地下水天然资源评价和填图

本文概述了地下水天然资源的区域评价和填图特征，讨论了地下水天然资源区域评价方法（长期监测河流水位、水力学方法、对地下水补给和排泄区的长期水均衡评价等）的优缺点。采用这些方法进行地下水天然资源和地下水径流区域评价的基础是可以对水文和水文地质资料进行分析和处理，而且无需补充成本很高的钻孔和抽水试验。建议对特定的地下水补给模型进行评价，地下水径流模数是1升/秒·平方公里，地下水排泄系数是根据降水入渗的补给系数（是说明地下水对总河水流量的贡献）来确定的，这是地下水天然资源的定量特征。文章主要是针对中欧和东欧的不同地区和国家，根据以上提及的方法和地下水天然资源的定量特征，来编制不同比例尺的地下水排泄图。这些方法也适用于编制世界水文地理图和地下水排泄图。一、概述最近几十年，各国的水文地质学家对地下水天然资源区域评价工作进行了深入的研究。这有两个原因，一是为了满足人们对水资源需求量的日益增长，这需要确定不同地区地下水的利用前景，同时，这对区域规划以及地下水资源的保护和利用非常重要。另一个原因是随着地下水资源的区域评价方法的不断发展和完善，无需耗费太多的人力和财力就可以通过分析和处理水文和水文地质资料，就可以客观经济地评价地下水天然资源。二、方法地下水天然资源是指可以通过大气降水入渗、河水流入和邻近含水层渗漏而不断得到补给的地下水流。在整个水文循环过程中，地下水天然资源不断得到更新。在进行区域评价时，认为长期地下水补给的平均值等于蒸发蒸腾作用的排泄量。因此，定量的地下水排泄特征可以作为研究区地下水天然资源的指标。换言之，天然资源是水交替强烈区主要含水层的天然产量（地下水排泄）。实际上，地下水天然资源是在不定期开采过程中，可以不断得到补给的地下水，但是对于海滨地区开采，主要是河流的排泄。总而言之，地下水天然资源可以通过地下水排泄的某些定量特征表现出来。这些特征包括：地下水径流模数、地下水径流系数以及与接受地下水补给的河流相关的系数。地下水径流模数定义为：一个集水区的地下水排泄量，以升/秒·平方公里为单位。地下水流动系数是地下水流与大气降水的比率（通常以百分数表示），可以用来说明大气降水如何补给地下水。河流补给系数是河流补给地下水的量与河流总径流量的比率（通常以百分数表示），可以用来说明地表水对总河流径流的贡献。给定的一些定量特征（地下水径流模数、地下水流动系数和地下水接受的补给量），不仅可以用来说明地下水天然资源特征，而且可以将这些参数作为重要的水均衡特征，来比较水均衡中的不同组成，还可以用来评价不同地区的水资源总量。例如，在莫斯科地区，每年的平均大气降水量为600毫米，多年的河流总径流模数平均值为6公升/秒·平方公里（相当于190毫米/年）。通过河川径流水文历线图基流分离法，计算多年的地下水径流模数，约为2升/秒·平方公里，相当于63毫米/年。这样，可以得出莫斯科地区的地下水流动系数（地下水补给量63毫米/年与大气降水600毫米/年的比率）约为10%。由此可知，仅有十分之一的大气降水补给地下水。地下水与河流总径流量的比率，即地下水资源（地下水流量）和水资源总量（河流径流量）的比率平均为30%。区域评价的目的是确定大范围（如江河流域，自流水盆地或其中的局部）的地下水天然资源，计算相关的定量指标（地下水排泄的模数和系数）和地下水天然资源总量。目前，评价区域地下水资源广泛采用的方法如下：1．计算具有长期观测记录的河川径流水文历线图的基流分割法；2．计算地下水流出的水动力法（包括数值模拟方法）；3．估算河川水文观测站间低水位径流量或基流量差异法；4．计算地下水补给区和排泄区的长期水均衡法。这些评价地下水流动和地下水天然资源的方法见表1，这里只对其中两种最常用的方法进行说明，即：河川径流水文历线图基流分割法和计算地下水流出的水文动力法。河川径流水文历线图的基流分割法需要根据补给源的类型进行评价，基于如下假定：在有常年河流系统存在的水交替强烈区，地下水补给主要是由于河流的排泄。在河流径流中，取含有地下水组成的样品进行分析，可以评价地区的地下水流量。目前，关于河川径流水文历线图的基流分割法，已有许多经过证实的方法和技术手段。在这种情况下，许多作者都相继研究仅由于地下水流动而形成的基流水位（排除了主要的湖泊和沼泽补给的河流）。在洪水期和高水位期，河川径流水文历线图的基流分割法的应用范围明显不同，主要采用的方法有三类：1．不考虑洪水期海滨地区的影响；例如，在洪水期不考虑地下水排泄量的变化；2．尽可能地减小海滨地区的影响，使河流对地下水的补给量可以忽略不计；3．由于地下水补给量的增加，使得地下水向河流的排泄量增加。表1地下水天然资源区域评价的主要方法晚方法浴优点餐缺点竹河川径流水文俊历线图的基流嗽分割法姻可获得长期地鸦下水量平均值凯；可评价地下追水量变化。窄需在受扰动情匀况对河水径流只量进行长期观邪测，只适用于徒接受地下水排谋泄的河流的上之部。骆河川水文观测盛站间低水位径浇流量或基流量妨差异法辟可得到长期的架年或季节性地偿下水量的平均凯值。劣两条剖面线之誓间的河流流量粗差异，会超过喉河流流量测量撕值的总偏差。够计算地下水流呈出的水动力法矿（分析方法或坦模型）谱可计算单个含皇水层中地下水吧排泄量。线需要完整的地雕下水参数，很蛛难取平均值，妇不可能评价地米下水量长期的但变化情况。铺计算地下水补树给区和排泄区坑的长期水均衡磨法锤可评价不接受车河流排泄的深青层含水层的排日泄量。熄需要通过独立卖的方法确定主欲要水均衡组成晌，且估计的地唯下水量应当超燕过误差。绑采用地下水水己位数据计算入诚渗量荡可评价单个含绸水层的地下水尚排泄量。数很难计算一个狠点（井）处地弱下水补给量，束需要许多观测抱井。新河川径流水文饥历线图的基流坛分割法，可以暮考虑地表水和恢地下水相互作代用的具体水文绑地质条件，也委就是说，可以骨考虑它们之间栋的水力联系。嫂为了获得河流日接受地下水补伴给的可靠数据档，有必要将集将水区地下水和略地表水特征之牌间的相互作用留结合起来进行鞠分析。在洪水兔期，海滨控制纽过程造成了河物流接受地下水列补给量明显变犬化，在采用水寿文图分割法时论要考虑到这一炎点。兽关于河川径流膨水文历线图的耐基流分割法，仙俄罗斯专家发幸展完善了一种黄复杂秩的浸“润水文－水文地橡质遗”祖方法，在前苏惧联和中欧及东萌欧的一些国家芝，成功地进行猜地下水排泄的波区域评价。这侄一方法的主要菜特征是，考虑计河流盆地地下初水和地表水的确相互作用特征薄及程度，这可惭以通过深入研克究现有的地质柱资料及水文地栽质资料获得。去对于一些较难衬的情况，需要封进行野外踏勘模或特别调查。巷在河流盆地的尘不同地段，需伍要根据文献或裕野外资料制定恢不同的实施方县案。在这些方领案中，要给出努排泄含水层和补含水层岩性，董以及不同季节涌的地下水和河梨水的水位。河污流和含水层之芦间的不同水力窄联系特征，取挺决于地下水水犁位和河水水位塔的联系，可以例据此确定水文喝图分割法的不室同方案。票评价地下水接影受河流排泄的岩最简单方法，拿是评价两个观废测站间的低水酱位径流量的长宁期变化。氏评价地下水排渗泄的水力学方证法的基础是研伙究主要含水层安的水文地质参今数。此时，需蹲要编制每一个灶含水层的水位划和渗透系数图在。根据达西定置律确定地下水标总排泄量，这维一传统方法非棍常简单，获得膝的每一含水层酒的地下水流量虑数据都非常可注靠。需要特别则注意的是，根泥据水力图确定将的水文地质参青数的初始值必瘦须准确可靠。唉根据一些主要衔参数，通过流岩程计算排泄量箩。水力学参数坝初始值并不是骂取平均值，而细是要详细地给鞠出，并据此计曲算流程。绍在复杂的水文性地质条件下，筛有足够的数据文可以说明地下懒水的入渗条件索，在评价地下形水流量时，可独以采用不同的麦方法。评价含联水层和自流水茄盆地相互作用老是计算该类问缘题时最恰当的饼方法。在已知考区域内的水头脾和传导系数条慕件下，根据这言一方法可以将忙每一点地下水获流的水平和垂削直组成结合起叫来。通过河流说径流总量模型雷确定集水区的重地下水流具有相特别重要的意姑义。有许多方杯法可以计算水凯分运移、地下粘水入渗和河川掌水流。评价区艳域地下水流的皆主要方法及其为优缺点见表芳1茎。例如，一种哈广泛采用的方畜法，主要是确铅定有效湿度，糕在根据水文图清分割法确定地役下水流量时，汗具有非常明显纵的优点（可以绑获得多年的地朵下水流量变化错资料），也具坊有一定的局限阵性。假定地表牢水和地下水的摸集水区重合（谷在岩溶活动强吴烈和岩石破碎访地区，完全不恭可能），最重宰要的是利用未深受干扰河流区社的资料，以及桶利用长期观测辱的资料。提及盏的每一种方法横都有各自的优散缺点，这也是饲需要根据研究叫区具体的地质触条件和水文条启件、研究目标猎和范围确定适章当方法的原因拣。因此，最可边靠的方法是采搭用将各种方法冠相结合来评价练区域地下水水握量。鼓需要指出的是浊，需要解决许也多有关地下水杆天然资源区域奋评价方法的问约题。研究者可移以采用河川径扰流水文历线图家的基流分割法猛得出所有排泄范区的地下水排敞泄量，但是如价何评价这一地喷区每一含水层饥补给量，却没绿有确切的方法菌。在河流受到验剧烈干扰的流刷域，应用这一最方法面临的一楚些问题尚未得膜到解决。当采奶用水力法计算星地下水流速时理，并不能很好脚确定水文地质美参数。三、结论夹有关地下水天孤然资源和地下大水流量的区域栗评价和填图的溪研究，开始于葡上世纪蹲60震年代前苏联的堪B.I.K膊udelin洪博士间，他在劲1964缓年完成了甚1脆/座500丽万聪的暴“庸苏联地下水流平量获图柏”挪，并于金1966抽年出版您了妈“朱苏联地下水流抵量递”量专著，实际上今是对流量图的笛详细说明。之让后，在上世纪广70部年代，水文地垫质学家和水文妹专家又完成了停1作/数250喉万比例尺喉的勉“搬苏联地下水流播量消图页”斗。同时，也实赴现了中欧和东昨欧地区地下水窝流量的评价和亚填图。员1983服年，根据联合享国教科文组织式（以下简称狠UNESCO粘）国际水文计碗划，编制了悔1/50贫万小的远“思中欧和东欧的越地下水流量送图艇”坑。据此可以获奔得大区域的地予下水流量，根哑据物理地球化爱学特征和地质腐－水文地质条辣件，可以确定滨地下水流动层式的主要特征，装以及地下水流从量的比值和系叮数。拳考虑到尘1987萝～免1992仪年间学者们在明地下水资源区墓域评价和填图愚领域的交流与筹合作，根据巧UNESCO腿国际水文计划戏，对全世界的鹰地下水流量的叼区域评价和填形图工作进行研掏究。许多国家饶（前苏联、美悉国、法国、澳距大利亚、印度洽、巴西、阿根卖廷和泰国等）免的科学家参与趋了这项工作，候在他们不懈的桂努力下，完成萄了即1苍/妹1000撒万略比例尺的世界江水文地理图和抖地下水流量图渴，之后于抖1999哀年在美国汇编梅出版。多年来鹿，也有许多国幼家的科学家对托俄罗斯、波罗静的海的自流水涂盆地、西伯利漆亚、高加索和迁前苏联的一些荣地区地下水流蒙量和地下水资骂源的区域评价突和填图进行了彩研究。买另外，在裤1991崭年正式出版了槐由俄罗斯和美世国专家共同完牛成的欺1园/玻200拿万般的疑“纷加利福尼亚地晌下水流量熊图季”姻。其中重要的以一点是，在这剖些图件中，通社过主要含水层乡的区域定量特窗征（河流接受列地下水补给的纱地下水径流模久数和地下水流抖动系数）描绘变了天然条件下宝地下的可再生侧能力和产出量纸。这些图件中袖还包括一些地胁下水的定量信渴息，这不同于亩其它一些水文暂地质图。在地助下水流量图中顺，除了给出自腊然条件，也给拾出了造成地下据水资源变化的遮一些其它因素快（主要是水文障地质因素）。昌在实际工作（资水文－水文地过质和水资源管照理）中，地下升水流量图得到替了广泛的使用谨。它不仅定量遵解决了水资源守利用和保护中迟面临的复杂问芒题，确定了特妥定区域内作为贪饮用水源的地父下水资源，而脊且还预测了接肝受地下水补给未的地表径流的胞变化；另外，渴通过确定地下堵水的安全产出欠量，评价了地票下水的补给量翠，同时还将地炭下水流量作为骆地区水均衡的均主要组成部分绣，对地下水进引行了定量评价锻。因四、需要进一网步完善的工作否1乐．发展和完善