地下水控制性关键水位研究初探

1、文章编号 :100029833 ( 2009) 0120116204地下水控制性水位管理分区研究叶勇 ,谢新民( 中国水利水电科学研究院 ,北京 100038)摘 要 :针对我国地下水资源管理现状及存在问题 ,提出以地下水控制性水位结合地下水可开采量进行双重管理地下水的手段 。在分析了地下水位类别及其特征的基础上 ,提出了地下水蓝线水位与红线水位的基本概念 ,并以实际地下水位处于蓝线 水位以内划分为蓝区 ,蓝线水位与红线水位之间划分为黄区 ,红线水位以外划分为红区 。基于地下水二级功能区 ,拓展划 分到 21 个地下水三级功能区 ,以此作为管理分区的基本单元 。关键词 :地下水 ; 控制性水位

2、 ;管理分区 ;地下水资源管理中图分类号 : p641 . 8文献标识码 : ast udy o n t he ma na ge me nt suba rea ba sed o ngro undwat e r do mi nat e wat e r l evely e yong , xie xin2min( chi na in stit ut e of wat er re so urce s a nd hydropo wer re search , beiji ng , 100038 , chi na)abstract :co nce r ned a bo ut t he sit uatio

3、n of gro undwat er ma na ge me nt a nd it s p ro ble m i n o ur natio n , t he do u ble ma na ge me nt mea sure , w hic h co mbi ne t he gro u ndwat e r do mi nat e wat er level a nd gro undwat er e x2 p loit a ble yiel d , i s i nt ro duce d i n t hi s p ap er . ba sed o n t he a nal ysi s a bo ut

4、t he cla ssificatio n a nd cha ract eri stic of gro u ndwat e r level , t he co ncep t of bl ue li ne wat e r level a nd t he red li ne wat e r level a re p ut fo r wa r d . a nd t he n , t he su ba rea wit h t he act ual gro undwat er level wit hi n t he bl ue li ne wat er level i s co mp a r t me

5、nt alizedi nto t he bl ue a rea . the su ba rea wit h t he act ual gro u ndwat e r level bet wee n t he bl ue li ne wat er level a nd t he red li ne wat er level i s co mp a r t me nt alize d i nto t he yello w a rea . the re d a rea mea n s t hat t he act ual gro undw2 at e r level i s beyo nd t he

6、 re d li ne wat e r level . be si de s , t hi s p ap e r co mp a r t me nt alize s t he gro undwat e r t hi r d cla ss f unctio nal a rea ba se d o n t he gro undwat e r seco nd cla ss f unctio nal a rea , a nd c hoo se s it a s t he ba sic cell w he n u si ng t hi s met ho d i n gro u ndwat e r re

7、so urce s ma na ge me nt .key words :gro undwat er ; do mi nat e wat er level ; ma na ge me nt su ba rea ; gro u ndwat e r re so urce s ma na ge me nt下水超采区总面积达 18 . 5 104 k m2 , 占全国面积的 1 . 9 % 。在超采区中 ,面积 1 000 k m2 的超采区 有 31 个 ;开采系数 1 . 2 及地下水位下降速率 1 .5 m/ a 的严重超采区面积 7 . 3 104 k m2 ,占全国超 采区面积的 40 %

8、。截止到 2005 年 , 全国地下水累计超采量高达 1 500 108 m3 ,地下水超采已对我国的供水安全和环境安全造成巨大威胁 ,必须未雨绸 缪 。近几十年 ,随着我国人口增长 、社会经济快速发 展 ,对水资源的需求日益增长 。为了维持社会经济 对水资源的需求 ,在当地地表水资源不足的形势下 , 对地下水长期进行掠夺式开采 。由于“不健全”的地下水开采 ,在不同地区诱发了地下水位持续下降 、含0引言地下水以其较高的供水保证程度和优良的水质被作为我国北方地区主要供水水源的首选 。随着经 济社会的持续快速发展 ,我国大部分地区尤其是北 方地区地下水开发利用强度呈 现出 持续 增长 的 态 势

9、 。地下水开发利用在一定程度上减缓了水资源供需矛盾 ,促进了经济社会的发展 ,但由于地下水的超 量开采导致了地下水位的持续下降 ,引发了一系列 生态环境和地质环境问题 122 ,对经济社会的可持续 发展构成了严峻挑战 。据最新的统计结果 ,我国地收稿日期 :2008211218作者简介 :叶 勇 ( 19822) ,男 ,四川自贡人 ,在读博士研究生 ,主 要从事水资源配置及地下水资源管理研究 , e2mail :er qie 126 . co m 。水层疏干 、地面沉降 、地裂缝 、地面塌陷 、土地沙化 、地质问题 326 ,局部地区十分突出 ,对当地工农业发展及人民生活产生了严重的不良影响

10、 。 我国地下水资源管理工作起步较晚 ,传统的地下水资源主要以可开采量为地下水开发利用控制指标 。一些地区以区域的总可开采量或者绘制的地下 水可开采模数图为管理地下水开采的主要工具 。因 制度“不健全”(如 1993 年才颁布取水许可制度实 施办法,2006 年由取水许可和水资源费征收管理 条例替代) 及管理不善 ( 许多地区存在偷用地下水 情况) 等诸多原因 ,同一区域存在局部开采在可开采 量控制范围内 , 整体 则超 出 总的 可开 采 量的 问题 。 加之地下水可开采模数图为早期地下水资源评价时 绘制 ,随着开采量递增的速度加大 ,已经对原有的地 下水系统产生了较大的影响 ,使绘制的地下

11、水可开 采模数图有效性降低 。此外 ,可开采量是一个评价 后的指标 ,不能实时观测 ,在日常管理中存在局限 。综上所述 ,传统的以可开采量为主要手段的地 下水管理方式存在不足 ,而地下水位既可方便的进 行实时监测 ,又能利用目前比较完善的地下水监测井网进行监测 。因此 ,本文提出以地下水控制性水 位结合可开采量 ,从水位与水量双重指标来指导并 管理地下水资源开发利用 7 ,使地下水开发利用达 到可持续发展的目标 。以下就地下水控制性水位及 其管理分区进行探讨 。由于对地下水的过量超采 ,导致一些区域的地下水位大幅度下降 ,造成地面沉降 、塌陷 、地裂缝 、海 (咸) 水入侵 ,以及表层土壤水分

12、含量降低 、植物凋萎 、植 被退化以至自然死亡等问题 ; 在灌区对地表水过量引用 ,加之灌区灌排设施不配套和不注重排水 ,导致地下水位区域性抬升 ,引起土壤次生盐渍 (碱) 化 、沼泽化或者城区地下工程进水 、被淹等问题 。因此 ,从总体上讲 ,针对我国因“不健全”的地下水位升降 所导致的地面沉降 、塌陷 、地裂缝 、海 (咸) 水入侵 、土壤沙化和荒漠化以及土壤次生盐渍化等问题 ,将我 国地下水控制性水位划分为抬升型控制性水位和下 降型控制性水位两种 。抬升型控制性水位 ,主要是 由于补给过量或开采量不足等造成 ; 下降型控制性 水位 ,主要是由于补给量不足或过量开采等造成 。从利用控制性水

13、位实施对地下水资源量化和动 态管理的角度 ,根据地下水位抬升或下降对地下水 的资源功能 、生态功能和地质环境功能等造成的影 响程度 ,可将地下水控制性水位划分为蓝线水位和 红线水位 。蓝线水位一般是指地下水采补平衡即地下水开采量等于地下水可开采量时的水位值 ,或者 是指为了实现某一时期地下水管理目标而设定的期 望水位值或阈值 ;红线水位一般是指地下水开采量 大于地下水可开采量 、出现地下水位持续下降且水 位降深等于含水层厚度 2/ 3 时的水位值 ,或者对抬升型水位来讲 ,地下水位抬升达到某个阈值 ,从而引 起相关的生态环境问题时所对应的临界水位值 ,以 及为了实现某一时期地下水管理目标而设定

14、的期望 水位值或阈值 。不同水位类别以及红蓝线水位之间 关系见表 1 。1地下水控制性水位及其类别地下水位是进行地下水动态监测与分析的主要项目之一 ,是反应地下水系统状态的主要因子 。通 过分析地下水位变化能够实时的了解地下水状态 。本文提出的地下水控制性水位 ,是指具有明确物理 概念的一系列水位值的总称 ,对应于地下水不同开 发利用状态的一系列水位值 ,或者对应于地下水不 同可开采量的一系列水位值 。1 . 1控制性水位特征地下水控制性水位具有两方面的鲜明特征 : 地下水位受地下水系统的补给 、排泄 、径流的影响 , 在年内或年际间都是不断变化的 。因此 ,地下水控 制性水位并不是静态数值或

15、阈值 ,而是受年内水文 气象和地下水开发利用状况等影响的一组数值或阈值构成 ; 地下水控制性水位是为了实施地下水目 标管理而设定的一些期望 ( 目标) 水位值或阈值 ,是 一个反映水行政主管部门不同时期管理目标 、理念 、 意志和偏好的表征指标 ,具有鲜明的时代特色 ,不同 地区不同发展阶段所制定的控制性水位可能不同 。1 . 2控制性水位类别2地下水控制性水位管理分区合理地进行管理分区划分是进行适宜的地下水资源管理的先决条件 。根据我国水资源分级管理的 特点 ,划分地下水控制性管理分区时需要从流域分区 、行政区划 、水文地质单元 、地下水资源开发利用 特点和管理目标等方面予以考虑 。从地下水

16、开发利 用的角度来讲 ,可从地下水功能区上进一步拓展 ,再 与流域分区和行政分区相结合进行划分 。2 . 1 管理分区类型根据地下水控制性水位类别划分 ,参考应急预 警管理方案的思路 ,以红线水位和蓝线水位为界线 , 可将地下水管理单元划分为红黄蓝区 。对于下降型 (抬升型) 水位的区域 , 凡是处于蓝线水位以 下 ( 以 上) 的管理区统称为蓝区 ,其地下水资源尚有进一步开发利用的潜力 ,可以按照正常的取水许可制度对黑龙江水专学报第 36 卷118位之间的管理区统称为黄区 ,其地下水资源已无进一步开发利用的潜力 ,可以按照取水许可制度对地 下水实施积极管理 ; 凡是处于红 线水 位 以下 (

17、 下 降 型) 或者以上 (抬升型) 的管理区统称为红区 ,其地下水资源已处于超采 ( 或富余) 状态 ,应按照取水许可 管理制度实施危机管理 , 遏制地 下水 严 重超 采 ( 致 涝) 的态势 。红黄蓝区划分及其与控制性水位之间 关系和管理原则见表 1 。地级行政区界线的地下水控制性管理分区 ; 地级管理分区是指跨县级行政区界线的地下水控制性管理 分区 ;县级管理分区是指跨乡级行政区界线的地下 水控制性管理分区 ;其它可依此类推 。2 . 4管理分区划分体系 根据区域地下水自然资源属性 、生态与环境属性 、社会经济属性和规划期水资源配置对地下水开 发利用的需求以及生态与环境保护的目标要求

18、,采 用问题导向型研究思路 ,划定地下水三级功能区并作为管理分区的最小单元 。本文根据各分区下不同 的地下水功能及其可能存在的生态 、环境及地质问 题 ,共划分出 21 个地下水三级功能区 。为了便于管理 ,结合我国水资源行政主管部门 的实际情况 ,将划分的管理分区与流域管理区及行政管理区相结合 。即 ,流域级管理分区下嵌套水资 源二级分区 、省级行政管理区和地下水一级水功能 区 ;省级管理分区下嵌套水资源三级分区 、地 (市) 级 行政管理区和地下水二级功能区 ; 地级管理分区下 嵌套水资源四级分区 、县级行政管理区和地下水三级功能区 。见表 2 。表 1 控制性水位类别及管理分区体系表ta

19、 ble 1 classif ication of dominate water level and management subarea system水位变控制性化类型水位管理分区管理原则管理措施红区黄区 蓝区 蓝区 黄区红区强制性开发和利用鼓励性开发和利用 合理开发 、高效利用 合理开发 、高效利用 限制性开发 、可持续利用适度减采 、可再生利用应急管理有效管理 积极管理 积极管理 有效管理应急管理红线水位蓝线水位抬升型蓝线水位红线水位下降型2 . 2 管理分区划分原则1) 控制性水位管理分区的划分首先要遵循自然 规律 ,应当充分掌握地下水系统的组成和功能 ,分析 地下水赋存条件和补给 、

20、径流 、排泄条件 ,在掌握地 下水系统的运移规律的前提下 ,按地下水系统的自 然特点进行划分 。2) 要充分考虑地下水的自然资源属性 、社会经 济属性 、生态与环境属性和水资源配置格局 、生态与 环境保护的目标要求等 ,综合各方面因素进行划分 。3) 所划分的地下水控制性管理单元应具有一定 的区域独立性 ,根据不同的下垫面特征对地下水资源的影响划分不同类型的管理区 ,如城市与农村 ,荒 漠与绿洲 ,森林与农田 ,水源地与非水源地等应区分 开 。4) 对划分的管理分区 ,根据地下水功能及管理 需求 ,应按照不同的地下水状态及管理目标进行适时调整及动态管理 ,如根据用水需求水源涵养区可 转变为开发

21、区 。2 . 3管理分区划分级别 地下水控制性管理分区是在集合众多原则的基础上进行划分的 。在地下水功能区划的基础上 ,根据水资源管理权限 ,将地下水控制性管理分区分为 流域级 (国家级) 、省级 、地级和县级等多个级别 。其 中 ,流域级 (国家级) 管理分区是指跨省级行政区界 线的地下水控制性管理分区 ; 省级管理分区是指跨3管理策略针对某个管理区域 ,在划定了管理分区后 ,即可分析区内地下水系统 ,确定地下水的主要功能及其 管理目标后 ,按现状的地下水位情况与确定的红线水位和蓝线水位进行对比 ,以确定划分的研究区所属的红黄蓝区 ,再针对不同的管理区分别按红黄蓝 区的管理原则与要求 ,分别

22、制定相应的管理预案 ,当 地下水位进一步转变时 ,按预先制定的管理预案进行应急管理 。对红区来讲 ,上升型水位区应当积极处理水位 的过度抬升 ,可从控制引水量以及增加排水设施两 方面入手 ,防止水位抬升引起土壤次生盐渍化等问 题 ;下降型水位区应在分析地下水补给 、排泄等条件下 ,严格控制地下水开采 、适度减采 ,使地下水位能 尽快恢复到红线水位以上 ,防止地面沉降 、地裂缝以 及含水层疏干等问题 。在红区总体上对地下水位要 进行严密监测 ,分析地下水位变化趋势采取应急管 理预案进行管理 ;对黄区来讲 ,上升型水位区要鼓励地下水开发利用 ,加大地下水排水或开采 ;下降型水 位要积极管理 ,控制

23、取水许可审批 ,防止地下水位进 一步下降到红线水位 ;对蓝区来讲 ,地下水位基本处 于多年平均的变化幅度以内 ,在合理地进行地下水 资源评价以后 ,制定相应的合理开发政策以对地下水资源进行合理开发 、高效利用 。表 2 地下水控制性管理分区划分体系表ta ble 2 classif ication of groundwater dominate management subarea流域级管理分区省级管理分区地级管理分区流域二级流域三级流域四级省级名称代码地级名称代码县级名称代码建成区集中供水水源区非建成区集中供水水源区 建成区分散式开发利用区 非建成区分散式开发利用区 天然绿洲生态脆弱区 人工绿洲生态脆弱区 湿地沼泽生态脆弱区 自然保护区生态脆弱区海 ( 咸) 水入侵易发区 地面沉降易发区 地裂缝易发区 地面塌陷易发区 地下水污染易发区 泉域涵养区 河流生态涵养区 水量贫乏不宜开采区 水质较差不宜开采区 水功能丧失不宜开采区 无人影响储备区 战略储备区应急水源区 集中式供水水源区p开发区1分散式开发利用区q生态脆弱区r保护区2地质灾害易发区s地下水水源涵养区t不宜开采区u保留区3储备区v应急水源区w4结语参考文献 :1) 本文提出利用地下水控制性水位与地下水可开采量双重管理方式 ,是地下水资源管理的一种新 思路 ,可供实际管理者借鉴 。2) 通过对地下水位特点进行分析 ,提出了红