第九章  地下水资源评价与管理

第一节   城市地下水开发利用中存在的问题第二节   地下水资源评价第三节   地下水资源保护第四节   地下水资源管理 

第一节 城市地下水开发利用中存在的问题

• 一、我国地下水资源开发现状              地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位。因其分布广、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。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、岩溶水和裂隙水为主，其中以孔隙水的分布最广，资源量最大，开发利用的最多，其次是岩溶水，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、城市地下水开发利用分布特征

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约占全国地下水天然资源和开采资源的 30%。•         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，东南和中南片次之，西南和西北片最高。其中，西南片的人均地下水资源占有量为全国平均水平的 2倍。 

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%。       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。 

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、因地区间地下水开采程度不平衡，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 8957104m3/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。近年来，城市水价不断上涨就是很好的实例。

三、城市地下水开发利用中存在的问题

• 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 24.7104m3/a ，而实际开采量达到 206104m3/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。

•         如华北地区。

2030 年宁波城区全被淹 2030 年宁波城区全被淹 2030 年宁波城区全被淹

• 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。

•          以色列的农业灌溉技术的应用。

农业灌溉技术

• 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。  

•         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。广州地铁施工曾引起地面塌陷。

四、过量开采引发严重的环境地质问题

•      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。

•         广州岩溶地区地面塌陷。

2.地面塌陷

2008 年 3月 25 日凌晨，宜宾江安县红桥镇五阁村发生了局部地面塌陷 -岩溶塌陷

• 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。

•      广州冬季和春季发生的海水倒灌问题。 

•  2007年辽东湾北部及两侧的滨海地区，海水入侵的面积已超过 4 000 平方公里，其中严重入侵区的面积为 1 500平方公里 

     水是资源，而水是有限的。在一个地方，一定的时间内水量是一定的。     水资源调查评价工作，就是要回答一个地区或流域有多少水量 (包括地表水、地下水的地区分布、时间变化、质量标准、可靠程度）。    同时，还要研究社会经济发展需要多少水量 (各种用水的现状，近期和远景预测），以及供需平衡存在的问题。    水资源的调查评价工作是合理开发、利用和管理水资源的基础，它为国家对水资源有关问题的决策提供依据。 

第二节  地下水资源评价

    水资源的评价，一般以天然流域作为计算单元。按水量收支平衡的原理，以降水量作为流域的收入项，以河川径流量、总蒸发量和地下潜流量作为流域的支出项，其差值为流域地表水、土壤水和地下水的蓄变量。    流域水量的收支平衡计算：         P﹦R﹢E﹢Ru  （ 2.1）      式中： P-降水量            R-河川径流量，            E-总蒸发量，            Ru-地下潜流量             均采用多年平均值。

一、地下水资源的评价方法

     从水循环和水量转化的观点出发，可将河川径流量划分为地表径流量 Rs  和地下径流量的排泄量（河川基流量） Rg 两部分；总蒸发量Ｅ，也可划分为地表蒸散发(地表水体、植物截留和土壤的蒸散发 ) Es  和地下潜水蒸发量 Eg 两部分。因此上式可写为：        P﹦Rs﹢Rg﹢Es﹢Eg﹢Ru (2.2)     式中：     Rs-地表径流量     Rg-地下径流量的排泄量（河川基流量）两部分；     Es-地表蒸散发量 (地表水体、植物截留和土壤的蒸散发 )；     Eg-地下潜水蒸发量。

    根据补给与排泄相等的原理，在天然情况下，流域地下水的降水入渗补给量 Up 应为河道的排泄量（基流量）、潜水蒸发量、地下水潜流量之和，即      Up﹦Rg﹢Eg﹢Ru  （ 2.3）

    将（ 2.3）式代入（ 2.2）式得：         P﹦Rs﹢Es﹢Up (2.4)         区域内的降水量，除了消耗于地表蒸散发量以外，剩下的补给了地表水和地下水，构成区域产水量，如果把产水量定义为狭义的水资源总量Ｗ，则有：     W﹦P- Es﹦Rs﹢Up (2.5)    或  W﹦R﹢Eg﹢Ru (2.6) 

     这两个式子是将地表水和地下水统一考虑的区域水资源总量计算的两种表达形式。     （ 2.5）式中将河川基流量 Rg 归并于地下水的降水入渗补给量 Up  中。     （ 2.6）式中把河川基流量 Rg 归并入河川径流量Ｒ中，这样做是为了避免水资源量的重复计算。 

    根据我国目前水资源评价工作的实际情况，习惯于将地表水和地下水分别评价。   把河川径流量作为地表水资源量，把地下水补给量作为地下水资源量。  由于地表水和地下水密切联系而又互相转化，河川径流量中包括一部分地下水排泄量，地下水补给量中有一部分来源于地表水体的入渗。故不能将地表水资源量和地下水资源量相加作为水资源总量，而应扣除互相重复的部分。

地下水补给量计算

   关于地下水补给量的计算比较复杂。首先按地貌划分为山丘区和平原区，再根据水文地质条件划分计算区。  山丘区地层、岩性、构造都比较复杂，水文地质条件差异大，直接计算山丘区地下水补给量，资料不足，难度较大，故除个别地区外，均系计算地下水的排泄量，近似作为补给量。 山丘地下水排泄量包括河道排泄、地下潜流排泄、潜水蒸发以及参加深部循环，其中最主要的部分是河道排泄部分的河川基流量。

平原区地下水补给量的计算

平原区地下水补给量一般由三部分组成：     （１）当地降水入渗补给，主要取决于降水量、表层岩性和地下水埋深等因素；     （２）地表水体入渗补给，包括河道渗漏、渠系渗漏和田间回归等，是地表水转化为地下水的重复水量；     （３）地下径流侧渗补给，主要是山丘区与平原区之间为山前侧渗量。对于降水较多的地方，平原区地下水以降水入渗补给为主，可占总补 90 ％左右，其它补给量很小。     降水稀少的西北内陆河平原，地下水以地表水体补给为主，可占总补给量的 85 ％。     据计算，京津以南的河北平原，面积 61727平方公里，地下水多年平均综合补给为 123亿立米，降水补给占 23%左右。

     平原区年降水入渗补给量：常用年降水入渗补给系数乘以年降水量计算，即       Up﹦ɑＰ     式中， Up ——年降水渗补给量         ɑ——年降水入渗补给系数         Ｐ——年降水量。    根据河北省平原三个站观测资料分析，多年平均年入渗补给系数约为 0.1-0.15。    由于降水入渗过程十分复杂，影响降水入渗补给的因素很多，除了与岩性、潜水位有关以外，还与次雨量、雨强、前期雨量等因素有关，所以这一项的计算误差比较大。 

     在水资源评价工作中，往往使用（ 2.1）式进行流域水量平衡分析，探讨不同地区水资源要素的数量及其相互对比关系，利用水文、气象以及其它自然因素的地带性规律，检查水资源数量计算成果的合理性。     华北地区水资源量的计算表明，华北地区多年平均地表水资源量 338亿立米，多年平均地下水资源量 335亿立米，互相转化的重复水量为 176亿立米，多年平均水资源总量为 497亿立米。华北地区的地下水资源量与地表水资源量几乎相等，说明了地下水在该区的重要性。

      地下水资源勘察期间地下水资源保护。 

1、为保护地下水水源，勘察期间应开展下列与地下水资源保护有关的环境地质工作。     a ．调查污染源，查明地下水污染现状，进行水源地地下水环境质量评价；     b ．当主要富水地段或拟建水源地地下水有可能遭受污染，或者已出现不同程度的污染时，应结合地下水动态观测点、网，同时进行地下水污染项目的监测，必要时还应布置专门观测点、网，监测地下水中污染物质的动态变化，分析其发展趋势； 

第三节  地下水资源保护

    c ．为防止人为的地下水污染，应对穿过咸水层或已被污染的含水层的勘探孔、试验孔做防止水隔离工作；     d ．预测开采条件下有可能造成地面沉降、地裂或塌陷的地区，必要时，应进行工程地质调查和专门性试验，查明开采漏斗影响范围内表层土 (岩石 )的工程地质条件，为防治不良工程地质现象的产生提供依据；     e ．当设计的地下水开采量接近或大于地下水的补给量时，或由于开采地下水可能产生危害性环境地质问题的地区，应对地下水人工补给的可能性进行调查研究，并提出人工补给地下水的初步方案。 

2、在进行水源地方案对比、选择水源地时，在没有采取治理和防护措施之前，下列地区不宜设置水源地或扩大水源开采：     a ．地下水开采量已接近或大于补给量；     b ．由于原生或次生的污染原因，地下水水质不能满足供水要求，或在短期内将可能受到严重污染；     c ．已经生产或将可能产生危害性的环境地质问题。 

3、水源地应尽量选择在污染源上游地区。 4、设计的地下水开采量和开采动水位，应以能预防水源枯竭、水质恶化、地面沉降与塌陷等不良现象的发生，并能维持自然的生态平衡为原则。  

        水资源管理（ water resources management）指 水行政主管部门运用法律、行政、经济、技术等手段对水资源的分配、开发、利用、调度和保护进行管理，以求可持续地满足社会经济发展和改善环境对水的需求的各种活动的总称。

第四节  地下水资源管理

        广义的水资源管理，可以包括：1、法律。立法、司法、水事纠纷的调解处理。2、行政。机构组织、人事、教育、宣传。3、经济。筹资、收费。4、技术。

         勘测、规划、建设、调度运行 4方面构成一个以水资源开发（建设）、供水、利用、保护组成的水资源管理系统。          这个管理系统的特点是把自然界存在的有限水资源通过开发、供水系统与社会、经济、环境的需水要求紧密联系起来的一个复杂的动态系统。社会经济发展，对水的依赖性增强，对水资源管理要求愈高，各个国家不同时期的水资源管理与其社会经济发展水平和水资源开发利用水平密切相关；同时，世界各国由于政治、社会、宗教、自然地理条件和文化素质水平、生产水平以及历史习惯等原因，其水资源管理的目标、内容和形式也不可能一致。但是，水资源管理目标的确定都与当地国民经济发展目标和生态环境控制目标相适应，不仅要考虑自然资源条件以及生态环境改善，而且还应充分考虑经济承受能力。

水资源管理系统：

         应遵守《中华人民共和国水法》和地方有关水资源管理办法或条例。       ２００２年８月２９日第九届全国人民代表大会常务委员会第二十九次会议通过的《中华人民共和国水法》，是中国水资源管理的重要的法律依据，标志着中国依法治水、管水、用水、保护水进入了一个新阶段。

水资源管理的基本原则：

    主要内容：    ①水资源属国家所有，在开发利用水资源时，应满足社会经济发展和生态环境最大效益；    ②开发利用水资源，一定要按照自然规律和客观规律办事，实行“开发与保护”、“兴利与除害”、“开源与节流”并重的方针。    ③水资源的开发利用要进行综合科学考察和调查评价，编制综合规划，统筹兼顾，综合利用，发挥水的综合社会效益；    ④水资源的开发利用，要维护生态平衡；    ⑤要提倡节约用水，计划用水，加强需水管理，控制需水量的过速增长；    ⑥加强取水管理，实施取水许可制度；    ⑦征收水资源费，加强水价管理和水行政管理，对水资源实行有偿使用；    ⑧加强能力建设。 

水资源管理的基本原则：

甘肃省地下水资源开发与管理

北京平原区自动监测仪分布图

    主要内容：    ①国家规定对水资源必须进行综合科学考察和调查评价，查明当地水资源数量、质量、成因和赋存条件及运动规律；    ②水资源开发利用现状和未来社会国民经济发展需水预测；    ③同级政府批准的区域或流域水资源综合规划；④区域性水中长期供求计划。

水资源管理的条件

    ①取水许可制度是在法律保证下进行水资源管理的行政手段。    ②经济措施是调节开发利用水资源的有效手段，利用经济杠杆管理好水资源。要完善有偿使用的制度，建立良性运行的管理机制。    ③水资源管理依靠行政组织，运用命令、规定、指示、条例等行政手段发挥在管理中的作用。    ④系统分析的方法是实施水资源调配和管理的一个基本方法。    ⑤水资源管理信息系统通过接收、传递和处理各类水资源管理信息，使管理者能及时实现水资源管理环节之间的联系和协调，实现科学管理。

水资源管理的方法和手段：