地下水安全性評(píng)價(jià)研究

(中航天建設(shè)工程有限公司 北京 100000)

一、前言

地下水是一種寶貴的自然資源，與人類(lèi)的生產(chǎn)生活息息相關(guān),是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。地下水是水資源的主要組成部分，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活用水的重要來(lái)源，在保障居民生活、支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、維持生態(tài)平衡等方面都具有重要作用，尤其在地表水資源相對(duì)貧乏的干旱、半干旱地區(qū)，地下水資源具有不可替代的作用。伴隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)地下水資源的開(kāi)采量大幅度增長(zhǎng)。近30年來(lái)，我國(guó)地下水的開(kāi)采量以每年25億立方米的速度遞增，全國(guó)有400個(gè)城市開(kāi)采地下水，40%的耕地部分或全部依靠地下水進(jìn)行灌溉，地下水的供水量已經(jīng)占到了全國(guó)總供水量的20%，北方缺水地區(qū)占到了52%，在華北和西北的城市供水中分別占到了72%和66%，有些城市基本上是完全依靠地下水來(lái)滿(mǎn)足對(duì)水資源的需求。而在廣大的農(nóng)村，地下水更成為主要的飲用水源。對(duì)地下水資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用，引發(fā)了地下水水位下降、地面沉降、地下水漏斗、水土流失、泉水枯竭、海水入侵、土壤次生鹽漬化等一系列問(wèn)題，且有些問(wèn)題在不斷加重。

人類(lèi)活動(dòng)的影響同樣加劇了對(duì)地下水的污染，造成了對(duì)人體健康和生命財(cái)產(chǎn)安全的嚴(yán)重威脅。據(jù)對(duì)全國(guó)195個(gè)城市的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，97%的城市地下水受到不同程度的污染，40%的城市地下水污染趨勢(shì)加重，北方17個(gè)省會(huì)城市中的16個(gè)污染趨勢(shì)加重，南方14個(gè)省會(huì)城市中有3個(gè)污染趨勢(shì)加重。在一些地區(qū)，地下水污染已危及到供水安全。

二、國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

(一)水安全評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀

水安全評(píng)價(jià)的具體方法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也進(jìn)行了大量研究。主流的評(píng)價(jià)方法為評(píng)價(jià)者根據(jù)一定的原則構(gòu)建水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并應(yīng)用多種數(shù)學(xué)模型或方法對(duì)所構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行分析。

指標(biāo)體系構(gòu)建方面，國(guó)際上主要采用水資源緊缺指標(biāo)與水貧窮指數(shù)來(lái)衡量水安全狀況。其中，水資源緊缺指標(biāo)主要有兩種。一是1992年Falkenmark和Widstrand提出的以人均水資源量來(lái)度量區(qū)域水資源稀缺程度，根據(jù)干旱區(qū)中等發(fā)達(dá)國(guó)家的人均需水量確定了人均水資源的臨界值，以此來(lái)判別各國(guó)及區(qū)域水資源緊缺狀況。二是用水資源開(kāi)發(fā)利用程度來(lái)衡量水資源緊缺程度，水資源開(kāi)發(fā)利用程度以年實(shí)際取用的淡水資源量占可獲得的淡水資源總量的百分比來(lái)計(jì)算，世界糧農(nóng)組織、聯(lián)合國(guó)教科文組織、聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)等很多機(jī)構(gòu)都采用了這一指標(biāo)。

國(guó)內(nèi)主要采用分類(lèi)法建立指標(biāo)體系。韓宇平、王順久等分別從水供需矛盾、生態(tài)環(huán)境、糧食安全、飲用水安全、控制災(zāi)害、水價(jià)值和水資源管理等方面構(gòu)建指標(biāo)體系;暢明琦、黃強(qiáng)等依水資源條件、水環(huán)境、糧食安全、社會(huì)協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、水管理與災(zāi)害的分類(lèi)構(gòu)建指標(biāo)體系;張巧顯從生命安全、經(jīng)濟(jì)安全、糧食安全、生態(tài)系統(tǒng)安全、環(huán)境安全和社會(huì)安全等六個(gè)子安全出發(fā)構(gòu)建指標(biāo)體系。

(二)地下水安全評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀

地下水安全問(wèn)題的研究，多為將地下水和地表水放在一起作水安全問(wèn)題的綜合分析，單獨(dú)對(duì)地下水安全問(wèn)題作研究的文獻(xiàn)相對(duì)較少?，F(xiàn)階段，與地下水安全問(wèn)題相關(guān)的研究主要集中在地下水可再生性研究、地下水資源承載力研究、地下水環(huán)境健康評(píng)價(jià)研究、地下水環(huán)境容量計(jì)算等四個(gè)方面。

三、地下水安全問(wèn)題特征

嚴(yán)格來(lái)講，凡是與地下水有關(guān)的地下水自身的安全問(wèn)題以及由地下水引發(fā)的外界環(huán)境的安全問(wèn)題，都可以歸為地下水安全問(wèn)題范疇。地下水安全問(wèn)題是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，其特征可以用復(fù)雜性來(lái)概括。而這種復(fù)雜性體現(xiàn)在:

(一)地下水功能的多重性

地下水除具有對(duì)人類(lèi)社會(huì)的資源供給功能外，還兼有維持生態(tài)環(huán)境平衡及維護(hù)地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定等功能。地下水功能是指地下水的質(zhì)和量在空間和時(shí)間上的變化對(duì)人類(lèi)社會(huì)和環(huán)境所產(chǎn)生的作用，它由地下水的資源功能、生態(tài)環(huán)境功能和地質(zhì)環(huán)境功能組成。

(二)影響地下水安全因素的廣泛性

作為全球物質(zhì)循環(huán)與能量交換的積極參與者，地下水在影響外界環(huán)境的同時(shí)，也受外界環(huán)境變化的影響。地下水安全受到地下水外界環(huán)境多種因素的制約，總體可歸納為自然因素和人為因素。

(三)人類(lèi)涉水活動(dòng)的多元性

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)涉水活動(dòng)變得更加多元，其多元性不僅體現(xiàn)在地下水開(kāi)采強(qiáng)度增大，還體現(xiàn)在取水方式多樣、調(diào)水形式多樣、排水途徑多樣、排水成分復(fù)雜等方面。取水方式多樣體現(xiàn)在地下水自身取水方式多樣、地表水和地下水調(diào)控取水、海水淡化、云水資源利用、中水回收利用等多方面;調(diào)水形式多樣主要指中長(zhǎng)距離調(diào)水和大中型水利設(shè)施的興建，如實(shí)施南水北調(diào)工程和修建三峽水庫(kù);排水途徑多樣體現(xiàn)在各種廢水(工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活廢水)的排放路徑不同，這些廢水有些直接排放到河流湖泊中，有些排放到地下水井中，有些則被污水處理廠處理回收利用;排水成分復(fù)雜體現(xiàn)在各種廢水，特別是礦山排水的成分復(fù)雜。

(四)自然環(huán)境變化的異常性

全球性氣候變暖，區(qū)域性降水變化異常，地球內(nèi)部活動(dòng)加劇等一系列自然環(huán)境異常變化現(xiàn)象，雖然引起這些變化的原因還有待研究，但毫無(wú)疑問(wèn)，這些變化對(duì)地下水安全產(chǎn)生了重要影響。

四、地下水安全性評(píng)價(jià)方法

(一)地下水質(zhì)量安全性評(píng)價(jià)方法

地下水質(zhì)量安全性指地下水在外界環(huán)境影響下能夠保持其自身質(zhì)量處于安全狀態(tài)的能力。地下水質(zhì)量安全性由三部分因素決定:地下水自身已有的化學(xué)成分組成，即水質(zhì)等級(jí)，水質(zhì)較好的地下水，保持其自身質(zhì)量處于安全狀態(tài)的能力就強(qiáng);地下水防止其自身受到污染的性能，區(qū)別于地表水，人類(lèi)排放的污染物，并不能直接進(jìn)入到地下水含水層中，而是需要穿透最上層含水層之上的包氣帶，包氣帶成為地下水保護(hù)自身質(zhì)量安全不易受威脅的天然屏障，這一特性使得地下水具有防污性能;外界環(huán)境可能產(chǎn)生的對(duì)地下水質(zhì)量安全的威脅，地下水質(zhì)量安全受到的威脅多，其安全性就弱。

(二)地下水?dāng)?shù)量安全性評(píng)價(jià)方法

地下水的數(shù)量安全體現(xiàn)了地下水的資源屬性，對(duì)地下水水量的評(píng)價(jià)研究一直是水文地質(zhì)學(xué)科的研究重點(diǎn)。一個(gè)區(qū)域的地下水?dāng)?shù)量安全性強(qiáng)弱從根本上決定于外界環(huán)境綜合作用下的地下水自身抵抗外界消耗的能力。我們提出用地下水抗消耗性能的概念來(lái)代替地下水?dāng)?shù)量安全性的說(shuō)法，提出這一概念主要基于三點(diǎn)考慮:與地下水防污性能概念相對(duì)應(yīng)，便于從字面意思上區(qū)分質(zhì)量安全性與數(shù)量安全性之間的不同;強(qiáng)調(diào)地下水與其受到的外界環(huán)境干擾(特別是人類(lèi)活動(dòng)干擾)之間的對(duì)立關(guān)系;利用該概念，有利于區(qū)分天然和人為等不同因素對(duì)地下水?dāng)?shù)量安全性的不同影響。