地下水安全性評價研究

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一、前言

地下水是一種寶貴的自然資源，與人類的生產生活息息相關,是人類賴以生存和發展的物質基礎。地下水是水資源的主要組成部分，是工業、農業及生活用水的重要來源，在保障居民生活、支撐社會經濟發展、維持生態平衡等方面都具有重要作用，尤其在地表水資源相對貧乏的干旱、半干旱地區，地下水資源具有不可替代的作用。伴隨著人口的增長和經濟的發展，人類對地下水資源的開采量大幅度增長。近30年來，我國地下水的開采量以每年25億立方米的速度遞增，全國有400個城市開采地下水，40%的耕地部分或全部依靠地下水進行灌溉，地下水的供水量已經占到了全國總供水量的20%，北方缺水地區占到了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滿足對水資源的需求。而在廣大的農村，地下水更成為主要的飲用水源。對地下水資源的過度開發利用，引發了地下水水位下降、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題，且有些問題在不斷加重。

人類活動的影響同樣加劇了對地下水的污染，造成了對人體健康和生命財產安全的嚴重威脅。據對全國195個城市的監測結果表明，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加重，北方17個省會城市中的16個污染趨勢加重，南方14個省會城市中有3個污染趨勢加重。在一些地區，地下水污染已危及到供水安全。

二、國內外相關領域研究現狀

(一)水安全評價研究現狀

水安全評價的具體方法，國內外學者也進行了大量研究。主流的評價方法為評價者根據一定的原則構建水安全評價指標體系，并應用多種數學模型或方法對所構建評價指標體系進行分析。

指標體系構建方面，國際上主要采用水資源緊缺指標與水貧窮指數來衡量水安全狀況。其中，水資源緊缺指標主要有兩種。一是1992年Falkenmark和Widstrand提出的以人均水資源量來度量區域水資源稀缺程度，根據干旱區中等發達國家的人均需水量確定了人均水資源的臨界值，以此來判別各國及區域水資源緊缺狀況。二是用水資源開發利用程度來衡量水資源緊缺程度，水資源開發利用程度以年實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計算，世界糧農組織、聯合國教科文組織、聯合國可持續發展委員會等很多機構都采用了這一指標。

國內主要采用分類法建立指標體系。韓宇平、王順久等分別從水供需矛盾、生態環境、糧食安全、飲用水安全、控制災害、水價值和水資源管理等方面構建指標體系;暢明琦、黃強等依水資源條件、水環境、糧食安全、社會協調、經濟協調、水管理與災害的分類構建指標體系;張巧顯從生命安全、經濟安全、糧食安全、生態系統安全、環境安全和社會安全等六個子安全出發構建指標體系。

(二)地下水安全評價研究現狀

地下水安全問題的研究，多為將地下水和地表水放在一起作水安全問題的綜合分析，單獨對地下水安全問題作研究的文獻相對較少。現階段，與地下水安全問題相關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、地下水環境健康評價研究、地下水環境容量計算等四個方面。

三、地下水安全問題特征

嚴格來講，凡是與地下水有關的地下水自身的安全問題以及由地下水引發的外界環境的安全問題，都可以歸為地下水安全問題范疇。地下水安全問題是一個非常復雜的問題，其特征可以用復雜性來概括。而這種復雜性體現在:

(一)地下水功能的多重性

地下水除具有對人類社會的資源供給功能外，還兼有維持生態環境平衡及維護地質環境穩定等功能。地下水功能是指地下水的質和量在空間和時間上的變化對人類社會和環境所產生的作用，它由地下水的資源功能、生態環境功能和地質環境功能組成。

(二)影響地下水安全因素的廣泛性

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

(三)人類涉水活動的多元性

隨著社會和經濟的發展，人類涉水活動變得更加多元，其多元性不僅體現在地下水開采強度增大，還體現在取水方式多樣、調水形式多樣、排水途徑多樣、排水成分復雜等方面。取水方式多樣體現在地下水自身取水方式多樣、地表水和地下水調控取水、海水淡化、云水資源利用、中水回收利用等多方面;調水形式多樣主要指中長距離調水和大中型水利設施的興建，如實施南水北調工程和修建三峽水庫;排水途徑多樣體現在各種廢水(工業、農業和生活廢水)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;排水成分復雜體現在各種廢水，特別是礦山排水的成分復雜。

(四)自然環境變化的異常性

全球性氣候變暖，區域性降水變化異常，地球內部活動加劇等一系列自然環境異常變化現象，雖然引起這些變化的原因還有待研究，但毫無疑問，這些變化對地下水安全產生了重要影響。

四、地下水安全性評價方法

(一)地下水質量安全性評價方法

地下水質量安全性指地下水在外界環境影響下能夠保持其自身質量處于安全狀態的能力。地下水質量安全性由三部分因素決定:地下水自身已有的化學成分組成，即水質等級，水質較好的地下水，保持其自身質量處于安全狀態的能力就強;地下水防止其自身受到污染的性能，區別于地表水，人類排放的污染物，并不能直接進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自身質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;外界環境可能產生的對地下水質量安全的威脅，地下水質量安全受到的威脅多，其安全性就弱。

(二)地下水數量安全性評價方法

地下水的數量安全體現了地下水的資源屬性，對地下水水量的評價研究一直是水文地質學科的研究重點。一個區域的地下水數量安全性強弱從根本上決定于外界環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代替地下水數量安全性的說法，提出這一概念主要基于三點考慮:與地下水防污性能概念相對應，便于從字面意思上區分質量安全性與數量安全性之間的不同;強調地下水與其受到的外界環境干擾(特別是人類活動干擾)之間的對立關系;利用該概念，有利于區分天然和人為等不同因素對地下水數量安全性的不同影響。