基于水資源優(yōu)化配置的地下水資源可開采量研究

楊玉良

摘 要：文章分析了地下含水量的性質(zhì)和變化，以及地下含水量和地下可采水量之間的關(guān)系，據(jù)此分析實現(xiàn)水資源合理配置的內(nèi)容和方法。

關(guān)鍵詞：地下含水量；地下可采水量；水資源合理化配置

1 緒論

地下水資源是指在一定期限內(nèi)，能提供給人類使用的，且能逐年得到恢復(fù)的地下淡水量。一般地下水資源是按照地面入滲補給量（包括天然補給量和開采補給量）來計算的。因此，地下水資源的開采一般不應(yīng)超過補給量，否則會給環(huán)境帶來危害。地下水因為開采便利、水質(zhì)較好、供水穩(wěn)定等優(yōu)點，一般被作為優(yōu)質(zhì)供水源，但隨著經(jīng)濟的逐漸發(fā)展，全球一體化趨勢的深入，環(huán)境能源消耗逐漸增加，在地表水供應(yīng)不足的情況下，人們?yōu)榱松婧桶l(fā)展，大量開采地下水，導(dǎo)致地下水位下降、地面沉降、海水入侵等問題。所以對地下水可開采量的分析，是保護水環(huán)境，保護流域內(nèi)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，因此，在水資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上進行地下水資源可開采量的研究是當(dāng)前備受關(guān)注的問題。

2 地下含水量性質(zhì)分析

地下水具有多種特性，一是分布廣泛性，與地上水資源一般分布在水文網(wǎng)范圍內(nèi)不同，地下水資源分布地域比較廣泛，受地理條件和水文地質(zhì)條件的制約較小，因此一般地下水工程投資少、見效快，可分散采集和就地利用。二是可恢復(fù)性，地下水資源處于一種隨時變化的狀態(tài)，補給和消耗一般處于動態(tài)平衡。三是水量和水質(zhì)的穩(wěn)定性，地下水因為位于地下，受人類活動、天氣變化的影響較小，所以水質(zhì)相對干凈，水量也比較穩(wěn)定，不容易受到污染，但一旦受到污染，其治理難度和帶來的危害比地上水要嚴重。四是有限性，地下水雖然具有可恢復(fù)性，但如果長期大量開采又得不到補給，勢必會出現(xiàn)水資源虧空甚至枯竭，并帶來一定的生態(tài)和環(huán)境地質(zhì)危害?；诘叵滤奶匦?，地下含水量也具有動態(tài)變化的性質(zhì)。地下水未經(jīng)開采之前，自然水系的補給和排泄處于相對平衡的狀態(tài)，而遇到雨季，自然水系的補給增加，排泄不變，使地下含水層的水量增加，地下水位上升；旱季時，地下水排泄增加，水位下降。因此雖然短期之內(nèi)地下水量發(fā)展呈現(xiàn)不均衡的趨勢，但這種趨勢有一定的周期性，會受氣象、水溫變化等的影響，所以長期來看地下水量呈現(xiàn)動態(tài)平衡狀態(tài)。

3 地下水含量與地下可采水量關(guān)系

當(dāng)對地下水進行開采后，地下含水量會減少，地下水位從自然基準面逐漸下降，而因為地下水具有自動恢復(fù)的特性，以維持水位在動態(tài)平衡，當(dāng)?shù)叵滤恳驗槿斯ら_采而出現(xiàn)下降時，地下水會自然補充一些水量。因此抽水井在含水層除了本身的地下水含量之外，其實還抽取了一部分補給量，隨著人工抽水量的不斷增加，被抽取的補水量也在不斷增加，當(dāng)增加到與開采量持平的時候，就會停止抽取補給量，水位會逐漸降到自然基準面，形成穩(wěn)定的地下水位。

雨季時，自然補給量十分充足，不僅可以滿足本身的人工開采量，還會有剩余的補給量，自然去補充疏干量，此時抽水井再次進行工作，重新抽取補給量，導(dǎo)致補給量減少，當(dāng)補給量減少到與開采量差不多平衡時，水位出現(xiàn)回升，在某個高度維持穩(wěn)定。以滄州為例，5月份為汛初，9月份為汛末，期間均為汛期，在2017年年底，滄州市淺層地下水平均埋深相比5月底有所下降，而相比9月底有所上漲，雖然漲幅不大，但總體水位呈現(xiàn)動態(tài)變化趨勢。

旱季時，自然補給量本身就減少，地下水的自我恢復(fù)性達不到平衡，如果在開采時依然按照原來的采水量進行開采，則需要對抽水井的下降漏斗和疏干量進行擴大，提高抽取的補給量，當(dāng)抽取的補給量與開采量差不多平衡時，地下水位會從現(xiàn)在的基準面降低到另一個基準面，并逐漸穩(wěn)定。

出于對地下含水量與地下可開采量之間的關(guān)系的分析，我們認為地下可采水量會有兩種發(fā)展趨勢：一是處于理想狀態(tài)下在旱季時借用的疏干量等到雨季會全部補充回來，這樣當(dāng)年地下水位的最大降低量不會超過地下水開采設(shè)備的最長吸程，所以可以保持長期的開采量穩(wěn)定。二是在旱季時借用的疏干量等到雨季沒有全部補充回來，而且歷年來雨季的補給量無法補充這個疏干量，會導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，經(jīng)過一定時間后甚至?xí)^地下水開采設(shè)備的最長吸程，此時開采設(shè)備會失敗，因此無法保證長期穩(wěn)定的開采量。

因此，如果我們希望保持長期穩(wěn)定的地下水可開采量，必須滿足兩個條件，一是保證地下水補給量與開采量維持動態(tài)平衡；二是保證地下水位最大深度不能超過地下水開采設(shè)備所允許的降深。

4 實現(xiàn)水資源合理化配置

對我國而言，本身屬于人口大國，雖然我國有著較為豐富的水資源儲備，但人均用水量不足，水資源在各地區(qū)的分布也存在較大差距，無法滿足不同地區(qū)人口和社會發(fā)展的需求?；诖?，要想實現(xiàn)經(jīng)濟和社會的穩(wěn)定發(fā)展，需要對水資源進行優(yōu)化配置，將水資源儲備量多但需水較少地區(qū)的水資源轉(zhuǎn)移到水資源儲備較少但需水量較大的地區(qū)，從而保證各地區(qū)居民的用水需求，比如說我國的南水北調(diào)工程。

4.1 水資源合理配置的內(nèi)容

水資源合理配置基本上就是根據(jù)某地區(qū)的水資源擁有情況和使用情況，合理規(guī)劃水資源的利用，同時注意干旱和水災(zāi)的抵御。進行水資源的合理配置，要進行目標區(qū)域水資源生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查工作，調(diào)查區(qū)域水資源的現(xiàn)狀、開發(fā)利用水平、降雨量等，根據(jù)本地區(qū)的水文地質(zhì)條件、地下水補水徑流排泄條件和多年來的地下水監(jiān)測資料，科學(xué)預(yù)測本地區(qū)水資源量和可開采量，然后根據(jù)本地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃進行水資源需求量的分析，并建立不同的需水模型，制定不同的優(yōu)化方案，然后計算不同方案下的水資源優(yōu)化配置和地下水可開采量結(jié)果，選擇最佳方案進行執(zhí)行。根據(jù)水資源的實際情況，運用合理的管理體系和技術(shù)手段進行規(guī)劃和改造水資源，并建立完善的水災(zāi)和旱災(zāi)防御體系，以求實現(xiàn)水資源更加科學(xué)合理的利用，促進地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

另外，水資源的合理配置是一項相當(dāng)復(fù)雜的工作，涉及到的學(xué)科知識較多，而且也需要其他基礎(chǔ)工作的輔助，這樣才能在各種影響水資源量的因素的前提下保證供求平衡，并對某地區(qū)水資源的發(fā)展?jié)摿M行預(yù)測和分析，從而為該地區(qū)進行后續(xù)的水資源的合理開發(fā)和利用奠定理論基礎(chǔ)。需要注意的是，水資源容易受到水文、地質(zhì)、氣象等因素的影響，因此在進行水資源調(diào)查時，需要充分考慮水文因素、生態(tài)因素、氣象因素、地質(zhì)因素和人類活動因素等的影響，在此基礎(chǔ)上全面分析水資源的變化和分布，從而為水資源的合理配置奠定基礎(chǔ)。

4.2 水資源合理配置的方法

一是水資源取水和用水配置。工作人員需要先行確定本地區(qū)水資源的種類和水質(zhì)，按照不同的用水需求（飲用水、工業(yè)用水、生活用水等）和需求分布合理設(shè)置取水點，同時對水資源的來源進行詳細的追蹤和分析。之后要根據(jù)地下水資源的往年埋深情況，判斷合理的開采深度和含水量，同時加強對地下水質(zhì)的檢測，包括微量元素、金屬元素、重金屬元素等的含量，針對不同的需求，確保這些元素含量不會超限，比如飲用水的話要嚴格進行水質(zhì)檢測，避免因為某些有害物質(zhì)超限而危害群眾健康。在用水方面，要根據(jù)水質(zhì)的高低滿足不同的用水目的，然后進行科學(xué)合理的水資源配置，比如最優(yōu)質(zhì)的水資源肯定是用作飲用水，水質(zhì)較差的水資源需要當(dāng)作生態(tài)保護水進行水質(zhì)的恢復(fù)等。除此之外還需要對各單位用水量進行統(tǒng)計，以便于為水資源的配置提供參考依據(jù)。在實際進行水資源配置時，需要做到用水和取水合理分配，達到供需平衡，從而提高水資源利用率。

二是水資源配置施工。第一是水源地的施工，通過挖井、建造水庫或水窖、筑堤壩等形式進行引水、儲水和蓄水工作，部分地形特殊的區(qū)域還需要建立水泵站，比如高山上。第二是目的地施工，主要是根據(jù)水資源的用水需求進行施工，滿足人們的生活用水、飲水用、農(nóng)業(yè)及工業(yè)用水等需求，而且一般情況下是用水人員自行建設(shè)。第三是水資源運輸工程，主要是由于不同地區(qū)之間水資源分布和需求不平衡，需要進行跨地區(qū)的水資源配置，比如南水北調(diào)工程。第四是污水處理工程的建設(shè)，我國在發(fā)展工業(yè)和農(nóng)業(yè)以及生活用水方面存在大量的污染用水，而實現(xiàn)這些污染用水的處理和循環(huán)再利用，則會給水資源合理配置減輕壓力。第五是市政水資源循環(huán)系統(tǒng)工程的建立，方便整個區(qū)域的水資源形成完整的網(wǎng)絡(luò)，并促進水網(wǎng)的聯(lián)動，從而促進水資源的合理配置。

三是水資源其他配置。一方面是水資源合理配置的法律法規(guī)和規(guī)章制度的建立，保證水資源配置的合法化、規(guī)范化和合理化。另一方面是在地方政策上給予水資源合理配置工程一定的優(yōu)惠，比如給予海水淡化企業(yè)、污水處理企業(yè)等相關(guān)企業(yè)一定的經(jīng)濟補償，從而提高企業(yè)參與水資源合理配置的積極性。

5 結(jié)語

為了實現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展，我們需要對水資源進行合理配置，在分析地下水可開采量的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，促進社會和經(jīng)濟發(fā)展。

參考文獻：

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