基本概念

发布网友 发布时间：2022-02-28 00:04

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热心网友 时间：2022-02-28 01:33

（一）地下水资源分类及发展

在本次研究中，考虑到人类活动已经使地下水循环条件发生了明显变化，地下水的天然补给、径流、排泄水文过程发生显著变化，因此根据国家标准《水文地质术语》（GB/T 14157-93）和前面讨论的有关理念，采用如下基本概念。

地下水资源是指含水层中具有利用价值的地下水水量。我国关于地下水资源的分类及其概念经历了由“四大储量”到“三种水量”到“资源”的发展过程（徐恒力等，2001）。20世纪50年代开始，我国采用了前苏联的分类方法，包括动储量、静储量、调节储量和开采储量。然而，上述分类难以真实地反映一个系统的资源量（陈梦熊等，2002），尤其是在开采储量定义中仅考虑了地下水本身的数量和质量约束，没有考虑生态和地质环境对地下水利用的约束，难以适应可持续发展的要求。

20世纪70年代后期，出现地下水的补给量、储存量和允许开采量概念（GBJ27-88）。其中，补给量被定义为指天然状态或开采条件下，单位时间以各种方式进入到含水层的水量。补给量由天然补给量、人工补给量和开采激发补给量三部分构成；储存量是指地下水在多年循环交替过程中，积存于含水层中的重力水体积；允许开采量是指通过技术经济合理的取水构筑物，在整个开采期内出水量不会减少、动水位不超过设计要求、水质和水温变化在允许范围内、不影响已建水源地正常开采、不发生危害性工程地质现象的前提下，单位时间内从水文地质单元或取水地段开采含水层中可以取得的水量。

从理念上看，上述分类侧重于水源地的评价，描述的对象主要为含水层或含水岩组，体现了当时人们对地下水管理的需求和认识程度，在当时具有针对性和实际指导意义。但是，随着地下水系统理论的发展和可持续理念的提出，现代地下水资源管理发生了重大变化，人与自然和谐发展成为重要的要求，因此对地下水评价也提出了新的要求：一是要求从地下水系统整体把握地下水的数量、质量及其动态变化的内在规律性；二是要求综合考虑地下水系统的自然属性、社会属性及其相关的生态地质环境问题，重新认识地下水的资源属性、生态属性和地质环境属性，更加关注地下水系统的更新性、变化周期性和生态环境脆弱性等特点。由此，补给资源、天然资源、储存资源、开采资源等进入地下水资源评价体系中，有力地促进了地下水评价理论方法的发展。

补给资源：是指地下水含水系统从外界获得的、有补给保证的水量，其数量用整个系统补给量的多年平均值来表示。地下水系统通过各种途径从外界获得的、具有一定水化学特征、可资利用并按水文周期呈现规律性变化的多年平均补给量，是指来自地下水系统（或含水组）以外和地下水系统（含水组）之间越流的补给量，主要包括：大气降水入渗补给，河道、湖泊、渠系等地表水体渗漏补给，侧向径流（流入）补给，灌溉渗漏补给、含水组之间越流补给和人工回灌补给。

天然资源：俗称“地下水资源”，是指在自然水文循环条件下所形成的地下水补给量，主要是来自外系统的水量补给，不包括自身循环补给。天然资源量的组成，主要包括：大气降水入渗补给，河道、湖泊、渠系与渠灌等地表水体渗漏补给，侧向径流（流入）补给，含水组之间越流补给等。地下水在天然条件下通过各种途径，直接或间接地接受大气降水或地表水入渗补给而形成的具有一定水化学特征、可利用的补给水量，一般按水文周期的多年平均值考虑。

储存资源：是指含水系统在地质历史时期积累保存下来的水量，以含水系统地下水多年平均低水位以下的重力水体积表示。根据其自然属性，又分为容积储存资源和弹性储存资源。容积储存资源是指常压条件下，储存在含水层空隙中的重力水体积。一般以给水度与含水层体积之积计算其数量。弹性储存资源是指在大于常压条件下，侧压水头至含水层顶板范围内所有的压密效应水量。通常以弹性释水（或储水）系数与侧压水头的变化值和面积之积计算其数量。弹性释水（或储水）系数是指水头降低（上升）一个单位时，由于含水层内骨架的压缩（膨胀）和水的膨胀（压缩）而从水平面积为一个单位、高度等于含水层厚度的柱体中所释放出（容纳）的水量。实验表明，弹性释水系数理论值一般介于n×10^-3～n×10^-5之间（薛禹群等，1979）。

地下水弹性储存资源也具有可恢复性、活动性和调节性特点，但是更新的速度十分缓慢，往往显示出“非再生性”特征。Margat 等（1985）指出，从绝对的观点来看，没有任何孤立于天然水循环的地下水，只是不同含水层的水的运移速度各不相同。在地下水分布范围达数百甚至数千米的地方，水的运移速度仅为每年几毫米级，在地下循环需要数万年的时间。但是，这并不意味着地下水停止不动而非再生，只是再生速度非常缓慢而已。在开采条件下，可加速深层地下水资源再生速度，例如越流补给过程，约占补给量的80%以上（张光辉等，2002）。

开采资源：是指在经济技术条件合理、开采过程中不发生水质恶化或其他不良地质现象（如地面沉降、地面塌陷等），并对生态平衡不致造成不利影响的情况下，有保证的可供开采的地下水资源。上述定义中“经济合理、技术可行条件下”这一限定词，具有时代性，随着科学技术和经济社会发展，对其理解在不断完善。例如随着改革开放，山区和偏远地区的经济也在发展，对水的需求日益增长。在没有地表水可利用的地方，打井取水的需求和打井的经济承受能力都增加了。过去难以利用的地下水，现今已被开采利用了。另外，生态环境维持所需的生态水，也逐渐被考虑。因此，本次评价开采资源侧重于地下水资源补给能力和均衡利用，最大限度地避免引起环境地质问题，实现开发利用地下水资源与生存环境保护协调发展的良性机能。

浅层地下水开采资源与深层地下水开采资源内涵存在差异。其中浅层地下水开采资源一般是指在适当时间尺度（一般应在10年以上）区域水循环周期内的多年平均地下水资源有效补给量，即为总补给量减去消耗量。消耗量包括地下水蒸发量、侧向排泄量和越流排泄量。而深层地下水开采资源系指在足够长时间尺度（一般应在30年以上）区域水循环周期内的多年平均地下水资源有效补给量，主要包括侧向补给量和越流补给量。

地下水开采资源具有随着气候变化而发生周期性变化的特点，因此，在地下水资源评价中，需要充分考虑地下水的补给能力和补给周期性，特别是深层地下水资源，其补给周期长，补给量小。

总体来说，目前国内各有关部门对地下水资源的分类或采用的名词还没有完全统一（陈梦熊等，2002）。目前仍在执行的国家标准《水文地质术语》（GB/T 14157-93）中，就同时给出了补给量、储存量、允许开采量（可开采量）、天然资源、储存资源、开采资源的概念，并指出，通常在水源地评价中，常采用“量”的概念，而在区域水资源评价中常采用“资源”的概念。无论采用哪种分类和名词，定义中都渗透着可持续的理念，强调地下水开采过程中水量、水质、生态与地质环境方面的约束，这反映了地下水资源管理中的最新需求及对地下水系统及其与相邻系统之间的关系的新认识。

（二）地下水功能评价中有关水资源理念内涵

地下水功能评价是在流域尺度地下水系统中进行的，其中涉及的地下水数量均属于区域地下水资源评价的内容，因此，在地下水功能评价中均采用“资源”的概念。如前所述，鉴于目前国内对地下水资源的分类和概念尚未统一，且目前给出的定义中还存在一些不够明确的地方，在实际应用中可能产生不同的理解，就可能出现资源数量上的差异，为了保证地下水功能评价中资源数量的一致性和可比性，本书将功能评价中采用的概念及其内涵给出明确的界定。

1.地下水补给资源

地下水均衡中补给项包括三类水量：天然补给量、人工补给量和开采激发补给量。天然补给量实际上就是前面提到的天然资源，补给来源包括：降水入渗、天然地表水体渗漏补给（天然河道、湖泊等）和相邻系统的侧向流入和越流补给。人工补给包括两个方面：一是人类活动产生的副产品，如水库、渠道、灌溉等入渗补给；二是专门的地下水补给工程，如入渗坑、回灌井等人工回灌工程。开采激发补给主要是指在开采条件下含水层获得的大于天然补给量部分的补给量，包括地表水渗漏补给增量、降水入渗增量、越流补给增量、侧向补给增量等。理论上讲，采用天然补给的概念可以真实反映地下水系统的天然资源属性，是地下水管理中的基本资源量，但是，考虑到目前人类活动（地表水利工程、地下水大量开采等）已经使地下水的天然补给、径流、排泄水文过程以及相关水文地质参数均发生了显著变化，尤其在北方地区，已经很难找到纯粹天然状态。这种情况下，评价地下水天然资源并不现实。因此，在我国新一轮地下水资源评价中（张宗祜等，2004），尽管仍然采用了天然资源的概念，但评价是在承认现实地下水系统状态的基础上开展的，唯有如此，才能真实反映天然和人类活动共同作用下地下水资源的现状，这对于今后地下水资源管理具有现实意义。

基于上述原因，在地下水功能评价中，采用“补给资源”的概念，其内涵界定为：现状条件下地下水系统从外界获得的、有补给保证的、可资利用的多年平均水量，包括降水入渗补给、地表水（河道、湖泊、渠系、水库等）渗漏补给、地表水灌溉入渗补给、侧向补给、越流补给。需要指出的是：①现状条件是指在现存的人类和自然因素作用下的地下水动力条件和边界条件的基础上，评价地下水各项补给量；②侧向补给和越流补给是指通过所评价的地下水系统边界进入系统的侧向补给和越流补给，不包括评价系统内部子系统之间的交换量，以第四系平原盆地为例，侧向补给是指山区与平原界面上的侧向流入量，越流是指发生在第四系盆地与下伏含水系统界面之间的越流量，而第四系盆地内部不同含水层之间的侧向径流和垂向越流不属于补给资源评价的范畴；③对于灌溉入渗补给仅计算地表水灌溉入渗量，而地下水灌溉回归量属于重复利用量，不属于补给资源范畴。

2.地下水储存资源

对于地质历史时期积累并储存在含水层中水的资源属性，目前国内外尚存争议。有学者认为，这部分水量不具有可恢复性，对于一般地区供水的实际意义不大，因此，一般不予评价；而有的学者认为，含水层的储存能力是实现地下水稳定供水的重要保证，也是地下水的供水优势之一，而且对于应对突发事件的应急供水具有重要意义。在地下水功能评价中，考虑到含水层系统的储存调节功能是地下水功能的重要组成部分，因此，要求对地下水储存资源和可利用储存资源给予评价。

本书采用的地下水储存资源概念与国内外的认识一致，即含水系统在地质历史时期积累保存下来的水量，以含水系统地下水多年平均低水位以下的重力水体积表示。根据其自然属性，又分为容积储存资源和弹性储存资源。容积储存资源是指常压条件下储存在含水层空隙中的重力水体积；弹性储存资源是指大于常压条件下储存于含水层中的重力水体积。

3.地下水开采资源

地下水补给资源是地下水中可以再生的水量，也是地下水系统可以长期稳定提供的最大水量，单从水量均衡和补偿更新的角度而言，补给资源可以看做是地下水系统的最大开采资源，但由于受开采经济技术条件和生态环境的*，在实践中，这个量未必可以全部作为开采资源来供人类利用。

因此，从水循环理论和可持续利用出发，地下水功能评价中将开采资源界定为：在经济技术条件合理、不引起严重的人类不可接受的生态和环境地质问题条件下，可从地下水系统中持续开采的多年平均水量。

天然状态下，地下水系统自身以及地下水与相邻系统之间形成一种动态平衡关系，一旦开采地下水，总会打破这一天然平衡关系，并对天然生态系统和地质环境产生一定程度的影响，然而，人类为了生存和发展不可能因噎废食，关键是把握一个度的问题，因此，本书采用“不引起严重的人类不可接受的生态和环境地质问题”这一表述。在数量上地下水的开采资源等于补给量减去不可夺取的排泄量，其中不可夺取的排泄量有两层含义：一是目前经济技术条件下难以夺取的排泄量，如无效的蒸发蒸腾、侧向径流、越流等；二是指受生态和环境条件约束而不可夺取的排泄量，如为保证地表生态正常生存而必需消耗的蒸发蒸腾、为保证河道生态而必需的基流排泄、为避免海水入侵而必需的侧向排泄等。

4.地下水可利用储存资源

储存资源在水量上属于不可再生资源，从可持续开发利用的角度考虑，不允许长期开采利用，因此，一般不作为可利用资源进行评价。但是，在某些特殊情况下，地下水储存资源也可以发挥其独特的资源功能，如：①在某些人口稀少的偏远矿区，供水时间有限，如果在开采期限内，储存资源利用不会引起严重的生态和环境地质问题，开采停止后，可以通过外界的补给逐渐得以恢复；②在某些地区（如华北东部平原区），短期内没有其他可以替代的水源，则可以通过合理规划适当动用一部分储存资源；③在某些突发事件情况下（如现有水源污染），可以短期动用一部分储存资源作为应急供水水源。显然，在上述情况下，地下水储存资源也是地下水资源功能的重要组成部分。为此，在地下水功能评价中，将可利用储存资源定义为：在生态和环境地质条件约束下，可以动用的那部分储存量。显然，该量反映的是在不引起生态和环境地质问题前提下地下水系统能够提供的潜在的最大可利用储存量，体现了地下水系统的自然属性，至于这部分水量如何应用（如利用期限、时空布局等）属于具体的开发利用问题，不属于地下水功能评价的范畴。