地下水開采控制水位確定方法研討

霍金浩 邯鄲市水利水電勘測設計研究院

地下水不僅具備經濟價值，對于生態環境維系、自然災害預防有著非常重要的作用。地下水位過高和過低都會對生態系統造成影響。甚至影響地質水文環境的安全性。邯鄲地區位于華北平原邊緣地帶，既存在山區也存在平原，其地下水開采控制水位具有非常好的代表性。邯鄲地區既存在淺層地下水，也有深層承壓地下水的存在。除此之外，地下水還存在淡水與咸水。在邯鄲地區經濟發展過程中，出現過地下水嚴重開采的情況，也采取去了一系列的下水保護政策。因此，以邯鄲地區為例進行華北平原地下水開采控制水位確定方法的研究具有非常高的價值。

一、華北平原邯鄲市地下水概況

邯鄲市隸屬于河北省，在冀、魯、晉、豫交匯地，西部為山地，東部為平原，在地質方面，邯鄲為第四季地層，形成黏土、亞黏土、亞砂土夾砂層地質構造，巖性以砂礫石層為主[1]。由于邯鄲地質可以分為三層，分別為山前洪積區、中部湖積區、東部平原區，所以其西部、東部均為淡水區、中部的湖積區為咸水區。在其地質結構的影響下，地下水的含水層厚度非常大，具有良好的復水性。

隨著近幾年經濟發展，地下水開采數量非常龐大，全市七成以上的用水由地下水供應。由于氣候環境的惡化，華北平原日益干旱，加之對地下水的過度開采和地表面水系的攔蓄，導致華北平原的自然環境與生態體系受到了極大的影響。不僅出現了海水倒灌的現象，同時地面發生沉降塌陷，已經開始威脅社會生產與自然生態。

二、地下水控制水位指標

（一）資源型控制水位

確定資源型控制水位的指標主要以衡量地下水資源狀態為主。從地下水資源利用角度來看，在地下水開采過程中水位能夠維持穩定，不會出現持續下降。如果地下水位過高，那么地下水的無效蒸發就會增加，水資源的利用效率就會降低，因此水位上限以無效蒸發臨界點衡量[2]。下限水位的確定以地下水資源穩定作為衡量標準，如果水位下降到一定程度，導致地下水復水能力降低，無法及時補給，就會造成水資源枯竭，無法持續開采利用。

（二）生態型控制水位

生態型控制水位指的是地下水能夠維持與其相關的生態系統，能夠使生態系統穩定運行。例如，與地下水密切相關的河流、湖泊、沼澤、泉水和依靠地下水生存的地表植被等。生態型控制水位的水位上限通常以保障生態系統正常運行為標準，所以生態型地下水控制水位不存在上限，是為越高，可以為河流等地表水系補充水源。水位下限則表現在水位降低導致地表水系水量下降，影響生態系統的穩定運行。

（三）環境型控制水位

環境型控制水位指的是地下水水位處于環境系統健康的狀態。水位處于這一范圍之內，地下水的環境功能正常發揮，不會出現環境惡化情況和地質災害。例如，地面塌陷、海水倒灌等。環境型地下水的水位上限指的是水位達到一定程度，導致環境發生問題。例如，包氣帶污染、超過積鹽臨界造成地下水鹽堿化，使地下水變咸。甚至影響地質環境，發生地質災害[3]。水位下限則是地下水下降到一定程度，造成環境受到影響，發生沉降等問題。

三、不同地下水控制水位確定方法

（一）資源型控制水位確定方法

資源型地下水控制水位以資源利用率作為標準，水位上限不可超過無效蒸發的臨界點，水位過高資源浪費，水位過低則會導致復水能力破壞，無法穩定補給，最終造成地下水枯竭。因此，資源型地下水控制水位上限應處于蒸發臨界點，通過對地下水蒸發量計算進行確定。下限水位可根據含水層厚度、設計參數和歷史資料進行計算，不同方法都可以確定資源型地下水位下限水位。

（二）生態型控制水位確定方法

生態型地下水位控制水位的確定主要以生態指標作為水位確定的標準。由于生態型地下水位沒有上限，水位過高會補充給地表水系，從而促進生態環境的良性發展。所以在確定其控制水位時，主要確定下限水位。在水位計算時，可以通過分析水位下降對周圍生態系統的影響作為計算方法，水位下降越大，對于生態系統的影響就越明顯，當生態系統達到無法穩定運行時，可作為生態型地下水位的警戒水位，生態系統能夠良好運行的水位為正常水位[4]。

（三）環境型控制水位確定方法

環境型水位的確定根據控制指標，水位上限不應過大，導致地下水受到污染，水位也不可過低導致出現地質災害。因此，在進行環境型控制水位確定時，可以對地區地質狀況進行分析，了解臨界積鹽深度，將其作為水位上限的警戒水位。然后根據地下水承壓情況、海水倒灌、地面塌陷的最低水位，作為下限警戒水位。通過歷史資料、含水層厚度來計算正常開采水位。

四、結束語

綜上所述，地下水開采控制水位按照其功能可以分為資源型、生態型與環境型三類。以華北平原地區的邯鄲為例，進行三種不同地下水開采控制水位確定方法的研究，對于華北平原地區地下水開采具有極大的參考價值。通過開采控制水位的確定，能夠保持地下水功能、環境健康和生態穩定的前提下，實現地下水利用效率的最大化，為經濟發展與社會生產提供支持。