內(nèi)蒙古自治區(qū)地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)歷史沿革和現(xiàn)狀研究

熊海欽　田濱　丁楠　趙薇

[摘要]通過(guò)收集內(nèi)蒙古自治區(qū)1981～1983年（第一輪）、2001～2003年（第二輪）地下水資源評(píng)價(jià)資料及2010年以來(lái)全區(qū)各旗縣水文地質(zhì)調(diào)查、區(qū)劃、詳查報(bào)告，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比取得相應(yīng)水文地質(zhì)參數(shù)，進(jìn)行地下水資源區(qū)劃分，結(jié)合2020年氣象、開(kāi)采量、山區(qū)徑流量、灌溉量等數(shù)據(jù)計(jì)算出2020年全自治區(qū)地下水資源量325.5098×108m3／a，地下水可開(kāi)采資源量為138.546×108 m3／a。并與水利部門水資源評(píng)價(jià)進(jìn)行了合理性對(duì)比分析。

[關(guān)鍵詞]內(nèi)蒙古；地下水；資源評(píng)價(jià)；地下水資源區(qū)

水資源是實(shí)施山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理的關(guān)鍵因素。以我國(guó)陸域國(guó)土空間范圍內(nèi)的所有水體（液態(tài)水和固態(tài)水、淡水和咸水、地表水和地下水）為調(diào)查對(duì)象，從自然資源角度開(kāi)展調(diào)查，主要任務(wù)包括水域空間調(diào)查、水儲(chǔ)存量調(diào)查、水資源量調(diào)查、水資源質(zhì)量調(diào)查、年度變化調(diào)查、水資源專題調(diào)查評(píng)價(jià)等。開(kāi)展水資源基礎(chǔ)調(diào)查，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)及自然資源管理提供基礎(chǔ)信息支持。為內(nèi)蒙古自治區(qū)打造祖國(guó)正北方亮麗風(fēng)景線，水資源基礎(chǔ)調(diào)查-作高質(zhì)量發(fā)展勢(shì)在必行。

1 研究背景

隨著人口數(shù)量不斷增長(zhǎng)，對(duì)水資源的需求量與日俱增，水資源短缺已成為全球范圍內(nèi)有待解決的重要問(wèn)題。習(xí)近平總書記提出“要堅(jiān)持以水定城、以水定地、以水定人，把水資源作為最大的剛性約束，合理規(guī)劃人口、城市和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，堅(jiān)決抑制不合理用水需求。”依法開(kāi)展自然資源統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測(cè)工作，查清我國(guó)山水林田湖草等各類自然資源家底是自然資源部重要舉措，其中地下水是水資源的重要組成部分，也是人類賴以生存和發(fā)展的必要條件。是內(nèi)蒙古自治區(qū)絕大部分城市、工礦企業(yè)及農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的主要供水水源，甚至是唯一水源。而有效的開(kāi)發(fā)利用地下水資源，必須對(duì)地下水資源進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。

2 歷史沿革

全區(qū)第一輪地下水資源評(píng)價(jià)工作于1981年至1983年完成，歷時(shí)近三年。通過(guò)搜集中華人民共和國(guó)成立后30年內(nèi)蒙古自治區(qū)的水文地質(zhì)勘察成果和科研成果，分析研究全區(qū)水文地質(zhì)條件，計(jì)算了全區(qū)淺層地下水的天然補(bǔ)給資源量及可開(kāi)采資源量，并提出了不同地區(qū)對(duì)水資源合理開(kāi)發(fā)利用意見(jiàn)。

第二輪地下水資源評(píng)價(jià)工作于2001～2003年完成，歷時(shí)也近三年。在第一輪地下水資源評(píng)價(jià)工作的基礎(chǔ)上，利用建國(guó)50年來(lái)的地下水資源勘察研究成果，特別是利用了全區(qū)1：20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)普查及20年來(lái)的不同地區(qū)較大比例尺的農(nóng)田供水、城市供水、工廠（礦區(qū)）水資源勘察新成果。對(duì)第一輪地下水資源評(píng)價(jià)中的一些參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，并采用數(shù)值法等方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。并且按盟市完成了地下水資源評(píng)價(jià)。分析預(yù)測(cè)2010年、2030年地下水資源量的變化趨勢(shì)和開(kāi)發(fā)利用前景、地下水開(kāi)采潛力和地下水開(kāi)采利用保證程度。

3 現(xiàn)狀研究

3.1 現(xiàn)狀背景

第三輪地下水資源評(píng)價(jià)工作于2020年開(kāi)始，2020年6月16日中華人民共和國(guó)自然資源部下發(fā)《自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)司2020年工作要點(diǎn)》的涵（自然資調(diào)查函[2020]12號(hào)），其中第三項(xiàng)工作任務(wù)為《全國(guó)地下水資源評(píng)價(jià)》，由中國(guó)國(guó)土勘測(cè)規(guī)劃院牽頭，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局技術(shù)牽頭，省級(jí)自然資源主管部門分工負(fù)責(zé)。此次工作系統(tǒng)整理了內(nèi)蒙古自治區(qū)已有的水文地質(zhì)鉆孔資料，結(jié)合國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程勘探空格資料，系統(tǒng)收集整理內(nèi)蒙古自治區(qū)2000～2020年以來(lái)開(kāi)展的大量地下水資源勘查與區(qū)劃、流域、盆地水文地質(zhì)調(diào)查詳查報(bào)告、氣象、地下水監(jiān)測(cè)、水資源公報(bào)、統(tǒng)計(jì)年鑒等資料，細(xì)化地下水分區(qū)并和評(píng)價(jià)單元，建立水文地質(zhì)概念模型，更新評(píng)價(jià)參數(shù)，評(píng)價(jià)地下水資源量，形成內(nèi)蒙古自治區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)年度成果。目前為止地下水資源周期性評(píng)價(jià)正在進(jìn)行中。

3.2 自然地理

內(nèi)蒙古自治區(qū)地處祖國(guó)北部邊疆，東與黑龍江、吉林、遼寧三省接壤，南與河北、山西、陜西、寧夏相連，西與甘肅為鄰，北與蒙古、俄羅斯兩國(guó)交界。自治區(qū)東西長(zhǎng)約2500 km，南北寬約1700 km，總土地面積為118.3×104 km2，占全國(guó)土地總面積的12. 3％。

內(nèi)蒙古自治區(qū)地域遼闊，東西長(zhǎng)，南北窄。大部分地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。大興安嶺北段屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，巴彥高勒以西屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。冬季由11月至次年3月，長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月，夏季6～8月，春、秋季為過(guò)渡性季節(jié)，分別為4～5月和9～10月。具冬季漫長(zhǎng)多嚴(yán)寒，夏季短促而溫?zé)?，春季干旱多大風(fēng)，降水集中，蒸發(fā)強(qiáng)烈等特點(diǎn)。

3.3 地下水資源區(qū)劃分原則

（1）地下水系統(tǒng)應(yīng)具備相對(duì)完整的地下水補(bǔ)給、徑流、排泄特征；

（2）地下水資源一級(jí)區(qū)原則上與地表水資源一級(jí)區(qū)和大型內(nèi)流盆地劃分保持一致；

（3）地下水資源二級(jí)分區(qū)以地下水集水盆地兼顧不同尺度流域和區(qū)域水文地質(zhì)特征進(jìn)行劃分；

（4）地下水資源三級(jí)分區(qū)則在二級(jí)的基礎(chǔ)上，將集水盆地周邊山丘集水區(qū)和地下水平原匯流區(qū)劃分開(kāi)來(lái)；

（5）結(jié)合次級(jí)流域、含水層水文地質(zhì)特征，在三級(jí)分區(qū)的基礎(chǔ)上劃分地下水資源四級(jí)分區(qū)。

3.4 地下水資源分區(qū)

根據(jù)地下水資源分區(qū)原則及命名方式，本次評(píng)價(jià)工作將全區(qū)劃分為6個(gè)地下水資源一級(jí)區(qū)，13個(gè)地下水資源二級(jí)區(qū)，34個(gè)地下水資源三級(jí)區(qū)。

3.4.1 松花江流域地下水資源區(qū)

位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部。東以嫩江為界，西以中蒙邊界的巴彥烏拉山為界，南側(cè)以霍林河南部的分水嶺為界，西北大部以額爾古納河為界。南、西為隔水邊界，西北部的額爾古納河、東部的嫩江及其以南為排泄邊界。

3.4.2 遼河流域地下水資源區(qū)

位于自治區(qū)東南部，北為霍林河南側(cè)的分水嶺，西部為大興安嶺之南段，以分水嶺為界，南部為燕山山脈東段，以七老圖山、努魯爾虎山分水嶺為界，東部為西遼河平原。北、西、南為隔水邊界，東部為排泄邊界。

3.4.3 海河流域地下水資源區(qū)

主要包括海河上游陰山山地東端南麓飲馬河、后河流域豐鎮(zhèn)山地丘陵和灤河上游閃電河流域多倫山地丘陵。占自治區(qū)面積較小，東、西、北均為自然分水嶺，為隔水邊界，南為排泄邊界。

3.4.4 黃河流域地下水資源區(qū)

位于內(nèi)蒙古的中西部，黃河自西南轉(zhuǎn)向東流經(jīng)該區(qū)，也將該區(qū)劃分為了兩大部分。黃河北岸，為河套平原及陰山山地，南岸則為主要為鄂爾多斯高原及庫(kù)布其、毛烏素兩大沙漠。該區(qū)北部以陰山山脈分水嶺為界，東部以輝騰梁分水嶺為界，西則以桌子山為界。西、北、東為隔水邊界，南為排泄邊界。

3.4.5 河西走廊及北山地下水資源區(qū)

位于自治區(qū)最西部，行政區(qū)為阿拉善盟。北至中蒙邊界，西北以北山山地分水嶺為界，西南以合黎山、龍首山分水嶺為界，東南有賀蘭山相隔，東以狼山為界，基本上是四面環(huán)山，除額濟(jì)納河等少量河谷外，為隔水邊界。

3.4.6 內(nèi)蒙古高原地下水資源區(qū)

位于自治區(qū)中北部地區(qū)，東南以大興安嶺南段分水嶺為界，西南以陰山山脈分水嶺為界，北部以中蒙邊界的低山、丘陵為界，西界與阿拉善高原相接，為內(nèi)陸水系。

3.5 評(píng)價(jià)方法

評(píng)價(jià)區(qū)域主要分為平原區(qū)和山丘區(qū)。平原區(qū)松散巖采取補(bǔ)給法，山丘區(qū)采取徑流模數(shù)法。

3.5.1 平原區(qū)地下水資源

平原區(qū)運(yùn)用補(bǔ)給法計(jì)算資源量：

（1）降雨入滲補(bǔ)給量

Q降=100·F·α·X

式中：Q降—大氣降水入滲補(bǔ)給量（×108 m3/a）；F—入滲補(bǔ)給區(qū)面積（km2）;α—大氣降水入滲系數(shù)；X—年降水量（m）；

（2）山前地下水側(cè)向補(bǔ)給量采用達(dá)西公式

Q側(cè)=L·M·I·K·sinα·365/10000

式中：Q側(cè)—地下水側(cè)向徑流排泄量（×104m3/a）；L—計(jì)算地下水徑流斷面長(zhǎng)度（m）；M—含水層厚度（m）；I—水力坡度；K—含水層滲透系數(shù)（m/d）；α—地下水流線與計(jì)算斷面間夾角（°）。

（3）地表水灌溉回滲補(bǔ)給

Q灌補(bǔ)＝β·Q灌；

式中：Q灌補(bǔ)—灌溉回滲量（×104 m3 /a）；Q灌—灌溉引地表水量（×104 m3/a）；β——灌溉回滲系數(shù)。

（4）河水側(cè)滲補(bǔ)給量采用達(dá)西公式

Q河=1·M·I·K·sinα·365/10000

式中：Q河—河流側(cè)向補(bǔ)給量（×104 m3/a）；L—補(bǔ)給斷面長(zhǎng)度（m）；M—含水層厚度（m）；I—水力坡度；K—含水層滲透系數(shù)（m/d）；α—地下水流線與計(jì)算斷面間夾角（°）。

（5）水庫(kù)滲漏補(bǔ)給量

Q庫(kù)補(bǔ)＝δ·Q庫(kù)；

式中：Q庫(kù)補(bǔ)—水庫(kù)滲漏入滲量（×104 m3）；Q庫(kù)—水庫(kù)多年平均庫(kù)容（×104 m3）；δ—水庫(kù)滲漏系數(shù)；

（6）地下水灌溉回滲補(bǔ)給量

包括井灌渠系入滲補(bǔ)給量與井灌回歸補(bǔ)給量。

井灌渠系入滲補(bǔ)給量是利用地下水灌溉地區(qū)，渠系滲漏補(bǔ)對(duì)地下水的補(bǔ)給量。

Q井滲=Q渠損-Q渠系蒸發(fā)

Q渠損=Q·1-η）

式中：Q井滲—井灌水渠道滲入補(bǔ)給量（×108m3 /a）；Q渠損—渠系損失水量（×108 m3/a）；Q渠系蒸發(fā)—渠系行水期間水面蒸發(fā)量（×108 m3 /a）；Q—井灌開(kāi)采量（×108 m3/a）；η—渠系有效利用系數(shù)。

（7）井灌回歸補(bǔ)給量指開(kāi)采地下水進(jìn)行灌溉的田間回滲量

Q回滲=Q井灌·η·β

式中：Q回滲—井灌田間入滲補(bǔ)給量；Q井灌—農(nóng)業(yè)井灌溉量；η—有效利用系數(shù)；β—灌溉入滲系數(shù)。

通過(guò)繪制內(nèi)蒙古自治區(qū)降雨等值線分區(qū)圖、降雨入滲系數(shù)分區(qū)圖上傳至地質(zhì)云平臺(tái)子區(qū)計(jì)算得到2020年內(nèi)蒙古自治區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量260.33×108 m3/a，通過(guò)繪制內(nèi)蒙古自治區(qū)地表水農(nóng)田灌溉量分區(qū)圖和灌溉回滲系數(shù)圖上傳至地質(zhì)云平臺(tái)子區(qū)計(jì)算得到灌溉入滲補(bǔ)給量：313603×104 m3 /a，并通過(guò)收集資料得到全區(qū)河水側(cè)滲入滲量：8654×104 m3/a，井灌回歸補(bǔ)給量：37100×104 m3/a，水庫(kù)滲漏量：900×104 m3/a。經(jīng)計(jì)算：平原區(qū)天然補(bǔ)給地下水資源量總計(jì)：2963559×104 m3／a。

3.5.2 山丘區(qū)地下水資源

山丘區(qū)地下水資源量運(yùn)用排泄法、徑流補(bǔ)給模數(shù)法計(jì)算：通過(guò)收集自治區(qū)地下水資源區(qū)劃報(bào)告提取了各個(gè)盟市、旗縣的山丘區(qū)徑流補(bǔ)給模數(shù)，經(jīng)計(jì)算，山丘區(qū)地下水資源量總計(jì)：291538.64×104 m3／a。

經(jīng)計(jì)算全區(qū)2020年天然補(bǔ)給資源量合計(jì)325.5098×108 m3／a（表1）。

3.6 對(duì)比分析

由于計(jì)算年降雨量相對(duì)較大，降雨入滲補(bǔ)給量增大，從而增加了全區(qū)地下水天然補(bǔ)給資源量；同時(shí)，與二輪項(xiàng)目比增加計(jì)算了沙漠地區(qū)的地下水資源量和黃河灌區(qū)地表水灌溉回滲量，致使本次計(jì)算全區(qū)地下水天然補(bǔ)給資源量較以往年大（表2）。其中，松花江地下水資源區(qū)、遼河地下水資源區(qū)和海河地下水資源區(qū)計(jì)算結(jié)果偏小原因是劃定地下水評(píng)價(jià)單元時(shí)對(duì)主要河道、溝谷未進(jìn)行細(xì)分，全部劃分為山丘區(qū)，在利用地質(zhì)云平臺(tái)計(jì)算降雨入滲時(shí)并未計(jì)算其相應(yīng)面積；相反，在計(jì)算黃河流域地下水資源區(qū)資源量時(shí)，基巖山區(qū)沒(méi)有細(xì)化，全部劃為了平原區(qū)，大面積松散巖降雨入滲，且增加了黃河灌溉入滲補(bǔ)給量，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果與二輪相比偏大。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

內(nèi)蒙古自治區(qū)2020年地下水天然補(bǔ)給資源量為325.5098×108 m3／a，地下水可開(kāi)采資源量為138.546×108 m3／a。按地下水資源區(qū)可分為松花江流域地下水資源區(qū)、遼河流域地下水資源區(qū)、海河流域地下水資源區(qū)、黃河流域地下水資源區(qū)、河西走廊及北山地下水資源區(qū)、內(nèi)蒙古高原地下水資源區(qū)六個(gè)地下水資源區(qū)，其天然補(bǔ)給資源量分別為61.2067×108 m3／a、52.2985×108 m3／a、0.5257×108 m3／a、119.8965×108 m3／a、55.2399×108 m3／a、36.3425×108 m3／a；可開(kāi)采資源量分別為30.7036×108 m3／a、24.2244×108 m3／a、0.3797×108 m3／a、50.2250×108 m3／a、16.5720×108 m3／a、16.4413×108 m3／a。

4.2 建議

（1）進(jìn)一步完善地下水資源年度評(píng)價(jià)機(jī)制，建立快速評(píng)價(jià)的技術(shù)方法體系，提高地下水資源評(píng)價(jià)相關(guān)資料的收集效率，形成制度化的資料共享機(jī)制。

（2）由于國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程井點(diǎn)在部分地區(qū)分布密度較低，影響了評(píng)價(jià)精度。

（3）由于內(nèi)蒙古自治區(qū)城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，下墊面更改和土地三調(diào)數(shù)據(jù)的更新，需要重新繪制基礎(chǔ)圖件，從而更加精細(xì)化地完成地下水資源周期性評(píng)價(jià)。