地下水资源的概念和地下水资源的分类
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发布时间：2022-04-22 07:01
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时间：2022-06-17 03:23
我国的供水水文地质学理论是自新中国成立之初（20世纪50年代初期）从前苏联引进的。由于前苏联学者和有关地质勘探规范都把地下水作为一种地质矿产资源对待，因此把地下水的水量称之为“地下水储量”。集中取水的地下水源地被称之为“地下水矿床”（或地下淡水矿床）。依据地下水在含水层中存在的时空特征，前苏联学者对地下水储量作出了如下分类。
（1）动储量：单位时间流经含水层过水横断面的地下水体积，亦即地下水的径流量。其单位为L3/T。在含水层不同的过水断面和不同的时间，其径流量是不同的。地下水的动储量一般可以用达西公式计算，即：
现代水文地质学
式中：Q动——地下水的动储量3；
K——含水层的渗透系数（L/T）；
I——水力坡度；
W——含水层的过水断面面积（L2）；
V——地下水的渗透速度（L/T）。
（2）静储量：潜水含水层水位年变动带以下或整个承压含水层中储存的重力水体积。由于含水层的静储量一般随着地质年代缓慢地变化，故又称永久储量，其计算公式为：
现代水文地质学
式中：V静——地下水静储量（L3）；
μ——含水层的释水系数；
F——含水层分布面积（L2）；
H——潜水含水层年最低水位以下的含水层厚度，或承压含水层厚度（L）。
（3）调节储量：含水层中地下水位年变动带内的重力水体积，其计算公式为：
现代水文地质学
式中：V调——地下水调节储量（L3）；
μ——含水层的释水系数；
F——含水层分布面积（L2）；
ΔH——地下水位年变幅（L）。
以上3种储量之和一般统称为地下水的天然储量。
开采储量：采用技术、经济上合理的取水工程（在取水工程的设计开采期内），在不发生地下水水量减少、水质恶化的条件下可以从含水层中取出的地下水量。在稳定开采条件下，水源地的开采储量主要由地下水动储量和调节储量构成；在非稳定开采条件下，开采储量则除动储量和调节储量外，尚有部分静储量参与。
前苏联的地下水储量分类的最大优点是能比较直观地反映出地下水3种天然储量在含水层中存在的不同形式，也比较容易计算出它们的数量。我国学者在长期使用这个分类后，发现这个分类存在一些严重的缺陷。首先，在地下水量的科学概念上，地下水虽然和其他地质矿产有共性之处，但是地下水和地表水有更多的共同属性和成生上的联系，即两者都是一种可再生（或可恢复）的资源，两者之间存在紧密的联系和相互转化的关系，它们都是全球水资源的统一组成部分。因此在描述其水量时，用地下水资源来代替地下水储量更有其科学上的合理性。前苏联地下水储量分类本身最大的不合理性是所划分出的3种天然储量没有考虑到在天然条件下经常存在相互转化的关系。如补给季节在含水层中形成的调节储量到非补给季节则可转化为动储量流到下游地段；当含水层断面的过水能力变小时，上游地段流入的动储量，其部分将在该地段转化为调节储量，由于分类中未考虑到这种储量间的转化关系，在计算地下水资源时将会明显的重复和偏大。这个分类存在的另一个主要缺陷是，只反映了各种储量在天然条件下存在的形式，而没有反映出各种储量在开采前后的变化以及天然储量和开采储量之间的相互关系。
我国水文地质工作者，根据多年进行供水水文地质勘察工作的实践经验，针对前苏联地下水储量分类的缺陷，于20世纪70年代初提出了自己的地下水资源分类方案。这个分类方案根据地下水的可恢复性和可利用性将地下水资源分为补给量、贮存量和允许开采量3类。
（1）补给量：是指天然或开采条件下，单位时间内以各种途径进入单元含水层（带）内的水量。这里的单元含水层可理解为意欲进行地下水资源评价的某一含水层（或含水层组）或其中的一个地段；对已开采的水源地来说，则应是受水源地开采影响的地段。从含水层外部进入的水量即地下水的补给来源，常见补给来源有——降水入渗补给、地表水入渗、灌溉水的入渗、地下水的侧向流入、相邻含水层的垂向越流，以及各种人工补给等。地下水的补给量可进一步分为天然补给量和开采补给量两类，由于开采区地下水水位下降，从而使含水层中的水力坡度加大，和相邻含水层或地表水体间的水头差增大，故含水层在开采条件下获得的补给量一般都要大于天然条件下的补给量。地下水的天然或开采补给量是人们确定水源地开采能力的主要依据。
（2）储存量：关于储存量的定义，我国学者的意见还不完全一致。一些学者认为，储存量就是指储存在单元含水层中的重力水体积（房佩贤、卫钟鼎等，1996），这种观点实质上是把储存量中前苏联分类的静储量和调节储量等同起来。而另外一些学者则认为，储存量是指地下水在多年循环交替过程中，积存于含水层中的重力水体积。按照这种观点，显然储存量应该是指含水层中多年最低水位以下贮存于含水层中的重力水体，这种观点避免了储存量和补给量的重叠，应该是可取的。储存量不仅存在于潜水含水层中，也存在于承压含水层中，被称为弹性储存量。储存量的大小主要与含水层的厚度、贮水性能有关。当含水层厚度不大时（比如说仅几米到10～20 m），开采时原则上不能动用含水层的储存量。只有当含水层的厚度很大（比如说大于50 m）或年补给量又非常丰富时，枯水和平水年动用的储存量能在极丰水年得到很大程度的恢复时，动用的储存量才可以在开采量中占有较大比重。
（3）允许开采量：对允许开采量的科学概念，各国学者的理解比较一致，即在前苏联地下水储量分类中的开采储量概念的基础上，增加了更多的取水*条件。我国大多数水文地质文献对允许开采量作了如下解释：即允许开采量是指通过技术经济合理的取水构筑物，在整个开采期内出水量不会减少，动水位不超过设计要求，水质和水温变化在允许范围内，不影响已建水源地正常开采，不发生危害性环境地质问题的前提下，单位时间内从该水文地质单元或取水地段开采含水层中可以取得的水量。尽管各国学者对允许开采量概念认识基本一致，但在概念本身的命名上却有差别。俄罗斯的水文地质学者仍然使用着“开采储量”的概念，其他国家学者则把这一概念称为“可开采水量”、“极限开采量”、“临界开采量”、“潜在开采量”。
除以上根据地下水资源本身的自然或人为属性进行的分类外，我国矿产资源储量委员会还从地下水资源管理的角度对地下水进行了分类，即把地下水资源按开发利用的难度分为：“能利用的地下水资源”和“难利用的地下水资源两类”。“能利用的地下水资源”是具有现实经济意义的地下水资源，概念本身说明和上面所提到“允许开采量”基本一致。但它补充了这种水资源是“符合现行法规规定情况下从水文地质单元或水源地范围内能够取得的地下水资源”。而“难利用的地下水资源”只是具有潜在经济意义的地下水资源，即在当前的技术经济条件下，开采地下水将在技术、经济、环境或法规方面出现难以克服的问题和*、目前难以利用的地下水资源。比如我国多数地区800m深度以下的水资源、矿化度大于2 g/L的微咸水资源。
此外，包括我国在内的许多国家的地质勘探部门还根据地下水资源的勘探和研究程度，把地下水“允许开采资源”（即允许开采量）的相对精度划分出不同等级（即地下水资源分级）。不同级别的开采资源有不同的应用范围（如作为不同取水工程设计阶段的依据），不同精度级别的地下水资源要求投入相应的勘探和试验工作量，也就是说，不同的水文地质勘探阶段要求提供不同精度级别的地下水资源量。
中国国家矿产储量委员会按地下水勘探研究程度将地下水允许开采资源的精度划分为五级，按精度级别从高到低，分别用A、B、C、D、E表示。对尚难利用的地下水资源，则只划分出Cd、Dd、Ed三种精度级别（国家标准GBJ27—88，1988年）。
由于供水工程的设计一般都是分阶段进行的，因此，供水水文地质勘察工作也随之划分为不同的勘察阶段，按照1988年公布的国家标准GBJ27—88《供水水文地质勘探规范》，我国的供水水文地质勘探共划分为5个阶段。
（1）地下水资源调查阶段（相当于中、小比例尺的综合或专门性的水文地质普查阶段）：粗略了解区域水文地质条件，推测地下水富水地段及其地下水允许开采量所提出的允许开采量应达到E级精度要求，为国民经济远景规划提供依据。
（2）普查阶段（相当于供水工程的规划设计或厂址选择阶段）：除概略评价区域或需水地区的水文地质条件外，应提出有无满足设计所需地下水量的可能性资料。对可能富水的地段，估算的地下水允许开采量应满足D级资源精度的要求，为城镇的规划、建设项目的总体设计或厂址选择提供依据。
（3）详查阶段（相当于供水工程设计的初步设计阶段）：应在几个可能富水的地段，基本查明水文地质条件，初步评价地下水资源，进行水源地的方案比较。所提出的地下水允许开采量应满足C级资源精度要求，为水源地的初步设计提供依据。
（4）勘探阶段（相当于供水工程的详细设计阶段）：应查明拟建水源地范围及其水源地影响范围内的水文地质条件，进一步评价地下水资源，提出合理开采方案，所提出的地下水允许开采量应满足B级精度要求，为水源地的技术设计和施工设计提供依据。
（5）开采阶段：应查明水源地扩大开采的可能性，或研究水量减少、水质恶化和不良环境地质现象等发生的原因。在研究开采动态和进行专门试验的基础上，重新评价的地下水允许开采量应满足*精度的要求，为扩大开采和保护地下水资源提供依据。
农田供水水文地质勘察阶段的划分，目前我国尚无专门的规定。由于对供水保证程度的要求较集中供水水源地低，因此勘察阶段可适当减少。在我国一般可划分为3个勘查阶段，即：区域水文地质勘察阶段、详细勘察阶段、开采阶段。
以上是供水水文地质勘察阶段划分的一般原则，在实际工作中可根据勘察区水文地质条件的复杂程度、已有研究程度、需水量大小和可能取水方案的多少、具体确定勘察阶段的起点和需要几个勘察阶段。
此外尚需指出，对于不同国家供水勘察阶段的划分可能各有不同。在这一方面前苏联和我国的划分方案基本一致。欧、美国家则无统一的国家要求，根据美国水文地质学家Harry M.Peck 在1980年《Ground Water》Vol.18 No.4期上发表的《地下水调查阶段的划分》一文可知，美国的地下水调查研究可分为：普查级、规划级和管理级3个调查研究阶段。大致相当于我国的地下水资源勘探、开采和管理3个环节。
