地下水资源预测

我国地下水资源的情况~

　　我国地下水资源及开发情况介绍

　　水资源与能源、人口、生态环境等已成为世界各国普遍关注的重大问题。在我国，水资源已成为城市建设规划、工农业生产布局及国土整治规划的制约条件之一。建国以来，国家有关部门一直重视我国地下水的数量和质量，以期为国民经济建设提供有利的数据保证。

　　一、我国地下水资源及开发情况

　　地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位，由于其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高，正被越来越广泛地开发利用。尤其在中国北方、干旱半干旱地区的许多地区和城市，地下水成为重要的甚至唯一的水源。据计算我国可更新地下淡水资源总量为8700亿方，占我国水资源总量的31%，其中地下淡水开采资源为2900亿方。微咸水开采资源130′108m3/a（见表1）。平原区（含盆地）地下水储存量约23万亿立方米，10米含水层中的地下水储存量相当于840毫米，水层厚度，略大于全国平均降水量648毫米，这个比例与世界地下水储存量的平均值相近似。

　　目前，我国地下水开发利用主要是以孔隙水、岩溶水、裂隙水三类为主，其中以孔隙水的分布最广，资源量最大，开发利用的最多，岩溶水在分布，数量开发均居其次，而裂隙水则最小。在以往调查的1243个水源地中，孔隙水类型的有846个占68%，岩溶水类型的有315处，占25%，而裂隙水类型的只有82处，仅占7%。

　　从目前的供水情况看，全国地下水的利用量占全国水资源利用总量的16%，其中地下水开发利用程度最高的是华北地区，其地下水供水量占全区总用水量的52%。预计在21世纪，我国淡水资源供水需矛盾突出的地区仍是华北、西北、辽中南地区及部分沿海城市。

　　受我国水资源及人口分布、经济发达程度、开采条件等诸多因素的影响，相对于区域我国城市特别是北方城市地下水资源的供需矛盾尤为突出。目前全国有近400个城市开采地下水作为城市供水水源，300多个城市存在不同程度缺水，每年水资源缺口大约为1000万方，据不完全统计其中以地下水水源地做为主要供水水源的城市超过60个，如：石家庄、太原、呼和浩特、沈阳、济南、海口、西安、西宁、银川、乌鲁木齐、拉萨等；以地下水与地表水联合供水的城市有：北京、天津、大连、哈尔滨、南京、杭州、南昌、青岛、郑州、武汉、广州、成都、贵阳、昆明、兰州、长春、上海等。

　　目前城市地下水资源遭受污染的情况较为严重，据不完全统计全国已有136个大中城市地下水受到不同程度的污染，其中比较严重的有包头、长春、郑州、鞍山、太原、沈阳、哈尔滨、北京、西安、兰州、乌鲁木齐、上海、无锡、常州、杭州、合肥、武汉等城市。主要污染源均为工业和生活污染，局部农业区地下水也受到污染，主要分布在城近郊区的污灌区，目前有污水灌溉农田2000多万亩，直接污染了地下水，也有的还受到农药和化肥的污染。

　　二、城市开发利用分布特征

　　1、地下水水资源分布及人均占有量呈现明显的地区性差异

　　南方地下水资源较为丰富，约占全国地下水资源总量的71%，而占全国国土面积60%的北方地区仅占到29%，尤其是约占全国三分之一面积的西北地区，地下水天然资源和开采资源分别为1100′108m3/a和300′108m3/a,只占全国地下水天然资源量和开采资源量的13%，但地下水天然资源和开采资源却分别为2600′108m3/a和800′108m3/a,约占全国地下水天然资源和开采资源的30%。

　　此外，受各地人口、耕地和经济发达程度的不一，各地的人均、亩均地下水资源占有量有较大的差异。其中以华北片、东北片占有量最小，人均地下水天然资源量占有量分别为351 m3和545 m3，亩均地下水资源量分别为228 m3和219 m3。东南和中南片地下水占有量仅高于华北、东北片。地下水资源占有量最高的是西南和西北片，西南片的人均地下水资源占有量为全国平均水平的2倍，亩均地下水天然资源占有量为全国平均水平的2.7倍。人均、亩均地下水资源平均占有量的差异对各地经济发展有至关重要的制约作用。

　　2、北方地区地下水开发利用程度较高

　　首先，地下水是北方地区的重要供水水源，在城市生活和工业用水中，地下水占80-90%，农业用水中，地下水平均占38%左右，其中河北省占75%，山西和河南省都在50%以上。

　　其次，在城市供水结构上，北方地区地下水所占份额较大，如山东省城镇工业及生活用水中地下水供水比例高达95%，在河南省17个省辖市中有14个城市地下水的供水比例超过50%。在北方17省以地下水作为主要供水水源的大中城市中，呼和浩特市的地下水是城市的唯一供水水源，而铁岭、锦州等城市的地下水的供水比例也超过80%。

　　此外，北方地区的城市地下水开采强度也普遍处在一个较高的水平，华北地区地下水开采程度最高，河北省高达126%，北京109.38%，其它省（区、市）都在70%以上，大部分地区特别是大中城市处于超采或严重超采状态，（据统计地下水的实际开采量与允许开采量之比大于1的城市已超过百余个,如山东省的淄博、烟台、潍坊等城市其地下水的实际开采量与允许开采量之比均已大于1），其中，呼和浩特是以地下水为唯一供水水源的城市，该市开采总量为18351万方／年，而该地区地下水可采资源量为9478万方／年，开采量占可采量的193.6%，区内已严重超采。

　　3、南方地区地下水开采程度较低，开发利用的潜力较大。

　　南方地区雨量充沛，地表水资源比较丰富，区内的大中城市多以地表水为主要供水水源或以地表水与地下水联合供水，除个别城市外，地下水供水比重较低，如长沙、岳阳、昆明、南宁等其地下水供水比例均在20%以下。同时，目前开发利用地下水资源的开发利用程度一般较低，地下水资源可采余量较大，有较大的开发利用潜力。如广西的南宁、玉林等城市，地下水的开采量仅占其可采量的15%左右。

　　4、因地区间开采程度不平衡，引起局部超采的现象较为普遍。

　　在许多地区和城市，虽然总体上地下水资源的开采量并未超过允许开采量，但由于地区间开采程度不平衡造成，导致局部开采强度分布不均，特别是城区及局部地段过量集中开采，开采强度过大，导致过量开采，形成地下水降落漏斗。例如，在北方地区虽然有37个地市处于严重超采，但仍有1027.16亿立方米/年的地下水可开采资源剩余量，尚有较大潜力可挖。而在城市中这种现象也极为普遍，如济宁地下水资源相对比较充沛，但在建城区水源地由于日开采34.5万方／天，超过允许开采量22万／天，从而造成局部地区严重超采，产生地面沉降及水质污染问题。

　　5、地下水使用中城市生活用水的比例呈上升趋势

　　目前城市地下水的使用主要包括为工业、农业及生活用水三个方面。以往工农业用水往往占据主要部分，但随着经济的发展，由于许多地表水饮用水源容易遭受外界不同程度的污染，城镇居民对饮用优质地下水的需求正在不断增长，使得城镇用水中生活用水的比例正逐步增大的趋势。如福建省福州市及浙江省的部分城市等都出现类似现象。

　　三、城市地下水开发利用中存在的问题

　　1、水资源的供需矛盾仍很突出

　　随着我国经济的迅速发展及人民生活水平的不断提高，工农业及生活用水需求量将逐年增加，这对我国特别是北方地区的大中城市本已十分严峻的水资源的供需形势带来更大的压力，如甘肃省天水市目前地下水可采量仅为8957′104m3/a，而其城市发展规划预测城市总需水量达33154′104m3/a，存在巨大的供需缺口，水资源已成为影响当地经济发展的一个主要制约因素。

　　2、不合理的开采布局水资源的供需矛盾仍很突出

　　部分城市由于缺乏科学合理开采布局和调蓄，各地区开采程度很不平衡，使得有限的地下水资源无法得到充分有效的开发利用，造成有些地区严重超采，而有些地区则尚未合理开发。

　　3、持续过量开采，降水漏斗不断扩大

　　由于持续高强度的过量开采，使得地下水资源不能得到及时补充，使得降落漏斗不断扩大，甚至造成含水层的疏干。石家庄市由于长年过量开采地下水降落漏斗逐年扩大，漏斗中心水位埋深89年为36.06m，99年已发展到为39.98m，并形成区域性水位下降。西峰市的十里湾水源地超采极为严重，其允许开采量为24.7′104m3/a ，而实际开采量达到206′104m3/a，是可采资源量的7倍，其开采是不断清耗静储量的疏干式开采，如不控制，含水层面临疏干的危险。

　　4、地下水资源浪费严重

　　城市远近郊区农业生产过程中水资源浪费问题最为突出，北方地区每年灌溉用水约1400亿立方米，占总用水量的80%左右。多数地区保持传统的灌溉方式，灌溉定额居高不下，华北还有许多地区毛灌溉定额维持在400—600立方米/亩.年，西北内陆盆地有的高达700—1000立方米/亩.年，大水漫灌，有效利用率平均只有30—40%。我国工业用水量的浪费也很大，大部分城市工业用水重复利用率平均在30—40%，远低于发达国家70%以上的水平。

　　5、地下水污染较为严重

　　随着经济的发展，农药、化肥、生活污水及工业“三废”的排放量日益增大，而这些污水大部分未经处理直接排入环境，构成了地下水的主要污染源。而过量开采造成地下水位的不断下降，客观上为废污水的加速入渗创造了有利条件。据不完全统计,目前我国发现水质污染的地区及城市已有136座，其中污染较为严重的有包头、沈阳、兰州、西安等城市。

　　四、过量开采引发严重的环境地质问题

　　由于地下水资源的过度开发与不合理利用，不仅加剧了供需矛盾，而且引发了一系列环境地质问题，主要有：

　　(1)地面沉降

　　地面沉降是由于超量集中开采地下水，造成地下水水位的大幅度下降，含水介质压密所至，在我国地面沉降比较严重的有北方的天津、沧州、西安、太原、南方有上海、阜阳市以及苏锡常地区。

　　(2)地面塌陷

　　地面塌陷主要发生在岩溶水分布地区，特别是城市地下水集中开采局部地段较为多见。地面塌陷问题在我国分布较广，但受岩溶水分布的控制，南方的发生率高于北方，在南方地面塌陷问题比较严重的地区有水城、遵义、咸宁、黄石、湘潭等地,北方有临沂、泰安、枣庄等。

　　(3)海水入侵

　　海水入侵主要发生在我国沿海城市地区，主要是由于大量开采地下水以后，引起海入回灌，问题比较严重的地区主要有辽宁的大连市、河北的秦始岛市，山东的青岛市、福建的厦门市以及广西的北海等。

　　此外，由于不合理开发利用地下水造成的环境地质问题还有地裂缝、矿区地质灾害等。


　　自中国地质环境监测院网

该项研究是以地下水资源现状的补给与开采状况作为基础，若考虑未来各种因素变化，评价结果称为规划性预测，这种成果有一定实际应用意义。若不考虑未来各种因素变化，评价结果称为警告性预测，这种结果仅具有警示意义，无实际应用价值。
具体估算方法分为地下水储存资源超采疏干时限性评价和恢复时限性评价。
（一）超采疏干时限性评价
T储疏=Q储存量/Q均耗
或
T储疏=Q储存量/Q超采 （3-71）
式中：T储疏为维持现状开采条件下的地下水储存资源超采疏干时限性评估指标；Q储存量为现状年地下水储存资源（m3）；Q均耗为研究期多年平均地下水储存资源消耗量（m3/a）；Q超采为研究期多年平均地下水超采量（m3/a）。
为了能区分不同地区地下水储存资源可持续利用性差异，根据浅层地下水储存资源和深层地下水弹性储存资源的自然属性，并考虑未来我国北方社会经济发展对地下水需求的状况，划分为4种状况，如表3-11所示。

表3-11 储存资源消耗时限性特征与评估指标

（二）恢复时限性评价
λ恢复=Q均补/Hk×100=Q均补/Q储SUM×100
T恢复=Hk/Q均补 （3-72）
式中：λ恢复为地下水储存资源恢复率（%/a）；Q均补为地下水多年平均补给量（m3/a·m2）；Hk为含水层疏干厚度（m）；Q储SUM为含水层总储存资源，包括各种属性储存资源（m3/m2）；T恢复为地下水储存资源恢复时限（a）。
国外学者研究表明，地下水储存资源恢复率与含水层平均总储存资源的大小及含水层的调节作用有关（表3-12和表3-13）。

表3-12 含水层平均总储存资源的恢复调节作用

注：地质矿产部水文所，《国外地下水资源评价及科学管理译文集》，地质出版社，1987。

表3-13 地下水平均总储存资源恢复的几个参数值

注：地质矿产部水文所，《国外地下水资源评价及科学管理译文集》，地质出版社，1987。

水源地地下水资源的丰富程度除了与补给源关系之外，更主要取决于水源地内地层中的含水层厚度、含水层粒径及其分选性好坏，含水层越厚、粒径越粗、分选取性越好，其地下水资源越丰富。为了更好地从全区角度预测地下水资源，利用含水因子等值线分布图（图4），并参考其基岩埋深情况，便可作出预测。含水因子参数为笔者首创，其数值越大，水量亦越大。据此将全区地下水丰富程度划为4类，即强富水区、富水区、中等富水区和弱富水区。如图5颜色由深渐浅所示。

强富水区：位于测区中部，水量因子数值在26000Ω·m²以上。该区呈条带状弯曲，宽约1 km，基岩埋深150 m以上。

图5 地下水资源预测示意图

富水区：位于强富水区两侧，属测区中部，平行河床分布。水量因子数值为16000～26000 Ω·m²。基岩埋深在100～150 m之间。

中等富水区：位于富水区外侧，水量因子数值为8000～16000 Ω·m²。基岩埋深多数在60～100 m之间。

弱富水区：位于测区南北两侧，靠近基岩出露区，水量因子数值在8000 Ω·m²以下，基岩埋深小于60 m。

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