地下水库分类方式浅析

陈明健

（江苏地质矿产设计研究院， 江苏 徐州 221006）

0 引言

我国水资源的时空、地域分布特点导致很多地区严重缺水，为满足城市生产生活，农作物灌溉需要，很多地区大量开采地下水[1]，造成地面塌陷、地裂缝、地下水污染等地质灾害。由于上述问题的存在，储存及调蓄水资源的地下水库被越来越多应用于生产生活中[2]。地下水库(ground water reservoir)在国外通常指地下含水层(aquifer)[3-5]。在国内地下水库的概念是对比于地表水库提出的，指利用地下含水层做为调蓄空间的蓄水实体；林学钰[6]提出地下水库是一个具有多种功能，包含水的供给、储存、混合和输送且便于开发和利用的地下水储水地区；赵天石[7]提出地下水库是利用地下天然储水空间， 储存地下水资源的一种开发工程；杜汉学[8]提出地下水库就是存在于地下的天然大型储水空间，为便于社会接受， 将厚大含水层和大型储水构造命名为“地下水库”。针对地下水库的重要性，寻找一种合理的便于科研及工作人员接受的地下水库分类方式显得愈发重要。

1 现有地下水库分类方式及优缺点

1.1 按地下水库构筑形式分类及优缺点

按地下水库有无构筑形式分成三类[6]：

(1)无坝地下水库：指不需要建设地下挡水坝便能形成有效蓄水库容的地下水库。

(2)有坝地下水库：有坝地下水库是指当储水区边界不满足封闭条件时， 需要修建拦截地下水流的挡水坝， 形成可调蓄库容的地下水库。

(3)混合型地下水库：指地下水库边界中，有的边界修建了挡水坝，有的边界则利用天然隔水边界，此种地下水库属于混合型地下水库。

优点：按筑坝形式对地下水库进行分类，便于直观了解地下水库是否进行人为干预。

缺点：上述分类过于简单，按筑坝形式分类体现不出地下水库的个性差异，如无坝地下水库可能是两条隔水断层之间的孔隙含水层为主的地下水库，也可能是两条隔水断层之间裂隙含水层为主的岩溶地下水库。同时上述分类并未结合地下水的相关知识，按筑坝形式分类的地下水库缺乏学术性，不便于交流。

1.2 结合地区特点分类及优缺点

结合地下水库的介质、地貌成因和位置、人为开采情况等将辽宁省地下水库划分为五种类型：调蓄型、开采漏斗型、河谷型、陆地岩溶型、滨海岩溶型[7]。

优点：此种分类方式在实际应用中因地制宜，具有地方特色。通过地下水库介质、地貌成因、位置、人为开采情况对地下水库进行分类便于直观了解某一地下水库现状，同时结合地下水相关知识，提高了地下水库学术性，便于相关人员准确并快速了解地下水库。

缺点：上述分类依据较多、分类较复杂且无法概括所有地下水库。

1.3 按介质类型分类及优缺点

利用地下水含水介质进行分类[9]。包括孔隙地下水，裂隙地下水及岩溶地下水。李旺林教授在地质亚类上对地下水库进行划分，在每一地下水库大类基础上结合地貌及地理位置划分亚类地下水库。

优点：按含水介质分类，能够说明地下水库的具体含水介质类型，直观形象；同时应用地下水相关知识，使分类更具有学术性。在亚类划分上结合地貌及地理位置使地下水库的分类更加实用。

缺点：所谓的孔隙、裂隙、岩溶等地下水库，并不是一成不变的。三者之间随时可能相互转化，此种分类不能从严格意义上包含全部地下水库。

1.4 按地下水类型分类及优缺点

利用地下水类型进行分类[10]，地下水库可划分为潜水地下水库、承压水地下水库及潜水—承压水地下水库。

优点：地下水类型划分可囊括全部地下水库。

缺点：按地形水类型划分不能体现地下水库个体差异性，比如北京张坊岩溶地下水库[13]和尖包河地下水库[15]，都属于潜水地下水库，但二者之间存在较大差别，张坊岩溶地下水库含水介质是岩溶含水层，而尖包河地下水库含水介质是砂岩孔隙含水层。

2 地下水库分类方式探讨

2.1 地下水库划分依据

针对上述分类方式存在的不足，参考地表水库分类方式。在具体分类时要做到包含地下水库全部的同时还应体现每个地下水库的个性差异。本次划分采用多指标组合形式，并结合地表水库部分指标对地下水库分类方式进行探讨。选取指标如下：地下水类型及库容指标包含全部地下水库，水库库区所在位置及水库建设目的确保每个地下水库的个体差异。最终分类方式为水库库区所在位置+水库建设目的+库容+地下水类型。

2.2 包含全部地下水库的指标

（1）地下水类型：地下水类型包括潜水和承压水。结合李旺林教授按地下水类型对地下水库进行分类。地下水类型及其组合形式为指标可包含全部地下水库。具体包括潜水、承压水和潜水-承压水组合型。

（2）库容：地表水库的库容是划分水库等级的依据。通过库容将地表水库分为五个等级，用来判断水库蓄水量、水库安全等级及水库永久建筑物、临时建筑物等级的指标。将库容引用到地下水库作为地下水库分类依据的指标，可直观了解地下水库蓄水量、人工参与筑坝的建筑物等级、地下水库污染控制等级。结合地表水库库容划分，地下水库库容在划分时应尽量与地表水库的分类相似，便于推广使用。目前已建的地下水库大部分不足10 亿m3，故将库容大于10 亿m3的地下水库定为特大型，结合地表水库库容标准按区间差将库容指标定为特大型、大型、中型、和小型（表1）[11]。

表1 地下水库分级标准 Table 1 Groundwater reservoir classification standard

2.3 地下水库个体差异指标

（1）水库库区所在位置：水库库区所在位置即地下水库的具体地点。目前已建水库按库区所在位置划分共两种；一种省份+具体地点（区或县）为单位划分，如北京张坊岩溶地下水库[12]、北京西郊地下水库[13]；以流域为单位划分，如台兰河山前地下水库[14]。考虑到不是所有地下水库都坐落在河流流域内以及某些地下水库范围大于所在流域的面积，同时各省均有详细的地质图及地质资料，以省份+具体地点划分，可获取地下水库所在地区的地质类型及含水层介质类型，因此统一采用省份加具体地点作为地下水库库区所在位置的分类指标，以此来体现地下水库的个体差异性。

（2）水库建设目的：建设地下水库有很多目的，如满足生产生活用水需求、阻止海水入侵、滞留洪水、解决由于前期过分开采地下水带来的降落漏斗问题、地面沉降问题、地裂缝问题等。虽然建设地下水库有很多目的但各个地方建设地下水库的目的也不尽相同。如人口众多的北京，建设地下水库主要解决生活用水问题；辽宁省的沿海城市建设地下水库主要目的是防止海水入侵污染地下水；上海市建设地下水库，在满足生活用水的同时也起到防止地面沉降的目的。因此将水库建设目的列为地下水库分类指标可了解当前地下水库所在地区面临的主要问题，是地下水库分类必不可少的指标。

3 地下水库分类方式举例

3.1 北京西郊地下水库所属类型

按上述地下水库分类指标对北京西郊地下水库分类。北京西郊地下水库位于永定河冲洪积扇的中上部，含水层介质以卵砾砂石为主。在昆明湖、紫竹院、陶然亭至西红门一线以西地带为单一含水层区， 地下水类型为潜水，以东地带含水层由单一变为2～3层结构， 地下水由潜水和承压水组成；地下水库的面积为333 km2，以1983 年最高水位， 计算出地下水调蓄库容为8 亿m3；北京西郊地下水库主要供北京市水源三厂、水源四厂、石景山水源地以及首都钢铁公司供水水源地取水使用，建设目的主要用于工业用水和居民生活引用水[13]。综上，北京西郊地下水库最终分类为：北京西郊生产生活类大型潜水、潜水-承压水组合地下水库。

3.2 北京张坊岩溶地下水库所属类型

按上述地下水库分类指标为北京张坊岩溶地下水库分类。张坊岩溶地下水库，属半开放式山前浅埋岩溶地下水系统，含水层位于拒马河流域，含水介质以岩溶含水层为主。为单一含水层，地下水类型是潜水；可调蓄库容为2330×104m3，最大调蓄库容为4690×104m3；作为应急水源地，主要为北京西部企事业单位供水，即以生产生活用水为主[12]。综上，北京张坊岩溶地下水库最终分类为：北京张坊生产生活类中型潜水地下水库。

4 结论

本文对已有地下水库分类方式进行探讨，并详细介绍其优缺点。针对目前分类方式存在的不足，指出地下水库分类应同时兼顾共性和个性差异的原则；提出多指标组合分类法对地下水库进行分类；利用上述方法对北京西郊地下水库和北京张坊岩溶地下水库进行划分。主要结论如下：

（1）多指标组合分类法包含指标为水库库区所在位置、水库建设目的、水库库容及地下水类型。水库库区所在位置及建设目的指标保证地下水库个体差异；地下水类型和库容指标包含全部地下水库。最终按水库库区所在位置+水库建设目的+库容+地下水类型对地下水库进行分类。

（2）以北京西郊地下水库、北京张坊岩溶地下水库为例，利用上述方式进行分类，其中北京西郊地下水库具体分类为北京西郊生产生活类大型潜水、潜水-承压水组合地下水库；北京张坊岩溶地下水库具体分类方式为北京张坊生产生活类中型潜水地下水库。