地下水天然資源評(píng)價(jià)和填圖

本文概述了地下水天然資源的區(qū)域評(píng)價(jià)和填圖特征，討論了地下水天然資源區(qū)域評(píng)價(jià)方法（長期監(jiān)測(cè)河流水位、水力學(xué)方法、對(duì)地下水補(bǔ)給和排泄區(qū)的長期水均衡評(píng)價(jià)等）的優(yōu)缺點(diǎn)。采用這些方法進(jìn)行地下水天然資源和地下水徑流區(qū)域評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)是可以對(duì)水文和水文地質(zhì)資料進(jìn)行分析和處理，而且無需補(bǔ)充成本很高的鉆孔和抽水試驗(yàn)。建議對(duì)特定的地下水補(bǔ)給模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，地下水徑流模數(shù)是1升/秒·平方公里，地下水排泄系數(shù)是根據(jù)降水入滲的補(bǔ)給系數(shù)（是說明地下水對(duì)總河水流量的貢獻(xiàn)）來確定的，這是地下水天然資源的定量特征。文章主要是針對(duì)中歐和東歐的不同地區(qū)和國家，根據(jù)以上提及的方法和地下水天然資源的定量特征，來編制不同比例尺的地下水排泄圖。這些方法也適用于編制世界水文地理圖和地下水排泄圖。一、概述最近幾十年，各國的水文地質(zhì)學(xué)家對(duì)地下水天然資源區(qū)域評(píng)價(jià)工作進(jìn)行了深入的研究。這有兩個(gè)原因，一是為了滿足人們對(duì)水資源需求量的日益增長，這需要確定不同地區(qū)地下水的利用前景，同時(shí)，這對(duì)區(qū)域規(guī)劃以及地下水資源的保護(hù)和利用非常重要。另一個(gè)原因是隨著地下水資源的區(qū)域評(píng)價(jià)方法的不斷發(fā)展和完善，無需耗費(fèi)太多的人力和財(cái)力就可以通過分析和處理水文和水文地質(zhì)資料，就可以客觀經(jīng)濟(jì)地評(píng)價(jià)地下水天然資源。二、方法地下水天然資源是指可以通過大氣降水入滲、河水流入和鄰近含水層滲漏而不斷得到補(bǔ)給的地下水流。在整個(gè)水文循環(huán)過程中，地下水天然資源不斷得到更新。在進(jìn)行區(qū)域評(píng)價(jià)時(shí)，認(rèn)為長期地下水補(bǔ)給的平均值等于蒸發(fā)蒸騰作用的排泄量。因此，定量的地下水排泄特征可以作為研究區(qū)地下水天然資源的指標(biāo)。換言之，天然資源是水交替強(qiáng)烈區(qū)主要含水層的天然產(chǎn)量（地下水排泄）。實(shí)際上，地下水天然資源是在不定期開采過程中，可以不斷得到補(bǔ)給的地下水，但是對(duì)于海濱地區(qū)開采，主要是河流的排泄?？偠灾?，地下水天然資源可以通過地下水排泄的某些定量特征表現(xiàn)出來。這些特征包括：地下水徑流模數(shù)、地下水徑流系數(shù)以及與接受地下水補(bǔ)給的河流相關(guān)的系數(shù)。地下水徑流模數(shù)定義為：一個(gè)集水區(qū)的地下水排泄量，以升/秒·平方公里為單位。地下水流動(dòng)系數(shù)是地下水流與大氣降水的比率（通常以百分?jǐn)?shù)表示），可以用來說明大氣降水如何補(bǔ)給地下水。河流補(bǔ)給系數(shù)是河流補(bǔ)給地下水的量與河流總徑流量的比率（通常以百分?jǐn)?shù)表示），可以用來說明地表水對(duì)總河流徑流的貢獻(xiàn)。給定的一些定量特征（地下水徑流模數(shù)、地下水流動(dòng)系數(shù)和地下水接受的補(bǔ)給量），不僅可以用來說明地下水天然資源特征，而且可以將這些參數(shù)作為重要的水均衡特征，來比較水均衡中的不同組成，還可以用來評(píng)價(jià)不同地區(qū)的水資源總量。例如，在莫斯科地區(qū)，每年的平均大氣降水量為600毫米，多年的河流總徑流模數(shù)平均值為6公升/秒·平方公里（相當(dāng)于190毫米/年）。通過河川徑流水文歷線圖基流分離法，計(jì)算多年的地下水徑流模數(shù)，約為2升/秒·平方公里，相當(dāng)于63毫米/年。這樣，可以得出莫斯科地區(qū)的地下水流動(dòng)系數(shù)（地下水補(bǔ)給量63毫米/年與大氣降水600毫米/年的比率）約為10%。由此可知，僅有十分之一的大氣降水補(bǔ)給地下水。地下水與河流總徑流量的比率，即地下水資源（地下水流量）和水資源總量（河流徑流量）的比率平均為30%。區(qū)域評(píng)價(jià)的目的是確定大范圍（如江河流域，自流水盆地或其中的局部）的地下水天然資源，計(jì)算相關(guān)的定量指標(biāo)（地下水排泄的模數(shù)和系數(shù)）和地下水天然資源總量。目前，評(píng)價(jià)區(qū)域地下水資源廣泛采用的方法如下：1．計(jì)算具有長期觀測(cè)記錄的河川徑流水文歷線圖的基流分割法；2．計(jì)算地下水流出的水動(dòng)力法（包括數(shù)值模擬方法）；3．估算河川水文觀測(cè)站間低水位徑流量或基流量差異法；4．計(jì)算地下水補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)的長期水均衡法。這些評(píng)價(jià)地下水流動(dòng)和地下水天然資源的方法見表1，這里只對(duì)其中兩種最常用的方法進(jìn)行說明，即：河川徑流水文歷線圖基流分割法和計(jì)算地下水流出的水文動(dòng)力法。河川徑流水文歷線圖的基流分割法需要根據(jù)補(bǔ)給源的類型進(jìn)行評(píng)價(jià)，基于如下假定：在有常年河流系統(tǒng)存在的水交替強(qiáng)烈區(qū)，地下水補(bǔ)給主要是由于河流的排泄。在河流徑流中，取含有地下水組成的樣品進(jìn)行分析，可以評(píng)價(jià)地區(qū)的地下水流量。目前，關(guān)于河川徑流水文歷線圖的基流分割法，已有許多經(jīng)過證實(shí)的方法和技術(shù)手段。在這種情況下，許多作者都相繼研究僅由于地下水流動(dòng)而形成的基流水位（排除了主要的湖泊和沼澤補(bǔ)給的河流）。在洪水期和高水位期，河川徑流水文歷線圖的基流分割法的應(yīng)用范圍明顯不同，主要采用的方法有三類：1．不考慮洪水期海濱地區(qū)的影響；例如，在洪水期不考慮地下水排泄量的變化；2．盡可能地減小海濱地區(qū)的影響，使河流對(duì)地下水的補(bǔ)給量可以忽略不計(jì)；3．由于地下水補(bǔ)給量的增加，使得地下水向河流的排泄量增加。表1地下水天然資源區(qū)域評(píng)價(jià)的主要方法晚方法浴優(yōu)點(diǎn)餐缺點(diǎn)竹河川徑流水文俊歷線圖的基流嗽分割法姻可獲得長期地鴉下水量平均值凱；可評(píng)價(jià)地下追水量變化。窄需在受擾動(dòng)情勻況對(duì)河水徑流只量進(jìn)行長期觀邪測(cè)，只適用于徒接受地下水排謀泄的河流的上之部。駱河川水文觀測(cè)盛站間低水位徑澆流量或基流量妨差異法辟可得到長期的架年或季節(jié)性地償下水量的平均凱值。劣兩條剖面線之誓間的河流流量粗差異，會(huì)超過喉河流流量測(cè)量撕值的總偏差。夠計(jì)算地下水流呈出的水動(dòng)力法礦（分析方法或坦模型）譜可計(jì)算單個(gè)含皇水層中地下水吧排泄量。線需要完整的地雕下水參數(shù)，很蛛難取平均值，婦不可能評(píng)價(jià)地米下水量長期的但變化情況。鋪計(jì)算地下水補(bǔ)樹給區(qū)和排泄區(qū)坑的長期水均衡磨法錘可評(píng)價(jià)不接受車河流排泄的深青層含水層的排日泄量。熄需要通過獨(dú)立賣的方法確定主欲要水均衡組成晌，且估計(jì)的地唯下水量應(yīng)當(dāng)超燕過誤差。綁采用地下水水己位數(shù)據(jù)計(jì)算入誠滲量蕩可評(píng)價(jià)單個(gè)含綢水層的地下水尚排泄量。數(shù)很難計(jì)算一個(gè)狠點(diǎn)（井）處地弱下水補(bǔ)給量，束需要許多觀測(cè)抱井。新河川徑流水文饑歷線圖的基流壇分割法，可以暮考慮地表水和恢地下水相互作代用的具體水文綁地質(zhì)條件，也委就是說，可以骨考慮它們之間棟的水力聯(lián)系。嫂為了獲得河流日接受地下水補(bǔ)伴給的可靠數(shù)據(jù)檔，有必要將集將水區(qū)地下水和略地表水特征之牌間的相互作用留結(jié)合起來進(jìn)行鞠分析。在洪水兔期，海濱控制紐過程造成了河物流接受地下水列補(bǔ)給量明顯變?nèi)?，在采用水壽文圖分割法時(shí)論要考慮到這一炎點(diǎn)。獸關(guān)于河川徑流膨水文歷線圖的耐基流分割法，仙俄羅斯專家發(fā)幸展完善了一種黃復(fù)雜秩的浸“潤水文－水文地橡質(zhì)遺”祖方法，在前蘇懼聯(lián)和中歐及東萌歐的一些國家芝，成功地進(jìn)行猜地下水排泄的波區(qū)域評(píng)價(jià)。這侄一方法的主要菜特征是，考慮計(jì)河流盆地地下初水和地表水的確相互作用特征薄及程度，這可慚以通過深入研克究現(xiàn)有的地質(zhì)柱資料及水文地栽質(zhì)資料獲得。去對(duì)于一些較難襯的情況，需要封進(jìn)行野外踏勘?；蛱貏e調(diào)查。巷在河流盆地的塵不同地段，需伍要根據(jù)文獻(xiàn)或裕野外資料制定恢不同的實(shí)施方縣案。在這些方領(lǐng)案中，要給出努排泄含水層和補(bǔ)含水層巖性，董以及不同季節(jié)涌的地下水和河梨水的水位。河污流和含水層之蘆間的不同水力窄聯(lián)系特征，取挺決于地下水水犁位和河水水位塔的聯(lián)系，可以例據(jù)此確定水文喝圖分割法的不室同方案。票評(píng)價(jià)地下水接影受河流排泄的巖最簡單方法，拿是評(píng)價(jià)兩個(gè)觀廢測(cè)站間的低水醬位徑流量的長寧期變化。氏評(píng)價(jià)地下水排滲泄的水力學(xué)方證法的基礎(chǔ)是研伙究主要含水層安的水文地質(zhì)參今數(shù)。此時(shí)，需蹲要編制每一個(gè)灶含水層的水位劃和滲透系數(shù)圖在。根據(jù)達(dá)西定置律確定地下水標(biāo)總排泄量，這維一傳統(tǒng)方法非棍常簡單，獲得膝的每一含水層酒的地下水流量慮數(shù)據(jù)都非?？勺⒖?。需要特別則注意的是，根泥據(jù)水力圖確定將的水文地質(zhì)參青數(shù)的初始值必瘦須準(zhǔn)確可靠。唉根據(jù)一些主要銜參數(shù)，通過流巖程計(jì)算排泄量籮。水力學(xué)參數(shù)壩初始值并不是罵取平均值，而細(xì)是要詳細(xì)地給鞠出，并據(jù)此計(jì)曲算流程。紹在復(fù)雜的水文性地質(zhì)條件下，篩有足夠的數(shù)據(jù)文可以說明地下懶水的入滲條件索，在評(píng)價(jià)地下形水流量時(shí)，可獨(dú)以采用不同的麥方法。評(píng)價(jià)含聯(lián)水層和自流水茄盆地相互作用老是計(jì)算該類問緣題時(shí)最恰當(dāng)?shù)娘灧椒?。在已知考區(qū)域內(nèi)的水頭脾和傳導(dǎo)系數(shù)條慕件下，根據(jù)這言一方法可以將忙每一點(diǎn)地下水獲流的水平和垂削直組成結(jié)合起叫來。通過河流說徑流總量模型雷確定集水區(qū)的重地下水流具有相特別重要的意姑義。有許多方杯法可以計(jì)算水凱分運(yùn)移、地下粘水入滲和河川掌水流。評(píng)價(jià)區(qū)艷域地下水流的皆主要方法及其為優(yōu)缺點(diǎn)見表芳1莖。例如，一種哈廣泛采用的方畜法，主要是確鉛定有效濕度，糕在根據(jù)水文圖清分割法確定地役下水流量時(shí)，汗具有非常明顯縱的優(yōu)點(diǎn)（可以綁獲得多年的地朵下水流量變化錯(cuò)資料），也具坊有一定的局限陣性。假定地表牢水和地下水的摸集水區(qū)重合（谷在巖溶活動(dòng)強(qiáng)吳烈和巖石破碎訪地區(qū)，完全不恭可能），最重宰要的是利用未深受干擾河流區(qū)社的資料，以及桶利用長期觀測(cè)辱的資料。提及盞的每一種方法橫都有各自的優(yōu)散缺點(diǎn)，這也是飼需要根據(jù)研究叫區(qū)具體的地質(zhì)觸條件和水文條啟件、研究目標(biāo)獵和范圍確定適章當(dāng)方法的原因揀。因此，最可邊靠的方法是采搭用將各種方法冠相結(jié)合來評(píng)價(jià)練區(qū)域地下水水握量。鼓需要指出的是濁，需要解決許也多有關(guān)地下水桿天然資源區(qū)域奮評(píng)價(jià)方法的問約題。研究者可移以采用河川徑擾流水文歷線圖家的基流分割法猛得出所有排泄范區(qū)的地下水排敞泄量，但是如價(jià)何評(píng)價(jià)這一地噴區(qū)每一含水層饑補(bǔ)給量，卻沒綠有確切的方法菌。在河流受到驗(yàn)劇烈干擾的流刷域，應(yīng)用這一最方法面臨的一楚些問題尚未得膜到解決。當(dāng)采奶用水力法計(jì)算星地下水流速時(shí)理，并不能很好腳確定水文地質(zhì)美參數(shù)。三、結(jié)論夾有關(guān)地下水天孤然資源和地下大水流量的區(qū)域栗評(píng)價(jià)和填圖的溪研究，開始于葡上世紀(jì)蹲60震年代前蘇聯(lián)的堪B.I.K膊udelin洪博士間，他在勁1964緩年完成了甚1脆/座500麗萬聰?shù)谋坝固K聯(lián)地下水流平量獲圖柏”挪，并于金1966抽年出版您了媽“朱蘇聯(lián)地下水流抵量遞”量專著，實(shí)際上今是對(duì)流量圖的笛詳細(xì)說明。之讓后，在上世紀(jì)廣70部年代，水文地墊質(zhì)學(xué)家和水文妹專家又完成了停1作/數(shù)250喉萬比例尺喉的勉“搬蘇聯(lián)地下水流播量消圖頁”斗。同時(shí)，也實(shí)赴現(xiàn)了中歐和東昨歐地區(qū)地下水窩流量的評(píng)價(jià)和亞填圖。員1983服年，根據(jù)聯(lián)合享國教科文組織式（以下簡稱狠UNESCO粘）國際水文計(jì)碗劃，編制了悔1/50貧萬小的遠(yuǎn)“思中歐和東歐的越地下水流量送圖艇”坑。據(jù)此可以獲奔得大區(qū)域的地予下水流量，根啞據(jù)物理地球化愛學(xué)特征和地質(zhì)腐－水文地質(zhì)條辣件，可以確定濱地下水流動(dòng)層式的主要特征，裝以及地下水流從量的比值和系叮數(shù)。拳考慮到塵1987蘿～免1992儀年間學(xué)者們?cè)诿鞯叵滤Y源區(qū)墓域評(píng)價(jià)和填圖愚領(lǐng)域的交流與籌合作，根據(jù)巧UNESCO腿國際水文計(jì)劃戲，對(duì)全世界的鷹地下水流量的叼區(qū)域評(píng)價(jià)和填形圖工作進(jìn)行研掏究。許多國家饒（前蘇聯(lián)、美悉國、法國、澳距大利亞、印度洽、巴西、阿根賣廷和泰國等）免的科學(xué)家參與趨了這項(xiàng)工作，候在他們不懈的桂努力下，完成萄了即1蒼/妹1000撒萬略比例尺的世界江水文地理圖和抖地下水流量圖渴，之后于抖1999哀年在美國匯編梅出版。多年來鹿，也有許多國幼家的科學(xué)家對(duì)托俄羅斯、波羅靜的海的自流水涂盆地、西伯利漆亞、高加索和遷前蘇聯(lián)的一些榮地區(qū)地下水流蒙量和地下水資罵源的區(qū)域評(píng)價(jià)突和填圖進(jìn)行了彩研究。買另外，在褲1991嶄年正式出版了槐由俄羅斯和美世國專家共同完牛成的欺1園/玻200拿萬般的疑“紛加利福尼亞地晌下水流量熊圖季”姻。其中重要的以一點(diǎn)是，在這剖些圖件中，通社過主要含水層鄉(xiāng)的區(qū)域定量特窗征（河流接受列地下水補(bǔ)給的紗地下水徑流模久數(shù)和地下水流抖動(dòng)系數(shù)）描繪變了天然條件下寶地下的可再生側(cè)能力和產(chǎn)出量紙。這些圖件中袖還包括一些地脅下水的定量信渴息，這不同于畝其它一些水文暫地質(zhì)圖。在地助下水流量圖中順，除了給出自臘然條件，也給拾出了造成地下?lián)Y源變化的遮一些其它因素快（主要是水文障地質(zhì)因素）。昌在實(shí)際工作（資水文－水文地過質(zhì)和水資源管照理）中，地下升水流量圖得到替了廣泛的使用謹(jǐn)。它不僅定量遵解決了水資源守利用和保護(hù)中遲面臨的復(fù)雜問芒題，確定了特妥定區(qū)域內(nèi)作為貪飲用水源的地父下水資源，而脊且還預(yù)測(cè)了接肝受地下水補(bǔ)給未的地表徑流的胞變化；另外，渴通過確定地下堵水的安全產(chǎn)出欠量，評(píng)價(jià)了地票下水的補(bǔ)給量翠，同時(shí)還將地炭下水流量作為駱地區(qū)水均衡的均主要組成部分繡，對(duì)地下水進(jìn)引行了定量評(píng)價(jià)鍛。因四、需要進(jìn)一網(wǎng)步完善的工作否1樂．發(fā)展和完善