旱情預報和地下水承載力的相關(guān)性

□劉曉璐（河北省石家莊水文水資源勘測局）

旱情預報和地下水承載力的相關(guān)性

□劉曉璐（河北省石家莊水文水資源勘測局）

我國地大物博，水資源總量大但呈現(xiàn)出明顯的分布不均現(xiàn)象，加之受到洪澇災害、水環(huán)境惡化、人口數(shù)量顯著增加、工農(nóng)業(yè)用水數(shù)量激增等影響，導致水資源供需矛盾逐漸凸顯，想要實現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展需要對水資源進行合理的評價。筆者以河北省為例，對旱情預報和地下水承載力之間的相關(guān)性進行分析，為促進水資源的保護和生態(tài)環(huán)境保護尋覓更多的良策，旨在為今后其他與此相關(guān)學科的研究奠定理論基礎(chǔ)。

河北??；旱情預報；地下水承載力；相關(guān)性

0 引言

我國水資源面臨著嚴峻的環(huán)境惡化、干旱缺水和洪澇災害等問題，人口數(shù)量不斷增加，經(jīng)濟社會的快速發(fā)展都不斷加劇了水資源供需矛盾。地下水資源則是地區(qū)發(fā)展的基礎(chǔ)性、資源，必須要做到有效的保護和開發(fā)，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。這就需要對水資源的承載能力進行正確的評價，為地下水資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)等提供保障。旱情預報工作則是需要對當前當?shù)氐暮登楝F(xiàn)狀進行分析然后再預測其發(fā)展趨勢，并根據(jù)不同的干旱等級提出專門的應(yīng)對措施，旱情信息一般包含了雨水情、墑情以及地下水埋深等數(shù)據(jù)。結(jié)合地下水承載能力來對某個區(qū)域的旱情進行分析屬于新的嘗試。

1 地下水承載力內(nèi)容及河北省水文條件簡述

1.1 地下水承載力內(nèi)容簡述

地下水承載力主要指的是在某個區(qū)域內(nèi)當前現(xiàn)有的經(jīng)濟水平和技術(shù)水平下，能夠提供給人民生活用水、生態(tài)環(huán)境保護用水以及工業(yè)生產(chǎn)的最大供水能力。具體可以從3個方面來進行分析：第一，地下水的承載力衡量必須包含4個方面的因素，比如經(jīng)濟、生態(tài)、社會和技術(shù)等。第二，地下水承載力可以采用具體的閾值進行表示，而且閾值的高低和當?shù)氐乃Y源管理水平及經(jīng)濟水平密切相關(guān)，與這兩種獨立因素之間呈現(xiàn)正比關(guān)系，當然也應(yīng)該注意生態(tài)環(huán)境對水資源承載力所產(chǎn)生的制約作用。第三，地下水資源承載力并不是固定不變的值，而是屬于一種東臺梁，比如隨著開發(fā)技術(shù)工藝的提高或者水利工程質(zhì)量的提升，水資源的開發(fā)量也會增大，這就會導致地下水承載力跟著提升。如果人為故意的進行水資源的挖潛，過度開發(fā)便會是使水資源的環(huán)境出現(xiàn)惡化，導致污水和水土流失，最終使地下水的承載力相應(yīng)減少。

1.2 河北省水文條件概述

河北屬于溫帶大陸性氣候，四季分明，年日照時間為2303.10h，無霜期則是處于81d至204d之間，平均降水量為484.50mm，降水由東南向西北遞減，最高氣溫為7月，平均溫度為18℃至27℃之間，1月平均溫度則是在3℃以下。河北省境內(nèi)包含海河和灤河，其中包含以下主要的支系流域，如大清河、子牙河、永定河和北運河等。京杭大運河流經(jīng)河北省東部的衡水、形態(tài)、滄州和廊坊等地方。河北省的地表水資源探測的數(shù)量為120.17億m2，地下水資源量則為122.57億m2，全國人均水資源量約占全國的1/7。由此看出河北省的水資源總量其實并不豐富，人均水資源更少，這就需要科學合理的保護水資源，分析地下水承載力也具有重要的現(xiàn)實意義。

2 建立專門的評價指標體系

研究分析旱情預報和地下水承載力之間的相關(guān)性必須要構(gòu)建完善的評價指標體系，指標可以從多個角度出發(fā)進行構(gòu)建，比如：地下水的承載人口，當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展水平以及可控水量等。因此，影響某個區(qū)域地下水承載力大小的因素也較多，比如：供需水、水資源開發(fā)等。

文章所建立的評價體系將會按照客觀性、獨立性和完全性的原則來進行建設(shè)，當然也需要同時考慮到地下水資源本身具備的差異性，構(gòu)建起來的評價指標和體系也必然具備想對性。本次納入評價體系中的指標共分為八項，分別代表影響著地下水承載力的不同參數(shù)，文中分別將不同的因素用U表示，其中U1代表更低灌溉率，地下水可以灌溉的面積與耕地面積的比值；U2代表地下水的利用效率，地下水供水量和當?shù)乜衫玫牡叵滤Y源之間的比值；U3代表的是地下水資源開發(fā)利用程度，地下水供水量和資源總量之間的關(guān)系；U4和U5分別代表供水和需水模數(shù)；U6代表的是地下水重復利用率，計算方式為可重復利用的水資源和地下水資源總量之間的比值；人均供水量用U7表示；生態(tài)環(huán)境用水率用U8表示。這8個因素對水資源承載力的影響不同，按照這種不同的影響將其分為3個等級，1級說明地下水資源還有很大的利用空間，而3級則說明當?shù)氐牡叵滤Y源其實已經(jīng)達到了飽和狀態(tài)，整體來看2級是地下水承載力最佳的狀態(tài)，這個階段中水資源不僅得到了一定程度的開發(fā)，而且也還有繼續(xù)開發(fā)的潛力，如表1所示。

表1 地下水資源承載力等級分布示意圖表

3 以河北省為例對旱情預報和地下水承載力相關(guān)性的分析

3.1 對旱情預報和地下水承載力相關(guān)性的理論層面分析

水資源和旱情之間的關(guān)系度比較大，通俗點說水資源會直接決定某個地區(qū)旱情的程度。而地下水資源則是水資源體系中的構(gòu)成部分，和旱情之間也存在一定的相關(guān)性。從理論角度來看，如果地表水儲量豐富、河道和降水的滲透補給就會使得地下水的水位出現(xiàn)明顯升高，而土壤中的含水量也會增加，農(nóng)業(yè)用水大幅度降低，地下水資源豐富，此時進行低下水的開發(fā)也是最佳時期。豐水年的地下水承載力評分幾乎會超過0.90分以上，甚至是更高；但如果是降水比較少的年數(shù)，不僅需要采用人工灌溉的方式補償土壤的缺水現(xiàn)象，而且地表水也會因為大量的減少需要由地下水進行不急，此時地下水必然會在、明顯降低。我國的一些地區(qū)常年處于干旱，這就是因為存在了較多數(shù)量的地下水超采區(qū)域，地表會出現(xiàn)沉降、龜裂甚至塌陷的現(xiàn)象，此時的地下水承載力評分值一般是0.05的極限值，說明地下水的承載力已經(jīng)達到了飽和狀態(tài)，無法進行進一步的開采。但如果是平水年，地下水承載力的評分值則是會處于0.05分和0.65分之間。在傳統(tǒng)進行旱情預測的過程中一般不會將地下水承載力納入考察范圍之內(nèi)，但實際上人們所進行的大規(guī)模地下水開采會導致地面塌陷、沉降等地質(zhì)災害，會為人類社會帶來嚴重的經(jīng)濟損失。

3.2 以河北省為例計算該區(qū)域地下水資源承載力

結(jié)合河北省的實際情況，選取該區(qū)域內(nèi)2016年省內(nèi)各種評價指標，可以發(fā)現(xiàn)各因素構(gòu)成的評價因素集如式（1）所示：

綜合以上數(shù)據(jù)，采用層次分析方法以及模糊綜合評價的方法來對河北省地下水資源承載力進行分析，本次在計算河北省地下水承載力時所選取的各個指標的權(quán)重等不同，分別如下：a1至 a8的數(shù)值依次為0.07，0.21，0.18，0.07，0.08，0.23，0.07，0.44.在評價矩陣中Rij所代表的是Ui對應(yīng)的等級隸屬函數(shù)，數(shù)值的計算可以根據(jù)評價因素實際的數(shù)值及對應(yīng)的分級指標進行計算，具體的評價矩陣式（2）所示：

結(jié)合評價體系中的公式以及各項評價指標的不同權(quán)重可以得到最終的計算結(jié)果，需要采用公式：B=A·R=（a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，a8），分別將各個數(shù)值的權(quán)重及具體數(shù)值帶入到公式中，可以得到R=（0.65，0.33，0.67），這項數(shù)值說明河北省地下水承載力的綜合評分值公式為：

計算可得最終得到的數(shù)據(jù)為0.79。

根據(jù)最終的計算結(jié)果來看，河北省地下水承載能力的綜合評價值在V1和V3的隸屬度都在0.60～0.70之間，而V2的評分值則是為0.33，綜合評分值為0.79，這說明河北省的地下水資源已經(jīng)得到較大程度的開發(fā)，開發(fā)潛力變得越來越小。結(jié)合河北省地下水資源實際用水來看與本次分析結(jié)果的一致性比較高，這也說明可以通過對地下水承載力的計算分析來預測當?shù)氐暮登轭A報，旱情預報和地下水承載力之間存在著必然聯(lián)系。在本次研究中需要應(yīng)用到大量的數(shù)據(jù)和公式，其中不管是哪一項數(shù)值發(fā)生了變化都需要重新進行計算，計算難度大，工作比較繁瑣，因此筆者建議可以在今后的計算中推廣計算機計算，這樣可以減少人力資源成本，減少資源浪費。

4 總結(jié)

河北省屬于季風氣候，四季明顯，降水量季節(jié)差異顯著，加之當?shù)厮Y源開采不當和人口增加的影響，導致地下水承載力逐漸達到飽和狀態(tài)。而旱情預報和地下水承載力之間存在一定的聯(lián)系，經(jīng)過計算分析驗證，發(fā)現(xiàn)對地下水承載力進行綜合評價和當?shù)氐膶嶋H情況十分接近，這就說明可以將地下水承載力的計算納入到旱情預報指標當中，提高旱情預報的準確性，有利于針對影響因素采取針對的解決措施。

［1］鄭萌.地下水動態(tài)承載力與區(qū)域旱情監(jiān)測預報探討［J］.河南水利與南水北調(diào)，2016（5）：41-42.

［2］郭建軍，劉尚君.旱情預報與地下水承載力關(guān)系探討——以陜西咸陽市區(qū)為例［J］.地下水，2010（5）：16-17.

［3］張芹，孫振玉，孫紅梅，宋慶健.地下水動態(tài)承載力與區(qū)域旱情監(jiān)測預報研究［J］.地下水，2008（3）：1-3.

P641

A

1673-8853（2017）09-0025-02

劉曉璐（1981.12-），女，工程師，主要從事水文情報預報、旱情監(jiān)測、地下水監(jiān)測等方面工作。

2017-7-7

編輯：劉 青