適宜西北內(nèi)陸區(qū)地下水功能區(qū)劃的體系指標(biāo)屬性與應(yīng)用

王金哲，張光輝，崔浩浩，王 茜，董海彪，郝 靜

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，河北 石家莊 050061；2.自然資源部 地下水科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050061）

1 研究背景

在我國(guó)西北內(nèi)陸各流域的中下游平原區(qū)，例如甘肅的黑河流域和石羊河流域，降水少，氣候干旱，蒸發(fā)強(qiáng)烈，自然濕地與天然植被生態(tài)以及基本農(nóng)田質(zhì)量對(duì)地下水（潛水）埋藏狀況具有強(qiáng)烈依賴性[1-3]。潛水位埋深過(guò)大，地下水的地表生態(tài)功能受損，導(dǎo)致自然濕地和天然植被退化；潛水位埋深過(guò)淺，土壤鹽漬化加劇，影響基本農(nóng)田土地質(zhì)量。同時(shí)，地下水還是西北內(nèi)陸平原區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活生產(chǎn)發(fā)展的重要水源之一，不宜全流域、全時(shí)段禁止地下水開(kāi)采，尤其在上游山區(qū)降水連年偏枯情勢(shì)下春旱農(nóng)田灌溉仍需應(yīng)急開(kāi)采；如果全面禁止開(kāi)采，將會(huì)嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的平穩(wěn)發(fā)展。因此，開(kāi)展西北內(nèi)陸平原區(qū)地下水功能評(píng)價(jià)與科學(xué)區(qū)劃，對(duì)于促進(jìn)西北內(nèi)陸地區(qū)地下水超采與生態(tài)保護(hù)的“水位-水量”雙控管理具有十分重要意義。

西北內(nèi)陸各流域平原區(qū)，不僅年降水量不足300 mm，多數(shù)下游區(qū)不足100 mm，當(dāng)?shù)厣钌a(chǎn)用水和自然溫地及天然植被生態(tài)用水，幾乎完全依賴于上游出山地表徑流的下泄補(bǔ)給[4-5]。在水資源天然性緊缺的西北內(nèi)陸地區(qū)，如何實(shí)現(xiàn)地下水超采治理、自然濕地和天然植被生態(tài)修復(fù)，同時(shí)，又有效保護(hù)基本農(nóng)田土地質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)社會(huì)合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源，是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題[6-11]，不僅與不同植被群的不同生態(tài)水位密切相關(guān)，而且，還與這些自然生態(tài)保護(hù)區(qū)周邊的基本農(nóng)田防控大范圍鹽漬化加劇的土壤鹽漬化極限有關(guān)[12-13]。如此多元因素制約，如何實(shí)現(xiàn)西北內(nèi)陸平原區(qū)地下水功能的科學(xué)區(qū)劃，已成為破解當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)用水與自然生態(tài)需水之間沖突矛盾的關(guān)鍵[14]。地下水功能區(qū)劃的前提和基礎(chǔ)方面，地下水功能評(píng)價(jià)體系不僅需要充分考慮地下水系統(tǒng)的自然資源屬性、天然生態(tài)與環(huán)境屬性，還需要充分考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)屬性，科學(xué)和精準(zhǔn)圈定地下水的資源供給主導(dǎo)功能區(qū)域、亟需修復(fù)和保護(hù)的生態(tài)主導(dǎo)功能區(qū)域，支撐主管部門(mén)精準(zhǔn)合理管控，進(jìn)而，才能最大限度地發(fā)揮地下水的資源、生態(tài)功能最佳綜合功效和自然生態(tài)合理保護(hù)[15-16]。

目前，我國(guó)地下水功能區(qū)劃的研究主要集中于兩個(gè)方面：一是基于水利部下發(fā)的《地下水功能區(qū)劃分技術(shù)大綱》（2005年8月），開(kāi)展的全國(guó)性地下水功能區(qū)劃[17-19]；二是基于中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局印發(fā)的《地下水功能區(qū)評(píng)價(jià)和區(qū)劃技術(shù)要求》（2006年6月），開(kāi)展的華北平原、東北地區(qū)、山西六大盆地和西北地區(qū)地下水功能評(píng)價(jià)與區(qū)劃[20-23]。二者共性是都以地下水的主導(dǎo)功能作為區(qū)劃必要條件，即都把區(qū)域地下水的自然資源屬性、生態(tài)環(huán)境屬性和經(jīng)濟(jì)社會(huì)屬性作為基礎(chǔ)條件考慮，且重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)。二者不同之處，水利部門(mén)的地下水功能區(qū)劃，一、二級(jí)功能分區(qū)給定具體的判別條件，尤其涉及地下水資源功能，需滿足條件才能進(jìn)行功能分區(qū)，全國(guó)范圍內(nèi)的劃分標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一；而自然資源國(guó)土部門(mén)的地下水功能區(qū)劃，首先依據(jù)統(tǒng)一的地下水功能評(píng)價(jià)與區(qū)劃指標(biāo)體系，分別構(gòu)建符合各大區(qū)域（西北、華北、東北地區(qū)等）地下水系統(tǒng)自然屬性規(guī)律的地下水功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，充分考慮《地下水功能區(qū)評(píng)價(jià)和區(qū)劃技術(shù)要求》基本技術(shù)要求，然后，開(kāi)展全流域或全區(qū)域地下水功能評(píng)價(jià)，再在功能評(píng)價(jià)成果的基礎(chǔ)上，集合各流域或地區(qū)管理需求，進(jìn)行地下水功能區(qū)劃。雖然自然資源國(guó)土部門(mén)的地下水功能區(qū)劃是建立在功能評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，但它是基于1∶25萬(wàn)區(qū)域地下水資源及其環(huán)境問(wèn)題調(diào)查評(píng)價(jià)，尚不能適應(yīng)流域尺度高精度的地下水功能區(qū)劃，尤其是支撐“水位-水量”雙控管理的地下水功能區(qū)劃。

本項(xiàng)成果是在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“我國(guó)西部特殊地貌區(qū)地下水合理開(kāi)發(fā)與生態(tài)功能保護(hù)”的大量調(diào)查、監(jiān)測(cè)和綜合研究基礎(chǔ)上，繼承性創(chuàng)新研發(fā)而成。研究中針對(duì)西北內(nèi)陸平原區(qū)流域水循環(huán)過(guò)程、平原區(qū)地表水-地下水之間頻繁轉(zhuǎn)化和地下水形成特點(diǎn)，以及干旱強(qiáng)烈蒸發(fā)條件下自然濕地、天然植被綠洲和農(nóng)田土壤質(zhì)量（鹽漬化狀況）對(duì)地下水位強(qiáng)烈依賴的獨(dú)特性，和生態(tài)嚴(yán)重退化及地下水嚴(yán)重超采急需針對(duì)性科學(xué)治理、確保地下水合理開(kāi)發(fā)與生態(tài)有效保護(hù)的需求，充分考慮了不同類型、不同單元生態(tài)環(huán)境退變的漸變-質(zhì)變-災(zāi)變情勢(shì)與地下水位埋深之間閾值相關(guān)性和空間分布特征。該方法的顯著特點(diǎn)是，以流域尺度為基本研究單元，除重點(diǎn)考慮了驅(qū)動(dòng)地下水系統(tǒng)功能變化的開(kāi)采影響之外，還將出山地表徑流水量在向中、下游輸運(yùn)途徑中引用、轉(zhuǎn)化為地下水及地下水轉(zhuǎn)化為地表水等水文效應(yīng)作為重要研究?jī)?nèi)容，并高度重視在中、下游及其不同區(qū)帶地下水位埋深變化對(duì)生態(tài)環(huán)境維持作用（功能）的關(guān)系量化識(shí)別，不僅增設(shè)了“自然濕地景觀維持性”和“資源更新性”，還新增了“濕地環(huán)境與地下水關(guān)聯(lián)度”“湖泊泉補(bǔ)與地下水關(guān)聯(lián)度”“綠洲覆蓋與地下水關(guān)聯(lián)度”和“土地荒漠化與地下水關(guān)聯(lián)度”等生態(tài)功能的要素指標(biāo)（圖1），使大部分地下水功能評(píng)價(jià)指標(biāo)都賦有了新的內(nèi)涵，這樣更符合西北內(nèi)陸平原區(qū)地下水及其相關(guān)生態(tài)功能的自然屬性特征，因此奠定了客觀開(kāi)展干旱半干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃的科學(xué)基礎(chǔ)。

圖1 干旱區(qū)地下水功能評(píng)價(jià)體系的架構(gòu)

2 基本術(shù)語(yǔ)與區(qū)劃原則

2.1 基本術(shù)語(yǔ)干旱區(qū)地下水功能是指我國(guó)西北內(nèi)陸各流域中、下游區(qū)地下水的質(zhì)和量及其在空間和時(shí)間上的變化對(duì)人類社會(huì)和環(huán)境所產(chǎn)生作用或效應(yīng)，主要包括地下水的資源供給功能和生態(tài)環(huán)境維持功能等。

干旱區(qū)地下水資源功能是指西北內(nèi)陸各流域中、下游區(qū)具備一定的補(bǔ)給、儲(chǔ)存和更新條件的地下水資源供給保障作用或效應(yīng)，具有相對(duì)獨(dú)立、穩(wěn)定的補(bǔ)給源和水的供給保障能力。

干旱區(qū)地下水生態(tài)功能是指西北內(nèi)陸各流域中、下游區(qū)地下水系統(tǒng)對(duì)陸表植被、湖泊（濕地）或土地質(zhì)量良性維持的作用或效應(yīng)，如果地下水系統(tǒng)發(fā)生變化，則生態(tài)環(huán)境會(huì)做出相應(yīng)的改變。

干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃是指依據(jù)西北內(nèi)陸各流域中、下游區(qū)淺層地下水的自然屬性、社會(huì)屬性和生態(tài)環(huán)境關(guān)聯(lián)性在區(qū)域上相似性及差異性，基于地下水功能評(píng)價(jià)結(jié)果及其優(yōu)勢(shì)與弱勢(shì)功能空間分布狀況和保護(hù)管控相關(guān)法規(guī)，按照確認(rèn)的指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行地下水功能分區(qū)的行為，以支撐西北內(nèi)陸地區(qū)地下水合理開(kāi)發(fā)與生態(tài)有效保護(hù)為目的。

2.2 地下水功能區(qū)劃原則在西北內(nèi)陸各主要流域，氣候、水循環(huán)條件與過(guò)程、地下水系統(tǒng)賦存與時(shí)空分布規(guī)律，以及自然濕地和天然植被生態(tài)對(duì)潛水埋藏狀況依賴關(guān)系等方面都具有相同或相似性，決定了那里的地下水功能在空間上分布具有相似的區(qū)帶性和特征。由此，形成如下統(tǒng)一的干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃原則：（1）貫徹新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)要求，尊重自然、順應(yīng)自然和保護(hù)自然，充分考慮西北內(nèi)陸平原地下水功能的自然屬性特征和承載能力。（2）立足于地下水自然屬性，兼顧長(zhǎng)期人為因素影響下的社會(huì)屬性和生態(tài)環(huán)境維持能力，以人與自然協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展為根本原則。（3）保護(hù)優(yōu)先與合理開(kāi)發(fā)并重，區(qū)域地下水開(kāi)發(fā)利用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮對(duì)下游區(qū)自然濕地和天然植被生態(tài)的影響與可接受程度，確保自然生態(tài)保護(hù)區(qū)地下水的生態(tài)水位不被破壞性干擾；同時(shí)，在保護(hù)生態(tài)時(shí)，也高度重視經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活生產(chǎn)用水的合理配額和應(yīng)急保障需求，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。（4）以流域尺度水循環(huán)和地下水系統(tǒng)水平衡為基礎(chǔ)，以地下水資源的數(shù)量評(píng)價(jià)及其補(bǔ)給、更新、儲(chǔ)存和生態(tài)功能狀況為主要依據(jù)，充分考慮現(xiàn)狀超采不合理的影響，遵循地表水-地下水系統(tǒng)之間相互補(bǔ)給和轉(zhuǎn)換的自然規(guī)律，兼顧地表水環(huán)境功能分區(qū)。（5）在兼有多種功能區(qū)域，實(shí)施優(yōu)勢(shì)功能合理利用與脆弱功能有力保護(hù)原則，盡可能實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)保護(hù)、多種功能互補(bǔ)和發(fā)揮地下水綜合功能最佳功效。

3 干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃體系與屬性指標(biāo)特征

3.1 地下水功能區(qū)劃體系架構(gòu)干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃體系由3類一級(jí)功能分區(qū)和8個(gè)亞類二級(jí)功能分區(qū)構(gòu)成。一級(jí)功能分區(qū)分別為地下水適宜開(kāi)采區(qū)、地下水生態(tài)功能保護(hù)區(qū)和地下水資源-生態(tài)脆弱區(qū)；二級(jí)功能分區(qū)分別為地下水規(guī)模開(kāi)采區(qū)、地下水適量開(kāi)采區(qū)、濕地保護(hù)區(qū)、植被保護(hù)區(qū)、泉水水源保護(hù)區(qū)、耕地質(zhì)量保護(hù)區(qū)、地下水控制開(kāi)采區(qū)和地下水禁止開(kāi)采區(qū)。如表1所示。

3.2 地下水功能區(qū)劃指標(biāo)屬性特征

3.2.1 一級(jí)區(qū)劃指標(biāo)屬性特征 從表1可見(jiàn)，在干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃體系中，地下水功能一級(jí)區(qū)劃分區(qū)由地下水適宜開(kāi)采區(qū)、地下水生態(tài)保護(hù)區(qū)和地下水資源-生態(tài)脆弱區(qū)組成，它們的指標(biāo)屬性特征如下：

（1）地下水適宜開(kāi)采區(qū)（記作“B1”類分區(qū)），它的指標(biāo)屬性是地下水功能綜合指數(shù)（R綜）≥0.6，且同時(shí)滿足地下水資源功能指數(shù)（R資）介于0.67～1.0和地下水生態(tài)功能指數(shù)（R生）＜0.34，即地下水的資源功能較強(qiáng)、生態(tài)功能弱；圈定區(qū)域的地下水系統(tǒng)在自然條件下補(bǔ)給水源充足、穩(wěn)定，富水性和滲透性較強(qiáng)，水質(zhì)優(yōu)良，地下水開(kāi)發(fā)利用對(duì)自然濕地、天然植被等生態(tài)自然保護(hù)區(qū)地下水埋藏狀況影響微小或無(wú)關(guān)聯(lián)。

表1 干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃指標(biāo)體系

（2）地下水生態(tài)功能保護(hù)區(qū)（記作“B2”類分區(qū)），它的指標(biāo)屬性是地下水的R綜≥0.6，且同時(shí)滿足地下水的R生介于0.67～1.0和R資＜0.34，即地下水的生態(tài)功能較強(qiáng)、資源功能弱；圈定區(qū)域的地下水生態(tài)功能敏感，地下水位持續(xù)、大幅變化會(huì)導(dǎo)致所在區(qū)域的自然濕地、天然植被或基本農(nóng)田土地質(zhì)量發(fā)生明顯的響應(yīng)變化，包括自然濕地萎縮、天然植被生態(tài)顯著退化或基本農(nóng)田土壤鹽漬化加劇。因此，該區(qū)域地下水不宜大規(guī)模開(kāi)采，生態(tài)保護(hù)為主導(dǎo)。

（3）地下水資源-生態(tài)脆弱區(qū)（記作“B3”類分區(qū)），它的指標(biāo)屬性是地下水的R綜＜0.6，且同時(shí)滿足地下水的R資＜0.67和R生＜0.67，即地下水的資源功能和生態(tài)功能較弱，都不占據(jù)地下水的優(yōu)勢(shì)功能區(qū)域；圈定區(qū)域的地下水系統(tǒng)在自然條件下具有一定的水源補(bǔ)給能力，但是，地下水資源不具備規(guī)模化開(kāi)采的承載能力，同時(shí)，該區(qū)域天然植被生態(tài)與地下水埋藏狀況之間關(guān)聯(lián)性微弱，抵御氣候干旱和人類活動(dòng)影響的自我修復(fù)能力弱。

3.2.2 二級(jí)區(qū)劃指標(biāo)屬性特征

（1）B1類分區(qū)指標(biāo)屬性特征。B1類分區(qū)是指“地下水適宜開(kāi)采區(qū)”一級(jí)區(qū)劃下，再根據(jù)地下水資源功能的資源占有性、資源調(diào)節(jié)性、資源更新性和資源可用性等指標(biāo)屬性特征而劃分，主要?jiǎng)澐譃榈叵滤m宜規(guī)模開(kāi)采區(qū)（簡(jiǎn)稱“可規(guī)模開(kāi)采區(qū)”）和地下水適宜限量開(kāi)采區(qū)（簡(jiǎn)稱“適量開(kāi)采區(qū)”）。

①地下水適宜規(guī)模開(kāi)采區(qū)的指標(biāo)屬性特征，地下水資源功能的資源占有性強(qiáng)（記作C1-Ⅰ）、資源可用性較強(qiáng)（記作C4-Ⅱ），或者地下水資源功能的資源占有較強(qiáng)（記作C1-Ⅱ）、資源可用性強(qiáng)（記作C4-Ⅰ）；圈定區(qū)域的地下水具有較強(qiáng)的水源補(bǔ)給能力和較強(qiáng)可開(kāi)發(fā)利用能力。

②地下水適宜限量開(kāi)采區(qū)的指標(biāo)屬性特征，地下水資源功能的更新性強(qiáng)（記作C2-Ⅰ）、資源調(diào)節(jié)性較強(qiáng)（記作C3-Ⅱ），或者地下水資源功能的更新性較強(qiáng)（記作C2-Ⅱ）、資源調(diào)節(jié)性強(qiáng)（記作C3-Ⅰ）；圈定區(qū)域的地下水具有較強(qiáng)的可更新能力和較強(qiáng)調(diào)節(jié)能力。

（2）B2類分區(qū)指標(biāo)屬性特征。B2類分區(qū)是指“地下水生態(tài)功能保護(hù)區(qū)”一級(jí)區(qū)劃下，再根據(jù)與地下水埋藏狀況密切相關(guān)的不同生態(tài)環(huán)境類型，主要包括自然濕地、天然植被、農(nóng)田土壤鹽漬化程度和泉水水源等，劃分為自然濕地（湖泊）保護(hù)區(qū)、泉水水源保護(hù)區(qū)、天然植被保護(hù)區(qū)和基本農(nóng)田耕地質(zhì)量保護(hù)區(qū)（簡(jiǎn)稱“耕地質(zhì)量保護(hù)區(qū)”）。

①自然濕地（湖泊）保護(hù)區(qū)的指標(biāo)屬性特征，自然湖泊-濕地生態(tài)狀況與地下水埋藏狀況關(guān)聯(lián)性強(qiáng)或較強(qiáng)（記作C5-Ⅰ或C5-Ⅱ），地下水生態(tài)功能強(qiáng)；圈定區(qū)域的地下水功能以生態(tài)功能為主導(dǎo)，地下水的生態(tài)位埋深對(duì)該區(qū)濕地水域面積及植被生態(tài)具有較強(qiáng)的維系作用。

②泉水水源保護(hù)區(qū)的指標(biāo)屬性特征，泉水溢出數(shù)量或質(zhì)量與地下水埋藏狀況關(guān)聯(lián)性強(qiáng)或較強(qiáng)（記作C5-Ⅰ或C5-Ⅱ），地下水資源功能和生態(tài)功能都強(qiáng)；圈定區(qū)域的地下水具有資源-生態(tài)景觀雙重功能，地下水位埋藏狀況對(duì)泉水溢出數(shù)量及景觀質(zhì)量都具有較強(qiáng)的維系作用。

③天然植被保護(hù)區(qū)的指標(biāo)屬性特征，非自然濕地分布區(qū)的天然植被對(duì)地下水位埋深具有較強(qiáng)的依賴性（記作C6-Ⅰ或C6-Ⅱ），地下水生態(tài)功能強(qiáng)；圈定區(qū)域的地下水功能以生態(tài)功能為主導(dǎo)，地下水的生態(tài)位埋深對(duì)該區(qū)天然植被生態(tài)具有較強(qiáng)的維系作用，包括干旱半干旱區(qū)的梭梭、白刺、檸條和檉柳等植被，這類保護(hù)區(qū)主要位于自然濕地外圍區(qū)域的荒漠化區(qū)和人工綠洲與沙漠之間過(guò)渡帶。

④耕地質(zhì)量保護(hù)區(qū)的指標(biāo)屬性特征，主要是指分布在自然濕地分布區(qū)周邊的基本農(nóng)田所在范圍，由于地下水位淺埋而土壤鹽漬化加劇，由此該區(qū)域的耕地質(zhì)量對(duì)地下水位埋深具有較強(qiáng)的依賴性（記作C7-Ⅰ或C7-Ⅱ），地下水生態(tài)功能強(qiáng)；圈定區(qū)域的地下水功能以生態(tài)功能為主導(dǎo)，地下水位淺埋對(duì)對(duì)該區(qū)耕地質(zhì)量具有負(fù)面作用，水位過(guò)淺、土壤鹽漬化程度升高。因此，需合理調(diào)控地下水位埋深，嚴(yán)控土壤鹽漬化程度加劇，確保土地質(zhì)量安全。

（3）B3類分區(qū)指標(biāo)屬性特征。B3類分區(qū)是指“地下水資源-生態(tài)脆弱區(qū)”一級(jí)區(qū)劃下，再根據(jù)地下水資源的占有性、可用性和生態(tài)關(guān)聯(lián)性等屬性狀況，劃分為地下水控制開(kāi)采區(qū)（簡(jiǎn)稱“控采區(qū)”）和禁止開(kāi)采區(qū)（簡(jiǎn)稱“禁采區(qū)”）。

①地下水控制開(kāi)采區(qū)的指標(biāo)屬性特征，地下水資源功能的資源占有性和資源可用性都“一般”（記作C1-Ⅲ、C4-Ⅲ），地下水生態(tài)功能也“一般”；圈定區(qū)域的地下水具有一定的水源補(bǔ)給能力，可調(diào)節(jié)性開(kāi)采，主要服務(wù)短期應(yīng)急保障性供水。

②地下水禁止開(kāi)采區(qū)的指標(biāo)屬性特征，地下水資源功能的資源占有性較差（記作C1-Ⅳ）和資源可用性差（記作C4-Ⅴ），地下水生態(tài)功能較差；圈定區(qū)域的地下水不宜開(kāi)采，需專注生態(tài)功能保護(hù)。

4 干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃實(shí)現(xiàn)方法

通過(guò)“干旱半干旱區(qū)地下水功能評(píng)價(jià)與區(qū)劃理論方法”的評(píng)價(jià)，最終獲得基于剖分網(wǎng)格精度（例如30 m×30 m）的全區(qū)域地下水綜合功能評(píng)價(jià)綜合指數(shù)（R綜）、資源功能評(píng)價(jià)指數(shù)（R資）、生態(tài)功能評(píng)價(jià)指數(shù)（R生）和7個(gè)屬性指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果，包括地下水資源占有性、資源更新性、資源調(diào)節(jié)性和資源可用性，以及地下水對(duì)景觀環(huán)境維持性、對(duì)植被環(huán)境維持性和對(duì)土地環(huán)境維持性；然后，應(yīng)用MapGIS空間特征分析技術(shù)，編繪上述10項(xiàng)評(píng)價(jià)成果區(qū)域空間分布圖，這些圖都是按照統(tǒng)一的規(guī)范和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（5個(gè)等級(jí)），展現(xiàn)評(píng)價(jià)區(qū)地下水的資源功能、生態(tài)功能、綜合功能和7項(xiàng)屬性狀況的區(qū)域分布特征，構(gòu)成地下水功能區(qū)劃的基礎(chǔ)和圈定分區(qū)的科學(xué)依據(jù)。

在上述10幅成果圖及其數(shù)據(jù)庫(kù)支撐下，主要依據(jù)干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃分原則、R綜成果數(shù)據(jù)和區(qū)劃指標(biāo)體系（表1），編制評(píng)價(jià)區(qū)地下水功能區(qū)劃結(jié)果圖。在西北內(nèi)陸各流域的不同區(qū)帶，R綜耦合了資源功能、生態(tài)功能和7個(gè)屬性指標(biāo)的狀況。換言之，評(píng)價(jià)區(qū)的R綜內(nèi)涵由7個(gè)屬性指標(biāo)分別表征，然后分別由資源功能和生態(tài)功能集合表達(dá)，最終兩項(xiàng)功能有機(jī)耦合，構(gòu)成地下水綜合功能狀況（R綜）。雖然數(shù)萬(wàn)個(gè)評(píng)價(jià)（剖分）單元的R綜值千姿百態(tài)、內(nèi)涵千差萬(wàn)別，但是，都集中介于地下水功能評(píng)價(jià)規(guī)范的5個(gè)等級(jí)之內(nèi)。

在上述研究基礎(chǔ)上，依據(jù)地下水的R資和R生評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合R綜進(jìn)行一級(jí)地下水功能區(qū)劃；然后，在地下水資源功能的主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)（即R資≥0.67）區(qū)域內(nèi)，依據(jù)地下水資源占有性、資源更新性、資源調(diào)節(jié)性和資源可用性的評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行B1類二級(jí)功能區(qū)劃；在地下水生態(tài)功能的主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)（即R生≥0.67）區(qū)域內(nèi)，依據(jù)地下水對(duì)景觀環(huán)境維持性、對(duì)植被環(huán)境維持性和對(duì)土地環(huán)境維持性的評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行B2類二級(jí)功能區(qū)劃；在地下水資源功能、生態(tài)功能的非優(yōu)勢(shì)（即R資和R生＜0.67）區(qū)域內(nèi)，依據(jù)7項(xiàng)屬性指標(biāo)狀況的評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行B3類二級(jí)功能區(qū)劃。由此，初步完成一個(gè)流域的地下水功能區(qū)劃。

下一步，進(jìn)行地下水功能區(qū)劃的實(shí)地效驗(yàn)和完善，重點(diǎn)核查地下水功能區(qū)劃的分界和重要保護(hù)區(qū)劃分范圍的客觀符合性。野外實(shí)地效驗(yàn)之前，需設(shè)計(jì)控制性驗(yàn)證路線、重點(diǎn)驗(yàn)證點(diǎn)，尤其在流域上、中游區(qū)段，一般為人工綠洲區(qū)，R綜評(píng)價(jià)結(jié)果的等級(jí)普遍較高、R生評(píng)價(jià)結(jié)果的等級(jí)較低；在下游區(qū)段，R綜評(píng)價(jià)結(jié)果的等級(jí)普遍較高、R資評(píng)價(jià)結(jié)果的等級(jí)較低。實(shí)地效驗(yàn)中，務(wù)必將7幅屬性指標(biāo)評(píng)價(jià)成果圖帶到現(xiàn)場(chǎng)，驗(yàn)證中不可或缺。因?yàn)樵谖鞅眱?nèi)陸各主要流域，自上游山區(qū)至下游的自然濕地分布區(qū)，不僅地貌、植被生態(tài)和地下水埋藏狀況分帶強(qiáng)，而且，土壤類型、水文和水文地質(zhì)條件分帶特征也十分明顯，加之，以河道為條帶的相變影響，二級(jí)地下水功能分區(qū)驗(yàn)證需要更深入。

最后，結(jié)合野外實(shí)地驗(yàn)證情況，并參考當(dāng)?shù)刂鞴懿块T(mén)的技術(shù)要求，進(jìn)行地下水功能區(qū)劃成果圖的勘誤、完善和定稿，編制《XYZ 流域地下水功能區(qū)劃及其應(yīng)用說(shuō)明書(shū)》。

5 干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃應(yīng)用實(shí)例

本文中的干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃應(yīng)用驗(yàn)證區(qū)域，選擇在西北內(nèi)陸石羊河流域，以其中游的武威盆地和下游的民勤盆地作為主要研究區(qū)，研究區(qū)總面積8170 km2。

基于上述區(qū)劃方法，獲得石羊河流域地下水功能區(qū)劃成果，如圖2所示。其中，一級(jí)功能區(qū)劃的B1類（地下水適宜開(kāi)采區(qū)）分區(qū)面積2500 km2，占研究區(qū)總面積的30.60%；B2類（地下水生態(tài)功能保護(hù)區(qū)）分區(qū)面積1054 km2，占研究區(qū)總面積的12.90%；B3類（地下水資源-生態(tài)功能脆弱區(qū)）分區(qū)面積4616 km2，占研究區(qū)總面積的56.50%。B1類功能保護(hù)分區(qū)主要位于評(píng)價(jià)區(qū)南部的祁連山前沖積扇帶，為由巨厚砂卵礫石層組成的強(qiáng)補(bǔ)給徑流分布區(qū)，出山地表徑流的河水和夏季雨洪漫流是地下水的主要補(bǔ)給水源，植被生態(tài)以人工綠洲為主，與地下水埋藏狀況之間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。B2類功能保護(hù)分區(qū)主要位于武威盆地和民勤盆地的下游區(qū)和盆地邊緣地區(qū)，包括青土湖自然濕地保護(hù)區(qū)、石羊河濕地保護(hù)區(qū)、沖洪積扇緣與細(xì)土平原交接處的泉水溢出水源保護(hù)區(qū)，以及鄰近濕地保護(hù)區(qū)的農(nóng)田耕地質(zhì)量保護(hù)區(qū)，這些區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)地下水（潛水）位埋深狀況普遍依賴性較強(qiáng)，每當(dāng)?shù)叵滤婚L(zhǎng)時(shí)間、大幅升降變化，這些生態(tài)系統(tǒng)都會(huì)呈現(xiàn)明顯的響應(yīng)變化。B3類功能保護(hù)分區(qū)主要分布在人工綠洲區(qū)、荒漠區(qū)和人工綠洲-荒漠區(qū)過(guò)渡區(qū)帶，它們的外圍是巴丹吉林沙漠或騰格里沙漠區(qū)。

在B1類（地下水適宜開(kāi)采區(qū)）一級(jí)功能區(qū)，二級(jí)功能區(qū)劃結(jié)果，分別為地下水規(guī)模開(kāi)采區(qū)面積1471 km2，占該功能區(qū)面積的58.84%；地下水適量開(kāi)采區(qū)面積1029 km2，占41.16%。在B2類（地下水生態(tài)功能保護(hù)區(qū)）一級(jí)功能區(qū)，二級(jí)功能區(qū)劃結(jié)果，分別為自然濕地保護(hù)區(qū)面積118 km2，占該功能區(qū)面積的11.20%；天然植被保護(hù)區(qū)面積510 km2，占48.39%；泉水水源保護(hù)區(qū)面積101 km2，占9.58%；耕地質(zhì)量保護(hù)區(qū)面積325 km2，占30.83%。在B3類（地下水資源-生態(tài)功能脆弱區(qū)）一級(jí)功能區(qū)，二級(jí)功能區(qū)劃結(jié)果，分別為地下水控采區(qū)面積2372 km2，占該功能區(qū)面積的51.39%；地下水禁止開(kāi)采區(qū)面積2244 km2，占該功能區(qū)面積的48.61%。地下水規(guī)模開(kāi)采區(qū)和適量開(kāi)采區(qū)主要分布在山前補(bǔ)給地帶，該區(qū)的東部地下水補(bǔ)給能力略弱；自然濕地保護(hù)區(qū)、天然植被保護(hù)區(qū)、耕地質(zhì)量保護(hù)區(qū)和泉水水源保護(hù)區(qū)，主要分布在下游區(qū)和盆地的邊緣地區(qū)；地下水控采區(qū)位于盆地中部的人工綠洲區(qū)，地下水系統(tǒng)具有一定的補(bǔ)給能力，但目前仍處于灌溉用水開(kāi)采引起的中等超采狀態(tài)；地下水禁采區(qū)位于盆地的西北荒漠區(qū)，地處地下水生態(tài)功能脆弱區(qū)域（圖2），以生態(tài)功能保護(hù)為主。

圖2 石羊河流域地下水功能區(qū)劃特征

6 結(jié)論

綜上所述，基于本科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“干旱區(qū)地下水功能評(píng)價(jià)與區(qū)劃理論方法”及其在石羊河流域應(yīng)用效驗(yàn)結(jié)果，適宜西北內(nèi)陸區(qū)地下水功能區(qū)劃的體系指標(biāo)屬性具有如下特征：（1）以流域尺度為研究單元，高度重視了在中、下游區(qū)及其不同區(qū)帶的地下水位埋深變化對(duì)生態(tài)環(huán)境維持作用，增設(shè)了“濕地環(huán)境與地下水關(guān)聯(lián)度”“湖泊泉補(bǔ)與地下水關(guān)聯(lián)度”“綠洲覆蓋與地下水關(guān)聯(lián)度”和“土地荒漠化與地下水關(guān)聯(lián)度”等生態(tài)功能的屬性指標(biāo)。（2）立足于地下水自然屬性，兼顧長(zhǎng)期人為因素影響下的社會(huì)屬性和生態(tài)環(huán)境維持能力，以及保護(hù)優(yōu)先與合理開(kāi)發(fā)并重的原則，突出了盡可能實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)保護(hù)、多種功能互補(bǔ)的宗旨。（3）干旱區(qū)地下水功能區(qū)劃體系由3類一級(jí)功能分區(qū)和8個(gè)亞類二級(jí)功能分區(qū)構(gòu)成。它依據(jù)地下水的資源占有性、更新性、調(diào)節(jié)性、可用性和自然濕地與天然植被等生態(tài)關(guān)聯(lián)性，劃分了二級(jí)功能保護(hù)分區(qū)。（4）在西北內(nèi)陸石羊河流域應(yīng)用效驗(yàn)，結(jié)果符合當(dāng)?shù)氐叵滤x存條件和功能狀況。其中，一級(jí)功能區(qū)劃的B1類面積占研究區(qū)總面積的30.60%、B2類面積占12.90%和B3類面積占56.50%。在B1類一級(jí)功能區(qū)內(nèi)，地下水規(guī)模開(kāi)采區(qū)面積占該功能區(qū)面積的58.84%、適量開(kāi)采區(qū)面積占41.16%；在B2類一級(jí)功能區(qū)內(nèi)，自然濕地保護(hù)區(qū)面積占該功能區(qū)面積的11.20%、天然植被保護(hù)區(qū)面積占48.39%、泉水水源保護(hù)區(qū)面積占9.58%和耕地質(zhì)量保護(hù)區(qū)面積占30.83%。