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期刊导读

地下水资源分类管理研究

Research on Classified Management of Groundwater Resources

张彦宏① ZHANG Yan-hong;张昕② ZHANG Xin
(①邯郸市水资源综合管理办公室,邯郸 056001;②陕西省引汉济渭工程建设有限公司,西安 710100)
(①Handan Water Resources Management Office,Handan 056001,China;
②Hanjiang-to-Weihe River Valley Water Diversion Project Construction Co.,Ltd.,Shaanxi Province,Xi'an 710100,China)

摘要:本文选择邯郸市东部平原区作为示范地区,在深入调研的基础上,结合邯郸市地下水资源管理的需求、地下水超采治理和“三条红线”指标,探索实现地下水严格管理的先进理论方法,开展实施地下水资源最严格管理目标、原则、手段、途径以及保障措施的研究,提出相关技术方法及指标体系,提出平原区地下水分类管理的目标及政策措施,为有效推动地下水管理工作的规范化、制度化、科学化提供参考和依据,为全国类似地区提供示范经验。
Abstract: This paper selects the eastern plain area of Handan City as a demonstration area. Based on in-depth investigations, combined with Handan City's groundwater resources management requirements, groundwater over-exploitation control and the "three red lines" indicators, it explores the advanced theoretical methods to realize the strict management of groundwater resources, carries out the research on the objectives, principles, means, approaches and guarantee measures of implementing the strictest management of groundwater resources, puts forward relevant technical methods and index system, and puts forward the objectives and policy measures of groundwater classification management in plain areas, which provides reference and basis for effectively promoting the standardization, institutionalization and scientization of groundwater management, and provides demonstration experience for similar areas in China.
关键词:地下水;分类管理;水资源管理
Key words: groundwater;classified management;water resources management
  中图分类号:P641.8                                    文献标识码:A                                  文章编号:1006-4311(2020)27-0026-03

0  引言
地下水资源作为重要基础资源,在经济和生态领域起到了至关重要的作用,但是随着工业的大力发展,伴随着的是地下水资源的持续大量开采,因而导致了地下水严重超采,不仅给地下水安全造成了严重危害,并且已严重威胁到生态安全、经济安全和可持续发展战略。虽然我国已实行了取水总量控制管理制度,但是大多数地区仍然无法定量考核实施取水总量的绩效,难以实行量化管理。因此需要选择具有代表性的地区进行地下水分类管理的示范性建设,总结经验教训,提出相应的严格地下水管理的相关规程,为实施最严格地下水管理和保护制度提供示范意义。
目前关于地下水控制性关键水位的概念及理论在国内外尚不多见,针对由地下水不合理开发利用所引起的生态及环境问题的典型研究相对较多,高长远[1]在总结干旱地区水文地质及水文特征的基础上,从环境保护的角度提出干旱区水土开发中潜水位最佳埋深值;张长春等[2]针对华北平原,确定了地下水合理生态水位的上限为防止土壤盐碱化水位,下限为地下水获得最大补给的理想水位,并给出了相应的临界水位值。
本文选择邯郸市东部平原区作为示范地区,在深入调研的基础上,结合邯郸市地下水资源管理的需求、地下水超采治理和“三条红线”指标,给出相关技术方法及指标体系,提出平原区地下水分类管理的目标及政策措施,为全国类似地区提供示范经验[3]。
1  研究区概况
邯郸市横跨山区平原,水资源供需矛盾集中,地下水类别丰富,地下水管理面临问题较多。邯郸地下水超采严重,且位于南水北调受水区地下水压采实施范围内,是河北省最严格水资源管理和地下水压采的重点市。因此,从管理上邯郸市的地下水管理具有极好的代表性。
近年来,邯郸市实施了多项地下水保护项目,通过一系列措施,使得全市地下水水位下降趋势减缓、主城区地下水位有所回升、生态水网系统内水位有回升趋势,为地下水资源管理与保护积累了大量经验。
2  研究方法
2.1 资料收集与调查
收集试点地区自然地理、土壤盐渍化、水资源禀赋条件、水资源开发利用等基础资料,调查掌握近年来地下水水位动态变化情况、地下水超采情况、地下水监测情况及存在问题等。
2.2 地下水超采治理及管理经验
分析总结邯郸市近年来开展的地下水管理成功经验,对地下水超采综合治理项目的阶段效果及相关措施的可持续性进行评估。
2.3 地下水可持续利用管理对策
通过对地下水的管理经验分析及效果评估,提出实现邯郸市地下水可持续利用的对策措施。
3  地下水分类管理指标
3.1 我国地下水分类管理指标
目前,我国地下水分类管理指标包括以下几个方面:①水位指标,包括:地下水位、地下水埋深、含水层疏干率、含水层变化率、漏斗面积变化、井数增减率以及开采量增减率;②开采指标,包括:地下水开采量、地下水超采程度、地下水资源模数;③水质指标,包括:地下水化学分类指标、地下水水质分类指标、地下水污染评价指标。
3.2 研究区地下水分类管理研究
3.2.1 研究区地下水总量控制
依据尊重用水现状与未来发展原则,与用水现状相结合,在配置未来用水需求时应综合平衡,按照各自产业结构协调各区域用水需求和缺水同比例压缩原则。邯郸市是水资源严重紧缺地区,在分配用水总量指标时,应按照全市总量指标与总需水量比例同比例压缩各区域需水量指标;根据先地表后地下,先浅层后深层原则,首先把当地地表水及外调水利用充分,然后再严格控制地下水指标分解,在分解地下水指标时,充分利用浅层地下水的原则确定邯郸东部平原各县用水总量控制指标。
3.2.2 研究区地下水水位控制
地下水控制性水位是一组变动的数值或阈值,有上限和下限,而不是一个静态数据。此外,地下水控制性关键水位是为了实施地下水目标管理而设定的一些期望水位值或阈值,除了上面的考虑地下水功能外,也要兼顾当地的实际水资源条件,提出现实可行的控制水位,服务地下水的管理。
基于以上考虑,本研究以浅层地下水为例,提出地下水水位包括地下水红线水位和地下水管理水位。通过连续三年的超采区综合治理试点实施,在一般水平年份下,可基本实现采补平衡,总体目标是水位得到有效控制,不再持续下降。
①地下水红线水位。
红线上限水位:邯郸平原区主要是分散式开发利用区,上限水位采用临界蒸发深度法计算确定,考虑到由西向东包气带岩性的变化,西部平均上限埋深小,东部略有增加。对于城区地下水红线上限水位,考虑人防等城市基础设施的保护,设定了较大的上限埋深。
根据《高层建筑结构设计规范》,确定建筑物基础埋深深度,从而确定邯郸市主城区地下水红线上限为7.5m。此外,潜水蒸发系数随着地下水位埋深的增加而逐渐减少。一般当地下水位埋深小于2.0m时,潜水蒸发系数普遍较大,而地下水位埋大于4m时,潜水蒸发系数渐趋于零[4]。综上确定研究区地下水红线上限水位见表1。
红线下限水位:地下水水位低于某一限值时,地下水开采强度已经超过最大可开采量,水位难以维持稳定,导致水位持续性下降,出现资源枯竭。从单井出水能力来说,水位过低导致单位涌水量下降也是影响地下水资源利用的重要因素。综合含水层厚度法和历史资料法最终划定地下水红线下限水位。对于每个地下水位管理分区分别收集钻孔和剖面资料,统计浅层地下水含水层厚度和包气带厚度,将含水层厚度的三分之一作为最大合理降深。确定研究区地下水红线下限水位见表2。
②地下水管理水位。
根据区域地下水开发利用总量控制指标,综合考虑地下水功能等因素,按照现实和可能,划定邯郸市东部平原水位管理分区地下水管理水位,包括地下水管理水位上限和地下水管理水位下限。
地下水管理水位上限:同红线水位上限。
地下水管理水位下限:实现阶段开发利用总量控制量及压采量的要求;敏感点的生态环境维系以及地质灾害预防的要求。
管理水位下限可采用区域水均衡法测算在开采总量总指标下的水位变幅。根据区域地下水开发利用总量控制阶段指标,计算相应的区域平均水位。2017年邯郸市浅层地下水管理水位目标见表3。

按照同样的原理,分别计算各管理单元浅层地下水管理水位目标。因此,在不超采的前提下,不考虑特枯年份的情况下,水位不会持续下降。
3.2.3 研究区地下水水质控制
地下水水质动态主要受地质、水文地质条件、地下水人工开采及人为污染等因素的控制和影响。大量的工农业污染物质、生活污水的污染,加剧了地下水水质的恶化。邯郸市西部山区浅层地下水水质与东部平原相较较好。2015年邯郸水环境监测中心对39眼评价井进行了监测分析,其中Ⅴ类水评价井所占百分数为56.4%,较2016年无变化;Ⅳ类水评价井较2016年增加了7.7%,Ⅲ类水评价井较去年减少了7.7%,分别为28.2%和15.4%。西部山区和全淡水区多为Ⅲ类水。东部平原区多为Ⅳ类和Ⅴ类水,主要是矿化度、总硬度以及氨氮含量超标。
4  结论
本次研究工作主要以邯郸市东部平原区作为先行示范地区,分析了地下水资源及其开发利用与管理现状,提出了研究区的地下水分类管理目标及相应的管理措施。
①地下水分类管理指标主要包括水位指标、开采指标和水质指标。研究区采用“双控”的地下水分类管制指标,对地下水实行取用水总量控制和水位控制,并确定取用水总量指标和管理性水位指标。其中水位指标分别采用临界蒸发系数法等进行确定,管理水位采用均衡分析法。②提出了地下水分类管理措施,其中,对东部平原地下水超采区以节水为核心,“控、蓄、养”相结合,严格控制地下水超采,主要包括农业措施、水利措施、体制机制措施等。
参考文献:
[1]高长远.干旱区潜水位最佳埋深值的确定[J].地下水,2000(03):105-106.
[2]张长春,邵景力,李慈君,崔亚莉.华北平原地下水生态环境水位研究[J].吉林大学学报(地球科学版),2003(03):323-326,330.
[3]马小雷,孟军省,付丹平.华北平原中部典型区地下水控制水位划定方法对比研究[J].地下水,2020,42(01):59-62.
[4]高静,陈新美,王利杰.邯郸市地下水控制水位划定初探[J].河北工程大学学报(社会科学版),2017,34(01):36-39.

 

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