基于引河水灌溉的干旱區地下水資源評價方法

■周密林

（廣東省有色金屬地質局水文地質隊廣東廣州510800）

基于引河水灌溉的干旱區地下水資源評價方法

■周密林

（廣東省有色金屬地質局水文地質隊廣東廣州510800）

地下水資源評價的兩個主要內容是地下水的水質和水量。水質評價目前存在的問題是內容單一，缺少季節性變化和規律性變化的分析，沒有完整的分層評價。而水量分析評價目前存在的缺點是在計算補給量、排泄量、可采量時沒有可靠的依據和充足的證據。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查地下水的地質條件、地下水資源的時空分布以及計算可利用的水資源總量等。引河水灌溉的干旱區地下水比較脆弱，是地下水系統本身固有的不穩定屬性,具有敏感性、易變性和彈性的特點。本文就引河水灌溉的干旱區地下水資源評價中存在的問題和方法進行闡述。

干旱區 地下水資源 評價

1　引言

近年來，隨著農業的發展，導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資源。地下水是水資源的重要組成部分，隨著我國社會經濟的發展,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，樹立珍惜環境珍惜水資源的意識，科學合理的地開發地下水資源，這對工農業生產至關重要。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果不同。在評價可采用地下水資源量時，因為缺乏可靠的科學依據，得到的數據差異很大，可信度下降。國內外專家研究表明，干旱地區的地下水對生態環境的影響重大。當人類超負荷采用地下水時，就會引起地下水水位的變化以及水質的下降，進而造成生態系統的紊亂。因此，對于引河水灌溉的干旱區地下水資源的評價，更應該采取合理有效的方法，以期得到可靠的數據。

2　干旱區地下水脆弱性特征

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,也就是系統的不穩定性和成因的復雜性。

2.1地下水系統的不穩定性

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

2.2成因的復雜性

干旱區地下水系統具有較強的系統不穩定，生態環境退化嚴重。究其原因，有五點：(1)干旱區常年少雨,氣候變動大,系統不穩定性(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，甚至引發了土壤鹽漬化問題。（3）自然災害頻發，干旱、風沙等氣象災害，危害程度大，加速了生態環境的退化（4）物種群落脆弱，加之人類濫砍濫伐以及不合理利用，導致樹木減少，原有的自然物種嚴重退化（5）干旱區的生態系統類型如水資源類型、土地類型等均屬于少有過渡類型,空間過渡迅速、強大。地下水與地表水之間的轉化頻繁，屬于地下水的脆弱地帶。

表1　干旱區地下水脆弱性特征

3　地下水資源評價中存在的問題

3.1缺乏系統的整體的評價方法

受管理體制和科學技術的局限，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算的。各自有各自的評價體系。并未將地表水與地下水聯系在一起，在評價時，參數的選擇、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的可靠的水資源評價方法。

3.2欠缺對生態環境約束條件的考慮

干旱地區地下水環境與生態系統關系密切，通過調節地下水的水位、水質和含鹽量等特征，實際上可以維持生態系統環境的良性發展。因此為了確保生態環境的可持續健康發展，必須協調好地下水的狀態，這也是合理開發地下水資源應該注意的關鍵問題之一。生態系統錯綜復雜，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，還沒有將生態系統的影響考慮進去，地下水資源評價與生態環境聯系較弱，構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

干旱區與半干旱區轉化頻繁，影響地下水形成的因素地域性大，時間長，具有不定的動態性。對于這樣復雜的情況，目前在地下水評價中一般采用單一的參數模型，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，但是在實際操作中，還存在著許多不確定因素，以及難以控制的指標。利用單一模型很難精準的評價出地下水資源、水位、水質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，將各個影響因素聯系在一起，建立一個全方位具體實用的模型，才能有效地實現地下水資源與生態環境的可持續發展。

4　干旱區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

水均衡法是通過設計一個水量平衡方程式,也就是根據質量守衡原理，運用一定的技術方法測定方程式中有關的收入項（補給量）和支出項（消耗量）,已達到測定地下水量的一種經典方法,其優點是應用范圍廣、原理簡單，計算簡便等,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：依據水文、地質條件的不同，將研究區域劃分為多部分，便于計算，通常將計算區域劃分為2級。（2）確定均衡期：均衡期的確定，應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和支出項。（4）確定水文地質參數：其參數決定著計算的精確性。包括兩類，一類是均衡要素中的參數，二是地下水本身具有的屬性特征。（5）均衡計算：根據均衡方程式，進行計算（6）補給資源量的評價（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,又可以表示補給量，因此又稱為〔G·Z·S〕地下水資源評價模型。該模型運用的參數較多，方程式較復雜。該方法能較好地模擬農業干旱,進而能夠幫助專家們分析當面對干旱時，應該注意的問題以及防治措施。有利于指導水資源的管理、調度等，具有現實意義。

5　結語

地下水是干旱地區水資源和生態環境安全的有力保證。干旱區與濕潤地區的地下水脆弱性的概念、評價指標體系和評價方法完全不同。干旱地區由于特殊的氣候條件，地下水環境系統不穩定。主要表現在降水量少,地下水的補給率低，干旱區地下水脆弱性一方面表現在容易受到外界污染，另一方面表現在水資源的日益緊缺和生態環境的惡化。干旱區的地下水資源因為受人為干預較大，因此具有很強的敏感性和易變性。因而受氣候波動等自然因素和人為活動干擾變化強烈,即敏感性和易變性較強。基于引河水灌溉的干旱區地下水資源評價方法是實施可持續發展中一個新的研究領域，也是一個極其錯綜復雜的系統工程。只有不斷的發展不斷深入，研究出符合引河水灌溉的干旱區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發展的目標前進。

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P641.4+3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-389-2