在巖土中賦存和運移的、質和量具有一定利用價值的水。是地球水資源的一部分,與大氣降水資源和地表水資源密切聯繫,互相轉化。

  分類 中國還沒有統一的地下水資源分類方案。根據1979年頒佈試行的《供水水文地質勘察規範TJ27~78(試行)》把地下水資源分成補給量、儲存量和允許開採量。補給量指天然狀態或開採條件下,通過各種途徑在單位時間內進入所開採的含水層中的水量;儲存量指儲存於含水層內的的重力水的體積;允許開采量指在經濟、合理的條件下,從一個地下水盆地或一個水文地質單元中單位時間所能取得的水量。在供水中,補給量提供水源,因而起主導作用。儲存量則起調節作用,把補給期間得到的水儲存在含水層中,供幹旱時期取用。當補給量和儲存量配合恰當時,有較大的允許開采量。反之,如隻有補給量而無儲存量,幹旱時期就無水可供開采;隻有儲存量而無補給量,開采後水量不斷消耗,導致水源枯竭。

  也有些學者把地下水資源分為天然資源和開采資源,在天然條件下可供利用的可恢復的地下水資源稱為天然資源,而實際能開采利用的地下水資源稱為開采資源。

  形成 地下水資源主要是由於大氣降水的直接入滲和地表水滲透到地下形成的。因此,一個地區的地下水資源豐富與否,首先和地下水所能獲得的補給量與可開采的儲存量的多少有關。在雨量充沛的地方,在適宜的地質條件下,地下水能獲得大量的入滲補給,則地下水資源豐富。在幹旱地區,雨量稀少,地下水資源相對貧乏些。中國西北幹旱區的地下水有許多是高山融雪水在山前地帶入滲形成的。

  降水入滲形成地下水資源的過程,可以現在發生,也可以發生在過去的地質年代裡。因此在某些現在非常幹旱的沙漠地區,也能找到相當大的地下水儲存量。

  地下水資源由大氣降水和地表水轉化而來,在地下運移,往往再排出地表成為地表水體的源泉。有時在一個地區發生多次的地表水和地下水的相互轉化。故進行區域水資源評價時,應防止重復計算。

  地下水儲量 20世紀50~70年代,中國許多水文地質工作者把地下水看作一種礦產資源,廣泛地采用地下水儲量這一概念來表示某一個地區的地下水量的豐富程度。按照這一概念,地下水儲量分為靜儲量、調節儲量、動儲量和開采儲量。靜儲量指儲存於地下水最低水位以下的含水層中重力水的體積,即該含水層全部疏幹後所能獲得的地下水的數量。它不隨水文、氣象因素的變化而變化,隻隨地質年代發生變化,也稱永久儲量。靜儲量的數值等於多年最低的地下水位以下的含水層體積和給水度(見水文地質參數)的乘積。調節儲量指儲存於潛水水位變動帶(年變動帶或多年變動帶)中重力水的體積,亦即全部疏幹該帶後所能獲得的地下水的數量。它與水文、氣象因素密切相關,其數值等於潛水位變動帶的含水層體積乘以給水度。動儲量也稱地下水的天然流量,是單位時間內通過垂直於流向的含水層斷面的地下水體積。通過測定含水層的平均滲透系數、地下水流的水力坡度和過水斷面面積,用達西公式(見達西定律)進行計算。靜儲量、調節儲量和動儲量合稱地下水的天然儲量,它反映天然條件下地下水的水量狀況。開采儲量是指考慮到合理的技術經濟條件,並且在集水建築物遠轉的預定期限內不產生開采條件和水質惡化的情況下,從含水層中可能取得的水量。地下水的開采儲量,一方面取決於水文地質條件特別是地下水的補給條件,另一方面取決於集水建築物的類型、結構和佈置方式。其含義是和允許開采量相當的。70年代以後,在中國對地下水儲量一詞較少使用。

  評價 地下水資源評價包括兩方面內容,即水質評價和水量評價。水質評價通常采取地下水的樣品送實驗室進行水質分析,根據地下水應用的目的,將其和各種水質標準(如飲用水水質標準、各種工業用水的水質標準、灌溉用水的水質標準等)相比較,以評定地下水的適用程度。地下水水量評價方法比較多,大體上可歸納為4類。①數學模型求解法。這一類方法的實質是把水文地質條件進行概化,用數學關系式表達,通過求解這些數學公式來評價水量。常用的有兩類模型:一類為確定性模型,它通常是根據質量守恒原理建立的,包括一個微分方程(或積分方程)和一組定解條件。適用於地下水運動的機理和水文地質條件比較清楚時。另一類為隨機模型,模型中包含有一個或數個隨機變量,常用在水文地質條件尚未查清,但積累的實際觀測資料較多時(見地下水數學模擬)。利用數學模型評價地下水資源,自始至終是和水文地質勘察、地下水資源管理密切結合進行的。在水文地質勘察之初,根據已收集到的資料,初步建立數學模型並用它指導勘察工作。在勘察過程中,一面根據已查明的水文地質條件,對模型進行必要的修改,同時通過勘察,取得求解模型所必需的參數,直到勘察工作結束。建立瞭合適的數學模型以後,不僅可用來進行地下水資源評價,還可指導地下水的合理開發和地下水資源管理。②水量平衡法。也稱水均衡法。它是通過建立水量平衡方程式,並測定方程式中有關的收入項和支出項,來評價地下水資源(見地下水動態)。在大面積地下水資源評價時比較適用。為瞭提高評價的準確度,建立水量平衡方程式時要全面考慮當地的水文地質條件,防止重復計算和漏算,水量平衡要素的測定要準確並且有代表性。③經驗比擬法。利用水文地質條件類似的已開采的地區的資料進行比擬,評價未知地區的地下水資源。多用在條件尚未充分查清而評價的精度要求又不高的情況下,初步估算地下水資源。④開采試驗法。適用於小型的水源地。當水文地質條件復雜而一時又難以查清、需水量不大、急需作出評價時,可打勘探開采井,用接近於未來的開采條件進行抽水試驗,直接根據開采試驗的水量評價水源地所能提供的水量。

  開發利用 地下水開發利用力求費用低廉、方案優化、技術先進、效益顯著而又不引起環境問題。這些要以查明水文地質條件和正確評價地下水資源為基礎。要做到合理開發利用地下水,應註意以下幾點:①不過量開采。開采量要小於開采條件下的補給量,否則將造成地下水位持續下降,區域降落漏鬥形成並不斷擴大、加深,水井出水量減少甚至於水資源枯竭。②遠離污染源,否則將造成地下水污染,水質惡化以致於不能使用。③不能造成海水或高礦化水入侵到淡水含水層。④不能引起大量的地面沉降和坍陷,否則將造成建築物的破壞,引起巨大的經濟損失。⑤按地下水流域進行地下水開發利用的全面規劃,合理佈井,防止爭水。⑥地表水資源和地下水資源統一考慮、聯合調度。⑦全面考慮供需數量、開源與節流、供水與排水、水資源重復利用、水源地保護等問題,使得有限的水資源獲得最大的利用效益。

  管理 為瞭做到合理地開發利用地下水資源,必須進行有效的管理。地下水資源管理的方法和措施分為:①法律方面,由中央政府和地方政府制定和頒佈實施有關水資源(包括地下水資源)的法律。這些法律和條例是地下水資源管理的依據。②行政方面,建立水資源(包括地下水資源)的統一管理機構。如中國北方各省市都已建立瞭水資源管理委員會,設有水資源管理辦事機構。③科學技術措施方面,主要是利用系統分析的方法進行水資源(包括地下水資源)的管理。建立最優化的數學模型,使得在一定的水力的、經濟的、法律的、社會的約束條件下,目標函數達到最優,即開采的成本最低,或開采的水量最多,或開采地下水所獲得的經濟效益最大等,為決策提供依據。④經濟方面,明確地下水資源有償使用的原則,征收水資源費,對於超量開采和浪費水資源者處以罰款等。

  

參考書目

朱學愚、錢孝星、劉新仁著:《地下水資源評價》,南京大學出版社,南京,1987。

 冶金工業部主編:《供水水文地質勘察規范TJ27~78(試行)》,中國建築工業出版社,北京,1979。

 陳夢熊、方鴻慈等:我國區域地下水資源評價的若幹問題及有關意見,《全國地下水資源評價經驗交流會論文選》,地質出版社,北京,1983。