地下水資源評(píng)價(jià)方法現(xiàn)狀與展望

□劉麗宏

地下水資源評(píng)價(jià)方法現(xiàn)狀與展望

□劉麗宏

介紹了目前比較常用的地下水資源評(píng)價(jià)方法，分析了各種評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為評(píng)價(jià)方法的采用提供了思路。

評(píng)價(jià)方法；水均衡法；數(shù)值法；參數(shù)率定；數(shù)值模型

河北省屬資源型缺水省份，并以地下水為主要供水水源。隨著河北省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地下水超采問題日益突出，導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，形成了大面積的超采區(qū)和地下水降落漏斗，引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問題。為了進(jìn)一步掌握區(qū)域地下水開發(fā)利用情況，河北省需要在原有的水資源評(píng)價(jià)工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化，在進(jìn)行區(qū)域水資源評(píng)價(jià)的同時(shí)兼顧局域水資源評(píng)價(jià)，系統(tǒng)全面評(píng)價(jià)河北省水資源可利用狀況。本文對(duì)地下水資源評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了梳理，結(jié)合當(dāng)前最新的科技進(jìn)展，對(duì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了展望。為未來河北省水資源評(píng)價(jià)提供思路。

1.主要評(píng)價(jià)方法現(xiàn)狀

1.1 水均衡法

水均衡法是目前最為常用的一種地下水資源評(píng)價(jià)方法，指在某一均衡期內(nèi)，某均衡域內(nèi)的總補(bǔ)給量等于總排泄量和蓄變量之和。在多年均衡的情況下，均衡域內(nèi)的總補(bǔ)給量等于總排泄量。

水均衡法計(jì)算和評(píng)價(jià)地下水資源，采用代表區(qū)域多年平均情況的某一系列并逐年計(jì)算各個(gè)補(bǔ)給項(xiàng)（或排泄項(xiàng)），然后求算總補(bǔ)給量(或總排泄量)和地下水資源量。具體應(yīng)用中，山區(qū)計(jì)算總排泄量比較方便，多以計(jì)算總排泄量為主來評(píng)價(jià)山區(qū)的地下水資源；平原區(qū)地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料豐富，試驗(yàn)資料較多，容易計(jì)算各項(xiàng)補(bǔ)給量，所以多以計(jì)算總補(bǔ)給量來評(píng)價(jià)區(qū)域地下水資源。山區(qū)總排泄量包括基流量、山前側(cè)向排泄量、開采凈消耗量、潛水蒸發(fā)量等項(xiàng)。平原區(qū)總補(bǔ)給量包括降水入滲補(bǔ)給量、山前側(cè)向補(bǔ)給量、河道滲漏補(bǔ)給量、水庫（湖泊、閘壩）蓄水滲漏補(bǔ)給量、渠系滲漏補(bǔ)給量、渠灌田間入滲補(bǔ)給量、井灌回歸補(bǔ)給量、人工回灌補(bǔ)給量等項(xiàng)。

1.2 數(shù)值法

數(shù)值法采用網(wǎng)格剖分的形式將研究區(qū)域劃分為一個(gè)個(gè)小的計(jì)算單元，各個(gè)剖分區(qū)域節(jié)點(diǎn)上的數(shù)值是一個(gè)近似值，并且在理論上每個(gè)計(jì)算單元均滿足水平衡方程，并保證質(zhì)量守恒。數(shù)值法進(jìn)行地下水資源評(píng)價(jià)主要包括兩個(gè)過程，其一是調(diào)試參數(shù)，其二是水資源計(jì)算和評(píng)價(jià)。

數(shù)值法研究地下水的開采資源評(píng)價(jià)問題有著特殊的優(yōu)勢(shì)，它依據(jù)水均衡原理，可以詳細(xì)地勾畫和描述形狀復(fù)雜的水文地質(zhì)研究單元，復(fù)雜的邊界條件，各種補(bǔ)排項(xiàng)及其在時(shí)空分布上的變化，數(shù)值法建立在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上可以方便的模擬動(dòng)態(tài)情況下各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的水位變化和各個(gè)計(jì)算單元的各種補(bǔ)給量和排泄量的變化。它可以在給定開采量的情況下可以求算計(jì)算區(qū)域內(nèi)的地下水位變化，反之如果給定一個(gè)限定水位，則可以通過數(shù)值法求算可開采量。如果結(jié)合管理模型還可以有目的的對(duì)區(qū)域地下水進(jìn)行調(diào)控，有重點(diǎn)的對(duì)不同區(qū)域安排不同的開采方案，控制區(qū)域水位下降，減少地下水漏斗區(qū)、海水入侵區(qū)的水位狀況，改善環(huán)境，減少環(huán)境地質(zhì)問題和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

2.主要評(píng)價(jià)方法優(yōu)缺點(diǎn)

水均衡法主要用于計(jì)算和評(píng)價(jià)現(xiàn)狀地下水資源，簡(jiǎn)單明了，各個(gè)參數(shù)含義明確并有試驗(yàn)資料作基礎(chǔ)，計(jì)算和評(píng)價(jià)精度較高；水均衡法更多的反映了區(qū)域地下水資源量的一種“靜態(tài)”概念，對(duì)于地下水資源、可開采量的時(shí)空變化及其未來預(yù)測(cè)等“動(dòng)態(tài)”信息則難以有效反映。數(shù)值法源于水平衡理論和動(dòng)量守恒理論，除了主要用于評(píng)價(jià)現(xiàn)狀水資源和開采資源外，還特別適合于地下水位和開采量的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)，更能有效的反映動(dòng)態(tài)情況下區(qū)域地下水資源的時(shí)空變化；相對(duì)水均衡法而言，數(shù)值法方法復(fù)雜、參數(shù)率定繁瑣、使用相對(duì)困難。

兩種主要評(píng)價(jià)方法均依賴于研究對(duì)象的基礎(chǔ)資料和相關(guān)參數(shù)，計(jì)算參數(shù)的精度制約了地下水資源評(píng)價(jià)的精度，如給水度、滲透系數(shù)、降水入滲補(bǔ)給系數(shù)等，因此計(jì)算參數(shù)的研究是所有研究的基礎(chǔ)和重點(diǎn)。

一般而言，水均衡法適用范圍最廣，而模型法適用于研究程度較高，基礎(chǔ)資料豐富，水文地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)（區(qū)域或流域）。數(shù)值法需要更多外業(yè)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)資料來確定模型的概化和參數(shù)；由于數(shù)值法調(diào)參過程的非唯一性，一般而言數(shù)值法需配合水均衡法使用，兩者互相驗(yàn)證，并使用數(shù)值法來彌補(bǔ)水均衡法在研究區(qū)域時(shí)空分布上的弱點(diǎn)，使用數(shù)值模型進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。

基于以上分析，應(yīng)根據(jù)地下水資源評(píng)價(jià)的不同要求、水文地質(zhì)條件、開發(fā)利用程度、研究程度選用不同的評(píng)價(jià)方法，盡量使用多種方法以互相驗(yàn)證來提高計(jì)算精度。

3.展望

我省從第一次、第二次水資源評(píng)價(jià)中積累了大量的基礎(chǔ)資料，特別是近年來承擔(dān)了多項(xiàng)省、部級(jí)地下水專項(xiàng)研究，獲取了大量的水文地質(zhì)參數(shù)和研究成果，具備了開展多種方法進(jìn)行地下水資源評(píng)價(jià)的條件。

近年來，數(shù)據(jù)庫、GIS等相關(guān)學(xué)科應(yīng)用于地下水分析與計(jì)算，已經(jīng)取得了較好的成果。隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)和GIS的大力發(fā)展和河北省地下水資源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)平臺(tái)的建立和不斷完善，為河北省地下水資源評(píng)價(jià)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?！?/p>

2016-06-14

劉麗宏，女，漢族，張家口水文水資源勘測(cè)局，工程師。