水资源评价方法

在新建任何一个地下水开发利用工程之前，都必须知道研究区有多少地下水资源，预测工程实施之后地下水均衡状态的变化，判断相关的地质环境和生态环境是否会恶化。回答这些问题就是地下水资源评价的主要任务。地下水资源评价包括水量评价和水质评价两个部分，都要在专门的国家规范指导下进行。
水量评价的目标是确定地下水均衡要素的总量，预测不同开采规模对地下水均衡状态的影响，限定地下水的允许开采量。地下水资源的水量评价一般按以下的步骤来进行。
(1)圈定合理的评价区
根据地表水资源和地下水资源评价一致性的规定，地下水资源的评价也要按照不同级别的江河水系进行流域分区，而不能只限于某个水源工程建筑物的覆盖范围，也不能限于某个特定的含水层，以“影响半径”来圈定评价区往往也是不合理的。目前还存在用行政分区作为评价区的习惯，但这样做只是为某个行政区域的管理者提供参考，其资源数量必须在流域背景下进行合理的划分。
(2)资料收集、补充勘探
对评价区气象、地理、水文、含水层特点、水资源利用水平等现状条件进行调查，收集资料数据。如果现有的资料数据不足或由于年代太老不适应新情况，就需要开展补充勘探，选择适用的测绘遥感技术、地球物理探测技术、地下水钻探和试验技术、同位素示踪技术等。对全部资料进行系统的分析，按照重要程度排列出评价区所有的地下水补给要素和排泄要素，并确定各种要素对应的评价参数，如降水入渗系数及潜水蒸发极限埋深等。
(3)取多年平均数据或典型水文年数据进行现状水均衡分析
计算现状条件下地下水的总补给量和总排泄量，确定当前的水均衡状态。如果评价区地下水的现状是零均衡，那么总补给量或总排泄量都可以作为地下水的资源数量，其单位一般为108m3/a。对于已经存在地下水开采的地区，需要特别注意地下水是否处于负均衡状态。如果地下水向负均衡状态演变，应计算其储存量的年度递减值，即评价地下水存量资源的消耗速率。由于地下水均衡要素都存在一定程度的不确定性，现状水资源的计算也要对结果的精度进行评估，并给出不同保证率下的资源量。
(4)对地下水均衡状态的影响
采用合适的分析模型，按照不同的方案预测新增地下水开发利用工程对地下水均衡状态的影响。根据问题的复杂程度，可以选取经验公式、地下水动力学解析理论、数值模拟等手段进行地下水开采动态预测。随着计算工具的进步，数值模拟越来越成为地下水资源评价的重要方法。但是，使用数值模拟软件并不能代替对地下水分布和运动规律的认识，必须使模型的建立符合评价区含水层的特点和计算精度要求，充分考虑地下水与地表水的相互作用，考虑地下水均衡状态变化后可能导致的参数变化。模型预测的时间可以达到10年或20年，但并没有最长时间的限制，因为10km尺度以上的区域地下水响应时间可以非常长，甚至达到1000年。
(5)确定可开采量
以水资源保护和生态环境保护为约束条件，根据预测结果确定可开采量。地下水开发利用的约束条件在各个地区是不一样的，并且是随着时代的发展而变化的，有些地区要防止河流干涸、泉水断流、湿地退化，有些地区要防止地面沉降、土壤盐渍化、海水入侵，还有些地区要避免含水层被疏干等，应尽可能在分析中考虑周全。新建工程不损害现有地下水开发工程、不损害邻近地区的用水也是重要的约束条件。可开采量就是满足上述综合约束条件的地下水开采规模，其单位一般也是108m3/a。但是，实际可开采量与开采方式(布井位置、布井数量、抽水周期等)也有关系，应在水资源评价报告中加以讨论。
地下水的水质评价目标是确定地下水的化学成分作为饮用水源的适宜性，判断是否受到污染和可能遭受污染的风险。水质评价必须从有代表性的地下水监测孔中提取水样，进行常规水化学分析、污染物检测等调查。对于存在地表水渗漏或灌溉水回归补给的情况，地表水、土壤水的污染程度和地下水接受污染的途径也在调查之列。地面存在的各种点源和面源污染都应该在地下水污染的风险评价中加以考虑。
地下水的水量评价和水质评价应相互结合。如果评价区地下水的矿化度有差异，需要将其按照淡水区、微咸水区、咸水区分别评价水量资源。水量评价的预测模型不仅要计算地下水位的变化，在条件具备的情况下，还可以建立溶质运移模型以便计算地下水矿化度、特定化学组分浓度的变化。

一、水资源评价总原则
1）以塔里木盆地平原区水资源评价为主，不进行山区水资源评价。
2）水资源评价以校核计算为主，利用最新收集和本次工作取得的资料，对地表水引水量、地下水开采量及水文地质参数进行校核。
3）以地下水资源评价为主、地表水资源评价为辅。
二、地下水资源评价原则
1）按划分的地下水系统进行评价；全区采用均衡法，重点区同时采用均衡法和数值法，以进行相互验证。
2）主要对平原区松散层孔隙水进行评价。
3）根据水资源转化的特点进行评价。
4）对小于1g/L、1～3g/L的地下水资源量单独进行评价。
5）以利用原有资料为主，结合水文地质条件及水资源开发利用条件的变化进行评价。
6）根据研究方法和资料的差别选择合理适用的评价方法。
7）在逐级评价汇总的基础上进行综合分析评价。
8）对各划分单元分别进行水量计算和水质评价。

一、地表水资源评价方法

（一）地表径流量分析确定

地表径流是指降水沿着地面或地下汇流至河道后，向流域出口断面汇集的全部水量，通过对系统内各河流径流量的分析计算，评价地表水资源量。

系列长度在20a以上，包括丰、平、枯水年的水文观测数据，直接利用该数据进行计算；系列长度小于20a的短期观测数据，对实测径流系列进行相关插补展延或降雨插补展延后再计算；当不掌握系列实测径流量时，则直接引用已有文献的数据。

（二）地表水资源可利用量的分析方法

采用典型年法进行评价。根据利用条件的不同，对河流年均流量频率统计计算来确定可用的典型年径流量，作为地表水可利用量。

在不具备对地表径流控制或调蓄的情况下，将自然条件下地表水的产生量作为地表水可利用量的极限量，进行逐年地表水可选用量的统计分析，选用枯水典型年（P＝75％）地表水径流量为基础去确定地表水可利用量。在具备对地表径流拦截调蓄的地区，用平水年（P＝50％）的地表水径流来评价可利用量。

当不掌握河流逐年系列实测径流量资料时，则采用收集文献提供的河流多年平均径流量确定地表水资源的可利用量。

（三）地表水资源质量评价

利用河流断面监测结果，根据有关标准进行水质评价。

二、地下水资源评价方法

在水文地质概念模型建立的基础上，按照地下水系统划分不同级别的计算分区，采用均衡法进行地下水天然资源计算，并分水质评价地下水开采资源。

（一）均衡区的确定

塔里木盆地地下水资源计算属于区域地下水资源量的计算，均衡区以地下水系统边界圈定的空间范围为准。当均衡区的面积较大、水文地质条件复杂时，根据不同水文地质条件划分不同级别的亚系统。

（二）均衡期的确定

水量均衡计算总是针对某一特定时间段进行的，通常为一个水文年，一些地下水实际观测值为2000a，一些水文气象要素参数的取值取多年平均值。

（三）均衡要素的确定

均衡要素指通过均衡区的边界输入输出各项水量的总称。根据整个评价区的实际情况，综合确定地下水均衡方程为:

塔里木盆地地下水勘查

由于地下水系统结构及外部交换环境存在差异，划分的各均衡区均衡要素的组成也存在差异。均衡要素的确定根据均衡区的位置及其水文地质条件具体分析进行。

（四）地下水资源计算

对于不同的计算区，根据已有可利用资料的情况及研究方法，选用适宜的公式对确定的均衡要素进行计算。以系统为单位对各次一级的计算分区分别对补给量和排泄量组成每个均衡要素进行单独计算列表表示结果。

对于开采资源，则分别以TDS小于1g/L、1～3g/L的地下水补给资源量进行计算，并采用开采系数法进行评价计算。

三、重复量的分析

塔里木盆地平原区干旱少雨，蒸发强烈，水资源基本以河流的形式来源于周围山区。地下水主要来源于山前沟谷潜流和河流出山口以后经过各种途径的入渗补给。地表水与地下水之间补径排过程中多次发生相互转化，各计算区之间及各项资源量之间存在重复量。计算平原区地下水以泉、泄流、水井开采量在灌溉过程中的再次入渗量，两计算区重叠边界的地下水侧向径流量，均为重复计算量。对各亚系统计算结果进行合计时，通过分析确定重复量Q_重，在汇总系统资源量时，由亚系统补给量合计扣除重复量进行确定。

Q′_补＝Q_补-Q_重

将地下水与地表水资源统一考虑，以河流出山口径流量、前山带暴雨洪流入渗量、河流入渗补给量和河谷潜流侧向补给量，再加上盆地平原区的降水入渗补给量，作为计算评价区可利用的水资源总量，即:

塔里木盆地地下水勘查

在逐级汇总水资源总量时，重复计算量予以扣除。

四、参数计算与选择

水文地质参数计算所用数据主要以引用前人的工作成果为主，另有少量本次工作取得的资料。为取得符合客观实际的含水层渗透系数K和影响半径R，主要利用前人钻孔抽水试验资料采用稳定流计算方法进行重新计算，根据地下水类型、抽水井类型、抽水井结构和抽水井所处水文地质条件的不同而选取不同的计算公式，并同时对其条件进行适当概化；降深过大时引入水跃值Δh换算成孔壁降深值后进行计算。