內(nèi)蒙古自治區(qū)地下水資源調(diào)查評價歷史沿革和現(xiàn)狀研究

熊海欽　田濱　丁楠　趙薇

[摘要]通過收集內(nèi)蒙古自治區(qū)1981～1983年（第一輪）、2001～2003年（第二輪）地下水資源評價資料及2010年以來全區(qū)各旗縣水文地質(zhì)調(diào)查、區(qū)劃、詳查報告，對數(shù)據(jù)進行分析對比取得相應(yīng)水文地質(zhì)參數(shù)，進行地下水資源區(qū)劃分，結(jié)合2020年氣象、開采量、山區(qū)徑流量、灌溉量等數(shù)據(jù)計算出2020年全自治區(qū)地下水資源量325.5098×108m3／a，地下水可開采資源量為138.546×108 m3／a。并與水利部門水資源評價進行了合理性對比分析。

[關(guān)鍵詞]內(nèi)蒙古；地下水；資源評價；地下水資源區(qū)

水資源是實施山水林田湖草沙一體化保護和系統(tǒng)治理的關(guān)鍵因素。以我國陸域國土空間范圍內(nèi)的所有水體（液態(tài)水和固態(tài)水、淡水和咸水、地表水和地下水）為調(diào)查對象，從自然資源角度開展調(diào)查，主要任務(wù)包括水域空間調(diào)查、水儲存量調(diào)查、水資源量調(diào)查、水資源質(zhì)量調(diào)查、年度變化調(diào)查、水資源專題調(diào)查評價等。開展水資源基礎(chǔ)調(diào)查，為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)及自然資源管理提供基礎(chǔ)信息支持。為內(nèi)蒙古自治區(qū)打造祖國正北方亮麗風(fēng)景線，水資源基礎(chǔ)調(diào)查-作高質(zhì)量發(fā)展勢在必行。

1 研究背景

隨著人口數(shù)量不斷增長，對水資源的需求量與日俱增，水資源短缺已成為全球范圍內(nèi)有待解決的重要問題。習(xí)近平總書記提出“要堅持以水定城、以水定地、以水定人，把水資源作為最大的剛性約束，合理規(guī)劃人口、城市和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，堅決抑制不合理用水需求。”依法開展自然資源統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測工作，查清我國山水林田湖草等各類自然資源家底是自然資源部重要舉措，其中地下水是水資源的重要組成部分，也是人類賴以生存和發(fā)展的必要條件。是內(nèi)蒙古自治區(qū)絕大部分城市、工礦企業(yè)及農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的主要供水水源，甚至是唯一水源。而有效的開發(fā)利用地下水資源，必須對地下水資源進行準確評價。

2 歷史沿革

全區(qū)第一輪地下水資源評價工作于1981年至1983年完成，歷時近三年。通過搜集中華人民共和國成立后30年內(nèi)蒙古自治區(qū)的水文地質(zhì)勘察成果和科研成果，分析研究全區(qū)水文地質(zhì)條件，計算了全區(qū)淺層地下水的天然補給資源量及可開采資源量，并提出了不同地區(qū)對水資源合理開發(fā)利用意見。

第二輪地下水資源評價工作于2001～2003年完成，歷時也近三年。在第一輪地下水資源評價工作的基礎(chǔ)上，利用建國50年來的地下水資源勘察研究成果，特別是利用了全區(qū)1：20萬區(qū)域水文地質(zhì)普查及20年來的不同地區(qū)較大比例尺的農(nóng)田供水、城市供水、工廠（礦區(qū)）水資源勘察新成果。對第一輪地下水資源評價中的一些參數(shù)進行了調(diào)整，并采用數(shù)值法等方法進行評價。并且按盟市完成了地下水資源評價。分析預(yù)測2010年、2030年地下水資源量的變化趨勢和開發(fā)利用前景、地下水開采潛力和地下水開采利用保證程度。

3 現(xiàn)狀研究

3.1 現(xiàn)狀背景

第三輪地下水資源評價工作于2020年開始，2020年6月16日中華人民共和國自然資源部下發(fā)《自然資源調(diào)查監(jiān)測司2020年工作要點》的涵（自然資調(diào)查函[2020]12號），其中第三項工作任務(wù)為《全國地下水資源評價》，由中國國土勘測規(guī)劃院牽頭，中國地質(zhì)調(diào)查局技術(shù)牽頭，省級自然資源主管部門分工負責。此次工作系統(tǒng)整理了內(nèi)蒙古自治區(qū)已有的水文地質(zhì)鉆孔資料，結(jié)合國家地下水監(jiān)測工程勘探空格資料，系統(tǒng)收集整理內(nèi)蒙古自治區(qū)2000～2020年以來開展的大量地下水資源勘查與區(qū)劃、流域、盆地水文地質(zhì)調(diào)查詳查報告、氣象、地下水監(jiān)測、水資源公報、統(tǒng)計年鑒等資料，細化地下水分區(qū)并和評價單元，建立水文地質(zhì)概念模型，更新評價參數(shù)，評價地下水資源量，形成內(nèi)蒙古自治區(qū)地下水資源評價年度成果。目前為止地下水資源周期性評價正在進行中。

3.2 自然地理

內(nèi)蒙古自治區(qū)地處祖國北部邊疆，東與黑龍江、吉林、遼寧三省接壤，南與河北、山西、陜西、寧夏相連，西與甘肅為鄰，北與蒙古、俄羅斯兩國交界。自治區(qū)東西長約2500 km，南北寬約1700 km，總土地面積為118.3×104 km2，占全國土地總面積的12. 3％。

內(nèi)蒙古自治區(qū)地域遼闊，東西長，南北窄。大部分地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。大興安嶺北段屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，巴彥高勒以西屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。冬季由11月至次年3月，長達5個月，夏季6～8月，春、秋季為過渡性季節(jié)，分別為4～5月和9～10月。具冬季漫長多嚴寒，夏季短促而溫熱，春季干旱多大風(fēng)，降水集中，蒸發(fā)強烈等特點。

3.3 地下水資源區(qū)劃分原則

（1）地下水系統(tǒng)應(yīng)具備相對完整的地下水補給、徑流、排泄特征；

（2）地下水資源一級區(qū)原則上與地表水資源一級區(qū)和大型內(nèi)流盆地劃分保持一致；

（3）地下水資源二級分區(qū)以地下水集水盆地兼顧不同尺度流域和區(qū)域水文地質(zhì)特征進行劃分；

（4）地下水資源三級分區(qū)則在二級的基礎(chǔ)上，將集水盆地周邊山丘集水區(qū)和地下水平原匯流區(qū)劃分開來；

（5）結(jié)合次級流域、含水層水文地質(zhì)特征，在三級分區(qū)的基礎(chǔ)上劃分地下水資源四級分區(qū)。

3.4 地下水資源分區(qū)

根據(jù)地下水資源分區(qū)原則及命名方式，本次評價工作將全區(qū)劃分為6個地下水資源一級區(qū)，13個地下水資源二級區(qū)，34個地下水資源三級區(qū)。

3.4.1 松花江流域地下水資源區(qū)

位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部。東以嫩江為界，西以中蒙邊界的巴彥烏拉山為界，南側(cè)以霍林河南部的分水嶺為界，西北大部以額爾古納河為界。南、西為隔水邊界，西北部的額爾古納河、東部的嫩江及其以南為排泄邊界。

3.4.2 遼河流域地下水資源區(qū)

位于自治區(qū)東南部，北為霍林河南側(cè)的分水嶺，西部為大興安嶺之南段，以分水嶺為界，南部為燕山山脈東段，以七老圖山、努魯爾虎山分水嶺為界，東部為西遼河平原。北、西、南為隔水邊界，東部為排泄邊界。

3.4.3 海河流域地下水資源區(qū)

主要包括海河上游陰山山地東端南麓飲馬河、后河流域豐鎮(zhèn)山地丘陵和灤河上游閃電河流域多倫山地丘陵。占自治區(qū)面積較小，東、西、北均為自然分水嶺，為隔水邊界，南為排泄邊界。

3.4.4 黃河流域地下水資源區(qū)

位于內(nèi)蒙古的中西部，黃河自西南轉(zhuǎn)向東流經(jīng)該區(qū)，也將該區(qū)劃分為了兩大部分。黃河北岸，為河套平原及陰山山地，南岸則為主要為鄂爾多斯高原及庫布其、毛烏素兩大沙漠。該區(qū)北部以陰山山脈分水嶺為界，東部以輝騰梁分水嶺為界，西則以桌子山為界。西、北、東為隔水邊界，南為排泄邊界。

3.4.5 河西走廊及北山地下水資源區(qū)

位于自治區(qū)最西部，行政區(qū)為阿拉善盟。北至中蒙邊界，西北以北山山地分水嶺為界，西南以合黎山、龍首山分水嶺為界，東南有賀蘭山相隔，東以狼山為界，基本上是四面環(huán)山，除額濟納河等少量河谷外，為隔水邊界。

3.4.6 內(nèi)蒙古高原地下水資源區(qū)

位于自治區(qū)中北部地區(qū)，東南以大興安嶺南段分水嶺為界，西南以陰山山脈分水嶺為界，北部以中蒙邊界的低山、丘陵為界，西界與阿拉善高原相接，為內(nèi)陸水系。

3.5 評價方法

評價區(qū)域主要分為平原區(qū)和山丘區(qū)。平原區(qū)松散巖采取補給法，山丘區(qū)采取徑流模數(shù)法。

3.5.1 平原區(qū)地下水資源

平原區(qū)運用補給法計算資源量：

（1）降雨入滲補給量

Q降=100·F·α·X

式中：Q降—大氣降水入滲補給量（×108 m3/a）；F—入滲補給區(qū)面積（km2）;α—大氣降水入滲系數(shù)；X—年降水量（m）；

（2）山前地下水側(cè)向補給量采用達西公式

Q側(cè)=L·M·I·K·sinα·365/10000

式中：Q側(cè)—地下水側(cè)向徑流排泄量（×104m3/a）；L—計算地下水徑流斷面長度（m）；M—含水層厚度（m）；I—水力坡度；K—含水層滲透系數(shù)（m/d）；α—地下水流線與計算斷面間夾角（°）。

（3）地表水灌溉回滲補給

Q灌補＝β·Q灌；

式中：Q灌補—灌溉回滲量（×104 m3 /a）；Q灌—灌溉引地表水量（×104 m3/a）；β——灌溉回滲系數(shù)。

（4）河水側(cè)滲補給量采用達西公式

Q河=1·M·I·K·sinα·365/10000

式中：Q河—河流側(cè)向補給量（×104 m3/a）；L—補給斷面長度（m）；M—含水層厚度（m）；I—水力坡度；K—含水層滲透系數(shù)（m/d）；α—地下水流線與計算斷面間夾角（°）。

（5）水庫滲漏補給量

Q庫補＝δ·Q庫；

式中：Q庫補—水庫滲漏入滲量（×104 m3）；Q庫—水庫多年平均庫容（×104 m3）；δ—水庫滲漏系數(shù)；

（6）地下水灌溉回滲補給量

包括井灌渠系入滲補給量與井灌回歸補給量。

井灌渠系入滲補給量是利用地下水灌溉地區(qū)，渠系滲漏補對地下水的補給量。

Q井滲=Q渠損-Q渠系蒸發(fā)

Q渠損=Q·1-η）

式中：Q井滲—井灌水渠道滲入補給量（×108m3 /a）；Q渠損—渠系損失水量（×108 m3/a）；Q渠系蒸發(fā)—渠系行水期間水面蒸發(fā)量（×108 m3 /a）；Q—井灌開采量（×108 m3/a）；η—渠系有效利用系數(shù)。

（7）井灌回歸補給量指開采地下水進行灌溉的田間回滲量

Q回滲=Q井灌·η·β

式中：Q回滲—井灌田間入滲補給量；Q井灌—農(nóng)業(yè)井灌溉量；η—有效利用系數(shù)；β—灌溉入滲系數(shù)。

通過繪制內(nèi)蒙古自治區(qū)降雨等值線分區(qū)圖、降雨入滲系數(shù)分區(qū)圖上傳至地質(zhì)云平臺子區(qū)計算得到2020年內(nèi)蒙古自治區(qū)降雨入滲補給量260.33×108 m3/a，通過繪制內(nèi)蒙古自治區(qū)地表水農(nóng)田灌溉量分區(qū)圖和灌溉回滲系數(shù)圖上傳至地質(zhì)云平臺子區(qū)計算得到灌溉入滲補給量：313603×104 m3 /a，并通過收集資料得到全區(qū)河水側(cè)滲入滲量：8654×104 m3/a，井灌回歸補給量：37100×104 m3/a，水庫滲漏量：900×104 m3/a。經(jīng)計算：平原區(qū)天然補給地下水資源量總計：2963559×104 m3／a。

3.5.2 山丘區(qū)地下水資源

山丘區(qū)地下水資源量運用排泄法、徑流補給模數(shù)法計算：通過收集自治區(qū)地下水資源區(qū)劃報告提取了各個盟市、旗縣的山丘區(qū)徑流補給模數(shù)，經(jīng)計算，山丘區(qū)地下水資源量總計：291538.64×104 m3／a。

經(jīng)計算全區(qū)2020年天然補給資源量合計325.5098×108 m3／a（表1）。

3.6 對比分析

由于計算年降雨量相對較大，降雨入滲補給量增大，從而增加了全區(qū)地下水天然補給資源量；同時，與二輪項目比增加計算了沙漠地區(qū)的地下水資源量和黃河灌區(qū)地表水灌溉回滲量，致使本次計算全區(qū)地下水天然補給資源量較以往年大（表2）。其中，松花江地下水資源區(qū)、遼河地下水資源區(qū)和海河地下水資源區(qū)計算結(jié)果偏小原因是劃定地下水評價單元時對主要河道、溝谷未進行細分，全部劃分為山丘區(qū)，在利用地質(zhì)云平臺計算降雨入滲時并未計算其相應(yīng)面積；相反，在計算黃河流域地下水資源區(qū)資源量時，基巖山區(qū)沒有細化，全部劃為了平原區(qū)，大面積松散巖降雨入滲，且增加了黃河灌溉入滲補給量，導(dǎo)致評價結(jié)果與二輪相比偏大。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

內(nèi)蒙古自治區(qū)2020年地下水天然補給資源量為325.5098×108 m3／a，地下水可開采資源量為138.546×108 m3／a。按地下水資源區(qū)可分為松花江流域地下水資源區(qū)、遼河流域地下水資源區(qū)、海河流域地下水資源區(qū)、黃河流域地下水資源區(qū)、河西走廊及北山地下水資源區(qū)、內(nèi)蒙古高原地下水資源區(qū)六個地下水資源區(qū)，其天然補給資源量分別為61.2067×108 m3／a、52.2985×108 m3／a、0.5257×108 m3／a、119.8965×108 m3／a、55.2399×108 m3／a、36.3425×108 m3／a；可開采資源量分別為30.7036×108 m3／a、24.2244×108 m3／a、0.3797×108 m3／a、50.2250×108 m3／a、16.5720×108 m3／a、16.4413×108 m3／a。

4.2 建議

（1）進一步完善地下水資源年度評價機制，建立快速評價的技術(shù)方法體系，提高地下水資源評價相關(guān)資料的收集效率，形成制度化的資料共享機制。

（2）由于國家地下水監(jiān)測工程井點在部分地區(qū)分布密度較低，影響了評價精度。

（3）由于內(nèi)蒙古自治區(qū)城市和經(jīng)濟的發(fā)展，下墊面更改和土地三調(diào)數(shù)據(jù)的更新，需要重新繪制基礎(chǔ)圖件，從而更加精細化地完成地下水資源周期性評價。