浅谈研究地下水均衡的意义

  [摘  要】地下水均衡是以地下水为对象的研究，是研究地下水水量（热量、盐量）的收入与支出之间的数量关系。而研究人类活动影响下的地下水均衡，可以帮助我们定量评价、预测地下水在人类活动的影响下，其水质、水量的变化趋势，并据此提出调控地下水动态，使之朝有利方向发展的措施。研究地下水的均衡状态，可预测地下水水量、水质及与地下水有关的环境地质作用的变化及总体发展趋势，有助于水动力学、水文地球化学等方面基本理论的研究和验证。

 

  [关键词]地下水均衡人类活动补给排泄.

 

  地下水是水资源的重要组成部分，是构成并影响生态环境的重要因素。

 

  但在我国许多地区，目前都存在不同程度的地下水资源开发利用不合理和农业用水严重浪费的情况，造成了部分地区出现区域性地下水位下降，平原地下水日渐枯竭，这就需要我们对一个地区的地表水与地下水体从宏观上进行调控，而水均衡研究就是其中之一。

 

  一个地区的水均衡研究，实质就是应用质量守恒定律去分析参与水循环的各要素的数量关系。地下水均衡是以地下水为对象的均衡研究。目的在于阐明某个地区在某一段时间内，地下水水量（热量、盐量）收入与支出间的数量关系。当补充与消耗量相等时，地下水（量与质）处于均衡状态：当补充量小于消耗量时，地下水处于负均衡状态：当补充量大干消耗量时，地下水处于正均衡状态。地下水在天然条件下，一般多处于均衡状态。

 

  地下水资源收入与支出的数量关系，通常用地下水均衡方程来描述：地下水资源储量的变化等于总补给量与总排泄量之差。地下水总补给量包括降水入渗补给量，河、渠、湖、库等地表水体渗漏补给量，人工回灌补给量，灌溉回归补给量，地下水侧向径流补给量，土壤水解冻补给量，越流补给量及区外流入量等。

 

  在天然条件下，对于一个含水层或含水系统而言，其周边的补排环境具有相对稳定性，大气水、地表水、土壤水与地下水的相互转化关系基本上是稳定的。但是由于人类经济活动的开展，诸如：垦殖耕耘，平整土地，开渠引水，实施灌溉，修路挖沟，筑坝蓄水，凿井抽水，矿坑疏干等，都会破坏地下水的天然均衡关系，改变地下水的天然动态特性。随着经济建设发展，人类活动对地下水动态和均衡的影响也越来越激烈，这种影响往往具有两重性，既有利也有弊。

 

  以大田县银顶格——太华矿区为例：区内主要出露前震旦系麻源组片岩、变粒岩和石炭系林地组石英砂岩。岩石风化强烈，残坡积层、风化带厚度较大，普遍大于5m，主要含风化带孔隙潜水，富水性弱。矿山单个面积一般在0．05 -0. 5km2之间，仅个别达1.5km2左右，主要溪沟大合沟流集水面积32km²。

 

  对于单个矿山评估来讲，开采对植被及含水层的破坏面积小、相对于整个流域及水文地质单元，地下水均衡破坏无影响或影响小。实际上由于流域内分布有几十个矿山，累计开采影响面积大于12km2，由于对植被、含水层的破坏，降雨后很快以地表径流排泄，减少了降水的渗入量和土壤涵养水份功能，地下水涌水量明显减少，含水层的富水性减弱，地下水位下降，对地下水均衡长生了极大的破坏。

 

  人类经济活动对地下水动态和均衡的影响，大致可归纳为通过以下三个方面产生影响：

 

  (1)通过改变表层土壤水理性质产生的影响.

 

  由于经过长期垦殖耕耘和平整土地等农事活动，使原先板实的表土逐渐形成具有一定深度的疏松耕作层，从而加大了局部表土层的给水度值，而且由于保堤作用增加了降水入渗补给地下水量，同时又因耕作层截断毛细水上升通道，相应地抑制了强烈的潜水蒸发，减少垂向排泄量。

 

  (2)通过改变外界补排环境产生的影响.

 

  产生这方面影响的人类经济活动是大量的普遍的，例如开渠引水，灌溉农田，筑坝雍水和建库蓄水等人为措施，可以增加地表水渗入转化为地下水的补给来源，加大地下水的补给量，抬高地下水位，也可能由此形成地下水位持续上升，甚至招致土壤盐渍化。又如挖沟修路，农田排水和矿坑疏干等人类活动，都为地下水排泄转化为地表水创造条件，加大了地下水排泄量，降低了地下水位。

 

  (3)直接改变地下水位产生的影响.

 

  直接改变地下水位的人工措施也很普遍，如凿井提水灌溉，抽取地下水供应城镇用水等开发利用地下水，直接降低了地下水位。由于地下水位下降，一方面可以减少潜水蒸发，加大降水入渗补给量，另一方面还可导致邻近地区的地下水向开采区汇集，增加地下水的可开采量。但是，如果长期过量开采地下水，超过地下水补给量，则会引起地下水位持续下降，形成大面积下降漏斗，导致水源枯竭，水质恶化，在沿海地带则会引起海水内侵等不良后果。

 

  人类活动对均衡和动态的影响不一定就会产生不良后果，如合理规划与建设，可根据当地实际条件，改变局部的水资源状态，使其向有利于地下水储存与利用的方向发展。如中国山区与平原接触地带，山前均分布有一系列的冲洪积扇，含水层厚度一般较大，颗粒较粗，有巨大的、良好的储水空间，是大型的天然地下水库，可以人为地利用这一条件，对变率很大的水资源进行年内或多年的调节。应充分利用山前地下含水层储存空间巨大、蒸发量极小的自然条件，变地表水库调蓄为“地下水库”调蓄，最大限度减小地表水无效蒸发损失，充分发挥泉水在绿洲地带的灌溉作用。在低平原地区以发展井灌为主或井渠结合，通过地下水开发利用调控潜水位埋深，变地下水无效蒸发为有效蒸腾就等于最有效的“开源’：同时还有利于盐碱地的改造。

 

  地下水均衡中的各项要素在不同地区所占的比重不同。如地下水埋藏较浅的平原地区，降雨入渗补给量及地下水扩散补给土壤水量为主要收支项：大量利用地表水和地下水进行灌溉的地区，灌溉回归补给量与人工开采量为主要收支项：山前洪积扇地区，地下径流为主要收支项等。不同时段的地下水均衡特点也不同，如多年平均地下水均衡中的储量变化等于零等。地下水均衡是地下水文学的一个基本理论与方法。利用地下水均衡关系，可估算地下水资源数量及研究各种水资源相互间的转换关系。

 

  研究地下水动态与均衡，对于认识区域水文地质条件、水量和水质评价、水资源的合理开发与管理，以及水文地质基础理论研究等，都具有非常重要的意义。任何目的、任何勘查阶段的水文地质调查，都必须重视地下水动态与均衡的研究工作。由于对地下水动态规律的认识，往往要经过相当长时间的资料积累才能得出结论，因此在水文地质调查中，应尽早开展地下水动态与均衡的研究。