)3類，主要協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展用水和生態(tài)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，體現(xiàn)國家對地下水資源合理開發(fā)利用和保護(hù)的總體部署。地下水二級功能區(qū)主要協(xié)調(diào)地區(qū)之間、用水部門之間和不同地下水功能之間的關(guān)系。地下水功能區(qū)劃分體系見表1。

表1 地下水功能區(qū)劃分體系

2 地下水功能區(qū)劃分依據(jù)

地下水功能區(qū)劃分的主要依據(jù)包括:地下水補(bǔ)給條件、含水層富水性及開采條件、地下水水質(zhì)狀況、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)類型及其保護(hù)的目標(biāo)要求、地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀、區(qū)域水資源配置對地下水開發(fā)利用的需求、國家及省對地下水資源合理開發(fā)利用及保護(hù)的總體部署等。

2.1 開發(fā)區(qū)

開發(fā)區(qū)指地下水補(bǔ)給、賦存和開采條件良好，地下水水質(zhì)滿足開發(fā)利用的要求;當(dāng)前及規(guī)劃期內(nèi)(2030年，下同)地下水以開發(fā)利用為主且在多年平均采補(bǔ)平衡條件下不會引發(fā)生態(tài)與環(huán)境惡化現(xiàn)象的區(qū)域。開發(fā)區(qū)應(yīng)同時滿足以下條件:①補(bǔ)給條件良好;多年平均地下水可開采量模數(shù)不小于2萬 m3/a·km2;②地下水賦存及開采條件良好;單井出水量不小于10 m3/h;③地下水礦化度不大于2g/L;④地下水水質(zhì)能夠滿足相應(yīng)用水戶的水質(zhì)要求;⑤多年平均采補(bǔ)平衡條件下，一定規(guī)模的地下水開發(fā)利用不引起生態(tài)與環(huán)境問題;⑥現(xiàn)狀或規(guī)劃期內(nèi)具有一定的開發(fā)利用規(guī)模。

按地下水開采方式、地下水資源量、開采強(qiáng)度、供水潛力和水質(zhì)等條件，開發(fā)區(qū)劃分為集中式供水水源區(qū)和分散式開發(fā)利用區(qū)2類二級功能區(qū)。

2.2 保護(hù)區(qū)

保護(hù)區(qū)指區(qū)域生態(tài)與環(huán)境系統(tǒng)對地下水水位、水質(zhì)變化和開采地下水較為敏感;地下水開采期間應(yīng)始終保持地下水水位不低于其生態(tài)控制水位的區(qū)域。保護(hù)區(qū)劃分為生態(tài)脆弱區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)和地下水水源涵養(yǎng)區(qū)3類二級功能區(qū)，對于面積較小的地下水二級功能區(qū)，可考慮與其它地下水功能區(qū)合并。

2.2.1 生態(tài)脆弱區(qū)

指有重要生態(tài)保護(hù)意義且生態(tài)系統(tǒng)對地下水變化十分敏感的區(qū)域，包括于旱半干旱地區(qū)的天然綠洲及其邊緣地區(qū)、具有重要生態(tài)保護(hù)意義的濕地和自然保護(hù)區(qū)等。

2.2.2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)

指地下水水位下降后，容易引起海水入侵、咸水入侵、地面塌陷、地下水污染等災(zāi)害的區(qū)域。

2.2.3 地下水水源涵養(yǎng)區(qū)

指為了保持重要泉水一定的噴涌流量或為了涵養(yǎng)水源而限制地下水開采的區(qū)域。

2.3 保留區(qū)

保留區(qū)指當(dāng)前及規(guī)劃期內(nèi)由于水量、水質(zhì)和開采條件較差，開發(fā)利用難度較大或雖有一定的開發(fā)利用潛力但規(guī)劃期內(nèi)暫時不安排一定規(guī)模的開采，作為儲備未來水源的區(qū)域。保留區(qū)劃分為不宜開采區(qū)、儲備區(qū)和應(yīng)急水源區(qū)3類二級功能區(qū)。對于面積較小的地下水二級功能區(qū)，可考慮與其它功能區(qū)合并。

2.3.1 不宜開采區(qū)

指由于地下水開采條件差或水質(zhì)無法滿足使用要求;現(xiàn)狀或規(guī)劃期內(nèi)不具備開發(fā)利用條件或開發(fā)利用條件較差的區(qū)域。

2.3.2 儲備區(qū)

指有一定的開發(fā)利用條件和開發(fā)潛力，但在當(dāng)前和規(guī)劃期內(nèi)尚無較大規(guī)模開發(fā)利用活動的區(qū)域。

2.3.3 應(yīng)急水源區(qū)

指地下水賦存、開采及水質(zhì)條件較好;一般情況下禁止開采，僅在突發(fā)事件或特殊干旱時期應(yīng)急供水的區(qū)域。

3 Mapgis在地下水功能區(qū)劃分的應(yīng)用

Mapgis軟件是由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)自主研發(fā)的地理信息系統(tǒng)，具有優(yōu)秀的地圖輸入、編輯、輸出和強(qiáng)大的空間分析功能。

地下水功能區(qū)劃分可先采用 Mapgis的繪圖功能，將地下水功能區(qū)劃分中的單個劃分指標(biāo)繪制分區(qū)圖，包括:地下水可開采模數(shù)分區(qū)圖、地下水水質(zhì)等值線圖、地下水單井涌水量等值線圖、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖等，然后采用 Mapgis空間分析技術(shù)，將單一劃分指標(biāo)分區(qū)進(jìn)行疊加，綜合確定研究區(qū)的地下水功能區(qū)劃分，并與相關(guān)的規(guī)劃成果進(jìn)行協(xié)調(diào)，形成最終的功能區(qū)劃圖。

如圖 1，單一指標(biāo)分區(qū)如 I、II所示，I表示研究區(qū)受某一因素影響，分A、B兩個區(qū);II表示研究區(qū)受另外單一因素影響，分 a、b、c三個區(qū);圖 III表示量單一指標(biāo)分區(qū)的疊加，表明由于兩個指標(biāo)的作用，研究區(qū)形成了6個不同影響因素左右的分區(qū)，即形成了6個不同的動態(tài)類型分區(qū)。

圖1 單一劃分指標(biāo)空間分析示意圖

4 實(shí)例應(yīng)用

4.1 研究區(qū)概況

深圳市位于廣東省中部沿海，西連珠江口伶仃洋，與珠江三角洲相望;南隔深圳河，與香港特區(qū)九龍新界接壤;東臨大亞灣，與惠東縣的平海半島相望;北與東莞、惠陽接壤。深圳市可分為四個地貌帶，即平原臺地地貌帶、丘陵谷地地貌帶、海岸山脈地貌帶和半島海灣地貌帶。

4.2 研究區(qū)地下水概況

深圳市地下水資源主要受降雨補(bǔ)給。全市地處溫暖潮濕的亞熱帶氣候區(qū)，氣候濕潤多雨，水系發(fā)育，地下水補(bǔ)給源充足，補(bǔ)給期長，徑流短促，排泄多向，地下水與地表水關(guān)系密切，相互轉(zhuǎn)化明顯，具有較強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性，可作為本地區(qū)供水的輔助水源。

4.3 研究區(qū)地下水功能區(qū)劃分

4.3.1 全市地下水單井出水量等值線圖

根據(jù)收集全市地下水鉆孔(水井)抽水試驗資料，繪制了全市地下水單井出水量等值線圖(圖2)。

圖2 全市地下水單井出水量等值線圖

4.3.2 全市地下水礦化度等值線圖

通過分析已有的水化學(xué)資料，繪制了地下水礦化度等值線圖(圖3)。4.3.3 全市地下水可開采模數(shù)分區(qū)圖

圖3 全市地下水礦化度等值線圖

通過對全市地下水資源可開采量計算求得了地下水資源可開采模數(shù)，并繪制了全市地下水可開采模數(shù)分區(qū)圖(圖4)。

圖4 全市地下水可開采模數(shù)分區(qū)圖

4.3.4 全市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖

通過收集和分析資料可知，深圳市主要地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)為:西部濱海海水入侵區(qū)、東部濱海海水入侵區(qū)、龍崗巖溶塌陷易發(fā)區(qū)、坑梓巖溶塌陷易發(fā)區(qū)、坪山巖溶塌陷易發(fā)區(qū)等。繪制了全市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖(圖5)。

4.3.5 全市地下水功能區(qū)劃圖

根據(jù)上述指標(biāo)分區(qū)圖在空間上進(jìn)行疊加(應(yīng)用Mapgis軟件強(qiáng)大的空間分析功能)，形成全市地下水功能區(qū)劃圖(圖6)。

圖5 全市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖

根據(jù)功能區(qū)劃分成果，將全市地下水劃分為:1個集中式供水區(qū)，6個分散式開發(fā)區(qū)，生態(tài)脆弱區(qū)2個、18個地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)、27個地下水水源涵養(yǎng)區(qū)，8個不宜開采區(qū)、4個儲備區(qū)、3個應(yīng)急水源區(qū)。

5 結(jié)語

地下水功能區(qū)劃是地下水開發(fā)利用規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)，本文利用國內(nèi)自主研發(fā)的地理信息系統(tǒng)(Mapgis)對功能區(qū)劃的評價指標(biāo)進(jìn)行單指標(biāo)分區(qū)圖件繪制，然后利用Mapgis軟件空間分析功能進(jìn)行評價指標(biāo)疊加，完成了評價區(qū)功能區(qū)劃分。

圖6 全市地下水功能區(qū)劃圖

［1］Nilson Guiguer. Waterloo hydrogeologic Visual Modflow User＇sManual［M］.Ontario，Canada:Waterloo Hydrogeologic，lnc，2004.

［2］R. Tsang＆ P. A. Witherspoon. Steady State Flow in Rigid Networks of Fracture. Water Resources Research，1974.10(2)，pp328～335.

［3］全國地下水利用與保護(hù)規(guī)劃技術(shù)大綱.2007.6.

［4］陳鴻漢，等，著.沿海地區(qū)地下水環(huán)境系統(tǒng)動力學(xué)方法研究.北京:地質(zhì)出版社.2002.

［5］張英俊，繆鐘靈，毛健全，章典.應(yīng)用巖溶學(xué)及洞穴學(xué).貴陽:貴州人民出版社.1985.2.