基于引河水灌溉的干旱區(qū)地下水資源評價方法

■周密林

（廣東省有色金屬地質(zhì)局水文地質(zhì)隊(duì)廣東廣州510800）

基于引河水灌溉的干旱區(qū)地下水資源評價方法

■周密林

（廣東省有色金屬地質(zhì)局水文地質(zhì)隊(duì)廣東廣州510800）

地下水資源評價的兩個主要內(nèi)容是地下水的水質(zhì)和水量。水質(zhì)評價目前存在的問題是內(nèi)容單一，缺少季節(jié)性變化和規(guī)律性變化的分析，沒有完整的分層評價。而水量分析評價目前存在的缺點(diǎn)是在計(jì)算補(bǔ)給量、排泄量、可采量時沒有可靠的依據(jù)和充足的證據(jù)。隨著地表水資源的日益短缺，對地下水資源的評價方法也越來越高。地下水資源評價旨在調(diào)查地下水的地質(zhì)條件、地下水資源的時空分布以及計(jì)算可利用的水資源總量等。引河水灌溉的干旱區(qū)地下水比較脆弱，是地下水系統(tǒng)本身固有的不穩(wěn)定屬性,具有敏感性、易變性和彈性的特點(diǎn)。本文就引河水灌溉的干旱區(qū)地下水資源評價中存在的問題和方法進(jìn)行闡述。

干旱區(qū) 地下水資源 評價

1　引言

近年來，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)致地表水資源的緊缺，春旱的日益加劇。因此對地下水的開采程度加大，引起了環(huán)保人員以及政府的高度重視。水是人類及其他生物生存的生命之源，是日常生活中不可或缺的物質(zhì)資源。地下水是水資源的重要組成部分，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,需水量也日益俱增,水資源供需矛盾加劇。為了緩解地下水資源的緊張，提高人們對水資源情況的了解，樹立珍惜環(huán)境珍惜水資源的意識，科學(xué)合理的地開發(fā)地下水資源，這對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。對地下水的評價，因地而異，因人而異。在不同時間得到的評價結(jié)果不同。在評價可采用地下水資源量時，因?yàn)槿狈煽康目茖W(xué)依據(jù)，得到的數(shù)據(jù)差異很大，可信度下降。國內(nèi)外專家研究表明，干旱地區(qū)的地下水對生態(tài)環(huán)境的影響重大。當(dāng)人類超負(fù)荷采用地下水時，就會引起地下水水位的變化以及水質(zhì)的下降，進(jìn)而造成生態(tài)系統(tǒng)的紊亂。因此，對于引河水灌溉的干旱區(qū)地下水資源的評價，更應(yīng)該采取合理有效的方法，以期得到可靠的數(shù)據(jù)。

2　干旱區(qū)地下水脆弱性特征

目前對脆弱性的定義,仍處于探索階段,但對脆弱性的理解大致一樣,也就是系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和成因的復(fù)雜性。

2.1地下水系統(tǒng)的不穩(wěn)定性

地下水系統(tǒng)的脆弱性和穩(wěn)定性是相互矛盾的。穩(wěn)定性指的是系統(tǒng)受到干擾后，自動恢復(fù)的能力。不穩(wěn)定性作為穩(wěn)定性能力最差的一種狀態(tài)，也屬于分析評價中的一個重要指標(biāo)。穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性包含四個意思：一是能夠反映生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能狀態(tài)的變化程度,即易變性；二是能夠反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能狀態(tài)對外界干擾所產(chǎn)生的適用力度和速率,即敏感性;三是在受到干擾后，系統(tǒng)自動恢復(fù)到初始狀態(tài)下的能力，即系統(tǒng)的恢復(fù)力；四是系統(tǒng)變化后其功能產(chǎn)生的變動形態(tài)，即系統(tǒng)的易損性。這些就構(gòu)成了系統(tǒng)穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性。在不同程度的人類活動下，穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性變得更為復(fù)雜，干旱區(qū)常年少雨，結(jié)合氣候等自然因素的影響，以及人類活性的干擾，因此地下水系統(tǒng)更加不穩(wěn)定，一旦發(fā)生系統(tǒng)退化，必會引起地下水資源的短缺并引起一系列生態(tài)問題，危害人類的家園。

2.2成因的復(fù)雜性

干旱區(qū)地下水系統(tǒng)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)不穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境退化嚴(yán)重。究其原因，有五點(diǎn)：(1)干旱區(qū)常年少雨,氣候變動大,系統(tǒng)不穩(wěn)定性(2)人類活動的干擾和破壞，過度開采地下水資源，造成水資源的短缺，開采不平衡，造成水位的變化。人工綠洲更是加劇了水資源的浪費(fèi)，甚至引發(fā)了土壤鹽漬化問題。（3）自然災(zāi)害頻發(fā)，干旱、風(fēng)沙等氣象災(zāi)害，危害程度大，加速了生態(tài)環(huán)境的退化（4）物種群落脆弱，加之人類濫砍濫伐以及不合理利用，導(dǎo)致樹木減少，原有的自然物種嚴(yán)重退化（5）干旱區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)類型如水資源類型、土地類型等均屬于少有過渡類型,空間過渡迅速、強(qiáng)大。地下水與地表水之間的轉(zhuǎn)化頻繁，屬于地下水的脆弱地帶。

表1　干旱區(qū)地下水脆弱性特征

3　地下水資源評價中存在的問題

3.1缺乏系統(tǒng)的整體的評價方法

受管理體制和科學(xué)技術(shù)的局限，目前我國采用的水資源評價方法是將地表水和地下水分別計(jì)算的。各自有各自的評價體系。并未將地表水與地下水聯(lián)系在一起，在評價時，參數(shù)的選擇、邊界確定等方面都存在著不確定性，這樣就缺乏一個整體的系統(tǒng)的可靠的水資源評價方法。

3.2欠缺對生態(tài)環(huán)境約束條件的考慮

干旱地區(qū)地下水環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系密切，通過調(diào)節(jié)地下水的水位、水質(zhì)和含鹽量等特征，實(shí)際上可以維持生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的良性發(fā)展。因此為了確保生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)健康發(fā)展，必須協(xié)調(diào)好地下水的狀態(tài)，這也是合理開發(fā)地下水資源應(yīng)該注意的關(guān)鍵問題之一。生態(tài)系統(tǒng)錯綜復(fù)雜，也對地下水的利用造成了多重約束。而目前的地下水評價方法中，還沒有將生態(tài)系統(tǒng)的影響考慮進(jìn)去，地下水資源評價與生態(tài)環(huán)境聯(lián)系較弱，構(gòu)成了地下水評價方法的不精確。

3.3地下水評價方法缺乏有效的模型體系

干旱區(qū)與半干旱區(qū)轉(zhuǎn)化頻繁，影響地下水形成的因素地域性大，時間長，具有不定的動態(tài)性。對于這樣復(fù)雜的情況，目前在地下水評價中一般采用單一的參數(shù)模型，還缺乏多方面影響因素的模型。此外，從理論上講，地下水的開采具有明確的定義，但是在實(shí)際操作中，還存在著許多不確定因素，以及難以控制的指標(biāo)。利用單一模型很難精準(zhǔn)的評價出地下水資源、水位、水質(zhì)以及地下水流場和含鹽量分布等。因此，對地下水評價時，需要多方面考慮，將各個影響因素聯(lián)系在一起，建立一個全方位具體實(shí)用的模型，才能有效地實(shí)現(xiàn)地下水資源與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

4　干旱區(qū)地下水資源的評價方法

地下水資源的評價方法主要有水均衡分析法以及其它模擬分析方法等。

4.1水均衡分析法

水均衡法是通過設(shè)計(jì)一個水量平衡方程式,也就是根據(jù)質(zhì)量守衡原理，運(yùn)用一定的技術(shù)方法測定方程式中有關(guān)的收入項(xiàng)（補(bǔ)給量）和支出項(xiàng)（消耗量）,已達(dá)到測定地下水量的一種經(jīng)典方法,其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用范圍廣、原理簡單，計(jì)算簡便等,常用于大面積地下水資源評價。水均衡分析法的評價步驟主要有（1）劃分均衡區(qū)：依據(jù)水文、地質(zhì)條件的不同，將研究區(qū)域劃分為多部分，便于計(jì)算，通常將計(jì)算區(qū)域劃分為2級。（2）確定均衡期：均衡期的確定，應(yīng)選擇具有代表性的年份，并注意使用資料的年限。（3）確定均衡要素：均衡要素指的是均衡方程中所有收入項(xiàng)和支出項(xiàng)。（4）確定水文地質(zhì)參數(shù)：其參數(shù)決定著計(jì)算的精確性。包括兩類，一類是均衡要素中的參數(shù)，二是地下水本身具有的屬性特征。（5）均衡計(jì)算：根據(jù)均衡方程式，進(jìn)行計(jì)算（6）補(bǔ)給資源量的評價（7）儲存資源量的評價（8）可開采資源量的評價：可開采資源量由三部分組成，一是增加的補(bǔ)給量，二是減少的排泄量，三是可動用的儲存量。

4.2〔W·ZH〕地下水資源評價模型

該模型不僅表示分級、分層、分時段的地下水存儲量,又可以表示補(bǔ)給量，因此又稱為〔G·Z·S〕地下水資源評價模型。該模型運(yùn)用的參數(shù)較多，方程式較復(fù)雜。該方法能較好地模擬農(nóng)業(yè)干旱,進(jìn)而能夠幫助專家們分析當(dāng)面對干旱時，應(yīng)該注意的問題以及防治措施。有利于指導(dǎo)水資源的管理、調(diào)度等，具有現(xiàn)實(shí)意義。

5　結(jié)語

地下水是干旱地區(qū)水資源和生態(tài)環(huán)境安全的有力保證。干旱區(qū)與濕潤地區(qū)的地下水脆弱性的概念、評價指標(biāo)體系和評價方法完全不同。干旱地區(qū)由于特殊的氣候條件，地下水環(huán)境系統(tǒng)不穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在降水量少,地下水的補(bǔ)給率低，干旱區(qū)地下水脆弱性一方面表現(xiàn)在容易受到外界污染，另一方面表現(xiàn)在水資源的日益緊缺和生態(tài)環(huán)境的惡化。干旱區(qū)的地下水資源因?yàn)槭苋藶楦深A(yù)較大，因此具有很強(qiáng)的敏感性和易變性。因而受氣候波動等自然因素和人為活動干擾變化強(qiáng)烈,即敏感性和易變性較強(qiáng)。基于引河水灌溉的干旱區(qū)地下水資源評價方法是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展中一個新的研究領(lǐng)域，也是一個極其錯綜復(fù)雜的系統(tǒng)工程。只有不斷的發(fā)展不斷深入，研究出符合引河水灌溉的干旱區(qū)地下水資源評價方法，充分利用好地下水資源，這樣所有的努力都將向可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)前進(jìn)。

[1]李霞,候平等.塔里木河下游應(yīng)急輸水植被響應(yīng)效果調(diào)查與初步分析 [J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2004,18(3):68-73.

[2]胡金林，賀同良，胡尚志.引河水灌溉的干旱區(qū)地下水資源評價方法探討 [J].中國會議，20120720.

P641.4+3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-389-2