霍金浩 邯鄲市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

地下水不僅具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)于生態(tài)環(huán)境維系、自然災(zāi)害預(yù)防有著非常重要的作用。地下水位過高和過低都會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成影響。甚至影響地質(zhì)水文環(huán)境的安全性。邯鄲地區(qū)位于華北平原邊緣地帶，既存在山區(qū)也存在平原，其地下水開采控制水位具有非常好的代表性。邯鄲地區(qū)既存在淺層地下水，也有深層承壓地下水的存在。除此之外，地下水還存在淡水與咸水。在邯鄲地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，出現(xiàn)過地下水嚴(yán)重開采的情況，也采取去了一系列的下水保護(hù)政策。因此，以邯鄲地區(qū)為例進(jìn)行華北平原地下水開采控制水位確定方法的研究具有非常高的價(jià)值。

一、華北平原邯鄲市地下水概況

邯鄲市隸屬于河北省，在冀、魯、晉、豫交匯地，西部為山地，東部為平原，在地質(zhì)方面，邯鄲為第四季地層，形成黏土、亞黏土、亞砂土夾砂層地質(zhì)構(gòu)造，巖性以砂礫石層為主[1]。由于邯鄲地質(zhì)可以分為三層，分別為山前洪積區(qū)、中部湖積區(qū)、東部平原區(qū)，所以其西部、東部均為淡水區(qū)、中部的湖積區(qū)為咸水區(qū)。在其地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響下，地下水的含水層厚度非常大，具有良好的復(fù)水性。

隨著近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展，地下水開采數(shù)量非常龐大，全市七成以上的用水由地下水供應(yīng)。由于氣候環(huán)境的惡化，華北平原日益干旱，加之對(duì)地下水的過度開采和地表面水系的攔蓄，導(dǎo)致華北平原的自然環(huán)境與生態(tài)體系受到了極大的影響。不僅出現(xiàn)了海水倒灌的現(xiàn)象，同時(shí)地面發(fā)生沉降塌陷，已經(jīng)開始威脅社會(huì)生產(chǎn)與自然生態(tài)。

二、地下水控制水位指標(biāo)

（一）資源型控制水位

確定資源型控制水位的指標(biāo)主要以衡量地下水資源狀態(tài)為主。從地下水資源利用角度來(lái)看，在地下水開采過程中水位能夠維持穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)持續(xù)下降。如果地下水位過高，那么地下水的無(wú)效蒸發(fā)就會(huì)增加，水資源的利用效率就會(huì)降低，因此水位上限以無(wú)效蒸發(fā)臨界點(diǎn)衡量[2]。下限水位的確定以地下水資源穩(wěn)定作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，如果水位下降到一定程度，導(dǎo)致地下水復(fù)水能力降低，無(wú)法及時(shí)補(bǔ)給，就會(huì)造成水資源枯竭，無(wú)法持續(xù)開采利用。

（二）生態(tài)型控制水位

生態(tài)型控制水位指的是地下水能夠維持與其相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)，能夠使生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。例如，與地下水密切相關(guān)的河流、湖泊、沼澤、泉水和依靠地下水生存的地表植被等。生態(tài)型控制水位的水位上限通常以保障生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn)，所以生態(tài)型地下水控制水位不存在上限，是為越高，可以為河流等地表水系補(bǔ)充水源。水位下限則表現(xiàn)在水位降低導(dǎo)致地表水系水量下降，影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）環(huán)境型控制水位

環(huán)境型控制水位指的是地下水水位處于環(huán)境系統(tǒng)健康的狀態(tài)。水位處于這一范圍之內(nèi)，地下水的環(huán)境功能正常發(fā)揮，不會(huì)出現(xiàn)環(huán)境惡化情況和地質(zhì)災(zāi)害。例如，地面塌陷、海水倒灌等。環(huán)境型地下水的水位上限指的是水位達(dá)到一定程度，導(dǎo)致環(huán)境發(fā)生問題。例如，包氣帶污染、超過積鹽臨界造成地下水鹽堿化，使地下水變咸。甚至影響地質(zhì)環(huán)境，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害[3]。水位下限則是地下水下降到一定程度，造成環(huán)境受到影響，發(fā)生沉降等問題。

三、不同地下水控制水位確定方法

（一）資源型控制水位確定方法

資源型地下水控制水位以資源利用率作為標(biāo)準(zhǔn)，水位上限不可超過無(wú)效蒸發(fā)的臨界點(diǎn)，水位過高資源浪費(fèi)，水位過低則會(huì)導(dǎo)致復(fù)水能力破壞，無(wú)法穩(wěn)定補(bǔ)給，最終造成地下水枯竭。因此，資源型地下水控制水位上限應(yīng)處于蒸發(fā)臨界點(diǎn)，通過對(duì)地下水蒸發(fā)量計(jì)算進(jìn)行確定。下限水位可根據(jù)含水層厚度、設(shè)計(jì)參數(shù)和歷史資料進(jìn)行計(jì)算，不同方法都可以確定資源型地下水位下限水位。

（二）生態(tài)型控制水位確定方法

生態(tài)型地下水位控制水位的確定主要以生態(tài)指標(biāo)作為水位確定的標(biāo)準(zhǔn)。由于生態(tài)型地下水位沒有上限，水位過高會(huì)補(bǔ)充給地表水系，從而促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。所以在確定其控制水位時(shí)，主要確定下限水位。在水位計(jì)算時(shí)，可以通過分析水位下降對(duì)周圍生態(tài)系統(tǒng)的影響作為計(jì)算方法，水位下降越大，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的影響就越明顯，當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，可作為生態(tài)型地下水位的警戒水位，生態(tài)系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行的水位為正常水位[4]。

（三）環(huán)境型控制水位確定方法

環(huán)境型水位的確定根據(jù)控制指標(biāo)，水位上限不應(yīng)過大，導(dǎo)致地下水受到污染，水位也不可過低導(dǎo)致出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害。因此，在進(jìn)行環(huán)境型控制水位確定時(shí)，可以對(duì)地區(qū)地質(zhì)狀況進(jìn)行分析，了解臨界積鹽深度，將其作為水位上限的警戒水位。然后根據(jù)地下水承壓情況、海水倒灌、地面塌陷的最低水位，作為下限警戒水位。通過歷史資料、含水層厚度來(lái)計(jì)算正常開采水位。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地下水開采控制水位按照其功能可以分為資源型、生態(tài)型與環(huán)境型三類。以華北平原地區(qū)的邯鄲為例，進(jìn)行三種不同地下水開采控制水位確定方法的研究，對(duì)于華北平原地區(qū)地下水開采具有極大的參考價(jià)值。通過開采控制水位的確定，能夠保持地下水功能、環(huán)境健康和生態(tài)穩(wěn)定的前提下，實(shí)現(xiàn)地下水利用效率的最大化，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)生產(chǎn)提供支持。