地下水資源承載力評價研究

畢寶華

關鍵詞：鹽山縣；地下水；地質資源；承載力

前言

華北平原為半干旱半濕潤地區(qū)，區(qū)域水資源有限且氣候處于暖干化狀態(tài)。華北因過量開采從而導致該地區(qū)成為了全球最大的“地下水降落漏斗”，引起了地表塌陷與沉降、地裂縫等一系列生態(tài)環(huán)境問題，引起了社會各界的高度重視。鹽山縣位于華北平原東南部，地處環(huán)京津地區(qū)，地質條件復雜，地質環(huán)境相對脆弱，淡水資源短缺。因此，對該區(qū)域地下水資源承載力研究有助于優(yōu)化國土空間布局，保護生態(tài)環(huán)境，服務區(qū)域經濟與生態(tài)環(huán)保協(xié)調發(fā)展。目前，國內關于水資源承載力的研究方法主要包括模糊綜合評判法、多目標決策分析法、層次分析法。國際上，關于地下水資源承載力的研究比較罕見，基本都將其融人可持續(xù)發(fā)展理論研究中。但是，現(xiàn)如今關于地下水資源可持續(xù)利用的相關研究越來越受到研究者的追捧，已經成為全球的研究熱點，相關的研究成果能夠為其他國家提供可靠的理論依據。

文章在考慮資料的系統(tǒng)性和可獲得性基礎上，采用綜合打分法，對鹽山縣區(qū)地下水資源承載力進行評價，分別采用地下水資源的數(shù)量和質量因子進行本底評價，利用地下水開采程度進行狀態(tài)評價，通過本底和狀態(tài)評價結果。

綜合評價地下水開采潛力，以此為地下水資源的開發(fā)與保護提供重要依據。

1自然地理

鹽山縣位于中國河北省東南部，經緯度坐標為東經116°59'～117°30'、北緯37°49'～38°06'。新京滬高速、邯黃鐵路、205國道等國家公路橫穿全縣境內，使得該地區(qū)的交通十分便利。區(qū)內地勢呈現(xiàn)北東低，南西高的特征，平均海拔高程4m～7m，坡度2/10000，為低平原區(qū)，地貌分為沖、海積地貌，湖積地貌和沖，在河流、湖泊和海洋三者共同作用下形成了此種地貌特征。鹽山縣地處華北平原黑龍港流域，以農業(yè)為主，輔以鋼管生產。

2地質背景

2.1地質概況

研究區(qū)的地層類型豐富，地層層位完整，沉積物類型和成因多變且復雜，以不膠結和半膠結的砂質（粉、細．中砂）以及粘土等為主，其沉積深度為400～550米。地層分類可以分為第四系、新近系、古生界的石炭系一二疊系、古近紀、寒武一奧陶系及太古界的變質巖系。

鹽山縣總共分為三級構造單元，一二三級依次為：中朝準地臺基、華北斷層、黃驊臺陷和埕寧臺拱。

鹽山地區(qū)的早、中更世是火山活躍的區(qū)域，火山巖分布范圍廣，各鉆孔同一時期的火山巖分布不連續(xù)。巖性包括玄武巖、凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、凝灰?guī)r等。

2.2水文地質概況

根據第4系含水巖系劃分原理，將研究區(qū)由上至下劃分為I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個含水層群。該區(qū)域的地下水主要由降雨人滲、灌溉和地表水補給，深層地下水補給困難。其補給量分別為降雨平均每年補給4748萬立方米、灌溉平均每年補給3370萬立方米、地表水平均每年補給6419.5萬立方米。本區(qū)位于河北平原東南部，處于沖、湖積和沖、海積兩種沉積作用的交替地帶。多變復雜的形成原因類型導致了該區(qū)域形成了多層結構的含水地質體。第四系水質結構垂向上為淡一咸一淡和咸一淡型。淺水區(qū)的淡水以河流帶型為主，在鹽水上方以透鏡體形為主。咸水體主要分布于淺層含水組，局部延伸至深部含水組頂部。咸水體由西向東呈楔狀逐漸增厚，本區(qū)淺層咸水發(fā)育，加劇了本區(qū)地下水資源短缺。

3鹽山縣地下水資源承載力評價

3.1評價方法

2017年，該地區(qū)最主要的地下用水資源就來自于鹽山縣，主要用途為農業(yè)和生活，部分用于工業(yè)。在地質條件、生產生活的影響下，本區(qū)地下水面臨著超采、地面沉降、污染、咸水分布廣泛等地質環(huán)境問題。為了實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與經濟建設協(xié)調發(fā)展，文章采用綜合打分法，以鹽山縣域為研究對象，針對地下水資源建立承載能力評價指標體系，選擇適當?shù)脑u價因子、評價指標，利用資料收集、野外調查和綜合研究等手段獲取所需數(shù)據資料，對縣域范圍內的地下水資源進行承載本底、承載狀態(tài)和承載潛力的全面評價，并根據評價結果提出相關的建議。

3.2鹽山縣地下水資源本底評價

3.2.1評價指標

根據本區(qū)地下水開采現(xiàn)狀，選擇地下水資源的數(shù)量和質量作為評價因子，將深層地下水可利用量模數(shù)、淺層地下水資源模數(shù)以及水質和深層水水質作為評價指標，根據本區(qū)對地下水的開發(fā)利用結構對各評價指標賦權，搭建相關的評價體系，結果見表1。

3.2.2評價模型

通過收集資料、野外調查、綜合調查等方法，對以上各項指標按地質條件進行了科學的劃分與評價，利用百分數(shù)對其進行評定。以GIS的空間解析函數(shù)為基礎，對所選擇的各項評估指數(shù)按不同的類型劃分成不同的數(shù)據層，對各異的評估指數(shù)進行重新組合，根據指標專題圖層來組織，各評價單元綜合分值就是每個評價指標得分×權重和，即：

3.2.3評價結果分級

通過上述模型的計算方法，可得到各個評價層的承載本底評價分。將其分為五個級別，即當分值大于等于85為高、分值在（85，65]為較高、分值在（65，40]為中、分值在（40，20]為較低、分值小于20為低五個級別。由此得出各評估層次的承載性基礎評估分數(shù)。

3.2.4鹽山縣地下水資源承載本底評價結果

根據每個單元的地下水資源承載本底評價得分，將鹽山縣地下水資源承載本底評價結果分為三級，即較低、中等和較高。受地質環(huán)境等影響，鹽山縣區(qū)內淺層地下水礦化度由南西向北東有升高趨勢，水質普遍較差；深層地下水由于前期的大量開采，水位較低，可利用量較低。因此，地下水承載本底也存在自南西向北東降低的趨勢。

較高區(qū)僅分布在韓集鎮(zhèn)北部，地下水礦化度小于2mg/L，地下水資源模數(shù)淺層水為7.5～10.0×104m3/km2·a，深層水小于1×104 m3/km2·a，水質主要為Ⅲ類、Ⅳ類；中等區(qū)大多數(shù)分布于縣區(qū)南西部，零星少量分布于北東部，并且呈不規(guī)則條帶狀的特征。地下水礦化度淺層水1～3mg/L，深層水小于2mg/L，地下水水質主要為Ⅳ類、V類，水資源模數(shù)淺層水為5.0～10.0×104m3/km2·a，深層水<1x104m3/km2·a；縣區(qū)南西呈條帶狀分布。地下水礦化度淺層水南西部一般為2～3mg/L，北東大于3mg/L，深層水小于2mg/L，地下水資源模數(shù)淺層水為7.5～10.0×104m3/km2·a，北東部地區(qū)地下水量雖然較大，但是礦化度普遍大于5mg/L，導致其無法有效利用，深層水小于1×104m3/km2·a，水質主要為Ⅳ類、V類。

3.3鹽山縣地下水資源承載狀態(tài)評價

3.3.1評價指標

淺層地下水和深層地下水開采度的選擇是評估的主要依據，評價地下水資源現(xiàn)狀特點，并根據開采結構對各評價指標賦權，形成評價體系，結果見表2。

3.3.2評價結果分級

通過前述模型的計算方法，可以得到每個評價分層的承載狀態(tài)評價得分。分別劃分為五級，即分值大于等于70為盈余、分值在（70，40]為均衡、分值在（40，25]為輕度超載、分值在（25，15]為中度超載、分值小于15為重度超載5個等級。

3.3.3承載狀態(tài)評價及結果

此次地下水資源承載狀態(tài)依據淺層和深層地下水的開采程度兩項指標進行評價，鹽山縣地下水資源承載狀態(tài)為西南大部分為均衡，東北部分地區(qū)輕度超載，具體見圖1。

由于地下水本底狀態(tài)差異，本區(qū)對地下水利用具有明顯結構性特點。淺層水大多數(shù)用于農田灌溉及生產、生活；深層水主要用于生活飲用，部分用于農業(yè)、工業(yè)。均衡區(qū)淺層水開采程度相對較低，具有開發(fā)潛力，深層水則大部分處于超采狀態(tài)。輕度超采區(qū)淺層水礦化度高，無法對其有效利用，深層水處于超采狀態(tài)。

3.4鹽山縣地下水資源承載潛力評價

3.4.1評價指標

依據本底和狀態(tài)評價所得結果，綜合評價本區(qū)地下水資源承載潛力，等級見表3。

3.4.2承載潛力評價結果

鹽山縣地下水資源承載潛力可分為較小和小兩個等級，具體見圖2。

地下水資源承載潛力較小區(qū)域主要分布于圣佛鎮(zhèn)～千童鎮(zhèn)南西、小莊鄉(xiāng)～韓集鎮(zhèn)中北部、常莊鄉(xiāng)及望樹鎮(zhèn)局部地區(qū)。該區(qū)淺層地下水可利用量相對較大，礦化度淺層水1～3mg/L，水質主要為Ⅲ～V類，開采程度為均衡或盈余；深層地下水可開采量小，為超采狀態(tài)。地下水資源承載潛力小區(qū)域主要分布在縣區(qū)北東大部，南部呈不規(guī)則條帶狀分布。該區(qū)淺層地下水礦化度北東大于3mg/L，南西部處于2～3mg/L之間，水質主要為Ⅳ類、V類，地下水開采程度較低，大部分屬于均衡和盈余狀態(tài)，但高礦化度導致大部分地區(qū)地下水無法有效利用。深層水主要為超采狀態(tài)。

4開發(fā)利用建議

在對地下水資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境保護等方面進行分析的基礎上，合理控制地下水資源開發(fā)利用，對研究區(qū)的地下水資源分區(qū)劃分為控制性采空區(qū)和限壓型開采區(qū)。

4.1控制開采區(qū)

主要位于地下水潛力較小區(qū)。該區(qū)農業(yè)基礎條件好，適宜農業(yè)的園區(qū)化、規(guī)模化發(fā)展，可適當增加淺層地下水開采利用，特色產品種植，打造精品農業(yè)。另外，進一步工業(yè)、化肥、農藥等對地下水的污染，減少深層水開采，開展地表水置換。

4.2調減開采區(qū)

主要位于地下水承載潛力小區(qū)。該區(qū)應加大微咸水、咸水的開發(fā)利用研究，調整農業(yè)結構，因地制宜地發(fā)展旱作農業(yè)，擴大耐鹽堿，耐干旱作物的種植規(guī)模。同時，防止地下水進一步污染，減少深層水開采，開展地表水置換，實現(xiàn)水資源的保護性開發(fā)。

5結論

為保證生態(tài)環(huán)境與經濟建設協(xié)調發(fā)展，以鹽山縣為例，采用綜合打分法對其地下水資源承載力進行評價，分別采用地下水資源數(shù)量和質量因子進行本底評價，利用地下水開采程度進行承載狀態(tài)評價，通過本底和狀態(tài)評價結果，綜合評價地下水開采潛力。評價結果顯示：鹽山縣地下水資源承載本底分為較高、中等和較低區(qū)，較高區(qū)僅分布在韓集鎮(zhèn)北部；中等區(qū)多數(shù)分布在縣區(qū)南西部，少量分布于北東部；較低區(qū)主要分布在縣區(qū)北東部。承載狀態(tài)為均衡、輕度超采：南西大部分為均衡；北東部分地區(qū)輕度超載。承載潛力為較小和小，承載潛力較小區(qū)域主要分布于圣佛鎮(zhèn)——千童鎮(zhèn)南西、小莊鄉(xiāng)——韓集鎮(zhèn)中北部、常莊鄉(xiāng)及望樹鎮(zhèn)局部地區(qū)；承載潛力小區(qū)域分布在縣區(qū)北東大部。