发布网友 发布时间:2022-05-02 00:16
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热心网友 时间:2022-06-25 11:30
(一)和谐、可持续理念
地下水可持续性是一个系统过程,它包括了自然变化,技术、经济、社会的*基础,任何时候都难以完全达到的状态,它们被规划能够完全服务于当前和未来的社会目标,同时又能够维持经济、环境和生态方面的完整性。这就要求必须以某种方式认识地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能依托自然属性的状况,包括分布的区位特征、与气候变化和人类生存发展之间关系、受人类活动影响的响应敏感性和现状变化程度,以确保地下水可持续性能够得到合理利用和有效保护。为了实现地下水可持续性利用,必须加强地下水功能评价的基础研究,向新的技术、新的实践和新的思维求取提升可靠性的保证。可靠的地下水可持续性评价成果,不可缺少对地下水循环演化的系统研究,这是提升地下水可持续性评价成果可靠性的先决条件。
按自然法则运行和采取涵养保护地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能措施是实现人与自然和谐发展的必要条件。
(二)系统、动态理念
立足于完整的地下水系统,以动态理念认识地下水的形成、演化及其可开发利用的承载能力,从不同时空尺度上去认识地下水循环演化过程,研究地下水与生态或地质环境之间关系和变化机制,在10~30年时间尺度上不断提升适应未来变化的预测和决策能力。在解决地下水及其环境问题中,需要突破人为观念上的、部门的和学科之间的界限,发挥多学科联合的整体优势,着眼于大系统、多层次、区域性问题的根本性解决。
把人类活动对地下水及其生态与环境功能的干扰程度*在自然承载能力范围内,至少将地下水消耗率控制在其更新速度的限度之内,促进尊重自然、保护环境和对后代负责的文化意识。
地下水可持续性评价还涉及气候变化方面的、经济方面的、生态方面的、地质环境方面的和社会方面的诸多复杂影响因素,存在漫长的渐变过程,其间还有明显的质变和灾变事件。对这种渐变与突变、量变与质变或灾变过程的判断,涉及面广,多种影响因素随机性强,不确定性和不可逆性以及时空上的变化尺度相差悬殊。因此,必须从不同时空尺度上去认识地下水循环演化规律及其与生态、地质环境之间的相关机理,促进对地下水可持续性的进一步认识。
我国北方缺水问题的背后,是陆地水文循环过程发生了深刻的变化,包括区域降水的变化、地表径流的减少、平原地下水补给条件的改变,以至河道和洼淀干涸、地下水水位持续下降和生态环境地质问题频发。这些变化的驱动力和机制是什么?未来10~30年如何变化?以上二者是解决缺水问题所面临的重大基础科学问题,也是相关科学研究的基础。
我国北方缺水问题经历了几十年的发展过程,包括需耗水能力(年用水总量)和用水结构(工业用水、农村用水、城市生活用水)的变化,具有时代特征,它的演变规律对未来优势产业模式下需耗水机理的研究具有重要意义,也是开启我国北方缺水问题形成机制的钥匙。其中识别和剥离气候变化与人类活动对我国北方缺水问题的各自贡献,重建其过程,是未来水资源合理利用的镜子,也是解决缺水问题的前提条件,对增强预测未来水资源供需平衡关系和解决对策的研究具有推动作用。
(三)需求、务实理念
地下水功能可持续性评价必须以近50年来气象、水文和地下水及其相关的监测数据和研究成果为基础,对区域性降水变化时空特征、流域性地表径流减少规律与机制、平原区地下水补给条件衰变成因与主导因素进行深入认识。同时,还需要了解和正确把握未来10~30年不同水平年条件下区域性降水、流域性地表径流和平原区地下水补给条件演变趋势。
科学选取评价的基准年,按地下水系统及其分区统计和分析近50年以来总需耗水量、工业需耗水量、农村需耗水量、城镇生活需耗水量及其结构变化规律,研究这些变化的驱动力和区位特征。研究大规模拦蓄、引用地表水等重大水利工程和平原大规模持续开采地下水对其生态功能和地质环境功能影响机制与效应。识别和剥离人与自然各自影响的机理、模式和程度。
研究我国北方经济结构重组与优势产业发展模式下的需耗水机理,它们对地下水功能可持续性影响模式与程度变化特征,对超采区地下水生态功能或地质环境功能修复,必须着眼现实能力与未来需求之间有机结合。例如在华北平原,以南水北调中线与太行山前平原地下水调蓄空间、地表水库和洼淀的组合为重点研究对象,考虑南水北调东线与东部平原严重超采区深层地下水调蓄空间和微咸水、咸水、海水利用的组合,探究南水北调实施后地表-地下联合调蓄与*对地下水功能合理修复的优化模式及阈值指标。
地下水功能可持续性评价,需要与我国北方水资源合理配置观念、模式及其指标体系紧密结合,包括优化配置准则、多目标决策模型系统。需要了解源区涵养与保护、科学规划与管理、理念与观念更新的机制及进程。
(四)关键把握
根据我国北方水循环系统和地下水分布受控于地质构造、第四系结构和自然地理的特点,从近50年以来我国北方水循环和地下水演化过程、界面转化与耦合关系等入手,包括人与自然之间界面关系变化,突出近30年来流域尺度水循环过程的变异时空特征、动因和机制的进一步认识,全面揭示我国北方缺水的本质。
在时间序列上:以近50年有科学仪器准确监测气象、地表水和地下水动态,以及水资源利用状况记录以来的历史过程为背景,以新中国成立前后、大规模修建水库前后、大规模打井开采地下水前后、改革开放前后、提出可持续发展理念前后,以及水文周期变化过程特征值为时间尺度界面,力求地下水功能演变的阶段性和时序变化规律。在空间结构上:将大气降水、地表水、包气带水(土壤水)和浅层地下水与深层地下水、生态耗水系统视为统一的研究体系。
在地下水功能可持续性评价安排中,需要围绕国家需求,针对区域性重大问题,按照“统筹规划、重点突破、适度超前、整体推进”的方针规划部署。全国性、区域性和专题性评价相互融合,彼此互补和支撑,体现新思维、新理论、新技术与新方法“四新”融合的时代特征。
(五)技术要求与规则
地下水可持续性评价需要遵循如下技术要求和规则。
1)评价的主体应该是一个完整的流域尺度地下水循环系统,是由驱动因子(记作D)群、状态因子(记作S)群和响应因子(记作R)群组成的“驱动力-状态-响应”(DSR)体系。
这里的“驱动因子”是指驱动地下水系统变化的影响因子,例如降水量变化、地表水径流变化、开采地下水和土地利用等。“状态因子”是指描述地下水系统(或功能)状态的因子,例如地下水水位、水量和水质等性状。“响应因子”是指由于地下水系统(或功能)状态变化而引起水资源供给能力和环境等方面变化的因子。
满足上述条件的工作区,存在单一流域工作区(例如西北内陆黑河干流流域),也有包含多个流域的工作区(例如西北地区或华北平原),前者称为“局域尺度评价体系”,后者称为“区域评价体系”。局域评价体系可根据当地地下水系统特点建立,也可采用西北区域评价体系。而区域评价体系中各局域体系必须是统一的,否则由于评价指标和标准的不同,而造成各局域的成果之间无法对比,也难形成区域评价成果。
2)*系统划分,并建立相应的图形、数据和标准数据库,建立统一的地下水数量、质量和功能评价的时空尺度、标准和时空结构体系。
3)地下水的数量、质量和功能评价公用一个数据库组,按统一的比例尺、数据精度、时间系列长度和分析方法进行基础数据处理和分析。
4)按生态和地质环境保护目标约束条件实施均衡开采评价。在整个开发利用期限内,水量不能减少,地下水动水位不超过设计要求,水的理化性质变化在允许范围内,不影响下游区地下水利用,不引发危害性地质环境和生态环境问题。在缺乏当地补给的地区,袭夺天然排泄量的数量不应牺牲(抢占)生态用水量。
5)立足中长期发展用水战略,坚持有效开发利用原则。在保障不引发生态、地质环境问题的前提下,最大限度地夺取天然排泄量,并实现流域尺度地下水系统的资源和环境功能高效利用。多年平均可持续开采量应建立在充分考虑补给条件变化、水文循环演化规律和社会经济发展需求增长变化的基础上,整个战略期动态均衡、节制开采和有序适度利用,不透支未来。
6)根据地下水资源研究程度,包括水文地质条件的研究程度、地下水动态观测时间的长短、计算所引用的原始数据和参数的精度、计算方法和公式的适用性和补给的保障程度(A,B,C,D,E 5个级别)。
*允许开采量的精度:具有为解决开采水源地具体课题所进行的专门研究和实验成果;根据开采的动态资料进一步完善地下水数学模型,并逐步建立地下水管理模型;掌握3年以上水源地连续的开采动态资料,并对地下水允许开采量进行系统的多年均衡计算和评价;提出水源地改造、扩建及其保护地下水资源及其地质、生态环境的具体措施;允许误差为±10%。
B级允许开采量的精度:查明拟建水源地的水文地质条件与供水有关的地质、生态环境问题,提出开采地下水必需的有关含水层(组)资料和数据;根据一个水文年以上的地下水动态资料和抽水试验或试开采抽水资料,验证计算的水文地质参数,掌握含水层的补给条件及可供水能力;建立或完善数学模型,结合具体开采方案,计算和评价补给量,确定允许开采量;预测地下水开采条件水位、水量、水质可能发生的变化;提出保护和改善地下水补给条件、地下水质量及其地质与生态环境的措施;直接用泉水天然流量作为允许开采量时,应具有20年以上系列观测资料;允许误差为±20%。
C级允许开采量的精度:基本查明含水层(组)的空间分布及水文地质特征;初步掌握地下水的补给、径流、储存和排泄条件及其动态变化规律;应根据专业孔的抽水试验或枯水期的地下水动态资料,确定有代表性的水文地质参数;结合开采方案初步计算允许开采量,提出合理取水值;初步论证补给量,提出拟建水源地的可靠性评价;允许误差为±35%。
D级允许开采量的精度:初步查明含水层(组)的空间分布及水文地质特征;初步圈定可能富水的地段;概略评价地下水资源,估算地下水允许开采量;允许误差为±50%。
E级允许开采量的精度:根据现有地下水有关资料,结合必要的路线探勘,概略了解区域水文地质条件;推测圈定可能富水的地段;粗略评价地下水资源,估算允许开采量;允许误差不作限定。