旱情预报和地下水承载力的相关性

□刘晓璐（河北省石家庄水文水资源勘测局）

旱情预报和地下水承载力的相关性

□刘晓璐（河北省石家庄水文水资源勘测局）

我国地大物博，水资源总量大但呈现出明显的分布不均现象，加之受到洪涝灾害、水环境恶化、人口数量显著增加、工农业用水数量激增等影响，导致水资源供需矛盾逐渐凸显，想要实现水资源的可持续发展需要对水资源进行合理的评价。笔者以河北省为例，对旱情预报和地下水承载力之间的相关性进行分析，为促进水资源的保护和生态环境保护寻觅更多的良策，旨在为今后其他与此相关学科的研究奠定理论基础。

河北省；旱情预报；地下水承载力；相关性

0 引言

我国水资源面临着严峻的环境恶化、干旱缺水和洪涝灾害等问题，人口数量不断增加，经济社会的快速发展都不断加剧了水资源供需矛盾。地下水资源则是地区发展的基础性、资源，必须要做到有效的保护和开发，最终实现可持续发展。这就需要对水资源的承载能力进行正确的评价，为地下水资源开发、生态环境良性循环等提供保障。旱情预报工作则是需要对当前当地的旱情现状进行分析然后再预测其发展趋势，并根据不同的干旱等级提出专门的应对措施，旱情信息一般包含了雨水情、墒情以及地下水埋深等数据。结合地下水承载能力来对某个区域的旱情进行分析属于新的尝试。

1 地下水承载力内容及河北省水文条件简述

1.1 地下水承载力内容简述

地下水承载力主要指的是在某个区域内当前现有的经济水平和技术水平下，能够提供给人民生活用水、生态环境保护用水以及工业生产的最大供水能力。具体可以从3个方面来进行分析：第一，地下水的承载力衡量必须包含4个方面的因素，比如经济、生态、社会和技术等。第二，地下水承载力可以采用具体的阈值进行表示，而且阈值的高低和当地的水资源管理水平及经济水平密切相关，与这两种独立因素之间呈现正比关系，当然也应该注意生态环境对水资源承载力所产生的制约作用。第三，地下水资源承载力并不是固定不变的值，而是属于一种东台梁，比如随着开发技术工艺的提高或者水利工程质量的提升，水资源的开发量也会增大，这就会导致地下水承载力跟着提升。如果人为故意的进行水资源的挖潜，过度开发便会是使水资源的环境出现恶化，导致污水和水土流失，最终使地下水的承载力相应减少。

1.2 河北省水文条件概述

河北属于温带大陆性气候，四季分明，年日照时间为2303.10h，无霜期则是处于81d至204d之间，平均降水量为484.50mm，降水由东南向西北递减，最高气温为7月，平均温度为18℃至27℃之间，1月平均温度则是在3℃以下。河北省境内包含海河和滦河，其中包含以下主要的支系流域，如大清河、子牙河、永定河和北运河等。京杭大运河流经河北省东部的衡水、形态、沧州和廊坊等地方。河北省的地表水资源探测的数量为120.17亿m2，地下水资源量则为122.57亿m2，全国人均水资源量约占全国的1/7。由此看出河北省的水资源总量其实并不丰富，人均水资源更少，这就需要科学合理的保护水资源，分析地下水承载力也具有重要的现实意义。

2 建立专门的评价指标体系

研究分析旱情预报和地下水承载力之间的相关性必须要构建完善的评价指标体系，指标可以从多个角度出发进行构建，比如：地下水的承载人口，当地的经济发展水平以及可控水量等。因此，影响某个区域地下水承载力大小的因素也较多，比如：供需水、水资源开发等。

文章所建立的评价体系将会按照客观性、独立性和完全性的原则来进行建设，当然也需要同时考虑到地下水资源本身具备的差异性，构建起来的评价指标和体系也必然具备想对性。本次纳入评价体系中的指标共分为八项，分别代表影响着地下水承载力的不同参数，文中分别将不同的因素用U表示，其中U1代表更低灌溉率，地下水可以灌溉的面积与耕地面积的比值；U2代表地下水的利用效率，地下水供水量和当地可利用的地下水资源之间的比值；U3代表的是地下水资源开发利用程度，地下水供水量和资源总量之间的关系；U4和U5分别代表供水和需水模数；U6代表的是地下水重复利用率，计算方式为可重复利用的水资源和地下水资源总量之间的比值；人均供水量用U7表示；生态环境用水率用U8表示。这8个因素对水资源承载力的影响不同，按照这种不同的影响将其分为3个等级，1级说明地下水资源还有很大的利用空间，而3级则说明当地的地下水资源其实已经达到了饱和状态，整体来看2级是地下水承载力最佳的状态，这个阶段中水资源不仅得到了一定程度的开发，而且也还有继续开发的潜力，如表1所示。

表1 地下水资源承载力等级分布示意图表

3 以河北省为例对旱情预报和地下水承载力相关性的分析

3.1 对旱情预报和地下水承载力相关性的理论层面分析

水资源和旱情之间的关系度比较大，通俗点说水资源会直接决定某个地区旱情的程度。而地下水资源则是水资源体系中的构成部分，和旱情之间也存在一定的相关性。从理论角度来看，如果地表水储量丰富、河道和降水的渗透补给就会使得地下水的水位出现明显升高，而土壤中的含水量也会增加，农业用水大幅度降低，地下水资源丰富，此时进行低下水的开发也是最佳时期。丰水年的地下水承载力评分几乎会超过0.90分以上，甚至是更高；但如果是降水比较少的年数，不仅需要采用人工灌溉的方式补偿土壤的缺水现象，而且地表水也会因为大量的减少需要由地下水进行不急，此时地下水必然会在、明显降低。我国的一些地区常年处于干旱，这就是因为存在了较多数量的地下水超采区域，地表会出现沉降、龟裂甚至塌陷的现象，此时的地下水承载力评分值一般是0.05的极限值，说明地下水的承载力已经达到了饱和状态，无法进行进一步的开采。但如果是平水年，地下水承载力的评分值则是会处于0.05分和0.65分之间。在传统进行旱情预测的过程中一般不会将地下水承载力纳入考察范围之内，但实际上人们所进行的大规模地下水开采会导致地面塌陷、沉降等地质灾害，会为人类社会带来严重的经济损失。

3.2 以河北省为例计算该区域地下水资源承载力

结合河北省的实际情况，选取该区域内2016年省内各种评价指标，可以发现各因素构成的评价因素集如式（1）所示：

综合以上数据，采用层次分析方法以及模糊综合评价的方法来对河北省地下水资源承载力进行分析，本次在计算河北省地下水承载力时所选取的各个指标的权重等不同，分别如下：a1至 a8的数值依次为0.07，0.21，0.18，0.07，0.08，0.23，0.07，0.44.在评价矩阵中Rij所代表的是Ui对应的等级隶属函数，数值的计算可以根据评价因素实际的数值及对应的分级指标进行计算，具体的评价矩阵式（2）所示：

结合评价体系中的公式以及各项评价指标的不同权重可以得到最终的计算结果，需要采用公式：B=A·R=（a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，a8），分别将各个数值的权重及具体数值带入到公式中，可以得到R=（0.65，0.33，0.67），这项数值说明河北省地下水承载力的综合评分值公式为：

计算可得最终得到的数据为0.79。

根据最终的计算结果来看，河北省地下水承载能力的综合评价值在V1和V3的隶属度都在0.60～0.70之间，而V2的评分值则是为0.33，综合评分值为0.79，这说明河北省的地下水资源已经得到较大程度的开发，开发潜力变得越来越小。结合河北省地下水资源实际用水来看与本次分析结果的一致性比较高，这也说明可以通过对地下水承载力的计算分析来预测当地的旱情预报，旱情预报和地下水承载力之间存在着必然联系。在本次研究中需要应用到大量的数据和公式，其中不管是哪一项数值发生了变化都需要重新进行计算，计算难度大，工作比较繁琐，因此笔者建议可以在今后的计算中推广计算机计算，这样可以减少人力资源成本，减少资源浪费。

4 总结

河北省属于季风气候，四季明显，降水量季节差异显著，加之当地水资源开采不当和人口增加的影响，导致地下水承载力逐渐达到饱和状态。而旱情预报和地下水承载力之间存在一定的联系，经过计算分析验证，发现对地下水承载力进行综合评价和当地的实际情况十分接近，这就说明可以将地下水承载力的计算纳入到旱情预报指标当中，提高旱情预报的准确性，有利于针对影响因素采取针对的解决措施。

［1］郑萌.地下水动态承载力与区域旱情监测预报探讨［J］.河南水利与南水北调，2016（5）：41-42.

［2］郭建军，刘尚君.旱情预报与地下水承载力关系探讨——以陕西咸阳市区为例［J］.地下水，2010（5）：16-17.

［3］张芹，孙振玉，孙红梅，宋庆健.地下水动态承载力与区域旱情监测预报研究［J］.地下水，2008（3）：1-3.

P641

A

1673-8853（2017）09-0025-02

刘晓璐（1981.12-），女，工程师，主要从事水文情报预报、旱情监测、地下水监测等方面工作。

2017-7-7

编辑：刘 青