摘 要:文章分析了地下含水量的性質(zhì)和變化,以及地下含水量和地下可采水量之間的關(guān)系,據(jù)此分析實(shí)現(xiàn)水資源合理配置的內(nèi)容和方法。

關(guān)鍵詞:地下含水量;地下可采水量;水資源合理化配置

1 緒論

地下水資源是指在一定期限內(nèi),能提供給人類使用的,且能逐年得到恢復(fù)的地下淡水量。一般地下水資源是按照地面入滲補(bǔ)給量(包括天然補(bǔ)給量和開采補(bǔ)給量)來計(jì)算的。因此,地下水資源的開采一般不應(yīng)超過補(bǔ)給量,否則會(huì)給環(huán)境帶來危害。地下水因?yàn)殚_采便利、水質(zhì)較好、供水穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),一般被作為優(yōu)質(zhì)供水源,但隨著經(jīng)濟(jì)的逐漸發(fā)展,全球一體化趨勢(shì)的深入,環(huán)境能源消耗逐漸增加,在地表水供應(yīng)不足的情況下,人們?yōu)榱松婧桶l(fā)展,大量開采地下水,導(dǎo)致地下水位下降、地面沉降、海水入侵等問題。所以對(duì)地下水可開采量的分析,是保護(hù)水環(huán)境,保護(hù)流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵,因此,在水資源優(yōu)化配置的基礎(chǔ)上進(jìn)行地下水資源可開采量的研究是當(dāng)前備受關(guān)注的問題。

2 地下含水量性質(zhì)分析

地下水具有多種特性,一是分布廣泛性,與地上水資源一般分布在水文網(wǎng)范圍內(nèi)不同,地下水資源分布地域比較廣泛,受地理?xiàng)l件和水文地質(zhì)條件的制約較小,因此一般地下水工程投資少、見效快,可分散采集和就地利用。二是可恢復(fù)性,地下水資源處于一種隨時(shí)變化的狀態(tài),補(bǔ)給和消耗一般處于動(dòng)態(tài)平衡。三是水量和水質(zhì)的穩(wěn)定性,地下水因?yàn)槲挥诘叵拢苋祟惢顒?dòng)、天氣變化的影響較小,所以水質(zhì)相對(duì)干凈,水量也比較穩(wěn)定,不容易受到污染,但一旦受到污染,其治理難度和帶來的危害比地上水要嚴(yán)重。四是有限性,地下水雖然具有可恢復(fù)性,但如果長(zhǎng)期大量開采又得不到補(bǔ)給,勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)水資源虧空甚至枯竭,并帶來一定的生態(tài)和環(huán)境地質(zhì)危害;诘叵滤奶匦,地下含水量也具有動(dòng)態(tài)變化的性質(zhì)。地下水未經(jīng)開采之前,自然水系的補(bǔ)給和排泄處于相對(duì)平衡的狀態(tài),而遇到雨季,自然水系的補(bǔ)給增加,排泄不變,使地下含水層的水量增加,地下水位上升;旱季時(shí),地下水排泄增加,水位下降。因此雖然短期之內(nèi)地下水量發(fā)展呈現(xiàn)不均衡的趨勢(shì),但這種趨勢(shì)有一定的周期性,會(huì)受氣象、水溫變化等的影響,所以長(zhǎng)期來看地下水量呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

3 地下水含量與地下可采水量關(guān)系

當(dāng)對(duì)地下水進(jìn)行開采后,地下含水量會(huì)減少,地下水位從自然基準(zhǔn)面逐漸下降,而因?yàn)榈叵滤哂凶詣?dòng)恢復(fù)的特性,以維持水位在動(dòng)態(tài)平衡,當(dāng)?shù)叵滤恳驗(yàn)槿斯ら_采而出現(xiàn)下降時(shí),地下水會(huì)自然補(bǔ)充一些水量。因此抽水井在含水層除了本身的地下水含量之外,其實(shí)還抽取了一部分補(bǔ)給量,隨著人工抽水量的不斷增加,被抽取的補(bǔ)水量也在不斷增加,當(dāng)增加到與開采量持平的時(shí)候,就會(huì)停止抽取補(bǔ)給量,水位會(huì)逐漸降到自然基準(zhǔn)面,形成穩(wěn)定的地下水位。

雨季時(shí),自然補(bǔ)給量十分充足,不僅可以滿足本身的人工開采量,還會(huì)有剩余的補(bǔ)給量,自然去補(bǔ)充疏干量,此時(shí)抽水井再次進(jìn)行工作,重新抽取補(bǔ)給量,導(dǎo)致補(bǔ)給量減少,當(dāng)補(bǔ)給量減少到與開采量差不多平衡時(shí),水位出現(xiàn)回升,在某個(gè)高度維持穩(wěn)定。以滄州為例,5月份為汛初,9月份為汛末,期間均為汛期,在2017年年底,滄州市淺層地下水平均埋深相比5月底有所下降,而相比9月底有所上漲,雖然漲幅不大,但總體水位呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。

旱季時(shí),自然補(bǔ)給量本身就減少,地下水的自我恢復(fù)性達(dá)不到平衡,如果在開采時(shí)依然按照原來的采水量進(jìn)行開采,則需要對(duì)抽水井的下降漏斗和疏干量進(jìn)行擴(kuò)大,提高抽取的補(bǔ)給量,當(dāng)抽取的補(bǔ)給量與開采量差不多平衡時(shí),地下水位會(huì)從現(xiàn)在的基準(zhǔn)面降低到另一個(gè)基準(zhǔn)面,并逐漸穩(wěn)定。

出于對(duì)地下含水量與地下可開采量之間的關(guān)系的分析,我們認(rèn)為地下可采水量會(huì)有兩種發(fā)展趨勢(shì):一是處于理想狀態(tài)下在旱季時(shí)借用的疏干量等到雨季會(huì)全部補(bǔ)充回來,這樣當(dāng)年地下水位的最大降低量不會(huì)超過地下水開采設(shè)備的最長(zhǎng)吸程,所以可以保持長(zhǎng)期的開采量穩(wěn)定。二是在旱季時(shí)借用的疏干量等到雨季沒有全部補(bǔ)充回來,而且歷年來雨季的補(bǔ)給量無法補(bǔ)充這個(gè)疏干量,會(huì)導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降,經(jīng)過一定時(shí)間后甚至?xí)^地下水開采設(shè)備的最長(zhǎng)吸程,此時(shí)開采設(shè)備會(huì)失敗,因此無法保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的開采量。

因此,如果我們希望保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的地下水可開采量,必須滿足兩個(gè)條件,一是保證地下水補(bǔ)給量與開采量維持動(dòng)態(tài)平衡;二是保證地下水位最大深度不能超過地下水開采設(shè)備所允許的降深。

4 實(shí)現(xiàn)水資源合理化配置

對(duì)我國而言,本身屬于人口大國,雖然我國有著較為豐富的水資源儲(chǔ)備,但人均用水量不足,水資源在各地區(qū)的分布也存在較大差距,無法滿足不同地區(qū)人口和社會(huì)發(fā)展的需求;诖,要想實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展,需要對(duì)水資源進(jìn)行優(yōu)化配置,將水資源儲(chǔ)備量多但需水較少地區(qū)的水資源轉(zhuǎn)移到水資源儲(chǔ)備較少但需水量較大的地區(qū),從而保證各地區(qū)居民的用水需求,比如說我國的南水北調(diào)工程。

4.1 水資源合理配置的內(nèi)容

水資源合理配置基本上就是根據(jù)某地區(qū)的水資源擁有情況和使用情況,合理規(guī)劃水資源的利用,同時(shí)注意干旱和水災(zāi)的抵御。進(jìn)行水資源的合理配置,要進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域水資源生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查工作,調(diào)查區(qū)域水資源的現(xiàn)狀、開發(fā)利用水平、降雨量等,根據(jù)本地區(qū)的水文地質(zhì)條件、地下水補(bǔ)水徑流排泄條件和多年來的地下水監(jiān)測(cè)資料,科學(xué)預(yù)測(cè)本地區(qū)水資源量和可開采量,然后根據(jù)本地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行水資源需求量的分析,并建立不同的需水模型,制定不同的優(yōu)化方案,然后計(jì)算不同方案下的水資源優(yōu)化配置和地下水可開采量結(jié)果,選擇最佳方案進(jìn)行執(zhí)行。根據(jù)水資源的實(shí)際情況,運(yùn)用合理的管理體系和技術(shù)手段進(jìn)行規(guī)劃和改造水資源,并建立完善的水災(zāi)和旱災(zāi)防御體系,以求實(shí)現(xiàn)水資源更加科學(xué)合理的利用,促進(jìn)地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

另外,水資源的合理配置是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的工作,涉及到的學(xué)科知識(shí)較多,而且也需要其他基礎(chǔ)工作的輔助,這樣才能在各種影響水資源量的因素的前提下保證供求平衡,并對(duì)某地區(qū)水資源的發(fā)展?jié)摿M(jìn)行預(yù)測(cè)和分析,從而為該地區(qū)進(jìn)行后續(xù)的水資源的合理開發(fā)和利用奠定理論基礎(chǔ)。需要注意的是,水資源容易受到水文、地質(zhì)、氣象等因素的影響,因此在進(jìn)行水資源調(diào)查時(shí),需要充分考慮水文因素、生態(tài)因素、氣象因素、地質(zhì)因素和人類活動(dòng)因素等的影響,在此基礎(chǔ)上全面分析水資源的變化和分布,從而為水資源的合理配置奠定基礎(chǔ)。

4.2 水資源合理配置的方法

一是水資源取水和用水配置。工作人員需要先行確定本地區(qū)水資源的種類和水質(zhì),按照不同的用水需求(飲用水、工業(yè)用水、生活用水等)和需求分布合理設(shè)置取水點(diǎn),同時(shí)對(duì)水資源的來源進(jìn)行詳細(xì)的追蹤和分析。之后要根據(jù)地下水資源的往年埋深情況,判斷合理的開采深度和含水量,同時(shí)加強(qiáng)對(duì)地下水質(zhì)的檢測(cè),包括微量元素、金屬元素、重金屬元素等的含量,針對(duì)不同的需求,確保這些元素含量不會(huì)超限,比如飲用水的話要嚴(yán)格進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè),避免因?yàn)槟承┯泻ξ镔|(zhì)超限而危害群眾健康。在用水方面,要根據(jù)水質(zhì)的高低滿足不同的用水目的,然后進(jìn)行科學(xué)合理的水資源配置,比如最優(yōu)質(zhì)的水資源肯定是用作飲用水,水質(zhì)較差的水資源需要當(dāng)作生態(tài)保護(hù)水進(jìn)行水質(zhì)的恢復(fù)等。除此之外還需要對(duì)各單位用水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以便于為水資源的配置提供參考依據(jù)。在實(shí)際進(jìn)行水資源配置時(shí),需要做到用水和取水合理分配,達(dá)到供需平衡,從而提高水資源利用率。

二是水資源配置施工。第一是水源地的施工,通過挖井、建造水庫或水窖、筑堤壩等形式進(jìn)行引水、儲(chǔ)水和蓄水工作,部分地形特殊的區(qū)域還需要建立水泵站,比如高山上。第二是目的地施工,主要是根據(jù)水資源的用水需求進(jìn)行施工,滿足人們的生活用水、飲水用、農(nóng)業(yè)及工業(yè)用水等需求,而且一般情況下是用水人員自行建設(shè)。第三是水資源運(yùn)輸工程,主要是由于不同地區(qū)之間水資源分布和需求不平衡,需要進(jìn)行跨地區(qū)的水資源配置,比如南水北調(diào)工程。第四是污水處理工程的建設(shè),我國在發(fā)展工業(yè)和農(nóng)業(yè)以及生活用水方面存在大量的污染用水,而實(shí)現(xiàn)這些污染用水的處理和循環(huán)再利用,則會(huì)給水資源合理配置減輕壓力。第五是市政水資源循環(huán)系統(tǒng)工程的建立,方便整個(gè)區(qū)域的水資源形成完整的網(wǎng)絡(luò),并促進(jìn)水網(wǎng)的聯(lián)動(dòng),從而促進(jìn)水資源的合理配置。

三是水資源其他配置。一方面是水資源合理配置的法律法規(guī)和規(guī)章制度的建立,保證水資源配置的合法化、規(guī)范化和合理化。另一方面是在地方政策上給予水資源合理配置工程一定的優(yōu)惠,比如給予海水淡化企業(yè)、污水處理企業(yè)等相關(guān)企業(yè)一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償,從而提高企業(yè)參與水資源合理配置的積極性。

5 結(jié)語

為了實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)發(fā)展,我們需要對(duì)水資源進(jìn)行合理配置,在分析地下水可開采量的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置,促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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