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(zhǎng)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(zhǎng)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(wú)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(shuō)明地下水對(duì)總河水流量的貢獻(xiàn)）來(lái)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(guó)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(lái)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(guó)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(zhǎng)，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(wú)需耗費(fèi)太多的人力和財(cái)力就可以通過(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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叵滤烊毁Y源可以通過(guò)地下水排泄的某些定量特征表現(xiàn)出來(lái)。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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)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(lái)比較水均衡中的不同組成，還可以用來(lái)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shuō)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(guò)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?jī)H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)的主要方法挪方法手優(yōu)點(diǎn)雨缺點(diǎn)最河川徑流緩水文歷線面圖的基流喇分割法育可獲得長(zhǎng)障期地下水油量平均值舍；可評(píng)價(jià)互地下水量世變化。方需在受擾經(jīng)動(dòng)情況對(duì)暢河水徑流時(shí)量進(jìn)行長(zhǎng)次期觀測(cè)，法只適用于岸接受地下壤水排泄的聲河流的上導(dǎo)部。露河川水文鄭觀測(cè)站間橫低水位徑豐流量或基色流量差異襖法驕可得到長(zhǎng)融期的年或太季節(jié)性地輛下水量的脂平均值。藍(lán)兩條剖面酷線之間的申河流流量毯差異，會(huì)單超過(guò)河流缸流量測(cè)量紗值的總偏遞差。志計(jì)算地下厲水流出的探水動(dòng)力法碼（分析方碑法或模型線）濾可計(jì)算單葛個(gè)含水層由中地下水感排泄量。滿需要完整拾的地下水俯參數(shù)，很遇難取平均擦值，不可門能評(píng)價(jià)地沈下水量長(zhǎng)救期的變化沒(méi)情況。徑計(jì)算地下球水補(bǔ)給區(qū)炊和排泄區(qū)古的長(zhǎng)期水變均衡法鎮(zhèn)可評(píng)價(jià)不食接受河流暮排泄的深扁層含水層割的排泄量瘦。撞需要通過(guò)鉤獨(dú)立的方戲法確定主池要水均衡大組成，且保估計(jì)的地拘下水量應(yīng)冬當(dāng)超過(guò)誤斃差。瑞采用地下榜水水位數(shù)染據(jù)計(jì)算入脖滲量免可評(píng)價(jià)單飯個(gè)含水層著的地下水喂排泄量。美很難計(jì)算閉一個(gè)點(diǎn)（購(gòu)井）處地棒下水補(bǔ)給萄量，需要抱許多觀測(cè)準(zhǔn)井。后河川徑流栽水文歷線暮圖的基流濱分割法，背可以考慮風(fēng)地表水和騎地下水相失互作用的速具體水文肢地質(zhì)條件藍(lán)，也就是陳說(shuō)，可以凳考慮它們飽之間的水劑力聯(lián)系。船為了獲得連河流接受已地下水補(bǔ)嗽給的可靠第數(shù)據(jù)，有浙必要將集炊水區(qū)地下拳水和地表攻水特征之釘間的相互魯作用結(jié)合崖起來(lái)進(jìn)行診分析。在繞洪水期，茄海濱控制糞過(guò)程造成池了河流接更受地下水壤補(bǔ)給量明摟顯變化，點(diǎn)在采用水巾文圖分割捆法時(shí)要考眉慮到這一尸點(diǎn)。帥關(guān)于河川造徑流水文趨歷線圖的毯基流分割拴法，俄羅典斯專家發(fā)擁展完善了宇一種復(fù)雜銷的事“筆水文－水標(biāo)文地押質(zhì)偵”崖方法，在趣前蘇聯(lián)和儀中歐及東蘭歐的一些患國(guó)家，成被功地進(jìn)行煤地下水排梨泄的區(qū)域憲評(píng)價(jià)。這似一方法的綁主要特征吹是，考慮典河流盆地稀地下水和渠地表水的發(fā)相互作用增特征及程土度，這可飾以通過(guò)深抵入研究現(xiàn)挖有的地質(zhì)想資料及水辮文地質(zhì)資斬料獲得。踏對(duì)于一些接較難的情狡況，需要間進(jìn)行野外茄踏勘或特染別調(diào)查。斥在河流盆某地的不同榨地段，需狠要根據(jù)文禿獻(xiàn)或野外別資料制定噴不同的實(shí)熄施方案。迫在這些方完案中，要然給出排泄叛含水層和啞含水層巖敢性，以及休不同季節(jié)鬧的地下水介和河水的渴水位。河是流和含水邪層之間的跳不同水力躍聯(lián)系特征謹(jǐn)，取決于醫(yī)地下水水簡(jiǎn)位和河水毅水位的聯(lián)階系，可以舅據(jù)此確定升水文圖分四割法的不蹤同方案。遙評(píng)價(jià)地下被水接受河先流排泄的挑最簡(jiǎn)單方膽法，是評(píng)描價(jià)兩個(gè)觀繁測(cè)站間的憑低水位徑煤流量的長(zhǎng)追期變化。螺評(píng)價(jià)地下稻水排泄的促水力學(xué)方丈法的基礎(chǔ)柿是研究主鴿要含水層險(xiǎn)的水文地翅質(zhì)參數(shù)。斧此時(shí)，需蝦要編制每幅一個(gè)含水池層的水位頃和滲透系掘數(shù)圖。根班據(jù)達(dá)西定涉律確定地墳下水總排返泄量，這掛一傳統(tǒng)方泳法非常簡(jiǎn)邊單，獲得杯的每一含堤水層的地店下水流量席數(shù)據(jù)都非饅?？煽?。廢需要特別惜注意的是鎖，根據(jù)水露力圖確定卸的水文地怒質(zhì)參數(shù)的紗初始值必鉗須準(zhǔn)確可脹靠。根據(jù)熔一些主要下參數(shù)，通石過(guò)流程計(jì)則算排泄量仍。水力學(xué)私參數(shù)初始鼓值并不是鏡取平均值謙，而是要肺詳細(xì)地給倘出，并據(jù)翻此計(jì)算流管程。同在復(fù)雜的滲水文地質(zhì)競(jìng)條件下，哥有足夠的販數(shù)據(jù)可以露說(shuō)明地下士水的入滲塑條件，在謝評(píng)價(jià)地下按水流量時(shí)達(dá)，可以采敏用不同的摸方法。評(píng)梢價(jià)含水層際和自流水咽盆地相互同作用是計(jì)剃算該類問(wèn)圖題時(shí)最恰汽當(dāng)?shù)姆椒ù_。在已知租區(qū)域內(nèi)的孔水頭和傳拋導(dǎo)系數(shù)條情件下，根思據(jù)這一方煤法可以將險(xiǎn)每一點(diǎn)地怎下水流的釣水平和垂跪直組成結(jié)鉗合起來(lái)。賽通過(guò)河流歌徑流總量嘴模型確定舉集水區(qū)的趟地下水流結(jié)具有特別惑重要的意都義。有許絲多方法可短以計(jì)算水小分運(yùn)移、良地下水入余滲和河川令水流。評(píng)些價(jià)區(qū)域地唇下水流的搖主要方法騾及其優(yōu)缺閱點(diǎn)見表濟(jì)1慧。例如，奸一種廣泛聽采用的方扣法，主要沒(méi)是確定有栗效濕度，吃在根據(jù)水則文圖分割損法確定地寺下水流量懸時(shí)，具有編非常明顯粒的優(yōu)點(diǎn)（炊可以獲得稅多年的地纖下水流量弟變化資料優(yōu)），也具孟有一定的輩局限性。正假定地表紛水和地下賤水的集水毛區(qū)重合（癢在巖溶活頃動(dòng)強(qiáng)烈和銳巖石破碎數(shù)地區(qū)，完腦全不可能是），最重陵要的是利孫用未受干攻擾河流區(qū)倚的資料，久以及利用寄長(zhǎng)期觀測(cè)托的資料。伸提及的每爽一種方法侍都有各自齒的優(yōu)缺點(diǎn)填，這也是籌需要根據(jù)唉研究區(qū)具隔體的地質(zhì)蓋條件和水資文條件、軋研究目標(biāo)臂和范圍確懶定適當(dāng)方書法的原因炸。因此，至最可靠的蒙方法是采先用將各種瞎方法相結(jié)飄合來(lái)評(píng)價(jià)供區(qū)域地下舍水水量。犬需要指出零的是，需鑒要解決許犬多有關(guān)地犬下水天然柄資源區(qū)域耍評(píng)價(jià)方法縱的問(wèn)題?？盅芯空呖扇我圆捎煤舆叴◤搅魉何臍v線圖陡的基流分殊割法得出聞所有排泄駕區(qū)的地下省水排泄量志，但是如擊何評(píng)價(jià)這庫(kù)一地區(qū)每醫(yī)一含水層耍補(bǔ)給量，治卻沒(méi)有確利切的方法戒。在河流焰受到劇烈鄉(xiāng)干擾的流變域，應(yīng)用楊這一方法分面臨的一歐些問(wèn)題尚睡未得到解菊決。當(dāng)采際用水力法蕩計(jì)算地下況水流速時(shí)悔，并不能構(gòu)很好確定體水文地質(zhì)苗參數(shù)。三、結(jié)論膠有關(guān)地下鴿水天然資犧源和地下購(gòu)水流量的紐區(qū)域評(píng)價(jià)親和填圖的憂研究，開俱始于上世污紀(jì)護(hù)60麥年代前蘇吵聯(lián)的兆B.I.召Kud站elin任博士蹦，他在字1964慮年完成了遺1育/霜500與萬(wàn)寫的命“敏蘇聯(lián)地下石水流量貢圖金”肆，并于叼1966凍年出版麗了毒“客蘇聯(lián)地下念水流產(chǎn)量黑”耕專著，實(shí)貌際上是對(duì)蠅流量圖的覽詳細(xì)說(shuō)明燈。之后，蛋在上世紀(jì)最70慘年代，水墓文地質(zhì)學(xué)禍家和水文勞專家又完碰成了貝1返/碗250狡萬(wàn)比例尺冰的多“訊蘇聯(lián)地下輩水流量眾圖跪”革。同時(shí)，批也實(shí)現(xiàn)了仗中歐和東佳歐地區(qū)地辯下水流量工的評(píng)價(jià)和三填圖?？?983美年，根據(jù)家聯(lián)合國(guó)教果科文組織冷（以下簡(jiǎn)段稱已UNES爐CO除）國(guó)際水穩(wěn)文計(jì)劃，騎編制了襪1/50楚萬(wàn)世的繁“含中歐和東艱歐的地下清水流量馬圖稅”侄。據(jù)此可茂以獲得大圾區(qū)域的地節(jié)下水流量奸，根據(jù)物寄理地球化掘?qū)W特征和和地質(zhì)－水師文地質(zhì)條捷件，可以門確定地下貼水流動(dòng)層羊的主要特充征，以及夏地下水流島量的比值著和系數(shù)。損考慮到感1987頑～劃1992尖年間學(xué)者嚼們?cè)诘叵缕滤Y源區(qū)養(yǎng)域評(píng)價(jià)和沉填圖領(lǐng)域張的交流與舉合作，根橫據(jù)宋UNES著CO峽國(guó)際水文否計(jì)劃，對(duì)字全世界的丟地下水流譯量的區(qū)域福評(píng)價(jià)和填厘圖工作進(jìn)耐行研究。巖許多國(guó)家嬸（前蘇聯(lián)擾、美國(guó)、繼法國(guó)、澳飾大利亞、屋印度、巴永西、阿根時(shí)廷和泰國(guó)籍等）的科邊學(xué)家參與奮了這項(xiàng)工才作，在他販們不懈的抱努力下，曬完成了瀉1謠/盼1000論萬(wàn)尚比例尺的族世界水文權(quán)地理圖和失地下水流盒量圖，之度后于坦1999音年在美國(guó)沙匯編出版豎。多年來(lái)她，也有許激多國(guó)家的唇科學(xué)家對(duì)院俄羅斯、演波羅的海字的自流水后盆地、西退伯利亞、瞧高加索和臨前蘇聯(lián)的瘡一些地區(qū)蛾地下水流廳量和地下細(xì)水資源的頌區(qū)域評(píng)價(jià)娛和填圖進(jìn)短行了研究乞。食另外，在災(zāi)1991魂年正式出惰版了由俄煌羅斯和美廳國(guó)專家共巡同完成的磁1荒/禽200什萬(wàn)餓的衛(wèi)“洽加利福尼擾亞地下水封流量荒圖綢”急。其中重雙要的一點(diǎn)稼是，在這櫻些圖件中線，通過(guò)主悅要含水層境的區(qū)域定腹量特征（便河流接受諷地下水補(bǔ)右給的地下洋水徑流模夜數(shù)和地下殼水流動(dòng)系格數(shù)）描繪醉了天然條檢件下地下都的可再生京能力和產(chǎn)圈出量。這能些圖件中慨還包括一鳴些地下水拋的定量信黃息，這不各同于其它汽一些水文腥地質(zhì)圖。猶在地下水趁流量圖中撥，除了給獄出自然條愉件，也給算出了造成薯地下水資沖源變化的蒼一些其它觀因素（主碗要是水文圍地質(zhì)因素晝）。高在實(shí)際工身作（水文占－水文地露質(zhì)和水資嶼源管理）村中，地下替水流量圖省得到了廣接泛的使用拾。它不僅列定量解決鋒了水資源平利用和保鐮護(hù)中面臨覽的復(fù)雜問(wèn)霞題，確定年了特定區(qū)史域內(nèi)作為捉飲用水源問(wèn)的地下水橡資源，而歉且還預(yù)測(cè)傷了接受地巖下水補(bǔ)給瞎的地表徑伸流的變化誓；另外，攔通過(guò)確定靈地下水的估安全產(chǎn)出率量，評(píng)價(jià)淹了地下水爹的補(bǔ)給量膨，同時(shí)還金將地下水腸流量作為匠地區(qū)水均持衡的主要際組成部分潔，對(duì)地下情水進(jìn)行了夏定量評(píng)價(jià)飯。旦四、需要怖進(jìn)一步完流善的工作恥1藏．發(fā)展和雪完善進(jìn)行嫌地下水