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挪方法手优点雨缺点最河川径流缓水文历线面图的基流喇分割法育可获得长障期地下水油量平均值舍；可评价互地下水量世变化。方需在受扰经动情况对畅河水径流时量进行长次期观测，法只适用于岸接受地下壤水排泄的声河流的上导部。露河川水文郑观测站间横低水位径丰流量或基色流量差异袄法骄可得到长融期的年或太季节性地辆下水量的脂平均值。蓝两条剖面酷线之间的申河流流量毯差异，会单超过河流缸流量测量纱值的总偏递差。志计算地下厉水流出的探水动力法码（分析方碑法或模型线）滤可计算单葛个含水层由中地下水感排泄量。满需要完整拾的地下水俯参数，很遇难取平均擦值，不可门能评价地沈下水量长救期的变化没情况。径计算地下球水补给区炊和排泄区古的长期水变均衡法镇可评价不食接受河流暮排泄的深扁层含水层割的排泄量瘦。撞需要通过钩独立的方戏法确定主池要水均衡大组成，且保估计的地拘下水量应冬当超过误毙差。瑞采用地下榜水水位数染据计算入脖渗量免可评价单饭个含水层着的地下水喂排泄量。美很难计算闭一个点（购井）处地棒下水补给萄量，需要抱许多观测准井。后河川径流栽水文历线暮图的基流滨分割法，背可以考虑风地表水和骑地下水相失互作用的速具体水文肢地质条件蓝，也就是陈说，可以凳考虑它们饱之间的水剂力联系。船为了获得连河流接受已地下水补嗽给的可靠第数据，有浙必要将集炊水区地下拳水和地表攻水特征之钉间的相互鲁作用结合崖起来进行诊分析。在绕洪水期，茄海滨控制粪过程造成池了河流接更受地下水壤补给量明搂显变化，点在采用水巾文图分割捆法时要考眉虑到这一尸点。帅关于河川造径流水文趋历线图的毯基流分割拴法，俄罗典斯专家发拥展完善了宇一种复杂销的事“笔水文－水标文地押质侦”崖方法，在趣前苏联和仪中欧及东兰欧的一些患国家，成被功地进行煤地下水排梨泄的区域宪评价。这似一方法的绑主要特征吹是，考虑典河流盆地稀地下水和渠地表水的发相互作用增特征及程土度，这可饰以通过深抵入研究现挖有的地质想资料及水辫文地质资斩料获得。踏对于一些接较难的情狡况，需要间进行野外茄踏勘或特染别调查。斥在河流盆某地的不同榨地段，需狠要根据文秃献或野外别资料制定喷不同的实熄施方案。迫在这些方完案中，要然给出排泄叛含水层和哑含水层岩敢性，以及休不同季节闹的地下水介和河水的渴水位。河是流和含水邪层之间的跳不同水力跃联系特征谨，取决于医地下水水简位和河水毅水位的联阶系，可以舅据此确定升水文图分四割法的不踪同方案。遥评价地下被水接受河先流排泄的挑最简单方胆法，是评描价两个观繁测站间的凭低水位径煤流量的长追期变化。螺评价地下稻水排泄的促水力学方丈法的基础柿是研究主鸽要含水层险的水文地翅质参数。斧此时，需虾要编制每幅一个含水池层的水位顷和渗透系掘数图。根班据达西定涉律确定地坟下水总排返泄量，这挂一传统方泳法非常简边单，获得杯的每一含堤水层的地店下水流量席数据都非馒常可靠。废需要特别惜注意的是锁，根据水露力图确定卸的水文地怒质参数的纱初始值必钳须准确可胀靠。根据熔一些主要下参数，通石过流程计则算排泄量仍。水力学私参数初始鼓值并不是镜取平均值谦，而是要肺详细地给倘出，并据翻此计算流管程。同在复杂的渗水文地质竞条件下，哥有足够的贩数据可以露说明地下士水的入渗塑条件，在谢评价地下按水流量时达，可以采敏用不同的摸方法。评梢价含水层际和自流水咽盆地相互同作用是计剃算该类问图题时最恰汽当的方法确。在已知租区域内的孔水头和传抛导系数条情件下，根思据这一方煤法可以将险每一点地怎下水流的钓水平和垂跪直组成结钳合起来。赛通过河流歌径流总量嘴模型确定举集水区的趟地下水流结具有特别惑重要的意都义。有许丝多方法可短以计算水小分运移、良地下水入余渗和河川令水流。评些价区域地唇下水流的摇主要方法骡及其优缺阅点见表济1慧。例如，奸一种广泛听采用的方扣法，主要没是确定有栗效湿度，吃在根据水则文图分割损法确定地寺下水流量悬时，具有编非常明显粒的优点（炊可以获得税多年的地纤下水流量弟变化资料优），也具孟有一定的辈局限性。正假定地表纷水和地下贱水的集水毛区重合（痒在岩溶活顷动强烈和锐岩石破碎数地区，完脑全不可能是），最重陵要的是利孙用未受干攻扰河流区倚的资料，久以及利用寄长期观测托的资料。伸提及的每爽一种方法侍都有各自齿的优缺点填，这也是筹需要根据唉研究区具隔体的地质盖条件和水资文条件、轧研究目标臂和范围确懒定适当方书法的原因炸。因此，至最可靠的蒙方法是采先用将各种瞎方法相结飘合来评价供区域地下舍水水量。犬需要指出零的是，需鉴要解决许犬多有关地犬下水天然柄资源区域耍评价方法纵的问题。恐研究者可任以采用河边川径流水煤文历线图陡的基流分殊割法得出闻所有排泄驾区的地下省水排泄量志，但是如击何评价这库一地区每医一含水层耍补给量，治却没有确利切的方法戒。在河流焰受到剧烈乡干扰的流变域，应用杨这一方法分面临的一欧些问题尚睡未得到解菊决。当采际用水力法荡计算地下况水流速时悔，并不能构很好确定体水文地质苗参数。三、结论胶有关地下鸽水天然资牺源和地下购水流量的纽区域评价亲和填图的忧研究，开俱始于上世污纪护60麦年代前苏吵联的兆B.I.召Kud站elin任博士蹦，他在字1964虑年完成了遗1育/霜500与万写的命“敏苏联地下石水流量贡图金”肆，并于叼1966冻年出版丽了毒“客苏联地下念水流产量黑”耕专著，实貌际上是对蝇流量图的览详细说明灯。之后，蛋在上世纪最70惨年代，水墓文地质学祸家和水文劳专家又完碰成了贝1返/碗250狡万比例尺冰的多“讯苏联地下辈水流量众图跪”革。同时，批也实现了仗中欧和东佳欧地区地辩下水流量工的评价和三填图。口1983美年，根据家联合国教果科文组织冷（以下简段称已UNES炉CO除）国际水稳文计划，骑编制了袜1/50楚万世的繁“含中欧和东艰欧的地下清水流量马图税”侄。据此可茂以获得大圾区域的地节下水流量奸，根据物寄理地球化掘学特征和和地质－水师文地质条捷件，可以门确定地下贴水流动层羊的主要特充征，以及夏地下水流岛量的比值着和系数。损考虑到感1987顽～划1992尖年间学者嚼们在地下坡水资源区养域评价和沉填图领域张的交流与举合作，根横据宋UNES著CO峡国际水文否计划，对字全世界的丢地下水流译量的区域福评价和填厘图工作进耐行研究。岩许多国家婶（前苏联扰、美国、继法国、澳饰大利亚、屋印度、巴永西、阿根时廷和泰国籍等）的科边学家参与奋了这项工才作，在他贩们不懈的抱努力下，晒完成了泻1谣/盼1000论万尚比例尺的族世界水文权地理图和失地下水流盒量图，之度后于坦1999音年在美国沙汇编出版竖。多年来她，也有许激多国家的唇科学家对院俄罗斯、演波罗的海字的自流水后盆地、西退伯利亚、瞧高加索和临前苏联的疮一些地区蛾地下水流厅量和地下细水资源的颂区域评价娱和填图进短行了研究乞。食另外，在灾1991魂年正式出惰版了由俄煌罗斯和美厅国专家共巡同完成的磁1荒/禽200什万饿的卫“洽加利福尼扰亚地下水封流量荒图绸”急。其中重双要的一点稼是，在这樱些图件中线，通过主悦要含水层境的区域定腹量特征（便河流接受讽地下水补右给的地下洋水径流模夜数和地下壳水流动系格数）描绘醉了天然条检件下地下都的可再生京能力和产圈出量。这能些图件中慨还包括一鸣些地下水抛的定量信黄息，这不各同于其它汽一些水文腥地质图。犹在地下水趁流量图中拨，除了给狱出自然条愉件，也给算出了造成薯地下水资冲源变化的苍一些其它观因素（主碗要是水文围地质因素昼）。高在实际工身作（水文占－水文地露质和水资屿源管理）村中，地下替水流量图省得到了广接泛的使用拾。它不仅列定量解决锋了水资源平利用和保镰护中面临览的复杂问霞题，确定年了特定区史域内作为捉饮用水源问的地下水橡资源，而歉且还预测伤了接受地岩下水补给瞎的地表径伸流的变化誓；另外，拦通过确定灵地下水的估安全产出率量，评价淹了地下水爹的补给量膨，同时还金将地下水肠流量作为匠地区水均持衡的主要际组成部分洁，对地下情水进行了夏定量评价饭。旦四、需要怖进一步完流善的工作耻1藏．发展和雪完善进行嫌地下水