Question

华北平原地下水潜力调查评价方法

Answer 1

一、地下水潜力调查评价现状

地下水潜力评价是地下水资源评价的一个主要内容。目前，地下水资源评价的理论已经基本成熟，主要采用的方法有均衡法、数值法、解析法等。但对地下水潜力的评估一般采用“开采程度”的概念，以采补平衡为基础，即：

如果开采系数为1，说明达到平衡，这一地区的地下水潜力为零。

华北平原地下水潜力调查及评价方法研究

根据这一概念，一般认为开采系数小于0.3为潜力大地区，开采系数大于1.2为严重超采区。

另外，在地下水供需分析中，也曾从地下水利用的具体部门提及了地下水利用潜力。但是，该评析方法使地下水资源评价与利用相互脱节，地下水潜力概念不统一，不便于地下水的管理与开发利用。

在地下水潜力调查方面，国内外都曾做过一些较为接近的工作，主要是地下水脆弱性调查与编图方面的工作。如国际水文学家协会（IAH）地下水保护委员会于1987年启动的关于地下水脆弱性评价与编图项目，联合国教科文组织（UNESCO）在国际水文计划（IHP）的第四阶段（1990～1995年）启动的关于地下水资源与其脆弱性编图方法指南项目，美国、意大利、荷兰、德国等陆续开展的地下水脆弱性编图工作等。这些工作主要侧重于地下水污染的防治和地下水资源的保护。

二、地下水潜力概念及评价公式

地下水潜力包括地下水开采潜力和地下水利用潜力两部分。地下水开采潜力是指在现状开采条件下，相对于地下水开采层的可开采资源评价量的扩大可开采量和开采盈余量；地下水利用潜力是指在现状开采和引用其他水源条件下，在水资源利用过程中节约出来可供再利用以缓解地下水开采压力的水量。地下水潜力可采用地下水潜力系数（α）和地下水综合潜力模数来评价。具体评价公式如下：

1.地下水潜力系数

华北平原地下水潜力调查及评价方法研究

式中：α——地下水潜力系数；

Q_开——开采层的开采量（亿m³·a^-1）；

Q_可开——开采层的可开采量（亿m³·a^-1）；

Q_利用潜力——地下水利用潜力（亿m³·a^-1）；

Q_扩大可开——扩大可开采量（亿m³·a^-1）。

华北平原地下水潜力调查及评价方法研究

式中：T₁——农业节水量（亿m³·a^-1）；

T₂——工业节水量（亿m³·a^-1）；

T₃——生活节水量（亿m³·a^-1）；

T₄——污水再利用水量（亿m³·a^-1）；

T₅——矿坑排水利用量（亿m³·a^-1）。

………

华北平原地下水潜力调查及评价方法研究

式中：A₁——咸水、微咸水的扩大可开采量（亿m³·a^-1）；

A₂——依靠环境容量可扩大的可开采量（亿m³·a^-1）；

A₃——增加评价深度扩大的可开采量（亿m³·a^-1）。

……

2.地下水综合潜力模数

华北平原地下水潜力调查及评价方法研究

式中：Q_综合潜力——地下水综合潜力（亿m³·a^-1）；

Q_开采潜力——地下水开采潜力（亿m³·a^-1）；

Q_利用潜力——地下水利用潜力（亿m³·a^-1）；

Q_开采盈余——地下水开采盈余量（亿m³·a^-1）；

Q_扩大可开——地下水现状开采量（亿m³·a^-1）；

Q_可开——开采层的可开采量（亿m³·a^-1）；

Q_开采——开采层的开采量（亿m³·a^-1）；

M_综合——地下水综合潜力模数（万m³·km^-2·a^-1）；

F——面积（km²）。

三、地下水潜力调查评价的理论框架

在地下水资源和地下水开采的地质环境效应调查的基础上，进行地下水资源评价和地质环境综合评价，进而评价地下水潜力，提出地下水潜力调查评价框架（图2-1）。

地下水潜力调查评价的核心思路是：在同时开展地下水资源调查和地下水开采的地质环境效应调查的基础上，进行地下水资源评价和地质环境综合评价，定量研究地下水开采与环境的关系及水资源利用对地下水开采的影响，从而确定地下水开采盈余量、地下水可扩大的可开采量和地下水利用节约水量，达到评价地下水潜力的目的。

四、地下水潜力调查评价方法与步骤

步骤1：地下水资源评价

在充分研究评价区水文地质条件的基础上，采用传统方法，如均衡法、数值法、解析法、类比法等，评价地下水天然资源、开采资源及可开采量。

步骤2：地下水开采量调查

通过政府统计、土地利用、农业结构、工矿企业统计等方法，全面掌握评价区地下水开采量。

图2-1 地下水潜力调查评价框图

步骤3：地下水开采的地质环境效应调查评价

重点研究评价区地下水开采引起的主要环境地质问题，进行系统评价。

（1）研究地下水开采引起的水位持续下降：通过对水文地质条件的分析，研究地下水的更新与涵养条件，确定适宜的地下水位下降速度。

（2）地下水开采引起的地面沉降：根据整个地区国民经济发展与城市建设规划、评价区地质构造特征等因素，进行科学的经济评价，确定允许地面沉降量。

（3）岩溶塌陷：通过对整个地区岩溶塌陷规律、灰岩含水层特征等的研究，分析岩溶塌陷的形成机理，确定岩溶塌陷临界水位。

（4）水质恶化：在全面调查地下水质演化与地下水开采关系的基础上，根据地下水的用途，以国家标准为依据，确定地下水开采的适宜程度。

另外，还要调查研究海水入侵、土地盐碱化等问题，通过综合评价，确定维持一定环境状况时的地下水可利用量。

步骤4：地下水开采潜力和利用潜力分析

进行地下水资源评价和生态环境综合评价，定量研究地下水开采与环境的关系及水资源利用对地下水开采的影响，从而确定地下水开采盈余量、地下水可扩大的可开采量和地下水利用节约水量，分析地下水开采潜力和利用潜力。

步骤5：地下水潜力系数和地下水综合潜力模数计算

通过对地下水开采潜力和利用潜力的评价，运用潜力计算公式计算出一个地区地下水潜力系数和地下水综合潜力模数。

步骤6：地下水潜力评价

根据步骤5的计算结果，如果地下水潜力系数大于1（或地下水综合潜力模数大于0），说明地下水开发利用尚有潜力，可以在节水、环境治理等的基础上，根据国民经济规划，适当加大地下水的开发利用力度；如果地下水潜力系数等于1（或地下水综合潜力模数等于0），说明地下水的开发利用已处于临界值，地下水资源量能够满足经济建设需要，但不能进一步加大地下水的开发利用力度；如果潜力系数小于1（或地下水综合潜力模数小于0），说明地下水的开发利用应进行限制，并同时调整国民经济规划。

五、地下水潜力评价成果表述

地下水潜力评价的成果主要可表述为：①综合研究报告；②图件，包括实际材料图、综合水文地质图、地下水资源分布图、地下水开采利用现状图、环境地质图和地下水综合潜力图。

在地下水综合潜力图中，需要着重表述地下水综合潜力模数、地下水潜力系数α和地下水潜力挖掘方式等内容。

地下水潜力系数α可采用以下的分级：

（1）α＜1，无地下水潜力区；

（2）1≤α＜1.2，地下水潜力一般区；

（3）1.2≤α＜1.4，地下水潜力较大区；

（4）α≥1.4，地下水潜力大区。

地下水综合潜力模数分级可采用相对分级方法进行，一般可以5万m³/（km²·a）为分级间隔。