基于引河水灌溉的干旱区地下水资源评价方法

■周密林

（广东省有色金属地质局水文地质队广东广州510800）

基于引河水灌溉的干旱区地下水资源评价方法

■周密林

（广东省有色金属地质局水文地质队广东广州510800）

地下水资源评价的两个主要内容是地下水的水质和水量。水质评价目前存在的问题是内容单一，缺少季节性变化和规律性变化的分析，没有完整的分层评价。而水量分析评价目前存在的缺点是在计算补给量、排泄量、可采量时没有可靠的依据和充足的证据。随着地表水资源的日益短缺，对地下水资源的评价方法也越来越高。地下水资源评价旨在调查地下水的地质条件、地下水资源的时空分布以及计算可利用的水资源总量等。引河水灌溉的干旱区地下水比较脆弱，是地下水系统本身固有的不稳定属性,具有敏感性、易变性和弹性的特点。本文就引河水灌溉的干旱区地下水资源评价中存在的问题和方法进行阐述。

干旱区 地下水资源 评价

1　引言

近年来，随着农业的发展，导致地表水资源的紧缺，春旱的日益加剧。因此对地下水的开采程度加大，引起了环保人员以及政府的高度重视。水是人类及其他生物生存的生命之源，是日常生活中不可或缺的物质资源。地下水是水资源的重要组成部分，随着我国社会经济的发展,需水量也日益俱增,水资源供需矛盾加剧。为了缓解地下水资源的紧张，提高人们对水资源情况的了解，树立珍惜环境珍惜水资源的意识，科学合理的地开发地下水资源，这对工农业生产至关重要。对地下水的评价，因地而异，因人而异。在不同时间得到的评价结果不同。在评价可采用地下水资源量时，因为缺乏可靠的科学依据，得到的数据差异很大，可信度下降。国内外专家研究表明，干旱地区的地下水对生态环境的影响重大。当人类超负荷采用地下水时，就会引起地下水水位的变化以及水质的下降，进而造成生态系统的紊乱。因此，对于引河水灌溉的干旱区地下水资源的评价，更应该采取合理有效的方法，以期得到可靠的数据。

2　干旱区地下水脆弱性特征

目前对脆弱性的定义,仍处于探索阶段,但对脆弱性的理解大致一样,也就是系统的不稳定性和成因的复杂性。

2.1地下水系统的不稳定性

地下水系统的脆弱性和稳定性是相互矛盾的。稳定性指的是系统受到干扰后，自动恢复的能力。不稳定性作为稳定性能力最差的一种状态，也属于分析评价中的一个重要指标。稳定性与不稳定性包含四个意思：一是能够反映生态系统结构与功能状态的变化程度,即易变性；二是能够反映系统结构、功能状态对外界干扰所产生的适用力度和速率,即敏感性;三是在受到干扰后，系统自动恢复到初始状态下的能力，即系统的恢复力；四是系统变化后其功能产生的变动形态，即系统的易损性。这些就构成了系统稳定性与不稳定性。在不同程度的人类活动下，稳定性与不稳定性变得更为复杂，干旱区常年少雨，结合气候等自然因素的影响，以及人类活性的干扰，因此地下水系统更加不稳定，一旦发生系统退化，必会引起地下水资源的短缺并引起一系列生态问题，危害人类的家园。

2.2成因的复杂性

干旱区地下水系统具有较强的系统不稳定，生态环境退化严重。究其原因，有五点：(1)干旱区常年少雨,气候变动大,系统不稳定性(2)人类活动的干扰和破坏，过度开采地下水资源，造成水资源的短缺，开采不平衡，造成水位的变化。人工绿洲更是加剧了水资源的浪费，甚至引发了土壤盐渍化问题。（3）自然灾害频发，干旱、风沙等气象灾害，危害程度大，加速了生态环境的退化（4）物种群落脆弱，加之人类滥砍滥伐以及不合理利用，导致树木减少，原有的自然物种严重退化（5）干旱区的生态系统类型如水资源类型、土地类型等均属于少有过渡类型,空间过渡迅速、强大。地下水与地表水之间的转化频繁，属于地下水的脆弱地带。

表1　干旱区地下水脆弱性特征

3　地下水资源评价中存在的问题

3.1缺乏系统的整体的评价方法

受管理体制和科学技术的局限，目前我国采用的水资源评价方法是将地表水和地下水分别计算的。各自有各自的评价体系。并未将地表水与地下水联系在一起，在评价时，参数的选择、边界确定等方面都存在着不确定性，这样就缺乏一个整体的系统的可靠的水资源评价方法。

3.2欠缺对生态环境约束条件的考虑

干旱地区地下水环境与生态系统关系密切，通过调节地下水的水位、水质和含盐量等特征，实际上可以维持生态系统环境的良性发展。因此为了确保生态环境的可持续健康发展，必须协调好地下水的状态，这也是合理开发地下水资源应该注意的关键问题之一。生态系统错综复杂，也对地下水的利用造成了多重约束。而目前的地下水评价方法中，还没有将生态系统的影响考虑进去，地下水资源评价与生态环境联系较弱，构成了地下水评价方法的不精确。

3.3地下水评价方法缺乏有效的模型体系

干旱区与半干旱区转化频繁，影响地下水形成的因素地域性大，时间长，具有不定的动态性。对于这样复杂的情况，目前在地下水评价中一般采用单一的参数模型，还缺乏多方面影响因素的模型。此外，从理论上讲，地下水的开采具有明确的定义，但是在实际操作中，还存在着许多不确定因素，以及难以控制的指标。利用单一模型很难精准的评价出地下水资源、水位、水质以及地下水流场和含盐量分布等。因此，对地下水评价时，需要多方面考虑，将各个影响因素联系在一起，建立一个全方位具体实用的模型，才能有效地实现地下水资源与生态环境的可持续发展。

4　干旱区地下水资源的评价方法

地下水资源的评价方法主要有水均衡分析法以及其它模拟分析方法等。

4.1水均衡分析法

水均衡法是通过设计一个水量平衡方程式,也就是根据质量守衡原理，运用一定的技术方法测定方程式中有关的收入项（补给量）和支出项（消耗量）,已达到测定地下水量的一种经典方法,其优点是应用范围广、原理简单，计算简便等,常用于大面积地下水资源评价。水均衡分析法的评价步骤主要有（1）划分均衡区：依据水文、地质条件的不同，将研究区域划分为多部分，便于计算，通常将计算区域划分为2级。（2）确定均衡期：均衡期的确定，应选择具有代表性的年份，并注意使用资料的年限。（3）确定均衡要素：均衡要素指的是均衡方程中所有收入项和支出项。（4）确定水文地质参数：其参数决定着计算的精确性。包括两类，一类是均衡要素中的参数，二是地下水本身具有的属性特征。（5）均衡计算：根据均衡方程式，进行计算（6）补给资源量的评价（7）储存资源量的评价（8）可开采资源量的评价：可开采资源量由三部分组成，一是增加的补给量，二是减少的排泄量，三是可动用的储存量。

4.2〔W·ZH〕地下水资源评价模型

该模型不仅表示分级、分层、分时段的地下水存储量,又可以表示补给量，因此又称为〔G·Z·S〕地下水资源评价模型。该模型运用的参数较多，方程式较复杂。该方法能较好地模拟农业干旱,进而能够帮助专家们分析当面对干旱时，应该注意的问题以及防治措施。有利于指导水资源的管理、调度等，具有现实意义。

5　结语

地下水是干旱地区水资源和生态环境安全的有力保证。干旱区与湿润地区的地下水脆弱性的概念、评价指标体系和评价方法完全不同。干旱地区由于特殊的气候条件，地下水环境系统不稳定。主要表现在降水量少,地下水的补给率低，干旱区地下水脆弱性一方面表现在容易受到外界污染，另一方面表现在水资源的日益紧缺和生态环境的恶化。干旱区的地下水资源因为受人为干预较大，因此具有很强的敏感性和易变性。因而受气候波动等自然因素和人为活动干扰变化强烈,即敏感性和易变性较强。基于引河水灌溉的干旱区地下水资源评价方法是实施可持续发展中一个新的研究领域，也是一个极其错综复杂的系统工程。只有不断的发展不断深入，研究出符合引河水灌溉的干旱区地下水资源评价方法，充分利用好地下水资源，这样所有的努力都将向可持续发展的目标前进。

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P641.4+3[文献码]B

1000-405X（2016）-7-389-2