地下水资源评价方法分析

石昊?侯倩文

摘 要： 地下水资源数量计算与评价，包括补给量计算、排泄量计算和允许开采量（亦称可开采量）计算三个方面。其中允许开采量计算最为重要，因为它是地下水资源数量计算与评价的目的所在。

允许开采量要求在整个开采期限内出水量不减少，动水位变化不超过设计要求。就是说，当枯水期补给量不足时，可以使用储存量。但是，必须从丰水期得到补给加以偿还。否则，开采量就得不到保证。如果技术经济上允许动用储存量的一部分，则可抽用。

允許开采量还规定不影响邻近已有水源地的正常开采，不发生危害性的工程地质现象，这是对允许开采量的限制条件。即要在各种允许条件下水量有保证，又要达到充分利用水源的目的。

关键词：水量均衡法；开采试验法；相关分析法

1 评价方法——水量均衡法

水量均衡法是研究评价区在一定时段内地下水的补给量、储存量与排泄量之间的平衡关系，确定影响地下水动态各要素及规律，从而评价水源地可开发利用地下水资源的一种方法。

1.1 基本原理

对于一个均衡区的含水层组来说，地下水在补给和排泄过程中任一时段的补给量和排泄量之差，永远等于含水层中储存量的变化量，这就是水量均衡的基本原理。

1.2 适用条件

该法适用于地下水埋藏较浅，地下水的补给和排泄条件易于查清楚的地区。对于干旱或班干山前洪积平原和喀斯特地区，某些河谷地区以及封闭的自流盆地，使用效果一般都比较好。

对深层承压含水层或山区基岩裂隙含水层，其补给、径流和排泄条件不易查清或条件复杂时，不易使用该法。

1.3 开采条件下的均衡

天然状态下，地表水，地下水，大气水依靠自然条件相互转化，在一定周期内，多年调节，天然补给量与天然消耗量近似相等，维持动态平衡。开采条件下，打破天然状态下的动态平衡，在天然渗流场的基础上叠加了开采渗流场即降落漏斗。由于人工开采，使得天然补给量增加，天然消耗量减少。

在一个均衡期内，合理的开采会建立新的动态平衡。否则地下水不断消耗，水位持续下降，不存在平衡。

1.4 优点与缺点

水量均衡法是地下水资源评价的基本方法由于其原理简单.需要的含水层参数较少，可操作性强，能够充分利用长系列的水位动态资料和开采量资料。对于精度要求较低、水文地质勘探资料较少区域而言，是一种有效的地下水资源评价方法。在地下水资源评价中均衡法的使用比较普遍，均衡法可粗可精，适应性强，许多情况下都能运用。

均衡法的计算是基于现状条件进行的.它可以粗略估计出未来地下水的可开采量.但是无法预测含水层中地下水位随空间和时间的变化，也不能准确计算因开采而激发的补给增量。因而预测的地下水可开采量比实际的可开采量偏小，使得计算结果精度不高。

2 评价方法——开采试验法

开采试验法是模拟水源地开采条件进行抽水试验来评价地下水资源的一种方法。这种方法适用于完全没有水文地质资料，水文地质条件难以查清的地区，当急需确定地下水允许开采量时，可打井按需要的开采流量进行抽水试验，依试验结果计算地下水允许开采量。这种通过实际抽水试验确定地下水允许开采量的方法被称为开采试验法。

在枯水季节按开采条件进行试验性开采抽水，一般抽水延续一至数月。地下水动态从抽水开始到水位恢复进行全面观测。可能出现稳定状态和非稳定状态两种情况。

2.1 基本原理

可采用打井或利用现有井按需要的开采流量进行抽水试验，依据试验结果计算地下水允许开采量。这是一种基于实际试验原理的评价方法。

2.2 适用条件

开采试验法这种评价方法，对潜水或承压水，对新水源地或旧水源地均适用。由于群井抽水试验耗资巨大，所以开采试验法只适用于中小型水源地。

2.3 稳定状态

按设计开采量长时间抽水，若水位降深达到设计降深S0后，一直能保持稳定，停抽后水位又能较快地恢复到天然状态下的静水位。这说明抽水量小于开采条件下的补给量，按此抽水量开采是有补给保证的，这时的抽水量就是要求的允许开采量。

2.4 非稳定状态

按设计开采量长时间抽水，若水位降深达到设计降深S0后，并不稳定，停抽后水位有所恢复，但不恢复到原水位，说明抽水量大于开采条件下的补给量，按这样的流量开采是没有保证的。这时可按下述两种方法求允许开采量。 一是用水位下降时的资料求允许开采量。二是用水位恢复时的资料检验校核允许开采量的可靠性。

2.5 优点与缺点

方法简单，求得的允许开采量可靠而且准确。无论是潜水还是承压水，无论是孔隙水还是裂隙水或岩溶水，都能应用。

试验开采法所花费的人力物力较多，成本较高。不可用作区域性的地下水资源评价。

3 评价方法——相关分析法

地下水资源的形成是一个受多种因素综合影响的复杂过程，很难用确定性的模型来准确地表述它们的关系。在实际运用确定性模型的求解过程中，很多情况下是人为地把某些因素加以删减或简化。因此用确定性模型来评价有一定的局限性。如果水源地已有一段开采时间，并有系列观测资料，这就可以根据概率统计的原理，利用已有的观测资料建立起开采量与其影响因素之间的随机性模型，这就是统计分析法。

概率统计分析法有很多种，目前应用比较普遍的是相关分析法。

3.1 基本原理

相关分析法，也称回归分析法，是根据开采地下水的历史资料或不同水位降深的抽水试验资料，用数理统计的方法原理找出开采量与降深或其他自变量之间的相关关系，并依据这种相关关系外推来预报开采量的一种方法。

3.2 适用条件

相关分析法适用于有多年开采历史资料的稳定开采水源扩大开采规模时的地下水资源评价。

3.3 概述

在地下水开采过程中，开采量与降深、开采时间、开采面积及水文气象等因素有关。

开采量与这些影响因素之间的关系一般有三种：函数关系、没关系和近似关系，前两种关系分别称为完全相关和零相关，是相关分析中的两张极限关系，而第三种介于前两种关系之间，称为统计相关。

在统计相关中，如果自变量只有一个，称为一元相关或简单相关；如果自变量在两个或两个以上，称为多元相关或复相关。

3.4 优点与缺点

相关分析法建立在数理统计理论的基础上，考虑了一些随机因素的影响，便于解决一些复杂条件的水文地质问题，理论严谨。

此方法需要长系列地下水动态观测资料，对数据一致性要求较高，预报时段不能太长。根据现实物理背景下得出的统计规律，不能反应实际的地下水运动机理。

参考文献

[1]周维博，杨路华《地下水利用》

[2]王晓燕，郑建中，翟建平，SEAR技术修复土壤和地下水中NAPL污染的研究进展[J].环境污染治理技术与设备，2006，7（10）；1-5.

作者简介

石昊（1993-），男，汉族，甘肃景泰人，郑州大学水利水电工程2011级本科生。

侯倩文（1994-），女，汉族，河南驻马店人，郑州大学水利水电工程2011级本科生。