第三次山東省地下水資源量評(píng)價(jià)方法及成果

李 瑜，莊會(huì)波，劉 群

（山東省水文中心,山東 濟(jì)南 250002）

為及時(shí)掌握水資源變化形勢(shì)，滿足新時(shí)期水資源管控工作新要求，更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，自2017 年3 月至2020 年12 月，根據(jù)水利部、國(guó)家發(fā)改委統(tǒng)一部署，山東省水利廳、省發(fā)改委組織完成了第三次山東省水資源調(diào)查評(píng)價(jià)工作。地下水資源量調(diào)查評(píng)價(jià)是該項(xiàng)工作的重要組成部分。

1 第三次地下水資源量評(píng)價(jià)概況

1.1 基礎(chǔ)資料及主要成果

按照《全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》的要求，在第二次全省水資源調(diào)查評(píng)價(jià)（以下簡(jiǎn)稱“二次評(píng)價(jià)”）、第一次全省水利普查、水資源公報(bào)等成果的基礎(chǔ)上，考慮下墊面條件變化，采用新資料、新參數(shù)、新方法，完成了第三次地下水資源量調(diào)查評(píng)價(jià)。本次評(píng)價(jià)所依據(jù)基礎(chǔ)資料及取得的主要成果如下：

1）采用更高精度、更新的地理信息數(shù)字地圖，利用Mapinfo、ArcGis 等專業(yè)軟件，在全面收集地形地貌以及水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)二次評(píng)價(jià)山區(qū)平原界線進(jìn)行了復(fù)核調(diào)整，重新確定了全省地下水評(píng)價(jià)類型區(qū)即平原區(qū)和山丘區(qū)的分布。

2）完成了水文地質(zhì)參數(shù)選?。涸诙卧u(píng)價(jià)省、市主要水文地質(zhì)參數(shù)成果的基礎(chǔ)上，參考第二次全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)北方平原區(qū)主要水文地質(zhì)參數(shù)成果，根據(jù)近年來(lái)試（實(shí)）驗(yàn)資料及研究成果等，提出近期下墊面條件下的水文地質(zhì)參數(shù)成果。

3）收集了山東省841 眼地下水動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)井1980、2001 和2016 年平均地下水埋深資料，確定了全省平原區(qū)不同年份地下水埋深分布情況。

4）收集了山東省1 875 眼地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)井礦化度資料（其中補(bǔ)測(cè)國(guó)家地下水工程監(jiān)測(cè)井724 眼，補(bǔ)測(cè)地下水水源地監(jiān)測(cè)井137 眼），確定了全省地下水礦化度分布情況。

5）按照評(píng)價(jià)細(xì)則要求，結(jié)合包氣帶巖性分布、礦化度分布情況，確定了本次平原區(qū)水資源量評(píng)價(jià)計(jì)算單元、匯總單元；結(jié)合水文地質(zhì)單元、水文站分布情況等，確定了山丘區(qū)評(píng)價(jià)單元、匯總單元。

6）基于以上基礎(chǔ)成果，在水均衡分析的基礎(chǔ)上，形成了分水資源分區(qū)和分市、縣平原區(qū)M＜2 g/L地下水資源量、M＞2 g/L 等不同礦化度補(bǔ)給量成果；采用排泄量法，形成了山丘區(qū)分水資源分區(qū)和分市、縣地下水資源量成果。在扣除平原區(qū)和山丘區(qū)重復(fù)計(jì)算量的基礎(chǔ)上，形成了分水資源分區(qū)和分市、縣以及重點(diǎn)流域地下水資源量成果。

7）采用水均衡等多種方法，形成了平原區(qū)、山丘區(qū)分水資源分區(qū)和分市、縣以及重點(diǎn)流域地下水可開采量成果。

8）為進(jìn)行水資源總量評(píng)價(jià)，計(jì)算形成了平原區(qū)、山丘區(qū)1956—2016 年逐年降水入滲補(bǔ)給量及其形成的河道排泄量。

9）通過“第三次全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)填報(bào)系統(tǒng)”（以下簡(jiǎn)稱“填報(bào)系統(tǒng)”）提交了全省地下水資源量評(píng)價(jià)成果表格30 張，利用Mapinfo、ArcGis 等軟件提交了全省地下水資源量評(píng)價(jià)成果圖件9 張。

1.2 主要特點(diǎn)與創(chuàng)新性

與二次評(píng)價(jià)相比，第三次評(píng)價(jià)在評(píng)價(jià)單元、工作深度和廣度上都有所突破，評(píng)價(jià)內(nèi)容更為全面，評(píng)價(jià)方法有了進(jìn)一步改進(jìn)，規(guī)律性研究更為深入。具有以下主要特點(diǎn)與創(chuàng)新性：

1）工作機(jī)制更合理。采用省、市聯(lián)合工作機(jī)制，分省級(jí)、市級(jí)行政區(qū)二個(gè)層面進(jìn)行，采取“自上而下、自下而上、上下結(jié)合”的方式開展工作，協(xié)同完成地下水資源調(diào)查評(píng)價(jià)省、市兩級(jí)評(píng)價(jià)成果，集結(jié)了省、市兩級(jí)人員的智慧和經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了專業(yè)理論和基礎(chǔ)實(shí)踐的統(tǒng)一結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了省、市、縣三級(jí)評(píng)價(jià)成果的協(xié)調(diào)一致。

2）評(píng)價(jià)內(nèi)容更全面。對(duì)近期下墊面條件下（2001—2016 年）地下水資源數(shù)量、可開采量、地下水質(zhì)量、地下水開發(fā)利用量及地下水超采情況等進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)，開展了地下水資源量、地下水開發(fā)利用、地下水水質(zhì)等方面變化趨勢(shì)評(píng)價(jià)，以及地表水與地下水相互轉(zhuǎn)換關(guān)系等專題研究；并增加了徒駭馬頰河、大汶河、小清河、濰河、大沽河、沂河、沭河、南四湖等8 個(gè)省級(jí)重點(diǎn)流域的評(píng)價(jià)。

3）評(píng)價(jià)單元更精細(xì)。本次評(píng)價(jià)以縣級(jí)行政區(qū)套水資源四級(jí)區(qū)為基本計(jì)算單元，以縣級(jí)行政區(qū)、地級(jí)行政區(qū)套水資源三級(jí)區(qū)、地級(jí)行政區(qū)、水資源三級(jí)區(qū)為匯總單元，全省劃分為224 個(gè)計(jì)算單元，匯總單元有130 個(gè)縣級(jí)行政區(qū)（部分市轄區(qū)進(jìn)行了整合）、48 個(gè)地級(jí)行政區(qū)套水資源三級(jí)區(qū)、17 個(gè)地級(jí)行政區(qū)和13 個(gè)水資源三級(jí)區(qū)，可以滿足省、市、縣、流域等各級(jí)部門的水資源精細(xì)化管理需求。

4）參數(shù)選取更合理。由于二次評(píng)價(jià)時(shí)山東省對(duì)各類水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了認(rèn)真的分析研究，近十幾年來(lái)山東省的地下水位狀況無(wú)大的變化且有所好轉(zhuǎn)，故二次評(píng)價(jià)參數(shù)成果仍適用于本次評(píng)價(jià)。本次評(píng)價(jià)在計(jì)算單元選取參數(shù)時(shí)，隨地下水類型區(qū)、巖性、降水和埋深等因素的變化，做適當(dāng)調(diào)整。另外，各市還采用了符合當(dāng)?shù)貙?shí)際的已有參數(shù)分析成果。

5）成果審核更嚴(yán)格。水利部開發(fā)了“第三次全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)填報(bào)系統(tǒng)”，所有數(shù)據(jù)表格均需通過系統(tǒng)平臺(tái)填報(bào)后加密導(dǎo)出提交各流域委。系統(tǒng)設(shè)定了各項(xiàng)指標(biāo)間的邏輯關(guān)系、平衡關(guān)系，采取表內(nèi)審核、表間聯(lián)審、專題間聯(lián)審、圖表聯(lián)審、與二次評(píng)價(jià)聯(lián)審等方法，對(duì)上報(bào)成果進(jìn)行審核把關(guān)，并自動(dòng)生成“一省一單”審核報(bào)告反饋各省，確保上報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量及合理性，以及與相關(guān)專題評(píng)價(jià)成果的協(xié)調(diào)性。

6）技術(shù)手段更先進(jìn)。本次評(píng)價(jià)開發(fā)了數(shù)據(jù)填報(bào)系統(tǒng)，運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)送、儲(chǔ)存、統(tǒng)計(jì)分析與計(jì)算、成果匯總等功能，提高了評(píng)價(jià)工作效率和質(zhì)量；全國(guó)統(tǒng)一下發(fā)最新的1∶25 萬(wàn)工作底圖，利用ArcGis 等軟件進(jìn)行評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、等值線繪制及成果圖制作等，統(tǒng)一制圖要求，提高了評(píng)價(jià)成果質(zhì)量。

2 第三次地下水資源評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 山區(qū)平原界線及評(píng)價(jià)類型區(qū)劃分

根據(jù)第三次評(píng)價(jià)山區(qū)平原新的劃分標(biāo)準(zhǔn)，“被山丘區(qū)圍裹、連續(xù)分布面積大于200 km2或連續(xù)分布面積不大于200 km2但2012—2016 年年均實(shí)際開采量大于1 000 萬(wàn)m3的地勢(shì)較低、相對(duì)平坦區(qū)域，一般應(yīng)單獨(dú)劃分為平原區(qū)”，在全省及各市二次評(píng)價(jià)原有劃分成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)全省 1∶5 萬(wàn)等高線、1∶50 萬(wàn)地貌圖及各市水文地質(zhì)圖等，對(duì)二次評(píng)價(jià)山區(qū)平原界線重新進(jìn)行了復(fù)核調(diào)整，擴(kuò)大了大汶河區(qū)、膠萊大沽區(qū)、沂沭河區(qū)等山間河谷（或盆地）平原范圍、增加了膠東獨(dú)流入海河谷平原范圍，使平原區(qū)面積較二次評(píng)價(jià)有所增加。地下水評(píng)價(jià)類型區(qū)劃分，在重新劃定的山區(qū)平原界線的基礎(chǔ)上，參考各市原有劃分成果及縣級(jí)行政區(qū)界線，使評(píng)價(jià)類型區(qū)個(gè)數(shù)較二次評(píng)價(jià)增加較多。

2.2 平原區(qū)地下水可開采量核算

本次評(píng)價(jià)以水均衡法為主要方法、以實(shí)際開采量調(diào)查法和可開采系數(shù)法為參考方法，按照“多種方法、綜合分析、從嚴(yán)選用”的原則評(píng)價(jià)平原區(qū)地下水可開采量；并根據(jù)《第三次全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)平原區(qū)地下水可開采量計(jì)算方法（試行）》，對(duì)各市地下水可開采量初步成果進(jìn)行核算，對(duì)不滿足上述條件的地區(qū)，調(diào)整了初步可開采量計(jì)算成果。

2.3 典型地區(qū)地表水與地下水轉(zhuǎn)換關(guān)系研究

從解決水資源調(diào)查評(píng)價(jià)重要技術(shù)問題的角度出發(fā)，在第三次水資源調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展了典型地區(qū)地表—地下水轉(zhuǎn)換關(guān)系及降雨—徑流關(guān)系變化分析、山東半島山丘區(qū)地下水與地表水相互轉(zhuǎn)化關(guān)系等專題研究。

1）典型地區(qū)地表—地下水轉(zhuǎn)換關(guān)系及降雨—徑流關(guān)系變化分析。借助RS/GIS 技術(shù)以及實(shí)地調(diào)查等手段，對(duì)大棚種植區(qū)、水土流失治理區(qū)、河道梯級(jí)攔蓄區(qū)等不同類型區(qū)在全省的分布及變化情況進(jìn)行調(diào)查，確定了壽光大棚種植區(qū)、蒙陰水土流失治理區(qū)及大汶河河道梯級(jí)攔蓄區(qū)3 個(gè)典型區(qū)作為研究區(qū)。根據(jù)各研究區(qū)水文氣象資料的詳實(shí)程度，采用水化學(xué)分析、基流分割、SWAT 數(shù)值模擬等多種研究方法，定性、定量分析了降水與徑流、地表水與地下水之間轉(zhuǎn)化關(guān)系。

2）山東半島山丘區(qū)地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化關(guān)系研究。以山東半島山丘區(qū)為研究對(duì)象，根據(jù)流域地下水流場(chǎng)，總結(jié)判斷山東半島山丘區(qū)地表地下水轉(zhuǎn)化模式；提出了概念型的山丘區(qū)月均地下水位模擬模型；采用不同時(shí)間序列分析方法對(duì)山丘區(qū)地下水資源量、河川基流量變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析。以乳山河流域?yàn)榈湫停瑯?gòu)建了乳山河一維河道模型，基于該模型分別計(jì)算了乳山河流域豐、平、枯三種年型內(nèi)不同時(shí)期地表地下水轉(zhuǎn)化量；模擬分析了乳山河流域于家莊橡膠壩及乳山寨橡膠壩對(duì)地表地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系的影響。