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地下水资源可开采量研究

 论文栏目:水资源利用论文     更新时间:2019/2/2 9:54:23   

摘要:文章分析了地下含水量的性质和变化,以及地下含水量和地下可采水量之间的关系,据此分析实现水资源合理配置的内容和方法。

关键词:地下含水量;地下可采水量;水资源合理化配置

1绪论

一般地下水资源是按照地面入渗补给量(包括天然补给量和开采补给量)来计算的。因此,地下水资源的开采一般不应超过补给量,否则会给环境带来危害。地下水因为开采便利、水质较好、供水稳定等优点,一般被作为优质供水源,但随着经济的逐渐发展,全球一体化趋势的深入,环境能源消耗逐渐增加,在地表水供应不足的情况下,人们为了生存和发展,大量开采地下水,导致地下水位下降、地面沉降、海水入侵等问题。所以对地下水可开采量的分析,是保护水环境,保护流域内经济和社会可持续发展的关键,因此,在水资源优化配置的基础上进行地下水资源可开采量的研究是当前备受关注的问题。

2地下含水量性质分析

地下水具有多种特性,一是分布广泛性,与地上水资源一般分布在水文网范围内不同,地下水资源分布地域比较广泛,受地理条件和水文地质条件的制约较小,因此一般地下水工程投资少、见效快,可分散采集和就地利用。二是可恢复性,地下水资源处于一种随时变化的状态,补给和消耗一般处于动态平衡。三是水量和水质的稳定性,地下水因为位于地下,受人类活动、天气变化的影响较小,所以水质相对干净,水量也比较稳定,不容易受到污染,但一旦受到污染,其治理难度和带来的危害比地上水要严重。四是有限性,地下水虽然具有可恢复性,但如果长期大量开采又得不到补给,势必会出现水资源亏空甚至枯竭,并带来一定的生态和环境地质危害。基于地下水的特性,地下含水量也具有动态变化的性质。地下水未经开采之前,自然水系的补给和排泄处于相对平衡的状态,而遇到雨季,自然水系的补给增加,排泄不变,使地下含水层的水量增加,地下水位上升;旱季时,地下水排泄增加,水位下降。因此虽然短期之内地下水量发展呈现不均衡的趋势,但这种趋势有一定的周期性,会受气象、水温变化等的影响,所以长期来看地下水量呈现动态平衡状态。

3地下水含量与地下可采水量关系

当对地下水进行开采后,地下含水量会减少,地下水位从自然基准面逐渐下降,而因为地下水具有自动恢复的特性,以维持水位在动态平衡,当地下水含量因为人工开采而出现下降时,地下水会自然补充一些水量。因此抽水井在含水层除了本身的地下水含量之外,其实还抽取了一部分补给量,随着人工抽水量的不断增加,被抽取的补水量也在不断增加,当增加到与开采量持平的时候,就会停止抽取补给量,水位会逐渐降到自然基准面,形成稳定的地下水位。雨季时,自然补给量十分充足,不仅可以满足本身的人工开采量,还会有剩余的补给量,自然去补充疏干量,此时抽水井再次进行工作,重新抽取补给量,导致补给量减少,当补给量减少到与开采量差不多平衡时,水位出现回升,在某个高度维持稳定。以沧州为例,5月份为汛初,9月份为汛末,期间均为汛期,在2017年年底,沧州市浅层地下水平均埋深相比5月底有所下降,而相比9月底有所上涨,虽然涨幅不大,但总体水位呈现动态变化趋势。旱季时,自然补给量本身就减少,地下水的自我恢复性达不到平衡,如果在开采时依然按照原来的采水量进行开采,则需要对抽水井的下降漏斗和疏干量进行扩大,提高抽取的补给量,当抽取的补给量与开采量差不多平衡时,地下水位会从现在的基准面降低到另一个基准面,并逐渐稳定。出于对地下含水量与地下可开采量之间的关系的分析,我们认为地下可采水量会有两种发展趋势:一是处于理想状态下在旱季时借用的疏干量等到雨季会全部补充回来,这样当年地下水位的最大降低量不会超过地下水开采设备的最长吸程,所以可以保持长期的开采量稳定。二是在旱季时借用的疏干量等到雨季没有全部补充回来,而且历年来雨季的补给量无法补充这个疏干量,会导致地下水位持续下降,经过一定时间后甚至会超过地下水开采设备的最长吸程,此时开采设备会失败,因此无法保证长期稳定的开采量。因此,如果我们希望保持长期稳定的地下水可开采量,必须满足两个条件,一是保证地下水补给量与开采量维持动态平衡;二是保证地下水位最大深度不能超过地下水开采设备所允许的降深。

4实现水资源合理化配置

对我国而言,本身属于人口大国,虽然我国有着较为丰富的水资源储备,但人均用水量不足,水资源在各地区的分布也存在较大差距,无法满足不同地区人口和社会发展的需求。基于此,要想实现经济和社会的稳定发展,需要对水资源进行优化配置,将水资源储备量多但需水较少地区的水资源转移到水资源储备较少但需水量较大的地区,从而保证各地区居民的用水需求,比如说我国的南水北调工程。

4.1水资源合理配置的内容

水资源合理配置基本上就是根据某地区的水资源拥有情况和使用情况,合理规划水资源的利用,同时注意干旱和水灾的抵御。进行水资源的合理配置,要进行目标区域水资源生态系统的调查工作,调查区域水资源的现状、开发利用水平、降雨量等,根据本地区的水文地质条件、地下水补水径流排泄条件和多年来的地下水监测资料,科学预测本地区水资源量和可开采量,然后根据本地区的发展规划进行水资源需求量的分析,并建立不同的需水模型,制定不同的优化方案,然后计算不同方案下的水资源优化配置和地下水可开采量结果,选择最佳方案进行执行。根据水资源的实际情况,运用合理的管理体系和技术手段进行规划和改造水资源,并建立完善的水灾和旱灾防御体系,以求实现水资源更加科学合理的利用,促进地区的可持续发展。另外,水资源的合理配置是一项相当复杂的工作,涉及到的学科知识较多,而且也需要其他基础工作的辅助,这样才能在各种影响水资源量的因素的前提下保证供求平衡,并对某地区水资源的发展潜力进行预测和分析,从而为该地区进行后续的水资源的合理开发和利用奠定理论基础。需要注意的是,水资源容易受到水文、地质、气象等因素的影响,因此在进行水资源调查时,需要充分考虑水文因素、生态因素、气象因素、地质因素和人类活动因素等的影响,在此基础上全面分析水资源的变化和分布,从而为水资源的合理配置奠定基础。

4.2水资源合理配置的方法

一是水资源取水和用水配置。工作人员需要先行确定本地区水资源的种类和水质,按照不同的用水需求(饮用水、工业用水、生活用水等)和需求分布合理设置取水点,同时对水资源的来源进行详细的追踪和分析。之后要根据地下水资源的往年埋深情况,判断合理的开采深度和含水量,同时加强对地下水质的检测,包括微量元素、金属元素、重金属元素等的含量,针对不同的需求,确保这些元素含量不会超限,比如饮用水的话要严格进行水质检测,避免因为某些有害物质超限而危害群众健康。在用水方面,要根据水质的高低满足不同的用水目的,然后进行科学合理的水资源配置,比如最优质的水资源肯定是用作饮用水,水质较差的水资源需要当作生态保护水进行水质的恢复等。除此之外还需要对各单位用水量进行统计,以便于为水资源的配置提供参考依据。在实际进行水资源配置时,需要做到用水和取水合理分配,达到供需平衡,从而提高水资源利用率。二是水资源配置施工。第一是水源地的施工,通过挖井、建造水库或水窖、筑堤坝等形式进行引水、储水和蓄水工作,部分地形特殊的区域还需要建立水泵站,比如高山上。第二是目的地施工,主要是根据水资源的用水需求进行施工,满足人们的生活用水、饮水用、农业及工业用水等需求,而且一般情况下是用水人员自行建设。第三是水资源运输工程,主要是由于不同地区之间水资源分布和需求不平衡,需要进行跨地区的水资源配置,比如南水北调工程。第四是污水处理工程的建设,我国在发展工业和农业以及生活用水方面存在大量的污染用水,而实现这些污染用水的处理和循环再利用,则会给水资源合理配置减轻压力。第五是市政水资源循环系统工程的建立,方便整个区域的水资源形成完整的网络,并促进水网的联动,从而促进水资源的合理配置。三是水资源其他配置。一方面是水资源合理配置的法律法规和规章制度的建立,保证水资源配置的合法化、规范化和合理化。另一方面是在地方政策上给予水资源合理配置工程一定的优惠,比如给予海水淡化企业、污水处理企业等相关企业一定的经济补偿,从而提高企业参与水资源合理配置的积极性。

5结语

为了实现水资源的可持续发展,我们需要对水资源进行合理配置,在分析地下水可开采量的基础上,实现水资源的优化配置,促进社会和经济发展。

参考文献:

[1]孙丽娟.基于水资源优化配置的地下水可开采量探析[J].农民致富之友,2017,(12):218.

[2]鹿海员,谢新民,郭克贞,王军.基于水资源优化配置的地下水可开采量研究[J].水利学报,2013,44(10):1182-1188.

作者:杨玉良 单位:河北省水文水资源勘测局

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