地下水資源評價(groundwater resource eveluation)

通過供水水文地質勘察，評定地下水中可供生產和生活開發利用的水量和水質的方法。水量的評價要按照符合地下水的補給、徑流、排泄條件的合理的地下水資源分類法進行。水質的評價根據水的用途按不同的用水標準確定。

地下水資源分類法地下水資源分類有一分法(開采量)、二分法(天然資源和開采資源)、三分法(儲存量、補給量和開采量)和四分法(靜儲量、動儲量、調節儲量和開采儲量)等。在中國，普遍使用的是儲存量、補給量和開采量的三分法。

儲存量儲存在含水層中的重力水的總量(以體積計)。儲存量按埋藏條件分為潛水儲存量和承壓水儲存量。潛水儲存量是給水度與含水層體積的乘積；承壓水儲存量是釋水系數、含水層面積與水頭降低值的乘積。滯留于含水層中的重力水不是靜止的，隨著補給量的周期變化，儲存量也相應地呈周期變化，但其變化在有些地區是十分遲緩的。儲存量的大小還與地下水的排泄量和地區的排泄基準面有關，在排泄基準面以下的儲存量，在天然狀態下即使沒有補給也能長期保存。對這一部分儲存量，有人稱之為永久儲存量。當含水層的補給大于排泄時，儲存量增加，直至溢出地表使土地沼澤化；當含水層的補給小于排泄時，儲存量減少，直至滯留或枯竭。只有當含水層的補給和排泄保持動態平衡時，儲存量才能保持常量。對補給和排泄而言，儲存量在含水層中起庫容的調節作用。

補給量通過不同途徑進入含水層的水量(以單位時間體積計)。補給量按補給性質分為天然補給量和開采補給量，按補給方向分有垂直補給量和水平補給量。對含水層的補給，常見的途徑有：地下水徑流的流入、降水的滲入、地表水的滲入、相鄰含水層的補給和人工補給等。可見補給量與氣象、水文和人類活動的關系十分密切。補給途徑可以是天然條件下發生的，亦可以是在開采條件下誘發的。天然補給量與開采補給量的主要區別在于后者是依靠人類的生產活動奪取的新的補給量。補給量進入含水層后，一部分轉化為儲存量，滯留在含水層中；另一部分成為排泄量排出。補給量既隨補給條件的變化而改變，同時又隨徑流和排泄條件的變化而改變。當補給條件和排泄條件變化不大時，含水層中的補給量才呈相對穩定狀態。補給量是含水層中重力水賴以存在的源泉。

開采量通過集水構筑物從含水層中取出的水量(以單位時間體積計)。又稱允許開采量。開采量是：通過技術經濟上合理的集水構筑物，在開采期內，水量不減少，水位降低符合要求，水質、水溫的變化在允許范圍內，不影響鄰近已建水源地的正常生產，且不發生地面沉降、塌陷等危害現象的前提下，能從含水層中取出的水量。開采量與天然排泄量不同，后者因受天然狀態地下水運動的制約，地下水通過溢出、蒸發等方式自含水層中排出的排泄量，在開采條件下，可改變這種排泄方式，把這部分排泄量轉變為從取水構筑物中排出，即轉變為人工排泄量。如淺層含水層因開采地下水使地下水位降至極限蒸發深度以下時，可使原來蒸發消耗的水量轉化為開采量。正是由于開采條件下改變了地下水的流向、流速，在含水層中形成新的補給排泄關系，所以在評價地下水資源時，一定要強調開采條件下的地下水資源評價，要預測這種新條件下的變化及其趨勢。根據開采量的變化情況，開采量可分為穩定型和非穩定型兩種。出水量和水位在開采期內，在允許范圍內呈周期性變動的水源地稱為穩定型水源地。滿足穩定型水源地開采的水源，靠補給量供給或部分借用儲存量。水位在開采期內持續下降的水源地稱為非穩定型水源地。非穩定型水源地長期持續地開采，定會引起水位的不斷降低直至含水層被疏干。

水量評價方法水量評價是對地下水的數量以及預測在開采條件下發生的變化和趨勢所進行的全面論證和計算。水量評價分概略性的和具體開采目的兩種。概略性水量評價是對地下水資源總量的概算，精度較差，主要為國民經濟的規劃提供依據。具體開采目的水量評價是為滿足某工廠企業的需水任務，按地下水水源地不同設計階段的要求提供精度不同的資料。作水量評價時，需掌握：計算區的水文地質等條件和各種參數，水文、氣象和地下水動態等資料；并根據需水量、水質、勘察階段和計算區水文地質條件選用幾種適合計算區特點的評價方法進行計算和分析比較，得出符合實際的結論。計算的水量最后還需要從計算區的水文地質條件的研究程度、動態觀測時間的長短、計算所引用的原始數據和參數的精度、計算方法和公式的合理性、補給的保證程度等幾個方面進行水量精度的評定，以達到或符合不同設計階段的要求。常用的水量評價方法有水均衡法、開采試驗法、補償疏干法、解析解法、相關分析法、水文地質比擬法和水文地質模型法等。

水均衡法計算供水含水層的補給項與排泄項求得平衡的方法。含水層的補給項有：上游含水層的徑流量，其他含水層的越流量，地表水的補給量，灌溉、排放和其他人工引水的滲入量和大氣降水滲入量等。含水層的排泄項有：向下游含水層的排泄量，向其他含水層的排泄量，向地表水的排泄量，泉的溢出量，蒸發量和允許開采量等。由于各個項目的精確值難以確定，均衡式計算的允許開采量為概略數。水均衡法對潛水和承壓水均可使用。常見應用于沖洪積扇地區、河流沖積平原地區和山間河谷地區等。

開采試驗法按照開采條件或接近開采條件時的井數(含井的布局)、水位降深和開采量進行抽水試驗(見水文地質試驗)，利用抽水結果和觀測資料，直接或間接地確定允許開采量的方法。開采試驗法的適用場合是：水文地質條件復雜地區，補給條件一時難于查清，而又急需提出允許開采量。由于開采試驗法要求與水源地的開采條件相當，且費用高昂，一般常用在中、小型水源地的水資源評價中。

補償疏干法根據供水含水層的可恢復性能力確定允許開采量的方法。在旱季或枯水期，消耗儲存量，疏干部分含水層，地下水位下降；在雨季或豐水期，由于補給量增加，補償儲存量，地下水位回升，依靠儲存量的調節能力和補給量的補給能力確定允許開采量。補償疏干法的應用必須滿足在枯水期借用的儲存量，在豐水期如數償還的條件。具體確定某允許開采量時，要結合開采方案計算開采量、疏干體積和疏干時間、補給量和補償時間，反復試算以達到疏干與補償的平衡。在間歇性河谷潛水地區，常采用補償疏干法評價地下水水量。

解析解法利用對地下水穩定流或非穩流的基本微分方程，求得在不同邊界條件下的解析公式(即水文地質參數計算公式)，用其計算允許開采量的方法。對于含水層幾何形狀規整、水文地質條件簡單且含水層比較均質的水源地，常采用解析解法確定允許開采量。

相關分析法根據地下水動態要素與氣象、水文或其他因素的關系，計算相關系數確定允許開采量的方法。相關分析法有單相關法(直線相關、曲線相關)和復相關法(復直線相關、復曲線相關)兩種。

水文地質比擬法根據已研究清楚的水源地或已有水源地開采資料，估算水文地質條件相似的新水源地的允許開采量的方法。水文地質比擬法的精度在于兩地地質和水文地質條件的相似程度。另外，還需要選取最有代表性的水文地質參數(如區域單位降深值、單位出水量、補給帶寬度、地下徑流模數、開采模數、單位儲存量和滲入系數等)作為比擬指標。當比擬兩地條件略有差別時，需對比擬指標進行適當修正，并全面綜合考慮地區的水文、氣象、水文地質和開采等各個方面的特點。在大區域評價應用比擬法時，由于區內各處的水文、氣象和水文地質等條件不可能雷同，可劃分條件相同的若干小區，再在小區內選取比擬指標，分區估算允許開采量后再總和。

水文地質模型法根據水文地質條件、邊界條件和水文地質參數建立水文地質模型，以模擬的模型確定允許開采量或預測其他參數的方法。模型法分物理模擬法和數值解法兩類。物理模擬法應用較廣的是電網絡模擬法；數值解法應用較廣的是有限差分法、有限單元法和邊界元法。數值解法是電子計算機應用于水文地質計算后迅速發展的一種模擬方法。各種水文地質模型都是模擬地下水在滲流場中的運動規律，以達到確定參數和預測地下水資源的目的。在大型復雜水源地，尤其是大型重點水源地，常采用水文地質模型法評價地下水資源。

水質評價方法對地下水的質量以及預測在開采條件下發生的變化和趨勢所進行的全面論證和計算。進行水質評價需要掌握計算區地下水的物理性質、化學成分、衛生條件及其變化規律。對與開采含水層有水力聯系的其他水體(包括相鄰的含水層)，也應掌握它們的物理性質、化學成分及其變化規律。針對用水目的，評價水質的現狀和開采條件下可能發生的變化。水質評價的標準有：生活飲用水標準、鍋爐用水水質標準、冷卻用水對水中C0。含量標準和水對混凝土腐蝕性標準等；在有地方病地區，當地環境保護和衛生部門提出的水質特殊要求。在水質變化復雜的地區，還要根據水質變化情況分區分層進行評價，以提高水質評價的精度。在地下水已受到污染的地區，要注重污染指標的有關元素、離子及其含量的分析和研究，按地下水污染的類型、途徑、程度和范圍進行調查和評價，并提出防止水質繼續污染的建議和處理受污染水的措施。水質評價除對水質的現狀進行評價外，還要著重預測地下水按允許開采量開采后水質可能發生的變化。例如，在開采條件下引入新的補給源時，要考慮地下水是否有可能發生不同成分水質的混合，以及人類生產和生活活動(如工業廢水、城鎮污水、采礦排水和海水入侵等)造成的污染，并提出衛生防護措施(見地下水源保護)。

研究和定量評價地下水水質問題的較好方法是采用地下水水質數學模型。在水質數學模型中一般利用分布參數模型，以研究任一時刻任一地點地下水中組分的運動規律；也有利用不考慮空間坐標的集中參數模型，以研究平均濃度隨時問的變化規律。地下水水質模型常用來預測地下水盆地水質變化趨勢、地下水污染范圍的瞬時動態以及定量評價咸水入侵、鹽堿土的淋濾等生產實際問題。