地下水管理控制水位方法研究

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关键词：浅层地下水；管理控制水位；水位划定方法；濮阳市

引言：【研究意义】我国华北地区地下水超采问题日益严重，许多学者从法律制度体系[1]、压采治理手段[2]、地下水涵养保护[3]、水循环调节改善[4]等方面对地下水治理工作进行了摸索探讨。加强地下水位管控，既是《地下水管理条例》的要求，也是地下水精细化管理的需要[5]。【研究进展】目前，地下水管控阈值的确定主要从地下水位和地质构造的内在关系开展研究，包括地下水位与地面沉降、水资源量化管理、海水入侵等地质灾害的联系。例如，袁长极[6]和郭占荣等[7]讨论了地下水控制水位的概念和内涵；方樟等[8]模拟了地下水流在不同降水频率下的管控水位；姜晨光等[9-10]通过建立城市地面沉降的模型，阐述了城市地下水位与地面沉降的关系；谢新民等[11]和于璐等[12]给出了地下水管理控制水位的分级标准；梅梓腾等[13]、牛二伟[14]分别对太原和长治盆地的地下水位、水量开展了双控管理目标研究；蒋咏等[15]提出了江苏省地下水红线水位的评估方法；窦明等[16]和李忠国等[17]分别研究了深层承压含水层和海水入侵区的地下水开采量阈值[17]。另外，还有学者针对地下水位和生态环境的相互影响进行了研究，如杨泽元等[18]、张惠昌[19]、孙才志等[20]分别研究了陕北风沙滩地、河西走廊干旱区、下辽河平原地区地下水埋深与野生植被生长的关系，并提出基于生态安全保障目标下的地下水埋深指标。【切入点】目前有关平原区浅层地下水管理控制水位的内涵解读、划定方法尚不明确，造成划定结果各异。故为统筹考虑各区域实际，开展对平原区浅层地下水管理控制水位使用更符合实际的划定方法研究。【拟解决的关键问题】为此，以濮阳市浅层地下水超采区为例，对比改进的地下水均衡法、疏干体积法和时间序列法对地下水管理控制水位划定结果的异同，为平原区浅层地下水管理控制水位划定提供参考借鉴。

1研究方法及改进

地下水管理控制水位（GroundwaterManagementandControlWaterLevel，GMCWL），是从地下水管理与保护需求出发，根据区域地下水开发利用现状和今后社会经济发展用水需要，针对丰水年、平水年、枯水年等不同降水条件，确定满足未来一定管理目标下的地下水位控制阈值。平原区浅层地下水由于受地形地貌、降水、地表水补给以及人类开采活动等影响，呈现出动态变化幅度大的特点。目前关于地下水管理控制水位的划定方法可概括分为两类：一类是不针对具体问题和对象的普适性方法，如时间序列法、回归分析法、疏干体积法、地下水均衡法、数值模拟法等；另一类是针对地下水开采引发的特殊问题提出相应方法，如地面塌陷计算法、泉流量动态分析法等。相对而言，前一类方法更具普适性。为了比较不同方法的优缺点，根据典型研究区濮阳市地下水开采特点，采用地下水均衡法、疏干体积法、时间序列法的改进方法，对当地地下水埋深动态进行预测并划定相应的管理控制水位。

1.1基于改进水均衡法的GMCWL划定方法

地下水均衡法是以区域含水层作为水均衡单元，按照水量平衡原理，分析单元在某一时期内地下水系统补给和排泄关系的方法。传统地下水均衡法采用各补给项和排泄项的多年均值来计算，传统的水均衡法只有在规划年设置在平水年条件下，结果精度更大。如果规划年遭遇丰水年或枯水年，则会导致计算结果偏大或偏小，故不利于对地下水开发利用的有效管控。为此，应针对不同来水条件预测地下水位变幅，进而推求控制水位范围。采用改进后的地下水均衡法划定管理控制地下水位步骤为：（1）根据当地的水文地质条件划分若干均衡区，并以此作为地下水位管理单元。（2）采用水文频率曲线法推求丰水年、平水年和枯水年，并给出不同典型年下的降水补给条件。（3）根据水量平衡计算原理，计算不同典型年下的地下水资源量均衡差。QB-QP±ΔW=X，（1）δ=XQB×100%，（2）式中：QB为地下水总补给量（万m3）；QP为地下水总排泄量（万m3）；ΔW地下水蓄变量（万m3）；