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【摘 要】地下水作为水资源的重要组成部分，在社会经济发展和生态环境保护等方面起到了关键作用。只有合理地开发利用地下水，搞好地上水、地下水的调蓄平衡，才能促进水利建设的快速发展和加强灌区管理工作的最大优化。
【关键词】地下水；利用
On the use of groundwater
Yang Li-li
(Zhangfu River irrigation water management Handan Hebei 056005)
【Abstract】Groundwater as an important component of water resources in socio-economic development and environmental protection has played a key role. Only the rational development and utilization of groundwater, improving the ground water, ground water regulation and storage balance in order to promote the rapid development of water conservancy construction and strengthening of the largest irrigation management optimization.
【Key words】Groundwater;Use
水是人类赖以生存和生产发展不可替代的宝贵资源，是实现经济社会可持续发展的重要基础，是落实科学发展观、构建和谐社会的基本保障。其中，地下水作为水资源的重要组成部分，在社会经济发展和生态环境保护等方面起到了关键作用。近30年来，我国地下水开采量以每年25亿立方米的速度递增，有效保证了经济社会发展需求。但是，北方和东部沿海地区地下水超采越来越严重。初步统计，全国已形成大型地下水降落漏斗100多个，面积达15万平方公里，超采区面积62万平方公里，严重超采城市近60个，造成众多泉水断流，部分水源地枯竭。党中央、国务院高度重视地下水的监测管理工作，2011年中央1号文件和中央水利工作会议明确要求：要严格地下水管理和保护，优化站网布局，着力增强重点地区、重要城市、地下水超采区水文测报能力。
1. 概述
地下水是存在于地壳岩石裂缝或土壤空隙中的水。广泛埋藏于地表以下的各种状态的水，统称为地下水。大气降水是地下水的主要来源。根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和自流水三大类。上层滞水是由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。当潜水流出地面时就形成泉。自流水是埋藏较深的、流动于两个隔水层之间的地下水。这种地下水往往具有较大的水压力，特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时，隔层中的水体要承受更大的水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时，强大的压力就会使水体喷涌而出，形成自流水。
2. 可以开采利用的地下水
可以开采利用的地下水指的是从地下水动态平衡的角度出发，在一定的储存、开采与补给条件下，开采以后不产生不良后果所能取得的开采量。它与地下水资源的类型、区域内垂直补给条件、边界的侧向补给条件、含水层的输水能力和含水层间的相互补给条件及开采条件均有关。平原地区松散岩层中的主要含水层为浅层水和深层承压水。浅层地下水指地表以下的潜水和潜水——微承压水，可以直接接受大气降水和地表水的补给。深层承压水指埋藏在深部弱透水层间含水层中的承压水。
2.1 浅层地下水。
浅层地下水有诸多优点，其中包括：
（1）可以直接接受大气降水和地表水体和地下径流的垂直和侧向补给，开采利用后可以不断得到恢复和补偿，因而是可以持续利用的。
（2）含水层埋藏浅，可用浅井开采，工程造价低。
（3）浅层地下水的给水度远大于深层承压水含水层，相同开采水量条件下水位下降小，运行费用低于深层承压水。在补给量和水质有保证的条件下，浅层地下水可作为农业用水的主要水源和城市工业和生活用水的后备或辅助水源。
浅层地下水的补给和消耗主要有三方面，一是地区内部的垂向补给和消耗：降雨补给、河流和渠道渗漏补给、田间灌溉水补给、越层补给；潜水蒸发、越层消耗。二是来自地下水侧向补给和排出区外的地下水排泄。三是开发利用过程中由于水位下降，含水层疏干而动用的地下水储存量（这部分不能作为可持续利用的地下水资源量）。在含水层的给水度为μ，单位面积上（m2）由于水位下降S (m) 而释放的水量W(m3)为W = μS
2.2 深层承压水。
2.2.1 20世纪70年代初期，人们根据传统的地下水资源的概念和地下水含水层的部分特点，认为深层承压水具有以下优点：
（1）地下水承压水位高，开采初期有的地区水位高出地面，水井可以自流。
（2）含水砂层厚、导水性强、水井出水量大。
（3）水质好、不易受到污染。
（4）承压水位不易受到气候条件的影响等。
在这种认识下，20世纪60~70年代许多农村和城市大量开采深层承压地下水，特别是某些地方的政策导向也是鼓励开采深层水，打深井国家给予补助，而打浅井则不予补助。由于深层水的大量开采，造成承压水位大幅度下降，形成大面积的承压水位降落漏斗。 近30多年来的实践表明，上述对地下水含水层的认识是不够全面的。实践使人们对浅层潜水和深层承压水含水层和资源的特点有了更为全面的认识。
2.2.2 深层承压水的补给和消耗有三方面：
（1）来自山前的天然地下水侧向补给和排出区外的地下水排泄。在开采区远离补给边界的情况下，侧向补给量是十分有限的。
（2）地区内部的垂向补给和消耗：承压含水层上下均有弱透水层或隔水层阻隔，不能直接承受降雨、河渠渗漏和灌溉水补给，在开采过程中只有来自或进入相邻含水层的越层补给。
（3）开发利用中由于承压水头的下降，含水层和弱透水层的弹性（或弹塑性）压密而释放的水量（对粘性土主要是塑性压密，即使回灌也难以恢复）。
这部分水量是不可补偿的，主要是动用的含水层中原有的地下水储存量，不能作为可持续利用的地下水资源量。在承压含水层的弹性给水度为μe，单位面积上（m2）由于承压水位下降Sc (m) ，承压含水层和弱透水层释放的水量Wc (m3)为Wc = μe Sc (1)，承压含水层的弹性给水度为
μe = γmβs + nγmβ= γm(βs + nβ) μe =μ1 m μ1 =γ(βs + nβ)
式中γ为水的容重，βs 为含水层的压缩系数， n 为含水层的空隙度，βw为水的压缩系数，μ1 为单位厚度的含水层，单位承压水头下降所释放出来的弹性释水量（1/m）。在深层承压水开发利用中，由于单位水头的下降，自含水层上下的弱透水层释放的水量计算方法与含水层相同，只是其厚度m、压缩系数βs和空隙度 n不同。
如上所述，开采深层地下水得到的水量主要来自由于水位下降而引起的含水层和弱透水土层压密、水体膨胀引起的弹性释放、侧向补给和越层补给，来自土层压密和弹性释放的水量均是动用储存量。在承压含水层以上有咸水覆盖的地区开采的越层补给的淡水量也是动用储存量，只有在无咸水覆盖的地区部分越层补给的水量来自潜水或浅层地下。这部分水量虽然是可以持续利用的，但它来自浅层水的越层消耗量，并已计算在潜水（或浅层水）资源量中，属于浅层水和深层水资源的重复量。在远离山前的地区侧向补给十分微弱，由于地下水的开采水位下降而引起的侧向补给实际上也是动用邻区的地下水储存量。根据以上情况自深层承压水开采的水量，除山前地区有一定的侧向补给和在无咸水覆盖区有少量越层补给的水量外，几乎全部是动用储存量，而开采储存量是不可持续的。
3. 地下水资源评价
地下水资源评价的任务主要是估算可持续开采利用的符合水质要求，且不会引起不可承受的生态环境损害的地下水量，即可采资源量。由于地下水补给的一部分将消耗于耕地农作物的腾发和不可避免的潜水蒸发、天然生态耗水、地下水的排泄，而不能全部被开发利用，地下水的可开采量仅是补给量的一部分。一个地区的地下水可采量需要通过地下水的采补平衡分析和地下水的模拟才能确定，但为简便计，生产实践中一般常将地下水补给量乘以一个小于一的经验可开采系数求得地下水可开采量。半湿润地区一方面有河渠渗漏和田间灌溉水的补给，另一方面又有降水入渗，地下水的可开采系数较高（有时可达0.7~0.9）。干旱地区降水量稀少，地下水的补给大部来自地表水的转化，且有相当一部分消耗于农田和非耕地天然植被的腾发，地下水的可开采系数远小于半湿润地区。由于地下水的可开采系数是一个经验系数，一些干旱地区借用半湿润的华北地区的经验数值，估算的地下水可开采量将显著偏高。深层地下水在开采时获得的补给量中除有限的侧向补给和越层补给（且与潜水补给有重复计算）外，几乎全部来自地下水的储存量，而储存量是不能作为地下水可采量而持续开采利用的。
在地下水补给量的计算中需要有一系列的补给参数，在利用补给量计算可采量时又需要有一个经验的可采系数，计算的过程复杂，系数的选择又有很大的任意性。由于降水量和地表引水量是地区地下水的主要补给来源，生态需水也主要决定于降水蒸发等气象条件，地区内地下水的可开采量除决定于土地利用系数和水文地质条件外，主要决定于降水量和地表引水量。因此，可以近似地根据降水量不同的典型地区地下水可开采量与地表水引水量的经验比值，近似地估算地下水的可采量。
4. 地下水开发利用的规划
地下水开发利用的规划应遵循以下原则：全面规划、统筹安适；必须坚持浅、中、深相结合、合理布局、分层取水；地下水的开发利用必须与地区旱、涝、咸的治理统一规划
规划的内容包括六个方面：
4.1 资源评价：评价地下水从质量和数量两方面。
4.2 规划区的井型选择：根据不同的水文地质条件选择不同的井型，分为：完全井和非完全井。
4.3 井深的确定：根据含水层的性质和厚度来决定；规划区有数层含水层的井深，作到浅、中、深相结合；考虑沉淀管的长度；终孔深度处岩性。
4.4 井距的确定：在大面积水文地质条件差异不大，地下水补给比较充足，地下水源较丰富，地下水静水位降深在一定时间内可达到相对稳定时，水井的井距主要取决于井的出水量和所能灌溉的面积。
4.5 井灌区的田间工程布置形式。
（1）井位在灌溉地块中间向四周供水，——地形平坦。
（2）井位设在地块较高一侧，向一侧供水——坡地。
（3）井位垂直地下水流向布置或沿河直线布井，同时要求供电线路短。
（4）干渠是一井一条，支渠数按田块大小而定。
（5）井渠结合地区，应布置成一套系统。
4.6 规划区的拟建井数的确定。
单井灌溉面积F单=QtTm
式中：Q：单井流量(立方米/时) T：整个面积一次灌溉水所需要的时间(天) t：每天灌溉时间（时） M：灌水定额(立方米/亩)
规划区井数N=F区F单 F区：规划区的灌溉面积
5. 结语
在我国社会经济飞速发展的今天，地下水资源已成为城市和工农业生产的战略性经济资源。 只有合理地开发利用地下水，搞好地上水、地下水的调蓄平衡，才能促进水利建设的快速发展和加强灌区管理工作的最大优化。
［文章编号］1006-7619（2011）11-28-369
［作者简介］ 杨丽丽（1977.1-），女，职称：助工，工作单位：漳滏河灌溉供水管理处，专业：水利工程。
【关键词】地下水；利用
On the use of groundwater
Yang Li-li
(Zhangfu River irrigation water management Handan Hebei 056005)
【Abstract】Groundwater as an important component of water resources in socio-economic development and environmental protection has played a key role. Only the rational development and utilization of groundwater, improving the ground water, ground water regulation and storage balance in order to promote the rapid development of water conservancy construction and strengthening of the largest irrigation management optimization.
【Key words】Groundwater;Use
水是人类赖以生存和生产发展不可替代的宝贵资源，是实现经济社会可持续发展的重要基础，是落实科学发展观、构建和谐社会的基本保障。其中，地下水作为水资源的重要组成部分，在社会经济发展和生态环境保护等方面起到了关键作用。近30年来，我国地下水开采量以每年25亿立方米的速度递增，有效保证了经济社会发展需求。但是，北方和东部沿海地区地下水超采越来越严重。初步统计，全国已形成大型地下水降落漏斗100多个，面积达15万平方公里，超采区面积62万平方公里，严重超采城市近60个，造成众多泉水断流，部分水源地枯竭。党中央、国务院高度重视地下水的监测管理工作，2011年中央1号文件和中央水利工作会议明确要求：要严格地下水管理和保护，优化站网布局，着力增强重点地区、重要城市、地下水超采区水文测报能力。
1. 概述
地下水是存在于地壳岩石裂缝或土壤空隙中的水。广泛埋藏于地表以下的各种状态的水，统称为地下水。大气降水是地下水的主要来源。根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和自流水三大类。上层滞水是由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。当潜水流出地面时就形成泉。自流水是埋藏较深的、流动于两个隔水层之间的地下水。这种地下水往往具有较大的水压力，特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时，隔层中的水体要承受更大的水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时，强大的压力就会使水体喷涌而出，形成自流水。
2. 可以开采利用的地下水
可以开采利用的地下水指的是从地下水动态平衡的角度出发，在一定的储存、开采与补给条件下，开采以后不产生不良后果所能取得的开采量。它与地下水资源的类型、区域内垂直补给条件、边界的侧向补给条件、含水层的输水能力和含水层间的相互补给条件及开采条件均有关。平原地区松散岩层中的主要含水层为浅层水和深层承压水。浅层地下水指地表以下的潜水和潜水——微承压水，可以直接接受大气降水和地表水的补给。深层承压水指埋藏在深部弱透水层间含水层中的承压水。
2.1 浅层地下水。
浅层地下水有诸多优点，其中包括：
（1）可以直接接受大气降水和地表水体和地下径流的垂直和侧向补给，开采利用后可以不断得到恢复和补偿，因而是可以持续利用的。
（2）含水层埋藏浅，可用浅井开采，工程造价低。
（3）浅层地下水的给水度远大于深层承压水含水层，相同开采水量条件下水位下降小，运行费用低于深层承压水。在补给量和水质有保证的条件下，浅层地下水可作为农业用水的主要水源和城市工业和生活用水的后备或辅助水源。
浅层地下水的补给和消耗主要有三方面，一是地区内部的垂向补给和消耗：降雨补给、河流和渠道渗漏补给、田间灌溉水补给、越层补给；潜水蒸发、越层消耗。二是来自地下水侧向补给和排出区外的地下水排泄。三是开发利用过程中由于水位下降，含水层疏干而动用的地下水储存量（这部分不能作为可持续利用的地下水资源量）。在含水层的给水度为μ，单位面积上（m2）由于水位下降S (m) 而释放的水量W(m3)为W = μS
2.2 深层承压水。
2.2.1 20世纪70年代初期，人们根据传统的地下水资源的概念和地下水含水层的部分特点，认为深层承压水具有以下优点：
（1）地下水承压水位高，开采初期有的地区水位高出地面，水井可以自流。
（2）含水砂层厚、导水性强、水井出水量大。
（3）水质好、不易受到污染。
（4）承压水位不易受到气候条件的影响等。
在这种认识下，20世纪60~70年代许多农村和城市大量开采深层承压地下水，特别是某些地方的政策导向也是鼓励开采深层水，打深井国家给予补助，而打浅井则不予补助。由于深层水的大量开采，造成承压水位大幅度下降，形成大面积的承压水位降落漏斗。 近30多年来的实践表明，上述对地下水含水层的认识是不够全面的。实践使人们对浅层潜水和深层承压水含水层和资源的特点有了更为全面的认识。
2.2.2 深层承压水的补给和消耗有三方面：
（1）来自山前的天然地下水侧向补给和排出区外的地下水排泄。在开采区远离补给边界的情况下，侧向补给量是十分有限的。
（2）地区内部的垂向补给和消耗：承压含水层上下均有弱透水层或隔水层阻隔，不能直接承受降雨、河渠渗漏和灌溉水补给，在开采过程中只有来自或进入相邻含水层的越层补给。
（3）开发利用中由于承压水头的下降，含水层和弱透水层的弹性（或弹塑性）压密而释放的水量（对粘性土主要是塑性压密，即使回灌也难以恢复）。
这部分水量是不可补偿的，主要是动用的含水层中原有的地下水储存量，不能作为可持续利用的地下水资源量。在承压含水层的弹性给水度为μe，单位面积上（m2）由于承压水位下降Sc (m) ，承压含水层和弱透水层释放的水量Wc (m3)为Wc = μe Sc (1)，承压含水层的弹性给水度为
μe = γmβs + nγmβ= γm(βs + nβ) μe =μ1 m μ1 =γ(βs + nβ)
式中γ为水的容重，βs 为含水层的压缩系数， n 为含水层的空隙度，βw为水的压缩系数，μ1 为单位厚度的含水层，单位承压水头下降所释放出来的弹性释水量（1/m）。在深层承压水开发利用中，由于单位水头的下降，自含水层上下的弱透水层释放的水量计算方法与含水层相同，只是其厚度m、压缩系数βs和空隙度 n不同。
如上所述，开采深层地下水得到的水量主要来自由于水位下降而引起的含水层和弱透水土层压密、水体膨胀引起的弹性释放、侧向补给和越层补给，来自土层压密和弹性释放的水量均是动用储存量。在承压含水层以上有咸水覆盖的地区开采的越层补给的淡水量也是动用储存量，只有在无咸水覆盖的地区部分越层补给的水量来自潜水或浅层地下。这部分水量虽然是可以持续利用的，但它来自浅层水的越层消耗量，并已计算在潜水（或浅层水）资源量中，属于浅层水和深层水资源的重复量。在远离山前的地区侧向补给十分微弱，由于地下水的开采水位下降而引起的侧向补给实际上也是动用邻区的地下水储存量。根据以上情况自深层承压水开采的水量，除山前地区有一定的侧向补给和在无咸水覆盖区有少量越层补给的水量外，几乎全部是动用储存量，而开采储存量是不可持续的。
3. 地下水资源评价
地下水资源评价的任务主要是估算可持续开采利用的符合水质要求，且不会引起不可承受的生态环境损害的地下水量，即可采资源量。由于地下水补给的一部分将消耗于耕地农作物的腾发和不可避免的潜水蒸发、天然生态耗水、地下水的排泄，而不能全部被开发利用，地下水的可开采量仅是补给量的一部分。一个地区的地下水可采量需要通过地下水的采补平衡分析和地下水的模拟才能确定，但为简便计，生产实践中一般常将地下水补给量乘以一个小于一的经验可开采系数求得地下水可开采量。半湿润地区一方面有河渠渗漏和田间灌溉水的补给，另一方面又有降水入渗，地下水的可开采系数较高（有时可达0.7~0.9）。干旱地区降水量稀少，地下水的补给大部来自地表水的转化，且有相当一部分消耗于农田和非耕地天然植被的腾发，地下水的可开采系数远小于半湿润地区。由于地下水的可开采系数是一个经验系数，一些干旱地区借用半湿润的华北地区的经验数值，估算的地下水可开采量将显著偏高。深层地下水在开采时获得的补给量中除有限的侧向补给和越层补给（且与潜水补给有重复计算）外，几乎全部来自地下水的储存量，而储存量是不能作为地下水可采量而持续开采利用的。
在地下水补给量的计算中需要有一系列的补给参数，在利用补给量计算可采量时又需要有一个经验的可采系数，计算的过程复杂，系数的选择又有很大的任意性。由于降水量和地表引水量是地区地下水的主要补给来源，生态需水也主要决定于降水蒸发等气象条件，地区内地下水的可开采量除决定于土地利用系数和水文地质条件外，主要决定于降水量和地表引水量。因此，可以近似地根据降水量不同的典型地区地下水可开采量与地表水引水量的经验比值，近似地估算地下水的可采量。
4. 地下水开发利用的规划
地下水开发利用的规划应遵循以下原则：全面规划、统筹安适；必须坚持浅、中、深相结合、合理布局、分层取水；地下水的开发利用必须与地区旱、涝、咸的治理统一规划
规划的内容包括六个方面：
4.1 资源评价：评价地下水从质量和数量两方面。
4.2 规划区的井型选择：根据不同的水文地质条件选择不同的井型，分为：完全井和非完全井。
4.3 井深的确定：根据含水层的性质和厚度来决定；规划区有数层含水层的井深，作到浅、中、深相结合；考虑沉淀管的长度；终孔深度处岩性。
4.4 井距的确定：在大面积水文地质条件差异不大，地下水补给比较充足，地下水源较丰富，地下水静水位降深在一定时间内可达到相对稳定时，水井的井距主要取决于井的出水量和所能灌溉的面积。
4.5 井灌区的田间工程布置形式。
（1）井位在灌溉地块中间向四周供水，——地形平坦。
（2）井位设在地块较高一侧，向一侧供水——坡地。
（3）井位垂直地下水流向布置或沿河直线布井，同时要求供电线路短。
（4）干渠是一井一条，支渠数按田块大小而定。
（5）井渠结合地区，应布置成一套系统。
4.6 规划区的拟建井数的确定。
单井灌溉面积F单=QtTm
式中：Q：单井流量(立方米/时) T：整个面积一次灌溉水所需要的时间(天) t：每天灌溉时间（时） M：灌水定额(立方米/亩)
规划区井数N=F区F单 F区：规划区的灌溉面积
5. 结语
在我国社会经济飞速发展的今天，地下水资源已成为城市和工农业生产的战略性经济资源。 只有合理地开发利用地下水，搞好地上水、地下水的调蓄平衡，才能促进水利建设的快速发展和加强灌区管理工作的最大优化。
［文章编号］1006-7619（2011）11-28-369
［作者简介］ 杨丽丽（1977.1-），女，职称：助工，工作单位：漳滏河灌溉供水管理处，专业：水利工程。