1. 地下水和地下水資源
地下水是在地殼淺部岩石空隙中廣泛分布的一種水體。這一部分水體主要集中於地面以下800 m深度內,但是在1 000~3 000 m深度內也有少量分布。地下水是地球水圈的一個組成部分,是全球水循環的一個重要環節,也是全球淡水資源的重要組成部分。
由於地下水埋藏分布條件和運動規律復雜,難以准確查明,因此對於全世界的地下水資源量,遠不如「地表水資源」統計的那樣准確。聯合國水會議文件(1977年),關於全世界水資源概況中僅列出了世界各大洲以平均年地下水更新量表徵的地下水天然資源量(表2-3),從統計資料可知,全世界陸地上的地下水天然資源總量為133 200×108 m3/a,其中南美洲、亞洲和澳洲相對較貧乏。
對於我國的地下水資源總量和各大水系流域的分片地下水資源量,我國的水利部門和地質部門都進行過計算。水利部門1980年公布的全國地下水天然資源量為7 180×108 m3/a(其中地下水與河川徑流量的重復水量有6 888×108 m3/a)。從流域看,長江流域的地下水資源最豐富(佔全國總量的27%),其次是西南地區的諸水系和珠江流域,黃河與海河流域以及遼河流域地下水資源均比較貧乏(表2-5)。
我國地質礦產部門公布的我國地下水資源總量為8 720×108 m3/a,比水利部門的統計大980×108 m3/a。原地質礦產部門統計的三大類地下水資源量分別是:孔隙地下水資源2 503×108 m3/a,裂隙水資源4 178×108 m3/a,岩溶水資源2 040×108 m3/a。
無論是水利部門還是地礦部門公布的地下水資源量,實際上都是地下水的天然資源量。因此,實際上可供開採到的資源量(或稱可開采資源量)要比這個數字小很多。對於孔隙地下水區,開采資源量一般只有天然補給量的50%~60%;裂隙水區由於資源分散,且開發難度大,其可開采資源量一般只有天然補給量的20%~30%;岩溶水可采資源所佔比重相對較高(60%~80%)。因此我國的地下水資源是相對不足的。在目前全國地下水年開采量不足800×108 m3/a的狀況下,我國主要平原區的地下水已入不敷出,出現了區域地下水位持續大幅度下降的現象。
2. 地下水資源量的分類
由於地下水資源具有上述特性,所以對地下水量的准確表達較困難,因而出現了許多不同的術語和分類,有待統一和完善。現將地下水資源分類現狀及主要分類簡述如下。
(一)地下水資源分類現狀
20世紀50~60年代,我國曾廣泛採用原蘇聯學者H·A·普洛特尼科夫的地下水儲量分類,他將地下水分為以下四種儲量。
(1)動儲量:是指單位時間流徑含水層(帶)橫斷面的地下水體積,也即地下水天然流量,這代表側向補給量,單位為m3/d等。動儲量具有季節性變化。
(2)靜儲量:是指地下水位年變動帶以下含水層中儲存的重力水體積,或充滿承壓水含水層空隙中的重力水體積(單位:m3)。
(3)調節儲量:是指地下水年變幅帶內重力水體積(單位:m3)。
上述三種儲量代表天然條件下,在含水層中,一定時間內具有的地下水總量,故統稱為天然儲量。
(4)開采儲量:是指用技術經濟合理的取水工程能從含水層中取出的水量,並在預定開采期內不發生水量減少、水質惡化等不良後果。
普氏分類在一定程度上反映了地下水量在天然狀態下的客觀規律,對我國地下水資源評價曾起過一定的作用。該分類存在的主要缺點是:儲量的概念不能反映地下水的特性,各種儲量間的關系不明確,沒有指出開采儲量的組成等。
考慮到地下水量的特殊性,現在一般不用「儲量」這個術語來描述地下水量,而改用「地下水資源」一詞。中國地質大學王大純教授等人把地下水資源分為補給資源和儲存資源兩大類,有些學者將地下水資源分為天然資源和開采資源,還有些學者將其分為補給資源、儲存資源和開采資源三大類等等。另一些人認為,「資源」的含意應包括量和質兩方面,單純指水量時用資源來描述不合適,不如直接用地下水的各種量來表達。1995年國家技術監督局發布實施的《地下水資源分類分級標准》(GB15218-94)將地下水資源劃分為可利用的資源(允許開采量)和尚難利用的資源兩類。2001年由國家質量監督檢驗總局和國家建設部聯合發布實行的現行規范和國家標准《供水水文地質勘察規范》(GB50027-2001)中將地下水資源分為補給量、儲存量和允許開采量(或可開采量)三類。該分類是現行分類方案,已被大多數人接受,目前已廣泛使用,下面重點討論這種分類。
(二)《供水文地質勘察規范》(GB50027~2001)中的分類(簡稱三量分類)
1.補給量
補給量是指天然或開采條件下,單位時間內以各種形式和途徑進入區內含水層(計算均衡區含水層組或含水系統)的水量。常用單位為m3/d、104m3/d、104m3/a等。補給來源有降水滲入、地表水滲入、地下水側向徑流流入和垂向越流(越層補給),以及其他途徑滲入補給和各種人工補給等。按補給量形成的角度不同,可把補給量分為天然補給量和開采補給增量。天然補給量是指天然狀態下,進入計算區含水層的水量;補給增量(或稱誘發補給量,激發補給量,開采襲奪量,開采補充量等)是指擴大開采後可能增加的補給量或在開采條件下由於水文地質條件改變奪取的額外補給量。計算時,應按天然狀態(自然狀態)和開采條件下兩種情況進行計算。實際上,許多地區的地下水都已有不同程度的開采,很少有保持天然狀態的情況,因此,應首先計算現實狀態下地下水的補給量,然後計算擴大開采後或開采條件下可能增加的補給量(即補給增量)。常見的補給增量由下列來源組成。
(1)來自地表水的補給增量。當取水工程靠近地表水時,由於開采地下水,使水位下降漏斗擴展到地表水體,可使原來補給地下水的地表水補給量增大,或使原來不補給地下水,甚至排泄地下水的地表水體變為補給地下水。
(2)來自降水滲入的補給增量。由於開采地下水形成降落漏斗,除漏斗疏干體積增加部分降水滲入外,還使漏斗內原來不能接受降水滲入補給的地區(例如沼澤、濕地等),騰出可以接受補給的儲水空間,因而增加了降水滲入補給量。此外,由於地下水分水嶺向外擴展,增加了降水滲入補給面積,使原來屬於相鄰均衡地段(或水文地質單元)的一部分降水滲入補給量,變為本漏斗區的補給量。
(3)來自相鄰含水層的越流補給(越層補給)增量。由於開采含水層的水位降低,與相鄰含水層的水位差增大,可使越流量增加,或使相鄰含水層原來從開采含水導獲得越流補給,變為補給開采層。
(4)來自相鄰地段含水層增加的側向流入補給量。由於降落斗的擴展,可奪取屬於另一均衡地段(或含水系統)地下水的側向流入補給量,或某些側向排泄量因漏斗水位降低,而轉為補給增量。
(5)來自各種人工增加的補給量。包括開采地下水後各種人工用水的回滲量增加而多獲得的補給量。
補給增量的大小,不僅與水源地所處的自然環境有關,同時還與采水構築物的種類、結構和布局,即開采方案和開采強度有關。當自然條件有利,開采方案合理,開采強度較大時,奪取的補給增量可以遠遠超過天然補給量。例如,在傍河地段取水、沿岸布井開采時,可獲得大量地表水的入滲補給增量,並遠大於原來的天然補給量,成為可開采量的主要組成部分。但是,開采時的補給增量也不是無限制的,從上述補給增量的來源可以看出,它實際是奪取了本計算含水層(組)或含水系統以外的水量,從整個地下水資源的觀點來看,鄰區、鄰層的地下水資源也要開發利用,這里補給量增加了,那裡就減少了。再從「三水」轉化的總水資源的觀點考慮,如果河水已被規劃開發利用,這里再加大開采強度,大量奪取河水的補給增量,則會減少了地表水資源。因此,在計算補給增量時,應全面考慮合理的襲奪,而不能盲目無限制地擴大補給增量。
計算補給量時,應以天然補給量為主,同時考慮合理的補給增量。地下水的補給量是地下水運動、排泄、交替的主導因素,它維持著水源地的連續長期開采。允許開采量主要取決於補給量。因此,計算補給量是地下水資源評價的核心內容。
2.儲存量
儲存量是指賦存於含水層中的重力水體積(常用單位:m3)按埋藏條件,可分為容積儲存量和彈性儲存量。
(1)容積儲存量:是指實際容納在潛水含水層或承壓含水層空隙中的重力水體積。計算式為:
W容=μ·V=μ·F·h,或W容=μ·F·M (10-1)
式中:W容為地下水的容積儲存量(m3);μ為含水岩層的給水度;V為潛水含水層體積(m3);F為含水層分布面積(m2);h為潛水含水層厚度(m);M為承壓含水層厚度(m)。
(2)彈性儲存量:主要對承壓水而言,即承壓含水層除了容積儲存量外,還有彈性儲存量。彈性儲存量是指承壓水頭降至含水層頂板時,由於含水層的彈性壓縮及水的彈性膨脹,從含水層中釋放出的水量,可按下式計算。
W彈=μ*·F·hn (10-2)
式中:W彈為承壓水的彈性儲存量(m3);μ*為釋水系數(貯水系數)或彈性給水度(無因次);F為承壓含水層的分布面積(m2);hn為承壓含水層自頂板算起的壓力水頭高度(m)。
由於地下水的水位常常是隨時間而變化的,地下水儲存量也隨時而異,這是由於地下水的補給與排泄不均衡而引起的,地下水的儲存量在地下水的運動交替和地下水開采過程中起著調節作用。在天然條件下,地下水的儲存量呈周期性的變化,主要有年周期,還有不同長短的多年周期,一般應當計算一年內最大儲存量和最小儲存量。在開采條件下,如果開采量不大於補給量,儲存量仍呈周期性變化,在開采量超過補給量時,就由儲存量來補償這部分超過的開采量,使儲存量出現逐年減少的趨勢性變化。
按地下水儲存量的動態,可把儲存量分為永久儲存量(或稱靜儲量,不變儲存量)和暫時儲存量(或稱調節儲存量,可變儲存量)。前者是指一定期限內的最小儲存量,它是在一定周期內不變的儲存量;後者是指最大與最小儲存量之差,也即最低水位以上儲存的地下水體積。在地下水徑流微弱的地區,暫時儲存量可以很大,幾乎接近補給量,可以將它作為允許開采量。在一般情況下,計算允許開采量時,不能考慮永久儲存量。如果動用永久儲存量,就會出現區域地下水位逐年持續下降的趨勢,導致地下水源枯竭,但是,如果永久儲存量很大(如含水層厚度大、分布又廣的大型貯水構造),每年適當動用一部分永久儲存量,使在100年或50年內總的水位下降不超過取水設備的最大允許降深也是可以的。
3.允許開采量(可開采量)
允許開采量(或稱可開采量)是指通過技術經濟合理的取水方案,在整個開采期內出水量不會減少,動水位不超過設計要求,水質和水溫變化在允許范圍內,不影響已建水源地正常開采,不發生危害性的環境地質現象等前提下,單位時間內從水文地質單元或取水地段中能取得的水量,單位為m3/d、104m3/d、104m3/a等。簡而言之,允許開采量就是用合理的取水工程能從含水層中取得出來、有補給保證、還不會引起一切不良後果的最大出水量,即在一定的技術、經濟和合理開發條件下,有補給保證、可長期開採的最大水量。
允許開采量與開采量是不同的概念。開采量是目前正在開採的水量或預計開采量,它只反映取水工程的產水能力。開采量不應大於允許開采量,否則,會引起水位持續下降等不良後果。允許開采量的大小,是由地下水的補給量和儲存量的大小決定的,同時,還受技術經濟條件的限制。
地下水在開采以前,由於天然的補給、排泄,形成了一個不穩定的天然流場,雨季補給量大於消耗量,含水層內儲存量增加,水位抬高,流速增大;雨季過後,消耗量大於補給量,儲存量減少,水位下降,流速減小。補給與消耗的這種不平衡發展過程,具有周期性,從一個周期的時間來看,這段時間的總補給量和總消耗量是接近相等的。如果不相等,則含水層中的水就會逐漸被疏干,或者水會儲滿含水層而溢出地表。
在人工開采地下水時,增加了一個經常定量的地下水排泄點,改變了地下水的天然排泄條件,即在天然流場上又疊加了一個人工流場。這既破壞了補給、消耗之間的天然動平衡,又力圖建立新的開采狀態下的動平衡。在開采最初階段,由於增加了一個人工開采量,必須減少地下水的儲存量,使開采地段水位下降形成一個降落漏斗,使漏斗擴大,流場發生了變化,使天然排泄量減少,促使補給量增加,即形成補給增量。在開采狀態下,可以建立以下水均衡方程:
)。這是含水層中儲存量所提供的一部分水量。
明確了開采量的組成,就可以按各個組成部分來確定允許開采量。
允許開采量(可開采量)中補給增量部分,只能合理地奪取,不能影響已建水源地的開采和已經開采含水層的水量;地表水的補給增量,也應從總的水資源考慮,統一合理調度。
允許開采量中減少的天然排泄量,應盡可能地截取,但也應考慮已經被利用的天然排泄量。例如,有的大泉是風景名勝地,由於增加開采後泉的流量可能減少,甚至枯竭,破壞了旅遊景觀,這也是不允許的。截取天然補給量的多少與取水構築物的種類、布置地點、布置方案及開采強度有關。如果開采方案不佳,則只能截取部分天然補給量。因此,在計算允許開采量時,只要天然排泄量尚未加以利用,就可以用天然補給量或天然排泄量作為開采截取量。
允許開采量中可動用的儲存量,應慎重確定。首先要看儲存量(主要是永久儲存量)是否足夠大,再看現實的技術設備允許降深是多少,然後算出天然低水位至區域允許最大降深動水位間含水層中的儲存量,按100年或50年平均分配製到每年的開采量中,作為允許開采量的一部分。一般情況下,不動用永久儲存量,即在多年開采周期內,水位基本上是不升不降的,即Δh=0,這時的開采量才是允許開采量(可開采量)。因此(10-3)式變為:
Q允開=ΔQ補+ΔQ排 (10-4)
上述地下水各種量之間是相互聯系的,並且是不斷轉化、交替的。永久儲存量(靜儲量)是指儲存水的那部分空間體積始終含水,並不是說那部分水是永久儲存不變的,它仍然會轉化為排泄的水,再由補給的水補充,同樣參加水循環。只有極少數在特殊條件下形成的地下水,如處在封閉構造中的沉積水,才沒有補給量而只有靜儲量,大多數自然條件下的地下水都是由補給量轉為儲存量,儲存量又轉化為排泄量,處在不斷的水交替過程中。在開采條件下所取出來的水,都是由儲存量中轉化來的。由於儲存量的減少,可以奪取更多的補給量來補充,同時,又截取了部分天然補給量,則天然排泄量減少。
由於開采量與補給量的不同關系,可出現三種開采動態類型的水源地:①穩定型:在任何時間,開采量均小於補給量;②調節型:雨季開采量小於總補給量,而旱季開采量可大於總補給量,但在一年或數年期間,累計總開采量仍應小於總補給量,即未動用儲存量;③消耗型:開采量大於總補給量,須動用和消耗儲存量。
3. 地下水功能評價結果
(一)地下水資源功能狀況
華北平原地下水的資源功能強的區域主要分布於太行山、燕山山前地帶和沿黃河地帶,如平谷—順義—豐台—房山—定興山前地帶、定州—安國—無極—新樂一帶、獲嘉—原陽縣—黃河及長垣—台前—東阿的沿黃地帶(圖8-30)。該區淺層地下水系統的再生性、調節性、可用性和佔有性都強,水質良好,是建立集中供水水源地的可選地區。
華北平原地下水的資源功能較強區,主要分布在冀東平原的灤縣—唐山—豐潤縣的山前沖洪積扇群、玉田縣與薊縣以南—定坻以北、順義以西、平谷南—通州—大興—涿州—雄縣—高陽—深澤—石家莊一帶、武陟—輝縣市山前沖洪扇群、淇縣東淇河沖洪積一帶和封丘縣—濮陽縣—范縣陳庄—台前縣馬樓-東阿劉集—東阿牛角店—齊河以北—齊河表白寺—濟陽仁風一帶(圖8-30)。該區淺層地下水系統的再生性、調節性、可用性和佔有性較好,水質較好,為地下水適度可開采區。
華北平原地下水的資源功能一般區,主要分布在華北平原北部、西南和南部大部分地區,北部的三河—香河—寶坻—武清區—豐南—灤南—昌黎一帶;西南的邢台—邯鄲—大名—浚縣—衛輝—濮陽—陽谷—聊城—惠民—濱州一帶(圖8-30)。淺層地下水再生性、調節性、可用性和佔有性一般,水質一般,需合理利用區內各種水資源,為地下水可調節開采區。
華北平原地下水的資源功能較弱區,主要分布在中東部平原,包括樂亭—唐海—寧河—天津—任丘—肅寧及其以南地帶(圖8-30)。該區淺層地下水系統的再生性、調節性、可用性和佔有性較弱,為地下水不宜開采區。
圖8-30 華北平原地下水資源功能分布圖
華北平原地下水的資源功能弱區,主要分布在東部濱海平原的鹹水區,自北往南沿漢沽—塘沽—大港—黃驊—河口區均為資源功能弱的區域。在海興—海口一帶,是保持濕地景觀而應禁止開采地下水區域(圖8-30)。該區淺層地下水再生性、調節性、恢復性和佔有性弱,地下水水質差,為地下水不宜開采區。
(二)地下水生態功能狀況
在華北平原地下水生態功能評價中,綜合考慮了湖沼環境(包括濕地)、天然植被、土地沙化等因素,評價結果如圖8-31所示。
圖8-31 華北平原地下水生態功能分布圖
華北平原地下水的生態功能強區,主要分布在東部沿海的濕地分布區,如沿海北部唐海縣、沿海南部海口區一帶(圖8-31)。該區地下水系統景觀環境維持性、水環境關聯性、植被環境維持性和土地環境關聯性均強,生態環境變化與地下水系統變化之間存在密切關系,地下水開發利用可能會引起嚴重的因果性生態環境問題。
華北平原地下水的生態功能較強區,主要分布於渤海灣一帶,自河口區沿海岸線往北至塘沽區以南的狹長地帶,以及北部唐海縣以北地帶(圖8-31)。該區地下水系統的景觀環境維持性、水環境關聯性、植被環境維持性和土地環境關聯性均較強。生態環境變化與地下水系統變化之間存在較密切關系,地下水開發利用可能會引起嚴重的因果性生態環境問題,應控制地下水位埋深,防止土壤次生鹽漬化發生。
華北平原地下水的生態功能一般區,主要分布於廊坊以北、太行山山前平原的東南部及東部平原,包括三河—香河、在泊頭—冀州—巨鹿—廣平—臨漳一帶、在渤海灣一帶的河口區西南—沾化縣東北—無棣縣水灣鎮—沾化縣東北—海興縣—黃驊市—塘沽區—漢沽區的條狀地帶(圖8-31)。該區地下水系統景觀環境維持性、水環境關聯性、植被環境維持性和土地環境關聯性均一般,地下水生態環境變化與地下水系統變化之間存在一定關系,地下水開發利用可能會引起較明顯的因果性生態環境問題。
華北平原地下水的生態功能較弱區,在華北平原分布面積較大,主要分布於太行山前平原、燕山山前平原、東部的濱州市杜店鎮—新濱城—利津鹽窩—陳庄—沾化北—無棣—鹽山—滄州—寧河一帶(圖8-31)。該區地下水系統景觀環境維持性、水環境關聯性、植被環境維持性和土地環境關聯性均較弱。生態環境變化與地下水系統變化之間關系較弱,地下水開發利用不會引起較明顯的因果性生態環境問題。
華北平原地下水的生態功能弱區,主要分布於北京和天津市區及其周圍,以及南部的安陽—南樂一線以南的廣大地區(圖8-31)。該區地下水系統的景觀環境維持性、水環境關聯性、植被環境維持性和土地環境關聯性弱,生態環境變化與地下水系統變化之間不存在密切關系,地下水開發利用不會引起因果性生態環境問題。
(三)地下水地質環境功能狀況
華北平原地下水的地質環境功能評價中,主要考慮了地面沉降、地下水質量與地下水位的關聯度、地下水補給變率與水位變差關系等幾個方面的因素,評價結果如圖8-32所示。
華北平原地下水的地質環境功能強區,在華北中東部平原大范圍分布,如天津市的武清區—西青區—津南區—塘沽區以南—任丘東—大城—青縣—滄州—黃驊一帶,寧河—漢沽區一帶,衡水以南的冀州-棗強-武邑一帶(圖8-32)。該區地質環境變化與地下水系統變化之間存在密切關系,地下水開發利用可能會引起嚴重的因果性環境地質問題,應禁止開采,保護地質環境。
華北平原地下水的地質環境功能較強區,分布在地質環境功能強的區域以北,如唐海縣—天津市北辰區—廊坊—固安—霸州,渤海灣南部的海興—河口—濱州也屬於地質環境功能較強的區域(圖8-32)。該區地質環境變化與地下水系統變化之間存在較密切關系,地下水開發利用可能會引起較嚴重的因果性環境地質問題,不宜開采地下水,涵養地質環境。
華北平原地下水的地質環境功能一般區,分布在冀東平原的樂亭—灤南一帶、北京市東部的順義—通州以及平谷一帶、中部白洋淀周圍、南部東光—吳橋—固城—南宮—大名,以及沿黃河的東阿—齊河—濟陽一帶(圖8-32)。該區地下水地質環境功能一般,地質環境變化與地下水系統變化之間存在一定關系,地下水開發利用可能會引起較明顯的因果性環境地質問題,為地下水的調節開采區。
華北平原地下水的地質環境功能較弱區,主要分布於西部太行山前平原區、華北平原東北部,南部的滑縣—濮陽—聊城—禹城—慶雲—寧津區域,其他地區也有零星分布(圖8-32)。地下水地質環境變化與地下水系統變化之間關系較弱,地下水開發利用不會引起較明顯的因果性生態環境問題,為適度利用區。
華北平原地下水的地質環境功能弱區,主要分布在華北平原北部和南部,北部集中在天津北部;南部主要集中在除濮陽以外的河南境內(圖8-32)。地下水地質環境變化與地下水系統變化之間不存在密切關系,地下水開發利用不會引起因果性生態環境問題,為規劃利用區。
圖8-32 華北平原地下水地質環境功能分布圖
(四)地下水綜合功能狀況
華北平原地下水綜合功能可持續性強區,主要分布在靠近山前的潮白河沖洪積扇孔隙水區、太行山前的沙河-磁河沖洪積扇孔隙淡水區、沿黃河補給影響帶與引黃灌區(圖833)。該區地下水系統的資源功能由一般到強,生態功能弱,地質環境功能較弱到一般,地下水綜合功能強,可規模開發利用地下水。
華北平原地下水綜合功能可持續性較強區,主要分布在靠近太行山前的拒馬河、瀑河、漕河、唐界河、滏陽河、漳衛河沖洪積扇孔隙淡水區;薊運河沖洪積扇孔隙淡水區;此外,在華北平原南部的邯鄲—臨漳—滑縣—衛輝—封丘—濮陽—南樂;沿黃河的東阿—齊河一帶;其他地區也有零星分布(圖8-33)。該區地下水系統的資源功能一般到強,生態功能較弱,地質環境功能較弱到一般,地下水綜合功能較強,可規劃利用地下水。
圖8-33 華北平原地下水綜合功能可持續性分布圖
華北平原地下水綜合功能可持續性一般區,集中分布在北部和中部平原,北部主要在廊坊以東,三河—天津市的武清區—豐南—灤南—昌黎;中部平原除衡水市周圍、武城—德州一帶以及東部沿海地帶以外,其餘地區均為地下水可持續性一般的區域(圖8-33)。該區地下水的資源功能較弱到一般,生態功能弱—強,地質環境功能較弱到一般,地下水各功能之間已經出現不和諧問題,地下水的生態功能或地質環境功能已發生問題,地下水綜合功能一般,不宜大規模開采地下水。
華北平原地下水綜合功能可持續性較弱區,主要分布在唐海南部的灤河沖積海積孔隙水鹹水區、豐南南部的潮白河薊運河沖積海積孔隙水鹹水區、廊坊—永清—天津市北辰區—寧河—靜海—大城、黃驊—滄州—南皮—海興、沾化—河口區一帶沿海地區(圖8-33)。該區地下水的資源功能和生態功能都較弱,地質環境功能較強,地下水各功能之間已經存在明顯不和諧問題,地下水地質環境功能已經發生嚴重問題,地下水綜合功能較弱,應限制開采地下水。
華北平原地下水綜合功能可持續性弱區,主要分布在渤海灣沿岸地帶,如天津漢沽區、往南的塘沽區—大港區、大城—青縣西部的子牙河古河道帶有鹹水區、海興以東-河口以北地帶(圖8-33)。該區地下水的資源功能弱、生態功能強、地質環境功能強,地下水各功能之間已經存在嚴重不和諧問題,地下水的生態功能或地質環境功能已經發生災害性問題,地下水綜合功能弱,應嚴格限制或禁止開采地下水。
4. 地下水資源概念及分類
一、地下水資源概念
廣泛埋藏於地表以下,存在於地殼岩石裂縫或土壤孔隙中的各種狀態的水,統稱為地下水。大氣降水是地下水的主要來源。
地下水資源是指有使用價值的各種地下水量的總稱,它屬於地球水資源的一部分,具有流動性和可恢復性。地下水是否具有使用價值需從水質和水量兩方面判斷,故地下水資源評價應分別進行水質和水量的評價,由於地下水量的計算和確定比評價水質復雜,故一般進行地下水資源評價時,在水質符合要求的前提下,著重對水量進行評價。
二、地下水資源的分類
地下水資源分類能客觀地反映地下水資源形成的基本規律及它的經濟意義,便於我們在實踐中對它進行研究和定量評價。正確地進行地下水資源分類,是地下水資源評價的重要理論基礎。長期以來,國內外學者對地下水資源的分類進行了研究,至今仍不斷提出新的分類方案。下面介紹幾種有代表性的分類方法。
(一)國外地下水資源分類
1.普洛特尼柯夫分類法
由前蘇聯普洛特尼柯夫提出,20世紀70年代以前在我國曾廣泛採用。這種分類方法以自然界地下水存在的空間和時間形式,把地下水資源分為天然儲量和開采儲量,其中天然儲量又分為靜儲量、動儲量、調節儲量。
(1)動儲量:指單位時間流經含水層橫斷面的地下水體積,即地下水的天然流量;
(2)靜儲量:指地下水位年變動帶以下含水層中儲存的重力水體積;
(3)調節儲量:指地下水位年變動帶(多年最高與最低水位之間)內的重力水體積;
(4)開采儲量:指經濟技術合理的取水工程從含水層中取出的水量,並在預定的開采期內,不致發生水量減少、水質惡化等不良現象。
普氏分類法只反映了地下水資源在天然條件下的各種數量組成,沒有明確在一定時間內,各種數量之間的轉化關系。尤其是沒有明確地指出在開采條件下,結合開采方案,開采量的組成成分是什麼,以及天然儲量成分對開采資源起什麼樣的作用。因此,過去按上述分類法評價地下水資源時,往往只能按照天然條件計算出各種儲量,但提不出可靠的開采資源數量,相應也就難以解決開采資源的正確評價問題。
2.法國的地下水儲量和資源分類法
法國常稱的地下水儲量是指儲存於含水層空隙中的重力水體,是一個單純的物理量。而地下水資源是指從含水層中能提取出來的水量,它不僅與儲量有關,而且又受一定技術經濟條件的限制,所以資源又含有經濟的概念。研究儲量的目的是為合理地確定資源,由此地下水儲量又可分為地質儲量、天然儲量、調節儲量和開采儲量四類。地下水資源分為理論潛在資源、實際潛在資源和可采資源三種。
3.美國、日本等國的地下水儲量和資源分類法
地下水水質及水量隨開采區經濟發展需要、取水設備的能力、水質及水量允許的變化范圍及法律等各種因素的變化而變化,所以它不是一個常量。
(1)持續開采量:指能從含水層中連續地抽水,不致於引起不良後果的地下水量,也稱為安全開采量。
(2)疏乾性開采量:在天然補給量較少,而固定儲存量較多的地區,在符合經濟效益的前提下,有計劃的過量開采量。其開采結果是開采區的地下水位(頭)逐年穩定下降。
(3)最大常年開采量:指利用一切可能的方法、措施和水源(包括引進水及處理後的廢水等)來補給含水層所獲得的常年使用的最大水量。
(二)國內地下水資源分類
我國曾廣泛採用的前蘇聯普洛特尼柯夫分類法,僅反映了地下水量在天然狀態下的客觀規律,存在一些缺點。隨著地下水科學的發展,人們對地下水資源的認識不斷深入,20世紀70年代後期提出了不同的地下水資源分類方案。
1.補給量、儲存量、允許開采量分類法
1983年由地質出版社出版的《供水水文地質手冊》將地下水資源劃分為補給量、儲存量和消耗量,其中消耗量包括天然消耗量和允許開采量兩部分。
目前,我國廣泛採用補給量、儲存量、允許開采量分類方案,2001年頒布的中華人民共和國《供水水文地質勘察規范》國標(GB50027—2001)執行該方案。既不用儲量也不用資源(資源包括質和量兩方面,單純指水量時用資源描述不合適),直接叫做地下水的各種量。
(1)補給量:指天然狀態或開采條件下,單位時間通過各種途徑進入含水層的水量。補給量根據其形成階段的不同,又可分為天然補給量、人工補給量和開采補給增量。
①天然補給量:是指在天然條件下進入含水層的水量。一般包括大氣降水入滲補給量、地表水入滲補給量、越流補給量和側向徑流補給量等。
②人工補給量:是指採用人工回灌、引滲等方式進入含水層的水量。
③開采補給增量:又稱激發補給量,是指在開采條件下,除天然補給量外,由於地下水開采條件和循環條件的改變所增加的補給量。它包括開采襲奪河水水量的補給、奪取泉水排泄量的補給、增大的降水入滲補給量、增大的相鄰含水層的越流補給量、增加的側向徑流補給量、增加的人工補給量等。
補給量的計算是地下水資源評價的核心內容。從理論上講,上述三類補給量應分別計算。但實際上,由於許多地區的地下水都已不同程度的開采,很少有天然狀態存在。因此,計算補給量時,首先是計算現狀條件下的地下水補給量,然後再計算擴大開采後可能增加的補給量。開采補給量的大小,除了與含水層的導水能力、地下水流域的大小、邊界性質和水源有關外,還與具體的地下水開采方案(取水建築物的形式、布置方式等)及開采強度有關。當開采方案合理,開采強度較大時,可以奪取大量補給量。如在傍河地段取水,沿河岸布置井群,開采時可以獲得大量的地表水補給,補給增量可遠遠大於原來的天然補給量,成為可采量的主要組成部分。但是,開采時的補給增量並不是無限制的,必須從全區水資源循環轉化和合理開發利用的觀點出發,制定合理的開采方案,以便獲得合理的開采補給增量,否則,將會造成顧此失彼、掠奪開發的不良後果。我國有些地區河流基流量大幅度減少,甚至乾涸,使已建水利工程不能發揮應有的效益,甚至產生一些生態環境問題,究其原因,往往和地下水的不合理開采有關。
人工補給量的確定,首先必須研究各種補給源的水在含水層中的運移規律,再確定人工補給水量與含水層實際獲得的補給量之間的數量關系,以便確定所需的人工補給水量。
(2)儲存量:指地下水補給與排泄的循環過程中,某一時間段內在含水介質中聚積並儲存的重力水體積。按其埋藏條件可分為容積儲存量和彈性儲存量。容積儲存量是指含水層空隙中所容納的重力水體積,亦即含水層疏干時能得到的重力水體積。潛水含水層的儲存量主要是容積儲存量。而彈性儲存量是指將承壓含水層的水頭降至隔水底板時,由於含水層的彈性壓縮和水的彈性膨脹所釋放出的水量。
由於地下水位受補給條件和排泄條件的制約,所以地下水儲存量與其補給量和消耗量是密切相關的。若地下水的補給量大於消耗量,則多餘的水量便在含水層中蓄存起來。相反,補給量小於消耗量,則動用儲存量來滿足地下水的消耗。所以,地下水資源的調蓄性是通過儲存量來體現的。
(3)允許開采量消耗量:指通過技術經濟合理的取水建築物,在整個開采期內地下水水質、水量的變化保持在允許范圍內,不影響已建水源地的開采,不發生危害性的工程地質現象的前提下,單位時間從水文地質單元(或取水地段)中能夠取出的水量,也稱為可開采量。
允許開采量與開采量的概念是不同的。允許開采量指在一定范圍平衡單元內含水層中,單位時間內以最優取水方案可以取出的最大水量,而且這個允許開采量在技術經濟上既要合理又要可行,同時也不會引起其他的一些不良後果。而開采量是指目前實際正在開採的水量或預計開採的水量,它僅代表取水工程的產水能力。開采量應小於允許開采量,否則會引起一些不良後果。
允許開采量的確定是地下水資源評價的核心問題。一般來說,允許開采量的大小是由地下水的補給量和儲存量大小決定的,同時還要受到技術經濟條件的限制。由於地下水的排泄量或多或少總是存在的,所以,允許開采量要比補給量小。如果開采後產生較大的開采補給量時,允許開采量有可能大於天然補給量。
上述地下水資源分類方案以水均衡為基礎,並由此按天然狀態和開采狀態,提示了地下水資源的三項因素,尤其是突出了地下水補給量的計算,同時還注意到了開采前後補給量和排泄量的變化,從而使地下水資源評價成果更加接近於實際。但是該分類方法也有不足之處,主要是對開采量的定義比較概念化,影響允許開采量的眾多因素在實踐中往往難以同時考慮,因此,有必要針對不同情況對開采量再作進一步的研究。
2.陳夢熊、曹萬隸等學者提出的分類法
(1)陳夢熊、方鴻慈等提出的分類法。陳夢熊、方鴻慈等提出,把地下水資源劃分為天然資源和開采資源。
①天然資源:指在一個完整的水文地質單元(區域的總體或整個含水層組)內,地下水在天然條件下通過各種途徑,直接或間接地接受大氣降水或地表水的入滲補給而形成的具有一定化學特徵、可以利用並按水文周期規律變化的多年平均補給量。一般可用區域內各項補給量的總和或各項排泄量的總和來表徵。
②開采資源:指在經濟合理的開采條件下,並在開采過程中不發生水質惡化或其他的不良地質現象,對生態平衡不致造成不利影響的情況下,有保證的可供開採的地下水資源。
該提法中,開采資源與允許開采量含義相近。天然資源的豐富程度主要取決於補給量;而開采資源的多少取決於開采條件下的補給量,其大小與技術經濟條件、開采條件有關。該分類方法突出了在一個完整的水文地質單元內,一年或多年的天然平均補給量和平均排泄量是平衡的,同時明確了天然資源和開采資源的組成,有助於生產實踐和應用。
(2)曹萬隸提出的地下水資源分類法。該分類把地下水資源劃分為補給資源、儲存資源兩類。
①補給資源:是指降雨入滲補給量、灌溉入滲補給量、河渠滲漏補給量、側向補給量、人工補給量及越流補給量與彈性釋水量。這些量不僅隨時間而變,而且也與開采條件有關,是計算總補給資源時必然考慮時間、開采水平及開采條件。
②儲存資源:指在多年中不能動用的含水層中的重力水體。該水體若被動用(開采),則被開采部分的地下水量,在天然條件下無法使其恢復。一般情況下地下水儲存資源不宜動用,應使其相對穩定。但在不同區域或不同水文地質條件的地區,地下水的儲存資源也是不同的。該量相當於地下水庫的「死庫容」。
該分類方法中的關鍵問題是如何從地下水開發利用的角度,研究地下水的補給資源、可能最大補給量及地下水可開采量。
3.其他分類方法
(1)根據埋藏條件和水理性質的分類。根據埋藏條件和水理性質,可把地下水分為包氣帶水、潛水和承壓水。
①包氣帶水:指潛水面以上包氣帶中的水,這里有吸著水、薄膜水、毛管水、氣態水和暫時存在的重力水。包氣帶中局部隔水層之上季節性地存在的水稱上層滯水。
②潛水:是指存在於地表以下第一個穩定隔水層上面、具有自由水面的重力水。它主要由降水和地表水入滲補給。
③承壓水:是充滿於上下兩個隔水層之間的含水層中的水。它承受壓力,當上覆的隔水層被鑿穿時,水能從鑽孔上升或噴出,形成自流水。
另外,按埋藏深度的不同,地下水又被分為淺層水和深層水。淺層水一般指潛水或微承壓水,深層水為承壓水。
(2)根據含水介質空隙性質的分類。按含水介質空隙的性質,將地下水分為孔隙水、裂隙水和岩溶水。
孔隙水是存在於岩土孔隙中的地下水,如鬆散的砂層、礫石層和砂岩層中的地下水;裂隙水是存在於堅硬岩石和某些碎屑岩層裂隙中的地下水;岩溶水又稱喀斯特水,指存在於可溶岩石(如石灰岩、白雲岩等)的溶蝕、洞隙中的地下水。
5. 礦產資源有哪些
地下水、地下熱水、二氧化碳氣等都屬水氣礦產類資源。
地下水(ground water),是指賦存於地面以下岩石空隙中的水,狹義上是指地下水面以下飽和含水層中的水。在國家標准《水文地質術語》(GB/T 14157-93)中,地下水是指埋藏在地表以下各種形式的重力水。
地下水是水資源的重要組成部分,由於水量穩定,水質好,是農業灌溉、工礦和城市的重要水源之一。但在一定條件下,地下水的變化也會引起沼澤化、鹽漬化、滑坡、地面沉降等不利自然現象。
埋藏條件:
地下水是一個龐大的家庭。據估算,全世界的地下水總量多達1.5億立方公里,幾乎佔地球總水量的十分之一,比整個大西洋的水量還要多。根據地下埋藏條件的不同,地下水可分為上層滯水、潛水和承壓水三大類。
上層滯水:是由於局部的隔水作用,使下滲的大氣降水停留在淺層的岩石裂縫或沉積層中所形成的蓄水體。
潛水是埋藏於地表以下第一個穩定隔水層上的地下水,通常所見到的地下水多半是潛水。當地下水流出地面時就形成泉。潛水存在於地表以下第一個穩定隔水層上面、具有自由水面的重力。它主要由降水和地表水入滲補給。
6. 地下水資源類型分布及開發利用現狀
一、水文地質分區及地下水資源類型
1.水文地質分區
山東半島城市群地區的地質構造格局、地層岩性及地形地貌組合決定了半島地區地下水資源的補、徑、排、蓄條件及賦存、富集特徵。根據水文地質條件的差異,可劃分為3個水文地質區,即:魯西北平原鬆散岩類水文地質區(Ⅰ區),魯中南中低山丘陵碳酸鹽岩類為主水文地質區(Ⅱ區),魯東低山丘陵鬆散岩類、碎屑岩、變質岩類水文地質區(Ⅲ區)(圖6-1)。魯西北(Ⅰ區)和魯中南(Ⅱ區)的分界以地下水全淡區與鹹淡水交錯區為界。魯中南(Ⅱ區)與魯東(Ⅲ區)的分界北段以彌河東側地表水與地下水分水嶺為界,南段以沭河東側的地表水和地下水的分水嶺為界。
圖6-1 山東半島城市群水文地質分區圖
2.地下水資源類型及分布
山東半島城市群地區地下水類型主要有第四系鬆散岩類孔隙水、碳酸鹽岩類裂隙岩溶承壓水、碎屑岩類孔隙裂隙水和基岩裂隙水等。
(1)第四系鬆散岩類孔隙水
該類型地下水主要分布於魯西北平原及山間河谷,由山前到平原再到濱海,水文地質條件有明顯的變化規律,成岩方式由沖洪積到沖積、海積,含水砂層顆粒由砂礫石變為中細砂、粉細砂、粉砂,富水性由強到弱,含水層結構由簡單到復雜,礦化度由低到高,水化學類型由重碳酸鹽型到重碳酸-硫酸鹽型、重碳酸-氧化物型、氯化物型。
(2)碳酸鹽岩類裂隙岩溶承壓水
該類型地下水分布於魯中南山區、地表及地下岩溶發育區。由於地形地貌條件的影響,岩層富水性差別很大。石灰岩裸露的低山、丘陵區,地下水深埋,大都為潛水,且岩層富水性差,是嚴重缺水區。在盆地谷地的中部和單斜構造的前緣,地勢較平坦,石灰岩傾伏於第四系之下,地下水豐富,並具承壓和自流性質。
(3)碎屑岩類孔隙裂隙水
魯中南地區主要分布於淄博及沂沭斷裂帶內,由二疊系、侏羅系、白堊系、古近系等頁岩、砂岩、砂礫岩構成;魯東地區主要分布於海陽、萊陽、諸誠一帶中生代沉積的砂頁岩、砂岩、砂礫岩中,該含水岩組含水微弱,單井出水量一般小於100m3/d。
(4)基岩裂隙水
裂隙水接受大氣降水滲入補給淺部循環,以下降泉形式排泄補給地表水。該含水層分布面積大,富水性差,只適合分散小量開采。
二、地下水資源量及其分布規律
1.地下水資源量
本節所稱地下水資源量系潛水或淺層地下水資源量,即與當地降水和地表水體有直接補排關系的動態水量。地下水資源量的計算,平原區、岩溶山區採用補給量法,一般山區採用排泄量法;平原區主要按礦化度小於2g/L計算,山丘區按礦化度小於1g/L計算。
由於山丘區和平原區地下水資源量之間存在著相互轉化補給的關系,因此分區地下水資源量為山丘區與平原區地下水資源量和扣除兩者之間的重復計算量。2000年山東半島城市群各市區地下水資源量見綜述部分表10。
2.地下水資源的時空分布規律
(1)地下水資源地域分布特徵
地下水資源的地區分布受地形、地貌、水文氣象、水文地質條件及人類活動等多種因素的影響,各地差別很大。總體是平原區大於山丘區,山前平原區大於黃泛平原區,岩溶山區大於一般山區。
1)山丘區地下水一般為基岩裂隙水和岩溶水,補給來源單一,主要接受大氣降水補給,地下水資源的地區分布隨著降水量地區分布的變化和水文地質條件的優劣差異很大。岩溶裂隙較發育的地段,可達(25~30)×104m3/km2·a。在濰彌白浪、膠東半島、東南沿海以變質岩、岩漿岩、碎屑岩為主的一般山區,岩石堅硬,地下水賦存於風化裂隙和構造裂隙中,儲存條件較差,地下水資源模數一般在(8~10)×104m3/km2·a,膠萊大沽山區為降水低值區,地下水資源模數也是最低區,一般在(5~8)×104m3/km2·a。
2)平原區地下水以孔隙水為主,補給來源主要是大氣降水和地表水體,其次是山前側滲補給。地下水資源的地區分布除與大氣降水地區分布、水文地質條件的差異有關外,與人類活動影響程度也有一定關系,所以平原區地下水資源的地區分布也十分不均。山前平原區調節庫容量大,補給條件好,降水入滲補給量較大,地下水資源模數一般為(15~20)×104m3/km2·a。
(2)地下水資源的年際變化
地下水資源的補給主要來源於大氣降水,降水入滲補給量佔地下水資源量的近90%,因此地下水資源量與降水量的變化密切相關,地下水資源量的年際變化幅度比降水量的年際變化幅度大,山丘區地下水資源量的年際變化幅度大於平原區。降水入滲補給量的年際變化,基本代表地下水資源量的年際變化。
1956~2000年期間,半島地區降水量的年際變化具有豐、枯交替及連續豐水年和連續枯水年的現象出現,連續豐水年和連續枯水年均出現兩次,連續豐水年出現在1956~1979年期間,為1961~1964年、1970~1975年,而連續枯水年卻出現在1980~2000年期間,為1981~1983年、1986年~1989年;降水入滲補給量連續低值期和連續高值期也出現在這4個階段,其變化規律與降水量變化規律基本一致。
三、地下水資源開發利用現狀綜合評價
主要從地下水資源開采量、開發利用程度、剩餘量、各類水質供水程度、比例及超采狀況進行分析評價。
圖6-2 山東半島城市群地區地下水資源利用現狀評價(據張宗祜等,2004)
從圖6-2可以看出,近30年來,山東半島城市群地區地下水開采量在不斷增多,到1999年八大城市開采量已達40.99×108m3/a。
以1999年度為基準,開采量較大的有:濰坊14.32×108m3/a,濟南9.59×108m3/a,淄博9.39×108m3/a;開采量較小的有:日照2.22×108m3/a,威海1.57×108m3/a,東營0.90×108m3/a;居於中間的為:煙台8.14×108m3/a,青島5.32×108m3/a。以2003年開采量與1999年開采量相比,結果基本相近,如開采量較大的仍是:濰坊13.07×108m3/a,濟南13.32×108m3/a,淄博9.96×108m3/a;開采量較小的仍是:日照3.59×108m3/a,威海2.61×108m3/a,東營0.76×108m3/a。這充分說明地下水資源具有多年動態平衡、保持穩定、可持續利用的效益和功能。
從地下水開采程度分析,1999年度的資源量已得到較充分的開采和利用,大多已接近100%的飽和程度,其中青島、煙台、威海、淄博、濰坊、日照各地都有部分地區嚴重超采(見圖6-3深紅色柱),總的剩餘量僅有6.20×108m3/a,尚不足總開采量的1/6,其中僅有濟南剩餘量較大,有2.75×108m3/a,其次為煙台1.36×108m3/a,青島、東營、淄博都在(0.75~0.65)×108m3/a之間。不僅如此,在濰坊、威海和日照地下水由於超采還出現負增長,如濰坊虧損達2.18×108m3/a,日照虧損0.20×108m3/a,威海虧損0.03×108m3/a。
這些年來,由於各地採取多種有效措施,地下水總的剩餘量嚴重缺少的形勢已有初步的緩解。據2003年統計(見綜述部分表11),剩餘量已上升達14.97×108m3/a,其中剩餘量較大的地區與1999年相似,仍為濟南4.24×108m3/a和煙台6.08×108m3/a;與1999年統計不同的是,日照和威海不僅不虧損,反而有了一定的剩餘量;由於超采而出現虧損的仍為東營、濰坊,而青島、淄博則已接近基本平衡狀態。
總的來看,本區地下水資源已得到較充分的開發和利用,尚有一定剩餘潛力,但也出現部分嚴重超採的地段。
根據地區地下水資源分布不均和後備資源不足的現實,應注意適當地調控,以豐補欠,使采補處於平衡狀態,在超采地段要嚴格限制過量開采,同時要挖掘潛力,不斷開擴新水源和節約用水,從而使地下水資源能穩定地可持續發展。
以2003年為基準,山東半島城市群地區地下水分類開采和利用現狀見表6-1。
表6-1 山東半島城市群地區2003年度含水岩層開采量統計
從表6-1可以看出,山東半島城市群地區多以孔隙水與岩溶水為主要供水水源,兩者合計已佔總開采量的92%,其中孔隙水佔73%,岩溶水佔19%。
7. 地下水資源的基本特徵
地下水資源是地球上總水資源的一個組成部分,但是它又是一種埋藏於地下的特殊地質礦產資源。因此,地下水資源具有地質礦產資源和一般水資源的雙重屬性,但它又有其自己的特殊性。
地下水資源和一般地質礦產資源的共性在於他們都是地質歷史的產物。其資源的形成條件、資源的埋藏分布條件、資源組分的特徵都嚴格受到地質條件的控制,但是地下水資源又有以下幾方面的特徵,有別於一般的地質礦產資源。
(1)地下水資源是一種在動態平衡中存在的資源(或稱「動態」資源)
這是地下水資源和其他一切地質礦產資源的根本區別。各種地質礦產資源都是一種「靜態」物體,即使是石油、鹵水等液體礦產,在天然狀態下也是靜態的。因此,所有的地質礦產資源均可用它們所佔據的地下空間體積來衡量。而地下水資源則不同,它是在動態平衡中存在的資源,或者說它是在不斷補充又不斷消耗中存在的資源。由於其資源量隨著時間變化,因此在計算其資源量時,必須有時間的注記,或用時段平均值表示。
(2)地下水資源是一種可恢復、可再生的資源
這也是地下水資源不同於一般地質礦產資源的主要特徵之一。各種地質礦產資源都是在以往某一地質歷史時期中形成的,其資源儲量基本上是固定不變的,將隨著人類的開采而減少以致耗盡。而地下水資源則是一種在地質歷史中可以不斷得到補充和更新的資源,其資源的形成過程在開采時期也仍在繼續進行。因此,只要開采量不超過補給能力,所動用的資源量是可以恢復的,不致出現資源的枯竭。但是,當開采強度長時間超過其補給能力,或者由於某種原因補給能力遭到削減,就會出現資源量減少和資源的枯竭。因此,必須合理開采且有效地保護地下水資源,才能使地下水長期造福於人類。
(3)地下水資源是與環境和人類活動關系最密切的一種資源
地下水本身是環境的一個重要組成部分,故地下水資源質與量的形成和環境緊密相聯,同時地下水埋藏分布狀態的改變也將對環境產生重大影響。例如,地下水資源量的形成不僅與地質環境所提供的貯水介質條件有關,而且也和大氣降水、地表水的入滲補給等環境條件有關。因此地表徑流狀況、大氣降水量及其入滲條件在人為或自然因素影響之下導致的任何變化,都將對地下水資源量的形成(即補給量的增減)產生影響,環境變化對地下水資源水質的影響就更為明顯。同樣,在自然或人為因素影響下,地下水本身埋藏狀態的改變,也會對環境產生影響。大量開采地下水會導致區域地下水位的大幅度持續下降,進而導致地面沉降、塌陷和地裂縫等地質環境災害,導致海(咸)水入侵或地下水水質惡化。由於水與環境之間存在的這種復雜聯系,因此在開發利用地下水資源時,必須充分考慮地下水與環境的相互制約關系,以達到興利除弊,獲得最佳經濟、社會和環境效益的目的。
(4)地下水資源是一種可調蓄的資源
由於岩石中存在巨大的貯水空間,如同地面的湖泊水庫一樣,對豐、枯水期的地下徑流,具有很好的調蓄作用。因此,在開采地下水的時候,不必要只按枯水期的補給量來設計取水量,枯水期可適當的抽取部分貯存量,而只要動用的貯存量能在豐水期得到補償即可,同時也因為地下水所具有的較好調蓄能力,故其供水穩定性強於地表水源。
地下水資源和地表水資源相比較,也有其共性和差異性。
地下水和地表水的共性表現為:①地下水資源和地表水資源兩者都是地球上水資源的組成部分,前者分布在地下,後者分布在地上;②地表、地下水資源,均具流動性和隨時間變化的特徵,均是一種可更新、可再生的資源;③兩種資源都主要由大氣降水轉化而來,兩者之間聯系密切,相互轉化,資源量存在很大重復性。
地表水和地下水也有許多不同之處:①地表水多集中分布在地形低窪之處,構成當地侵蝕基準面。而地下水分布的范圍則要廣泛得多,可分布於侵蝕基準面以下,也可分布於侵蝕基準面之上。②地表水的分布主要受控於地形,而地下水埋藏分布則主要受控於地層、岩性和構造條件。地表水的匯水范圍主要受地形分水嶺控制,而地下水的匯水范圍則不然,它有時可大於地表水流域,有時也可小於地表水流域。③地表水僅在重力的作用下由上游向下游流動,而地下水的運動不僅受重力作用,也受靜水壓力的作用(如承壓水)。④地表水的水量主要決定於地表匯水范圍和降水強度,而地下水的水量則不僅與降水強度有關,同時與地表入滲條件、岩石的空隙性和含水層分布范圍等多種地質因素有關。⑤地表水的水量、水質的動態變化較大,而地下水的動態變化相對緩慢和穩定。
由以上地表水、地下水資源的共性和區別可知,地下水資源應該是一種具有地質屬性的特殊水資源。對地下水的研究,既要藉助地表水文學的方法,更要藉助地質學的方法。
8. 地下水資源(量)的分類
在對地下水資源進行定量評價時,需要給出不同類型的資源數量。地下水資源可以分為補給資源、儲存資源和開采資源。補給資源和儲存資源是地下水系統天然存在的,屬於天然資源。補給資源是一個地下水系統在一定時期(通常為一年)內獲得的補給量,在天然條件下在多年時間內每年的補給量與每年的排泄量接近相等。地下水的補給資源也可以看成是通過地下水系統的補給和排泄過程體現出來的徑流量,反映了含水系統每年可更新的水量,具有流量單位(m3/a)。地下水的儲存資源是一個地下水系統內長期積累和保存的水量,取決於地下水系統的分布空間和儲水、導水能力,是在含水層空隙介質中儲存的水量,具有體積單位(m3)。補給資源使地下水系統具有可恢復性和可更新性,儲存資源使一般的地下水系統具有一定的可調節性。值得注意的是,地下水儲存資源的調節作用是依賴於其補給資源的存在而起作用的,如果一個地下水系統沒有補給資源(例如深層地下(鹵)水),則其儲存資源也起不到調節作用(周訓,2013)。
地下水的補給資源(即補給量或排泄量)已經成為地下水資源開發利用的主要依據。補給量主要由地下水側向徑流的流入量、降水入滲量、地表水滲漏量等構成。排泄量主要由潛水蒸發量、地表溢出量(溢出為地表水)和側向徑流的流出量等構成。至於是把補給量還是排泄量作為有效的補給資源,應根據具體的情況加以處理,不宜絕對化處理。在天然的零均衡狀態下,補給量和排泄量是相等的,因此任何一個都可以作為補給資源,選擇更易於准確評價的即可。補給資源在一定程度上代表了地下水可循環更新的水量,代表了人類對地下水資源的最大開采限度。也就是說,一個地下水系統的開采量一般不宜超過其補給量。
對於地下水的儲存資源,即儲存量,一般認為它具有調節意義。這種調節作用是指枯水季節可以動用一部分儲存量以解需水之急,然後在豐水季節進行補充,達到總體上儲存量不變的目的,俗稱「以豐補歉」。地下水儲存資源的調節作用大於地表水儲存資源。地表水更新速率大,作為儲存資源的河槽蓄水量相對作為補給資源的河川徑流量而言,基本可以忽略。地下水的循環更新速率小,儲存空間大,含水層中儲存的水量往往比每年實際更新的水量大,使得儲存資源的重要性遠大於地表水資源。地下水儲存資源的重要性,還在於人類開發利用地下水不可避免的會改變其儲存量。式(5.21)表明,即使開采條件下地下水系統又達到了補給量與排泄量相等的平衡狀態,新舊兩種平衡狀態的儲存量也很可能不同,多數情況下儲存量是減少的。在許多地區,人類所開採的地下水有很大部分是來自於儲存量的消耗,這些已經被利用的儲存資源不能忽視,應在豐水年份予以補償。
地下水的補給資源或儲存資源不等於人類可以完全開發利用的地下水資源。人類對地下水的開采增加了地下水的一種排泄途徑,將引起地下水系統的一系列響應。如果開采強度等於地下水的天然排泄量,意味著地下水的其他排泄方式將全部中斷,這可能產生非常嚴重的後果。如果地下水的儲存量不斷被消耗,那麼經過一段時間之後含水層將面臨枯竭的命運。為避免引發不良的生態和地質環境後果,人類只能開發地下水資源的一部分。如果一個地下水系統存在激發補給,意味著這個地下水系統的開采量可以增加,其增加的數值不超過激發補給量,同時也意味著相鄰地下水系統補給量的減少,需要統籌兼顧相鄰地下水系統的開采。如果只是在一個地下水系統內部的局部地段存在激發補給,則意味著整個地下水系統的補給量並沒有增加,地下水的開采量不應超過這個地下水系統的總補給量。
地下水的開采資源是指地下水系統中可以開採的水量。開采資源並不是一個地下水系統獨立存在的,而是由補給資源和(或)儲存資源轉化而來的(周訓,2013)。地下水開采資源中目前可以被人類利用的部分稱為允許開采資源(或可采資源、可開采量,簡稱可采量)。《地下水資源分類分級標准》(GB15218—1994)把地下水資源分為能利用的資源和尚難利用的資源,其中能利用的資源就是允許開采資源,定義為「具有現實經濟意義的地下水資源。即通過技術經濟合理的取水構築物,在整個開采期內出水量不會減少、動水位不超過設計要求、水質和水溫變化在允許范圍內、不影響已建水源地正常開采、不發生危害性的環境地質問題並符合現行法規規定的前提下,從水文地質單元或水源地范圍內能夠取得的地下水資源。」《水資源評價導則》(SL/T238—1999)中也規定:地下水可開采量是指不發生因開采地下水而造成水位持續下降、水質惡化、海水入侵、地面沉降等水環境問題和不對生態環境造成不良影響的情況下,允許從含水層中取出的最大水量。
9. 什麼是地下礦產資源
成都市已探明的礦產資源60多種,主要有煤、鐵礦石、蛇紋石、芒硝、石灰石、白雲石等。大邑縣、崇州市、彭州市、都江堰市等市、縣有一定的煤、鐵藏量;天然氣探明儲量16.77億立方米,遠景儲量42.21億立方米;新津縣有全省芒硝儲量最多的礦區,已探明儲量98.62億噸,佔全國已探明儲量的60%,遠景儲量達200億噸左右;都江堰市有大理石資源;彭州市、都江堰市的石灰石儲量也較豐富,已探明儲量為2.87億噸.
10. 《尋秦記》是否在河北臨漳縣銅雀台拍攝過,因為比較喜歡那個古城 建築 如果確定有機會要去游覽
開玩笑,河北——臨漳
自己看一下!
臨漳古稱鄴,有「三國故地、六朝古都」之美譽。「鄴」之名始於黃帝之孫顓頊孫女女修之子大業始居地(今香菜營鄉鄴鎮一帶。鄴,業之居住地之意。),距今4000餘年。齊桓公始築鄴城,魏文侯以鄴城作為陪都,西漢漢高祖置鄴縣(公元前201年),西晉建興二年(公元314年)為避愍帝司馬鄴諱易名,因北臨漳河而得名「臨漳」。東漢末年,曹操擊敗袁紹進占鄴城(公元204年),營建鄴都,鄴城自此成為曹魏、後趙、冉魏、前燕、東魏、北齊六朝都城,居黃河流域政治、經濟、軍事、文化中心長達四個世紀。公元580年,隋文帝楊堅下令焚燒鄴城,千年名都夷為廢墟。 鄴城經過中國社科院考古所、河北省文物研究所20多年全面系統的鑽探、發掘,探明了鄴城的城牆、宮殿、護城河、台榭、里坊、街道的位置和尺寸,並試掘了鄴南城朱明門遺址、西華門遺址、鄴南城北牆及地下城門等。鄴城分為鄴北城和鄴南城兩部分。鄴北城始為齊桓公所築,曹操將其營建為王都,東西7里,南北5里,外城門7個,城內分南北兩區,北為宮殿區,南為里坊。曹操在鄴北城西北角城牆上建築了三個高大的台榭,即銅雀台、金鳳台和冰井台,成為曹操和賓客們飲宴賦詩和戰備的要地。目前,地表僅存金鳳、銅雀二台遺址。鄴南城始建於東魏元年(公元535年),南北8里,東西6里,外城門14個,與鄴北城共用一道東西城牆。目前,鄴南城遺址保存較好,地表下0.5米可見城牆夯土帶,城牆保存高度為1—2.5米。
六朝古都-臨漳
[3]曹魏鄴城建築中軸對稱、結構嚴謹、分區明顯,街道作棋盤格式,其建築布局和風格對隋唐長安城、宋代汴梁城、明清北京城,乃至日本平城京都(今奈良縣)的建築格局均有深遠影響,成為中國都城史上的建築典範,在中外都城建築史上佔有重要地位。
重點:
臨漳文物資源十分豐富,已發掘發現古遺址40處、古建築3處、古墓葬9處,共計52處。其中,全國重點文物保護單位鄴城遺址,擁有「三台」(銅雀台、金鳳台、冰井台)、地下潛伏城門、朱明門、西華門、護城河、古漢柏、鄴城城牆及部分宮殿、里坊、街道等豐厚的文物遺存和豐富的文物珍品。
省級文物保護單位:
東魏北齊皇家寺院塔基,為2002年中國十大考古發現之一,印證了鄴城當時佛教文化的興盛及其中心地位。
在古鄴沃土上,眾多歷史名人創下了輝煌燦爛的古鄴文化。大禹治水,覃懷底績,至於衡漳。商時河亶甲遷都於相,即今境內孫陶一帶。春秋時,著名軍事家、縱橫家、教育家王禪(即鬼穀子)就誕生在境內香菜營鄉穀子村,他創辦了中國也是世界最早的軍事學校,培養出了孫臏、龐涓、毛遂、蘇秦、張儀等我國古代傑出的軍事家、縱橫家;現存於穀子村的鬼穀子祠堂,不斷有中外遊人憑吊。戰國時,鄴令西門豹投巫鑿渠,破除迷信,發展生產,澤流後世。秦末,項後生,大破秦軍。漢末曹操居鄴稱霸、統一北方,留下了千古絕句「老驥伏櫪,志在千里,烈士暮年,壯心不已」;銅雀台飲酒作《短歌行》羽誓師於漳河南,破釜沉舟,置之死地而「對酒當歌,人生幾何」,感嘆人生,促人奮進;曹操「求賢納士,唯才是舉」,不惜重金從匈奴贖回才女蔡文姬,蔡文姬答謝曹操在鄴城銅雀台即興演奏自己名作「胡笳十八拍」,而流傳後世;曹操聚才於鄴,促進了鄴城科技、文化的繁榮和發展。在鄴城,以激輪帶動的木製機器人可以擊樂演奏,「奇妙機巧,自古未有」;以「三曹」(曹操、曹丕、曹植)「七子」(孔融、王粲、劉楨、陳琳、徐幹、應 、阮 )為代表的鄴下文人集團,開創並繁榮了 鄴城遺址
「建安文學」,形成了風格獨特、影響深遠的「建安風骨」,為鄴地贏得了「中原文化之階」的美譽。郭沫若評「建安文學在中國文學史上有著劃時代的表現。」五胡爭霸,石勒據鄴而龍興。北宋抗遼,宋兵老營設在今境內杜村鄉西營村(原名老營),宋真宗陣前督戰曾到御家店,即今南東坊鎮北頭村。隋朝時,臨漳人陸法言知識廣博,造詣頗深,寫成《切韻》五卷,開我國音韻學之先河,成為音韻學之鼻祖。清初開科取士,臨漳人一榜文武九魁。相傳的臨漳八大景觀(銅雀飛雲、九華雪霽、百陽荷風、太行遠翠、奎閣春光、回隆返照、漳水晴波、柳園月色)令人神往。源於古鄴大地的曹沖稱象、春華秋實、閉月羞花、沖鋒陷陣、瓜田李下、雞犬食祿、快刀斬亂麻、銅雀春深鎖二喬等成語典故更是賦予了臨漳深厚的歷史文化底蘊。
鬼穀子文化:2010年5月16日至17日,由中國先秦史學會鬼穀子研究分會和臨漳縣人民政府聯合舉辦的中國 鬼穀子
鬼穀子文化高峰論壇,在臨漳縣舉行。在這次鬼穀子文化高峰論壇會議上經過深入研討,廣泛論證,實地考察,大會確定:臨漳縣為「中國鬼穀子文化之鄉」,穀子村為「鬼穀子故里」,鹽食村為「鬼穀子誕生地」,並在臨漳縣建立「中國鬼穀子文化研究基地」。