基于水资源优化配置的地下水可开采量研究

基于水资源优化配置的地下水可开采量研究
摘要：地下水因开采便利、水质良好、供水稳定等优点，常被作为优质的供水
水源。

许多地区为维系经济社会的快速发展，在地表水供给不足的情况下，长期
超采地下水，导致了地下水位下降、地面沉降、海（咸）水入侵等生态环境问题。

地下水可开采量的大小对于保证流域/区域内经济社会可持续发展至关重要，因此，科学计算地下水可开采量非常重要。

本文分析了水资源优化配置的地下水可开采量。

关键词：水资源；配置；地下水可开采量
水既是生命的源泉, 也是工农业生产中不可替代的重要资源。

城市生活用水和工农业生活
用水都要求有稳定、可靠的供水。

如果大量开采利用地下水, 会大大改变地下水的状况;补给
不足, 地下水位不断下降, 更会造成恶果;过度开发会在质量和数量上影响子孙后代对水资源的
利用, 引起一系列生态环境问题;所以, 一定时期内地下水开采量不能大于其更新补给量, 只有
合理开发利用和保护水资源。

一、研究区概况
某县总面积39547.7km2，约占新疆总面积的2.5%。

多年平均地表水资源量
2.2055×108m3，现状地下水资源量为2.177 6×108m3。

本县供水总量为60 189×104m3/a，其
中地表水的总配水量8 625×104m3/a，占本县供水总量的14%；地下水供水总量为51
564×104m3/a，占本供水总量的86%，其中机电井开采47 742×104m3/a，占地下水供水总量
的93%。

本县地下水超采区主要在南盆地，超采量高达30423.0×104m3/a，超采系数高达
0.72，属严重超采区。

本县2014年农业用水量57 862×104m3/a，占各业用水总量的96%；生活用水量627×104m3/a，占各业用水总量的1%；工业用水量1670×104m3/a，占各业用水总
量的2.8%。

1.地下水补给。

本县平原区地下水的补给项主要为山前侧向补给、地表水体转化补给和
地下水回归入渗补给等。

对地下水的补给作用较大的主要是通过地表水入渗而产生的地下水
转化补给量，即河道渗漏补给、水库渗漏补给和渠道引水及田间灌溉入渗对地下水的补给。

另外，由于开采地下水进行农业灌溉及泉水回归所产生的渗漏补给，对本区的地下水也有很
大的补给作用。

其中山前侧向补给量占总补给量的48.4%。

转化补给量为1.499 3×108m3/a，
占总补给量的51.6%，其中河道渗漏补给、渠系渗漏补给、田间渗漏补给和库塘渗漏补给占
总补给量为1.355 6×108m3/a，占总补给量的46.64%。

以上数据表明当地地下水的补给量主
要受水资源开发利用程度和用水结构的影响。

2.地下水排泄。

研究区的排泄量包括潜水蒸发量、侧向流出量、浅层地下水实际开采量、泉水排泄量。

计算结果见表1。

由表1可知，本县地下水的自然排泄主要为侧向排泄、潜水
蒸发和泉水出流，占总排泄量的4%；人工排泄（机电井开采和坎儿井出流）为
5.7399×108m3/a，占总排泄量的96%。

二、水资源优化配置与地下水可开采量
目前本县出现的水资源问题主要是农业用水量过大，农业用水量占全县总用水量的比例
高达96%。

因此，在未来的水资源规划利用问题上，旨在调整用水结构。

根据本县经济发展
和工业结构调整的规划的成果，适度减少农业用水量，大力推进工业化步伐。

1.退耕方案。

退耕原则：保护基本农田（责任田）灌溉面积
2.37×104hm2，对非责任田面
积进行削减，同时采用先进的灌溉节水技术，提高灌溉水利用系数。

现拟定以下三种退耕方案：一是低方案：维持现状农业灌溉面积3.85×104hm2 不变。

二是中方案：削减非责任田和
设施农业以外的所有灌溉面积。

合计退耕面积0.97×104hm2。

三是高方案：退耕非责任田的
全部灌溉面积，且对责任田中的中低产田进行等面积置换，淘汰中低产田。

合计退耕面积
1.49×104hm2。

2.需水预测。

根据对社会经济发展水资源的需水。

规划水平年2020 年不同程度退耕方案
中的农业需水量均占总需水量的75%以上，最高达79%，工业需水所占份额由现状年的2.8%
提高至19%，其它用水项用水2%。

这表明规划水平年2020 年因退耕方案和高效节水措施的
实施，农业需水量显著减少。

3.可开采量计算。

根据不同方案下的需水情况，利用水均衡法，得到规划水平年2020 年
不同配置方案下的地下水可开采量，随着未来节水型社会建设和不断提高水资源开发利用效率，地下水的各项补给量将有所减少，相应的地下水可开采量也会随之减少。

在高方案情况下，规划年2020 年地下水可开采量为2.1394×108m3/a，其中南盆地的地下水可开采量仅占11%。

三种不同程度退耕方案实施后，减少了相应退耕面积的农业用水量，但均未彻底改善
鄯善县南盆地灌区的地下水严重超采现状。

低方案中的地下水超采量达19373×104m3/a，比
现状年少开采地下水32191×104m3，极大的缓解了地下水的超采现状；中方案中的地下水超
采量为14361×104m3/a，比低方案减少了地下水开采量5012×104m3；高方案中的地下水超
采量为11156×104m3/a，与中方案相比减少了地下水开采量3205×104m3，比低方案减少了
地下水开采量8217×104m3。

4.应对方案。

到规划水平年2020 年时，即使本县水利工程设施得到完善，提高了用水效率，将耕地面积减少至责任田面积2.37×104hm2，本县的水资源也不能满足其社会经济发展
的用水需要，南盆地地下水仍存在超采。

因此，建议对进行退耕还水的同时，也可从以下两
个方向做更深入的研究：一是产业发展模式转型；二是跨流域调水。

通过发挥上述综合措施
的协同效应，为尽快治理南盆地地下水超采现状提供决策依据，实现地下水水资源的可持续
利用。

三是加强水利工程调度管理, 提高水资源尤其是洪水资源的利用率。

洪水具有两重性,
它既是造成自然灾害的主要原因, 又是一种可以利用的自然资源。

因此, 科学利用洪水资源, 这是在现阶段生态环境、人口、经济发展、社会进步、生活等条件下, 提高水资源承载能力的有效途径
综合上述三个方案，尽管已大幅度地采取了退耕还水的措施（高方案），水资源仍不能
满足其社会经济发展的用水需要，南盆地地下水仍有超采。

在这种情况下，从更宏观的水资
源配置角度出发，采取更严格的水资源管理的措施，实行产业发展模式转型，或跨流域调水，为实现地下水水资源的可持续利用发挥积极作用。

参考文献：
[1]武强，孔庆友，张自忠，等. 地表河网-地下水流系统耦合模拟Ⅰ：模型[J]. 水利学报，2015，36（5）：588-592 .
[2]岳卫风，杨金忠，占车生. 引黄灌区水资源联合利用耦合模型[J]. 农业工程学报，2015，27（4）：35-39 .
[3]刘路广，崔远来. 灌区地表水-地下水耦合模型的构建[J]. 水利学报，2015，43（7）：826-833 .。