第三次山東省地下水資源量評價方法及成果

李 瑜，莊會波，劉 群

（山東省水文中心,山東 濟南 250002）

為及時掌握水資源變化形勢，滿足新時期水資源管控工作新要求，更好地服務(wù)于經(jīng)濟社會發(fā)展，自2017 年3 月至2020 年12 月，根據(jù)水利部、國家發(fā)改委統(tǒng)一部署，山東省水利廳、省發(fā)改委組織完成了第三次山東省水資源調(diào)查評價工作。地下水資源量調(diào)查評價是該項工作的重要組成部分。

1 第三次地下水資源量評價概況

1.1 基礎(chǔ)資料及主要成果

按照《全國水資源調(diào)查評價技術(shù)細(xì)則》的要求，在第二次全省水資源調(diào)查評價（以下簡稱“二次評價”）、第一次全省水利普查、水資源公報等成果的基礎(chǔ)上，考慮下墊面條件變化，采用新資料、新參數(shù)、新方法，完成了第三次地下水資源量調(diào)查評價。本次評價所依據(jù)基礎(chǔ)資料及取得的主要成果如下：

1）采用更高精度、更新的地理信息數(shù)字地圖，利用Mapinfo、ArcGis 等專業(yè)軟件，在全面收集地形地貌以及水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對二次評價山區(qū)平原界線進(jìn)行了復(fù)核調(diào)整，重新確定了全省地下水評價類型區(qū)即平原區(qū)和山丘區(qū)的分布。

2）完成了水文地質(zhì)參數(shù)選取：在二次評價省、市主要水文地質(zhì)參數(shù)成果的基礎(chǔ)上，參考第二次全國水資源調(diào)查評價北方平原區(qū)主要水文地質(zhì)參數(shù)成果，根據(jù)近年來試（實）驗資料及研究成果等，提出近期下墊面條件下的水文地質(zhì)參數(shù)成果。

3）收集了山東省841 眼地下水動態(tài)長期監(jiān)測井1980、2001 和2016 年平均地下水埋深資料，確定了全省平原區(qū)不同年份地下水埋深分布情況。

4）收集了山東省1 875 眼地下水質(zhì)監(jiān)測井礦化度資料（其中補測國家地下水工程監(jiān)測井724 眼，補測地下水水源地監(jiān)測井137 眼），確定了全省地下水礦化度分布情況。

5）按照評價細(xì)則要求，結(jié)合包氣帶巖性分布、礦化度分布情況，確定了本次平原區(qū)水資源量評價計算單元、匯總單元；結(jié)合水文地質(zhì)單元、水文站分布情況等，確定了山丘區(qū)評價單元、匯總單元。

6）基于以上基礎(chǔ)成果，在水均衡分析的基礎(chǔ)上，形成了分水資源分區(qū)和分市、縣平原區(qū)M＜2 g/L地下水資源量、M＞2 g/L 等不同礦化度補給量成果；采用排泄量法，形成了山丘區(qū)分水資源分區(qū)和分市、縣地下水資源量成果。在扣除平原區(qū)和山丘區(qū)重復(fù)計算量的基礎(chǔ)上，形成了分水資源分區(qū)和分市、縣以及重點流域地下水資源量成果。

7）采用水均衡等多種方法，形成了平原區(qū)、山丘區(qū)分水資源分區(qū)和分市、縣以及重點流域地下水可開采量成果。

8）為進(jìn)行水資源總量評價，計算形成了平原區(qū)、山丘區(qū)1956—2016 年逐年降水入滲補給量及其形成的河道排泄量。

9）通過“第三次全國水資源調(diào)查評價數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)”（以下簡稱“填報系統(tǒng)”）提交了全省地下水資源量評價成果表格30 張，利用Mapinfo、ArcGis 等軟件提交了全省地下水資源量評價成果圖件9 張。

1.2 主要特點與創(chuàng)新性

與二次評價相比，第三次評價在評價單元、工作深度和廣度上都有所突破，評價內(nèi)容更為全面，評價方法有了進(jìn)一步改進(jìn)，規(guī)律性研究更為深入。具有以下主要特點與創(chuàng)新性：

1）工作機制更合理。采用省、市聯(lián)合工作機制，分省級、市級行政區(qū)二個層面進(jìn)行，采取“自上而下、自下而上、上下結(jié)合”的方式開展工作，協(xié)同完成地下水資源調(diào)查評價省、市兩級評價成果，集結(jié)了省、市兩級人員的智慧和經(jīng)驗，達(dá)到了專業(yè)理論和基礎(chǔ)實踐的統(tǒng)一結(jié)合，實現(xiàn)了省、市、縣三級評價成果的協(xié)調(diào)一致。

2）評價內(nèi)容更全面。對近期下墊面條件下（2001—2016 年）地下水資源數(shù)量、可開采量、地下水質(zhì)量、地下水開發(fā)利用量及地下水超采情況等進(jìn)行了全面評價，開展了地下水資源量、地下水開發(fā)利用、地下水水質(zhì)等方面變化趨勢評價，以及地表水與地下水相互轉(zhuǎn)換關(guān)系等專題研究；并增加了徒駭馬頰河、大汶河、小清河、濰河、大沽河、沂河、沭河、南四湖等8 個省級重點流域的評價。

3）評價單元更精細(xì)。本次評價以縣級行政區(qū)套水資源四級區(qū)為基本計算單元，以縣級行政區(qū)、地級行政區(qū)套水資源三級區(qū)、地級行政區(qū)、水資源三級區(qū)為匯總單元，全省劃分為224 個計算單元，匯總單元有130 個縣級行政區(qū)（部分市轄區(qū)進(jìn)行了整合）、48 個地級行政區(qū)套水資源三級區(qū)、17 個地級行政區(qū)和13 個水資源三級區(qū)，可以滿足省、市、縣、流域等各級部門的水資源精細(xì)化管理需求。

4）參數(shù)選取更合理。由于二次評價時山東省對各類水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了認(rèn)真的分析研究，近十幾年來山東省的地下水位狀況無大的變化且有所好轉(zhuǎn)，故二次評價參數(shù)成果仍適用于本次評價。本次評價在計算單元選取參數(shù)時，隨地下水類型區(qū)、巖性、降水和埋深等因素的變化，做適當(dāng)調(diào)整。另外，各市還采用了符合當(dāng)?shù)貙嶋H的已有參數(shù)分析成果。

5）成果審核更嚴(yán)格。水利部開發(fā)了“第三次全國水資源調(diào)查評價數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)”，所有數(shù)據(jù)表格均需通過系統(tǒng)平臺填報后加密導(dǎo)出提交各流域委。系統(tǒng)設(shè)定了各項指標(biāo)間的邏輯關(guān)系、平衡關(guān)系，采取表內(nèi)審核、表間聯(lián)審、專題間聯(lián)審、圖表聯(lián)審、與二次評價聯(lián)審等方法，對上報成果進(jìn)行審核把關(guān)，并自動生成“一省一單”審核報告反饋各省，確保上報數(shù)據(jù)質(zhì)量及合理性，以及與相關(guān)專題評價成果的協(xié)調(diào)性。

6）技術(shù)手段更先進(jìn)。本次評價開發(fā)了數(shù)據(jù)填報系統(tǒng)，運用現(xiàn)代化信息技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)報送、儲存、統(tǒng)計分析與計算、成果匯總等功能，提高了評價工作效率和質(zhì)量；全國統(tǒng)一下發(fā)最新的1∶25 萬工作底圖，利用ArcGis 等軟件進(jìn)行評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、等值線繪制及成果圖制作等，統(tǒng)一制圖要求，提高了評價成果質(zhì)量。

2 第三次地下水資源評價關(guān)鍵技術(shù)

2.1 山區(qū)平原界線及評價類型區(qū)劃分

根據(jù)第三次評價山區(qū)平原新的劃分標(biāo)準(zhǔn)，“被山丘區(qū)圍裹、連續(xù)分布面積大于200 km2或連續(xù)分布面積不大于200 km2但2012—2016 年年均實際開采量大于1 000 萬m3的地勢較低、相對平坦區(qū)域，一般應(yīng)單獨劃分為平原區(qū)”，在全省及各市二次評價原有劃分成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)全省 1∶5 萬等高線、1∶50 萬地貌圖及各市水文地質(zhì)圖等，對二次評價山區(qū)平原界線重新進(jìn)行了復(fù)核調(diào)整，擴大了大汶河區(qū)、膠萊大沽區(qū)、沂沭河區(qū)等山間河谷（或盆地）平原范圍、增加了膠東獨流入海河谷平原范圍，使平原區(qū)面積較二次評價有所增加。地下水評價類型區(qū)劃分，在重新劃定的山區(qū)平原界線的基礎(chǔ)上，參考各市原有劃分成果及縣級行政區(qū)界線，使評價類型區(qū)個數(shù)較二次評價增加較多。

2.2 平原區(qū)地下水可開采量核算

本次評價以水均衡法為主要方法、以實際開采量調(diào)查法和可開采系數(shù)法為參考方法，按照“多種方法、綜合分析、從嚴(yán)選用”的原則評價平原區(qū)地下水可開采量；并根據(jù)《第三次全國水資源調(diào)查評價平原區(qū)地下水可開采量計算方法（試行）》，對各市地下水可開采量初步成果進(jìn)行核算，對不滿足上述條件的地區(qū)，調(diào)整了初步可開采量計算成果。

2.3 典型地區(qū)地表水與地下水轉(zhuǎn)換關(guān)系研究

從解決水資源調(diào)查評價重要技術(shù)問題的角度出發(fā)，在第三次水資源調(diào)查評價數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展了典型地區(qū)地表—地下水轉(zhuǎn)換關(guān)系及降雨—徑流關(guān)系變化分析、山東半島山丘區(qū)地下水與地表水相互轉(zhuǎn)化關(guān)系等專題研究。

1）典型地區(qū)地表—地下水轉(zhuǎn)換關(guān)系及降雨—徑流關(guān)系變化分析。借助RS/GIS 技術(shù)以及實地調(diào)查等手段，對大棚種植區(qū)、水土流失治理區(qū)、河道梯級攔蓄區(qū)等不同類型區(qū)在全省的分布及變化情況進(jìn)行調(diào)查，確定了壽光大棚種植區(qū)、蒙陰水土流失治理區(qū)及大汶河河道梯級攔蓄區(qū)3 個典型區(qū)作為研究區(qū)。根據(jù)各研究區(qū)水文氣象資料的詳實程度，采用水化學(xué)分析、基流分割、SWAT 數(shù)值模擬等多種研究方法，定性、定量分析了降水與徑流、地表水與地下水之間轉(zhuǎn)化關(guān)系。

2）山東半島山丘區(qū)地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化關(guān)系研究。以山東半島山丘區(qū)為研究對象，根據(jù)流域地下水流場，總結(jié)判斷山東半島山丘區(qū)地表地下水轉(zhuǎn)化模式；提出了概念型的山丘區(qū)月均地下水位模擬模型；采用不同時間序列分析方法對山丘區(qū)地下水資源量、河川基流量變化趨勢進(jìn)行了分析。以乳山河流域為典型，構(gòu)建了乳山河一維河道模型，基于該模型分別計算了乳山河流域豐、平、枯三種年型內(nèi)不同時期地表地下水轉(zhuǎn)化量；模擬分析了乳山河流域于家莊橡膠壩及乳山寨橡膠壩對地表地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系的影響。