第1篇：主成分分析法在水资源承载力评价中的应用

　　一、临沂市概况

　　临沂市位于山东省的东南部，全市总面积1.72万km2。临沂市全年四季分明，气候宜人，自然资源较为丰富，公路、铁路交通便利，在上世纪90年代经济迅速发展，成为一座新兴的工业和旅游城市。然而在经济社会保持平稳健康发展的同时，保障和支撑这种发展势头的水资源却面临巨大的压力和挑战，全市人均水资源占有量为553.8m3，不足全国人均水资源量的四分之一，更是远低于联合国规定的1000m3水资源警戒线，属于资源型缺水地区。

　　二、主成分分析法

　　主成分分析法是利用数学中降维的思想，利用各评价指标之间的内在联系，将多个表面上无关的指标转换为少数几个即相互独立又能包含原来多个指标大部分信息的综合指标。主成分分析法通过对数据进行分析得到各指标之间的内在联系从而确定的各指标的权重大小，通过转换得到的各个主成分之间相互独立，能够有效减少信息交叉。主成分分析法的基本步骤如下：

　　1）数据的标准化处理：

　　式中，xij——第i分区第j个指标的值；

　　xj，Sj——第j个指标的样本均值和样本标准差。

　　2）根据标准化后的矩阵X=（xij）计算相关系数矩阵R，其中，

　　3）求相关系数矩阵R的特征值及对应的单位特征向量，它们标准正交，其中每一特征值λi为对应综合因子Fi的方差。称为方差贡献率，反映综合因子（主成分）Fi所含信息量的大小，与Ki相应的特征向量構成综合因子的系数，即

　　4）计算综合因子（主成分）得分并进行综合评价。将各待评样本的标准化数据分别带入因子得分函数表达式中，算得因子得分Fi，以方差贡献率di为权数求和得到样本的综合得分

　　根据各样本的综合得分进行综合评价。

　　三、水资源承载力综合评价

　　（一）水资源评价指标

　　本文选取了包括人口自然增长率X1（%）、人均有效灌溉面积X2（亩/户）、人均耕地面积X3（亩/户）、水资源开发利用率X4（%）、人均水资源占有量X5（m3/人）、灌溉水有效利用系数X6、生态环境用水率X7（%）、单位GDP污水排放量X8（m3/万元）、单位GDP耗水量X9（m3/万元）、城镇化率X10（%）、人均GDPX11（百元/人）、人口密度X12（人/km2）在内的12个指标。

　　区域水资源承载力评价结果分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。其中Ⅰ级（F<-1）是水资源承载力评价最好的结果，表明此区域在未来一段时间的发展过程中可以不必考虑水资源短缺等问题，水资源不会制约区域的可持续发展。Ⅱ级（-11）作为评价结果中最坏的情况，说明此区域的水资源没有进一步开发的潜力，水资源短缺已经显现，水资源已经影响了本地的可持续发展，必须合理用水，节约用水，优化用水结构，提高用水效率，减小水资源供需矛盾，才能保证经济和社会的持续发展。

　　（二）计算结果

　　四、结论

　　1）临沂市全市范围水资源承载力评价结果为Ⅱ级，区域水资源的开发利用程度已达到较大的规模，地表水和地下水的开发利用程度已经相对较高，但现在仍有一定的开发利用的潜力。随着经济的发展和城市人口的增长，水资源对于经济和社会发展的制约作用将会逐渐显现出来。

　　2）各个县区的评价结果差距较大，兰山区、罗庄区评价结果为最差的Ⅲ级，而蒙阴县则为最好的Ⅰ级。因此，水资源承载力较差的县区必须合理用水，节约用水，优化用水结构，提高用水效率，减小水资源供需矛盾，保证经济和社会的持续发展。同时，也可以考虑进行县区间的水资源调配，通过建设输水工程实现区域间水资源的质量互补、丰枯共济。

　　3）利用主成分分析法进行水资源承载力评价最后得到的结果与临沂市现状年的实际状况是一致的。与李淑芹等（2008）得出的关于临沂市水资源承载力的综合评价结果比较，结果基本一致，这就说明主成分分析法可以用于水资源承载力的综合评价，评价结果也比较准确。

　　作者：路民等

　　第2篇：浅析水资源利用效率的评价方法

　　前言：水资源是指地球上水圈内水的总含量，其中包括人类日常生产生活中可以用到的地下水和地表水，同时也包括人类在日常生活中不会运用到的一些水资源，比如冰山或者是高山上的积雪。水资源是被人类在生产和生活活动中广泛利用的资源，不仅广泛应用于农业、工业和生活，还用于发电、水运、水产、旅游和环境改造等。水资源利用效率是指单位产值的用水量，是国家对某一地区水资源开发情况衡量的重要数据指标。随着我国经济的不断发展，生产力的不断发展，用水量也越来越大，但是水资源的利用效率却没有随着科技的进步而增加。

　　1.水资源利用效率评价的内容

　　1.1水资源利用效率评价的内涵

　　在建立相关指标体系和方法的基础上，评价水资源利用过程中产生的技术效率、配置效率和经济效率。水资源利用效率评价的目的是分析和评价某一区域生产、生活过程中对水资源开发利用的程度及由此带来的经济效益、环境效益和社会效益，进而对水资源进行优化配置，实现水资源的可持续利用。无论是水资源短缺的地区还是水资源丰富的地区，都需要进行水资源利用效率评价。水资源利用效率评价的主要内容包括对评价范围内的全部水资源量和可利用的水资源量进行评估，对各类水资源利用现状和水资源有效利用程度进行分析，对消耗水资源带来的产值进行估算，以及构建水资源利用效率评价指标体系和方法，分析水资源利用效率差异等。

　　1.2水资源利用效率的评价方法

　　我国的水资源利用效率的评价主要是对我国的水资源利用现状进行评价，评价我国水资源的利用程度及其产出，在对我国水资源大量数据进行分析后建立我国水资源利用效率的评价标准体系。在水资源利用效率评价的过程中对于不同领域的水资源利用效率使用的评价方法是不一样的，在对农业水资源利用效率进行评价的时候使用的方法与对城市或者工业水资源利用效率进行评价的时候使用的方法和评价指标是不相同的。对不同的领域、不同的地区建立不同的评价方法和评价体系，通过这些方法和体系可以对不同领域和不同地区的水资源利用率进行准确评价。

　　1.3我国水资源利用效率评价方法存在的不足

　　国内外对水资源利用效率的评价的基础理论研究还不够，特别是国内，目前还没有对水资源利用效率评价的概念和内涵有一个统一的界定。已提出的水资源利用效率评价方法和理论缺少检验的过程，使得方法和理论的可信度较低。我国是农业水资源消耗大户，因此我国的水资源利用效率评价研究都围绕农业展开，对城市水资源利用效率评价研究的较少，少量的城市水资源利用效率评价研究大多针对各省县区进行的综合研究，没有进行专项评价。在区域水资源利用效率也没有把各方面的指标进行计算，这些问题都是需要考虑解决的。

　　2.提高水资源利用效率的措施

　　2.1坚持科学发展观，合理开发利用水资源

　　我国应该坚持科学发展观，实行可持续发展战略。采用什么样的方式来对水资源进行开发利用直接关系到我国水资源的利用效率，所以要合理的开发利用水资源，只有这样才能使我国的水资源利用效率得到有效的提高，在进行水资源开发过程中，不仅要做到对水资源的适度开发还要做到水资源的可持续利用，优化水资源的配置，最终实现科学合理的开发利用水资源。

　　2.2加大科技投入，提高水资源利用率

　　建立健全节水技术的研究开发和推广服务体系，加强节水技术创新体系建设。建立节水重点实验室和工程技术中心，加快节水技术的研究开发。加强节水技术推广服务体系建设。组织开展技术交流、技术推广、技术咨询、信息发布、宣传培训等活动。加强节水标准体系建设。建立和完善取水定额标准体系，完善节水基础标准、节水考核标准、节水设施和产品标准、节水技术规范。积极推动节水技术国际交流与合作，引进和消化吸收国外先进的节水技术，加快发展具有自主知识产权的节水技术和产品。建立充分体现我国水资源紧缺状况，以节水和合理配置水资源、提高用水效率、促进水资源可持续利用为核心的水价机制。扩大水资源费征收范围并适当提高征收标准。逐步提高水利工程供水价格，优先提高城市污水处理费征收标准，合理确定再生水价格。大力推行阶梯式水价、超计划超定额取水加价等科学合理的水价制度。

　　2.3加大宣传，增强人民节水意识

　　在日常生活中，要能正确的认识到我国的水资源现状，强化国民的节水意识，使我国国民在日常生活中时刻进行节约用水的行动。在日常生活中，做到一水多用，减少生活用水量，为我国建设资源节约型社会做出一定的贡献。在工业生产的过程中限制水资源的使用，同时还要规范工农业生产过程中的污水的排放以及污染物的使用。加大宣传力度，严格实施节水计费阶梯制度，提高我国国民的節水意识，在生产生活中养成节约用水的好习惯，这样就可以提高我国的水资源利用效率。

　　3.结语

　　我国幅员辽阔，但是我国是一个缺水型国家，主要是我国的可利用淡水资源较少，同时我国的人口较多，每日的用水量都是一个巨大的数字。随着经济的发展，人们生产生活用水量越来越大，我国水资源短缺的形势日益严峻，因此有关部门如何解决水资源利用效率评价方法的不足，做好水资源的利用效率的评价，提高我国水资源利用率，促进我国的可持续发展是一个非常重要的问题。

　　作者：郑延群

　　第3篇：浅析水资源利用效率的评价方法

　　前言

　　水资源对人类的发展非常重要，人类一切的生产生活都不可能离开水资源而独立存在。在广义上讲，水资源是指地球上水圈内水的总含量，其中包括人类生产生活中可以用到的地下水和地表水，同时也包括人类在日常生活中不会运用的一些水资源，比如冰山或者是高山上的积雪。从狭义上来说，水资源是指每年在使用过后可以回复或者更新的可用水的总量。随着我国的经济社会的不断发展，客机在不断地进步，人们对于水的利用率越来越高，但是对水的利用效率却没有随着科技的进步而提高。水资源利用效率指的是单位产值的用水量，是国家对某一地区水资源开发情况衡量的重要数据指标。

　　1我国水资源利用的实际情况

　　1.1我国淡水资源较少

　　虽然说我过的幅员辽阔，但是我国是一个缺水型国家，主要是我国的可利用淡水资源较少，同时我国的人口较多，每日的用水量都是一个巨大的数字，这是导致我国成为缺水型国家的主要原因。我国的淡水资源有2.8万亿立方米，仅占全球淡水资源的百分之八，属于缺水型国家。在我国的2.8万亿立方米水资源中除去一些地下径流和偏远地区等不能利用的水资源，我国的可利用淡水资源总量仅为1.1万亿立方米，再平均到我国的总人口上就变成了一个很小的数字。加之我国幅员辽阔、地形较为复杂导致我国的水资源分布非常的不均匀，在总体上呈现出南多北少的现状。其中在南方的水资源总量可以达到我国水资源总量的百分之六十，而南方的人口为全国的百分之六十。北方有我国百分之四十的人口，但是水资源仅有百分之二十，这就导致了我国人均水资源南北比例不协调。在现如今。我国已经有400多个城市出现了日常供水不足的现象，在这四百多个城市中大约有一百一十个城市面临的缺水问题较为严重。

　　1.2水资源浪费及污染现象严重

　　在进行工业生产的过程中，我国的工业用水是其他发达国家的数倍以上，然而在工业用水的循环利用上发达国家的利用率是我国的五到六倍。我国在水资源的利用上存在着严重浪费的现象。在此之外，我国的水资源污染现象也较为严重，工业废水和生活废水的排放导致我国的水资源被污染。水资源的污染不但影响了我国对于水资源的利用，也影响了我国人民的身体的健康。

　　1.3我国的水资源开发利用现状

　　我国国家统计局的数据显示，在2015年我国的水资源利用总量达到了6180亿立方米，比前年增长了大约百分之一点四。在我国2015年的用水量上，生活用水、工业用水、农业用水和生态用水上都有着不同程度的增长，其中生活用水增加比例较高达到了3.1%，增长幅度较小的就是农业用水，增长量仅为0.9%。而我国的供水结构显示，超过百分之八十的用水来自地表水，剩下的大都来自地下水，只有非常小的部分来源自于再生水等来源。随着我国的人口增长以及我国的工业化程度不断地增加，我国的用水将会产生非常多的问题，这对于我国的发展会产生非常不利的影响。

　　2水资源利用效率及其评价方法

　　2.1水资源利用效率

　　以不同的理解方式来理解水资源利用率就有着不同的意义。从广义上来理解水资源利用率，水资源的利用率指的就是通过水资源而得到的经济、社会和生态效益。从狭义上来理解水资源利用率，水资源的利用率指的就是通过水资源而得到的经济效益。水资源利用率可以准确地反映整个社会在生产生活中对水资源的使用情况，完全地反映了水资源实现的价值。水资源利用效率的计算公式：R=R0/（E0-N0）表示的是水资源利用效率，R0表示的是水资源的消耗量，E0表示的是水资源价值产出，N0表示的是水资源消耗所带来的负面价值，通过这个公式可以计算出水资源的利用效率。

　　2.2水资源利用效率的评价方法

　　水资源利用效率的评价方法是指通过一定的技术体系和方法对水资源在具体的使用过程中的技术效率和经济效率。运用水资源利用率评价方法主要是为了评价某一地区对水资源开发利用的程度，以及在开发利用之后所产生的效益，再使用一定的方法来使这个地区的水资源利用达到可持续发展的标准。我国的水资源利用效率的评价主要是对我国水资源利用现状进行评价，评价我国水资源的利用程度及其产出，在对我国水资源大量数据进行分析后建立我国水资源利用效率的评价标准体系。在水资源利用效率评价的过程中对于不同领域的水资源利用效率使用的评价方法是不一样的，在对农业水资源利用效率进行评价的时候使用的方法与对城市或者工业水资源利用效率进行评价的时候使用的方法和评价指标是不相同的。对不同的领域、不同的地区建立不同的评价方法和评价体系，通过这些方法和体系可以对不同领域和不同地区的水资源利用率进行准确的评价。

　　3提高水资源利用效率的措施

　　3.1强化国民意识

　　在日常生活中要能正确的认识到我国的水资源现状，强化国民的节水意识，使我国国民在日常生活中时刻进行节约用水的行动。在日常生活中做到一水多用，减少生活用水量，为我国建设资源节约型社会做出一定的贡献。在工农业生产的过程中限制水资源的使用，同时还要规范工农业生产过程中的污水的排放以及污染物的使用，例如农药等。提高我国国民的节水意识，在生产生活中养成节约用水的好习惯，这样就可以提高我国的水资源利用效率。

　　3.2科学合理的开发利用水资源

　　采用何种方式来对水资源进行开发和利用直接关系到我国水资源的利用效率，所以要合理的开发利用水资源，只有这样才能使我国的水资源利用效率得到有效的提高。在进行水资源的开发过程中，不仅要做到对水资源的适度开发还要做到水资源的可持续利用，优化水资源的配置，最终实现科学合理的开发利用水资源。

　　3.3提高水资源利用率

　　我国是一个农业大国所以在水资源的利用上占有一定的比例，同时我国的工业用水量也很大，所以要提高我国的水资源利用效率就要提高我国的工农业生产过程中对水资源的利用率。在农业生产过程中采用科学合理的灌溉方式可以提高水资源的利用率。在工业生产过程中要提高工业用水的可重复利用量，这样才能在工业生产中提高水资源利用率。

　　4结束语

　　水资源是全人类赖以生存的自然资源，在我国现在的形势下我们应该充分地认识到水资源的极度紧缺，不断地强化自己的节水意识，在社会生产生活中尽自己的所能去做一些事情来提高我国的水资源利用效率。水资源利用效率是某一地区的水资源开发利用效率评价的重要数据标准，所以在日常生活中我们应该尽量的保护我国的水资源使其免于被污染和浪费。在工农业的生产中应该尽量地提高我国的生产技术，从而节约在工农业生产过程中被大量使用的水资源，从而提高我国的水资源利用率效率。

　　作者：付勇智

　　第4篇：Modflow在长治盆地浅层地下水资源评价中的应用

　　1前言

　　长治盆地在长期的工业、农业、采矿等的不合理的开发地下水，引起了地面沉降、水资源枯竭、水质污染等问题。以往对长治盆地做过地下水资源的评价工作，但是在评价方面局限于在现有料的统计分析上。本次采用最为广泛的地下水数值模拟软件modflow对潜水进行模拟，[1]为今后长治盆地的合理利用地下水提供依据。

　　2长治盆地浅层地下水资源开采现状

　　（1）水文地质条件。长治盆地位于山西省东南部，太行山西麓，地理坐标为东经112°46′59"～113°15′40"，北纬：36°00′24"～36°18′55"之间，盆地面积1169km2，盆地第四系松散冲积物、洪积物分布广泛，从西北到东南厚度逐渐增大，总厚度0～300m。径流区和排泄区不明显，以开采及潜水蒸发形式排泄，局部补给下部含水层，通过岩层中断裂破碎带。[2，3]

　　（2）地下水开采现状。长治盆地浅层地下水是长治市盆地区主要供水来源，开发利用程度普遍较高，现状2010年盆地各类水井3747眼，已配套机电井3747眼，取水量为8303万m3，其中工业865万m3，城镇生活426万m3，农业灌溉5787万m3，农村人畜1225万m3。

　　3数学模型的建立

　　潜水含水层在长治盆地分布较广泛、厚度上从西北到东南逐渐变厚，浅层地下水的流向主要以水平方向运动为主，垂向上的运动相对不明显。综上，长治盆地浅层地下水系统可概化为非均质水平各向同性、空间三维、非稳定的地下水流系统概念模型。用如下数学模型对定解问题描述[4]：

　　式中：Ω？研究区域；h？水位标高；Kx、Ky、Kz？分别为x、y、z方向的渗透系数；Kn？边界面渗透系数；S？储水系数；ε？源汇项；h0？初始水位分布；Γ1？侧向边界；q（x，y，t）？流量。

　　（1）模型的离散空间离散：长治盆地在平面上剖分120行×100列，共12000个单元，每个单元大小为500m×500m。模型概化为120行×100列×1层的矩形（图1）。时间离散：模拟期从2011年1月至2012年12月，每月为一个应力期，总共24个应力期，时间步长为10天。

　　根据水文地质条件、包气带岩性、地下水开发利用条件，长治盆地分为4参数区如表1。

　　（2）定解条件初始条件：把2011年1月浅层含水层观测孔的水位值作为初始值。边界条件：长治盆地边界处接受山前侧向补给，补给的多少依据出山口的位置合理的分配到边界上各段处；绛河、岚水河、浊漳河南源与地下水的水利联系较弱，处理成变流量边界。

　　4模型的求解

　　模型的运算结果如图2，从图2和图3可以看出潜水等水位线的变化规律，自盆地的南部、东部、西部向盆地的中北部呈现下降的趋势。

　　5结论

　　（1）长治盆地浅层水资源量约为1.2×108m3/a，在盆地模拟中参数的识别，由于资料收集的限制以及研究区范围内地质条件的复杂，给模型的模拟带来一定的影响。

　　（2）MODFLOW在长治盆地浅层孔隙含水层的模拟应用中，对研究区的参数划分取得了较好的反演求参作用，对划分的四个参数区所得的参数与实际情况相符。

　　作者：张海岛

　　第5篇：新疆塔中Ⅰ号凝析气田水源地地下水资源评价

　　根据最新的资源评价，塔里木盆地可探明的油气总资源为160亿吨，其中石油资源量80亿吨，天然气资源10万亿立方米，被中外地质家称为21世纪中国石油战略接替地区。其中，分布有我国最大的沙漠油田—塔中油田。充足的水资源是保障油气资源顺利开采和工业基地正常运转的首要条件。因此，本文以新疆塔中Ⅰ号凝析气田水源地作为研究对象，利用水均衡法对该水源地地下水资源进行了评价研究，为确保塔中Ⅰ号凝析气田开发用水的安全性和可持续性提供理论依据和科学评价。

　　1.研究区概况

　　研究区位于塔里木盆地塔克拉玛干沙漠腹地，总体地势呈现出由南向北逐渐降低的趋势，海拔一般在1040～1110m之间，高差达60m。区内地貌类型属于典型的流动型沙丘地貌，呈现出定向排列的WS-EN向展布的复合型沙垄及与沙垄顺向分布的垄间洼地等典型的沙漠地貌。研究区内自然环境极其恶劣，植被覆盖率小于1%，属于无人荒漠区。

　　研究区属典型的内陆干旱的荒漠气候，年平均气温为11～12℃，年降水量在25～35mm之间。研究区内地表水严重缺乏，无河流、湖泊、水库等地表水体和渠系的分布。在研究区外以北约144km处分布有塔里木河，在研究区外以南约32km处分布有克里雅河。

　　2.水文地质条件

　　2.1地下水赋存条件及分布规律

　　研究区内地层岩性主要由粉砂和细砂夹薄层粉质粘土组成，其中粉砂层占到了含水层厚度的70%以上。按含水介质划分，研究区仅分布有第四系松散岩类孔隙潜水。由于区内沙漠地形变化复杂，潜水的水位埋藏深度并没呈现出明显的规律。垄间洼地处潜水静止水位一般在1～5m，矿化度4～7g/L，水质较差。

　　第四系松散岩类孔隙潜水岩性为粉砂和细砂，换算单井涌水量在247.32～680.18m3/d，渗透系数0.58～1.92m/d；水化学类型为Cl·SO4-Na及Cl·SO4-Na·Mg型水，矿化度含量在4.3-6.95g/L之间。

　　2.2地下水补给、径流和排泄条件

　　研究区内第四系松散岩类孔隙潜水主要接受南部沙漠区地下水侧向径流补给和降水入渗补给，在粉细砂含水层的孔隙中总体上由南向北或北偏东方向流动，除局部地段外，地下水的径流方向与沙垄的延伸方向大体一致，最后主要以北部地下侧向径流、潜水面垂直蒸发和地下水人工开采等三种方式排泄，其中，区内油区钻前供水井的开采量约为17.3927×104m3/a。

　　2.3地下水水化学特征

　　由于研究区内的地下水主要接受西南部地下水的侧向径流补给，径流路径长、蒸发强度大，地下水含盐量逐渐增高，水质逐渐变差，因此区内潜水中Cl-、SO42+、Na+、Mg2+含量大量富集，水化学类型主要以Cl·SO4-Na型及Cl·SO4-Na·Mg型为主，矿化度在3～10g/L之间。研究区内地下水均为潜水，且水位埋藏浅，加之沙漠气候异常干旱，因此区内水化学作用主要以蒸发浓缩作用为主。

　　3.地下水资源量评价

　　3.1水均衡方程

　　根据研究区的水文地质条件，地下水的总体流向自西南向东北，因而将西部、南部边界作为流入边界，将北部、东部边界作为流出边界。计算均衡周期为2012年6月～2013年5月共计1年时间。

　　3.2均衡要素计算

　　以式1地下水均衡方程为计算依据，对研究区内的各项均衡要素进行计算，可以分别得到地下水的补给总量Q补=293.22×104m3/a；地下水的总排泄量Q排=292.36×104m3/a。具体每一项的均衡要素计算结果见表1所示。

　　从以上计算可以看出，该研究区内地下水总补给量为293.22×104m3/a，而总排泄量为292.36×104m3/a，均衡差为0.86×104m3/a，但均衡差不大。因此，河谷区均衡结果为正均衡，与研究区内实际情况是相符的。

　　3.3地下水储存量的计算

　　按照每年开采200.75×104m3/a计算，研究区20年的总开采量为0.4015×108m3/a，为总存储量的1%，即指研究区范围内整体下降1m的含水量即可满足20年的开采量。

　　4.结论

　　（1）本文采用均衡法对该水源地地下水资源进行评价。通过对研究区内水文地质条件的综合分析，补给项为地下水侧向流入量，通过计算得补给量为293.22×104m3/a；排泄项为侧向流出量、潜水蒸发和植物蒸腾量以及地下水开采量，计算得排泄量为292.36×104m3/a，该水源地处于正均衡状态，均衡差值不大，补排基本平衡，与均衡期区内地下水位基本呈平稳状态相一致。

　　（2）在对地下水均衡计算的基础上，对研究区的地下水储存量进行了计算，计算结果为39.6×108m3/a。通过对新疆塔中Ⅰ号凝析气田水源地地下水资源的评价研究，为该地区地下水资源的可持续开发利用提供了理论依据和科学评价。

　　作者：刘亮等

　　第6篇：新疆伊犁庆华二号露天煤矿地下水资源评价

　　伊犁地处新疆维吾尔自治区西部天山背部的伊犁河谷内，由于其独特的自然地理环境，被誉为“塞外江南”、“中亚湿岛”和“花城”。近年来，在国家丝绸之路经济带建设和煤炭工业结构调整的历史进程中，伊犁哈萨克自治州成为自治区重点的煤炭工业基地。充足的地下水资源是保障煤炭资源顺利开采和工业基地正常运转的首要条件，但是，煤炭资源的开发对矿山及其周边地质环境也会产生一定影响。因此，本文以新疆伊犁庆华二号露天煤矿为研究对象，利用水均衡法对该矿地下水资源进行了评价研究，为煤矿开采排水后对周边地质环境的影响提供理论依据和科学评价。

　　1.研究区概况

　　研究区位于伊犁盆地北缘，皮里青河河谷及冲积平原，总体地形呈现北高南低的形态，地面高程在620～1280m之间。其中，平原区地形相对较平坦，地面高程在620～780m之间，地形坡度为8‰。此外，在研究区北段主要由河谷地貌和低山丘陵地貌组成，地形整体为北高南低，两侧高，中间低的形态。地貌类型大致可分为中高山区、低山丘陵区和平原区三大类型。

　　研究区地处欧亚大陆腹地，属亚湿润大陆性温带气候，是新疆降水量最多的地区。根据伊犁气象站2007～2009年度的气象资料，伊宁市近三年的气温在-26.7～38.5℃之间，平均气温为10.4℃，年降水量在169.6～329.5mm之间；伊宁县近三年的气温在-24.5～37.3℃之间，平均气温为10.4℃，年降水量在207.2～423.6mm之间。此外，研究区内主要发育有伊犁河和皮里青河两条地表河流，其中伊犁河沿研究区南部边界由东向西流出，而皮里青河是由北向南穿越研究区域，同时也是本次研究区内的主要河流。

　　2.水文地质条件

　　2.1地下水赋存条件及分布规律

　　研究区内主要分布有第四系松散岩类孔隙潜水和碎屑岩类孔隙裂隙水。松散岩类孔隙水主要分布在皮里青河河谷和山前冲洪积平原区，碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布在低山丘陵区。其单位涌水量变化在0.004～0.001L/s·d之间，水位埋深60～135m，矿化度一般大于1g/L，属微弱含水层位。

　　2.2地下水补给、径流和排泄条件

　　研究区内地下水主要接受皮里青河入渗补给、暴雨洪流补给、降雨补给、渠道入渗补给、地下潜流补给及田间灌溉补给，由于研究区河谷段和平原区地形地貌的不同，其地下水的补给来源和形式也不同。区内地下水因受地形、地貌变化的控制和影响，河谷段地下水主径流带方向与河流方向基本一致，约为SW210°，潜水的水力坡度为9～11‰；冲洪积平原区地下水的主径流方向约为SW223°，潜水的水力坡度为11～14‰。区内主要的地下水排泄方式为侧向径流，人工开采、蒸发蒸腾和极少的泉水溢出。

　　2.3地下水水化学特征

　　研究区第四系松散岩类孔隙水水化学类型为HCO3–Ca·Mg和HCO3·SO4–Ca·Mg型水，其中，HCO3–Ca·Mg型水主要分布在平原区大部分范围内，矿化度较低，一般在0.3～0.5g/L；HCO3·SO4–Ca·Mg型水主要分布在河谷区和巴彦岱一带，矿化度一般小于0.5g/L左右。碎屑岩类孔隙裂隙水化学类型为SO4·HCO3–Ca·Na型水，矿化度为0.817～1.4g/L，pH值为7.77～8.0。

　　3.地下水资源量评价

　　由于研究区地形地貌主要分为平原区和河谷区，因此，区内的均衡区同样也分为两区块，一个是将山前倾斜平原作为一完整的水文地质单元界定为一个均衡区，另外一个是将河谷段作为一个均衡区，分别对地下水资源量进行评价。

　　3.1平原区地下水资源评价

　　平原区的均衡区面积为210km2，计算均衡周期为一年时间。根据研究区内水文地质条件及调查研究结果，综合确定地下水均衡方程如式1所示[1]：

　　ΔQ=Q补-Q排（式1）

　　其中：Q补=Q潜+Q暴雨+Q降水+Q河补+Q渠补+Q田补（式2）

　　Q排=Q蒸发+Q流出+Q采+Q泉（式3）

　　式1、式2和式3中：ΔQ为地下水？储存量的变化量（m3/a）；Q补为地下水的补给量（m3/a）；Q排为地下水的排泄量（m3/a）；Q潜为沟谷潜流补给量（m3/a）；Q暴雨为暴雨洪流入渗补给量（m3/a）；Q降水为降水入渗补给量（m3/a）；Q河补为河水入渗补给量（m3/a）；Q渠补为渠系水的入渗补给量（m3/a）；Q田补为田间灌溉入渗补给量（m3/a）；Q蒸发为潜水蒸发量（m3/a）；Q流出为地下水侧向流出量（m3/a）；Q采为地下水开采量（m3/a）；Q泉为泉水溢出量（m3/a）。

　　以式1地下水均衡方程为计算依据，对区内平原区的各项均衡要素进行计算，可以分别得到地下水的补给总量Q补=13131.62×104m3/a；地下水的总排泄量Q排=1003.1×104m3/a。具体每一项的均衡要素计算结果见表1所示。

　　对于区内平原区地下水储存量的变化量主要采用给水度法进行计算，计算公式如式4所示[2]：

　　ΔQ储=μ·F·ΔH/Δt（式4）

　　式4中：μ为含水层给水度，取值0.25；F为参与均衡计算的面积（210km2）；ΔH/Δt为水位年降幅0.25m。

　　根据式4计算可得，平原区地下水储存量为-1312.5×104m3/a。

　　因此，从以上计算结果中可以看出，平原区ΔQ与ΔQ储相比，均衡差较小，该研究区平原区处于负均衡状态，均衡差值不大，补排基本平衡。

　　3.2河谷区地下水资源评价

　　河谷区内以水文站至河谷出山口为南北边界，河谷两侧因基岩隆起，地下水交换较弱，可视为隔水边界。均衡区面积为12.5km2，计算均衡周期为一年时间。根据研究区内水文地质条件及调查研究结果，综合确定地下水均衡方程如式5所示[1]。

　　ΔQ=Q补-Q排（式5）

　　其中：Q补=Q潜+Q暴雨+Q降水+Q河补（式6）

　　Q排=Q蒸发+Q流出+Q采（式7）

　　式5、式6和式7中：ΔQ为地下水？储存量的变化量（m3/a）；Q补为地下水的补给量（m3/a）；Q排为地下水的排泄量（m3/a）；Q潜为沟谷潜流补给量（m3/a）；Q暴雨为暴雨洪流入渗补给量（m3/a）；Q降水为降水入渗补给量（m3/a）；Q河补为河水入渗补给量（m3/a）；Q蒸发为潜水蒸发量（m3/a）；Q流出为地下水侧向流出量（m3/a）；Q采为地下水开采量（m3/a）。

　　以式5地下水均衡方程为计算依据，对区内平原区的各项均衡要素进行计算，可以分别得到地下水的补给总量Q补=1588.25×104m3/a；地下水的总排泄量Q排=5048×104m3/a。具体每一项的均衡要素计算结果见表2所示。

　　从以上计算可以看出，河谷区段内地下水总补给量为1588.34×104m3/a，而总排泄量为5048×104m3/a，均衡差为-3459.75104m3/a，排泄量约是补给量的3.17倍。因此，河谷区均衡结果为负均衡。而排泄量中矿区排水占地下水总排泄量的94%，所以矿区排水会造成河谷区段内矿区周边地下水水位的下降，进而对周边地质环境产生一定的影响。

　　4.结论

　　（1）本文采用均衡法对该露天煤矿地下水资源进行评价。通过对研究区内水文地质条件的综合分析，平原区地下水的补给总量Q补=13131.62×104m3/a，地下水的总排泄量Q排=1003.1×104m3/a，均衡差值不大，处于负均衡状态，补排基本平衡；河谷区地下水的补给总量Q补=1588.25×104m3/a；地下水的总排泄量Q排=5048×104m3/a，均衡差为-3459.75104m3/a，河谷区处于负均衡状态。

　　（2）采用给水度法计算了平原区的地下水储存量，计算结果为-1312.5×104m3/a；在研究区地下水排泄量中，矿区排水占地下水总排泄量的94%，所以矿区排水会造成河谷区段内矿区周边地下水水位下降，当该矿开采排水后会对周边地质环境产生一定的影响。

　　作者：喜英等

　　第7篇：地下水资源评价与保护措施

　　引言

　　水资源是保障我国社会稳定、经济发展的根本要素之一，其中，地下水资源作为水资源的重要组成部分，不仅弥补了我国地表水资源时空分布不均匀引起的区域供水不足，同时支撑保护了自然生态环境的可持续发展。随着人类活动和自然环境影响的加剧，地下水资源在缓解日趋紧张的供需矛盾和维护生态环境和谐发展中所具有的重要意义日益凸显。

　　一、地下水水质评价方法

　　地下水评价工作主要农业和饮用水水源地地下水水质现状进行分析、评价。

　　评价标准：《地下水质量标准》（GB/T14848—93）。

　　评价因子：pH值、硫酸盐、氯化物、总硬度、溶解性总固体、氟化物、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、高锰酸盐指数、挥发酚、氰化物、砷、汞、六价铬、铅、镉、铁、锰等19项。

　　评价方法：采用以标准对照法为主（参数统计、画分布图等均以该方法为准）、内梅罗综合指数法为辅进行评价，统计各项水质参数的平均值、最高值、检出井率、超标井率。

　　式中：检出井—某项目年内有一次检出的井为该项目检出井；

　　超标井—某项目年内有一次超标的井为该项目超标井。

　　二、地下水资源量

　　本次评价以浅层地下水为主。浅层地下水指与当地大气降水、地表水体有直接补排关系、具有自由水位的潜水和与当地潜水具有较密切水力联系的微承压水。地下水资源量是指地下水中参与现代水循环且可以更新的动态水量。矿化度不大于2g/L的浅层地下水是本次地下水资源评价的重点，对平原区矿化度大于2g/L的地下水资源量同时做出评价，现状条件为评价的基础。根据水均衡原理，采用水均衡评价方法。不同水文地质区域中的地下水的补给、径流、排泄条件不同，其计算方法也不同。

　　（一）平原区地下水资源量计算。

　　根据水均衡原理，在某一时段内地下水的补排平衡式为：

　　总补给量=总排泄量±蓄水变量

　　分项计算地下水的总补给量、总排泄量和蓄水变量，并进行水平衡计算。

　　1.补给量。

　　石家庄市山前平原区地下水补给量包括降水入渗补给量、山前侧向径流补给量、地表水体入渗补给量（水库渗漏补给量、河道渗漏补给量、渠系渗漏补给量、渠灌田间入渗补给量和人工回灌补给量等）、排污渗漏补给量和井灌回归补给量等，各项补给量之和为总补给量。

　　2.排泄量。

　　石家庄市山前平原区地下水排泄项包括浅层地下水实际开采量、侧向流出量、越流排泄量。即：

　　Q排=Q采+Q侧排+Q越

　　式中：Q排——地下水总排泄量；

　　Q采——浅层地下水实际开采量；

　　Q侧排——侧向排出量；

　　Q越——越流排泄量。

　　3.地下水补排平衡分析计算。

　　水均衡一般指均衡期间多年平均地下水总补给量、总排泄量和浅层地下水蓄变量三者之间的均衡关系，即：

　　Q总补—Q总排±ΔW=X

　　δ=X/Q总补（%）

　　4.平原区深层地下水。

　　深层地下水指淡水区第三含水层以及咸水含水层底板以下的深层淡水，由于埋藏较深，水文地质条件较差，且浅层水底部与深层水顶部有一较厚相对稳定隔水层或弱透水层，具有承压性质，不宜接受垂直补给，其交替调节能力较差，故补给来源只能是侧向补给和通过“天窗”、越流补给（主要为负越流）。其排泄方式主要是深层开采和侧向径流排泄。其计算方法如下：

　　Q补=Q侧入+Q越入Q排=Q开采+Q越出

　　（二）山区地下水资源量计算。

　　山丘区地下水的总补给量为大气降水入渗补给量。由于山丘区地下水的分布具有不均匀性、方向性和分带、分段性，受研究程度和资料的限制，直接计算地下水的补给量存在一定的困难。但是，由于山丘区地形起伏，高差悬殊，河床深切，同时含水层较薄，调蓄性较差，接受大气降水入渗补给后，形成地下径流，经过相对较短的径流途径以泉或潜流形式排入河流，排泄机制较为简单。故按地下水均衡原理，可以用各项排泄量之和近似代表山丘区的地下水资源量。

　　1.基岩山区。

　　基岩山区地下水总排泄量包括以下几项：河川基流量、山前侧向流出量、地下水开采净耗量和潜水蒸发量等。地下水资源计算公式为：

　　Q总排=Rg+Q侧+Q采+ε

　　⑴河川基流量。

　　河川基流量是基岩山区地下水的主要排泄项。可通过分割河川径流过程线的方法计算。

　　分割的具体方法有：直线平割法和直线斜割法。直线平割法又可分为枯季最小流量和保证流量平割法；直线斜割法考虑了壤中流的影响，按其确定退水点的方法不同，可采用退水点目估法或综合退水曲线法。

　　⑵山前侧向径流量。

　　山前侧向径流量是指山区地下水以地下潜流形式向一般平原区排泄的水量，计算方法同山前侧向补给量。

　　⑶地下水开采净消耗量。

　　基岩山区地下水开采量，主要为山区人畜用水及河谷地带的工业、生活和农业用水。近年来山区地下水开采量的不断增加，使得地下水开采净消耗量成为山区地下水的主要排泄项。采用开采净消耗系数法计算。

　　2.岩溶山区。

　　岩溶地下水由于其特有的赋水性质，对山区地下水的开发利用起着很重要的作用，因此对岩溶分布区的地下水资源进行了单独的计算。

　　三、地下水资源保护措施

　　（一）节水。

　　全面节流、以供定需，建设节水型社会是保证我市社会经济可持续发展的基本方针。要加强节水宣传和管理，增强全民水患意识和节水意识，建成节水型社会；要适当调整水价和水资源费标准，利用经济杠杆推动节水工作的开展；要认真调整产业结构和布局，限制高耗水产品的生产，大力推广先进的节水设施和节水技术，全面提高水资源的利用效率。

　　（二）流域内开源工程。

　　当地水挖潜重点是实施水源枢纽工程和雨洪利用工程，以提高洪水资源利用率，增强水资源供给能力。

　　（三）外流域调水工程。

　　水资源匮乏，特别是平原地区水资源更为紧缺，已严重制约了社会、经济、环境的持续协调发展，而靠当地开源、节流等措施已不能满足社会经济发展和人民生活水平提高的要求，外流域调水势在必行。

　　（四）水资源保护工程。

　　水资源保护对策措施包括工程措施和非工程措施。其中工程措施主要是为了防治水污染、使水质达到规划要求的目标、满足水体功能要求，对排放的污水实施削减、调配等工程。非工程措施包括管理措施和政策法规等。这些措施都要十分强调其针对性和可行性。

　　作者：王蕊