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關鍵詞：建筑工程；給排水設計；節能
中圖分類號：TU198文獻標識碼： A 文章編號：
引言：隨著我國經濟的發展和人民生活質量的不斷提高，建筑給排水的負荷不斷增大，在建筑給排水上產生的資源浪費問題越發凸顯。近年來，隨著低碳概念在全球的推廣，對建筑給排水節能問題的討論變得尤為重要，本文著重介紹一些較新的建筑給排水節能技術，希望以此拋磚引玉，為給排水節能技術的發展和推廣盡微薄之力。
一、我國建筑給排水的現狀
（一） 建筑給水現狀
1.增壓設置，我國當前經常使用的增壓設備主要包含給水氣壓裝置、給水變頻裝置與水泵等。給水氣壓裝置已經出現了兩個方式，補氣與隔膜，給水變頻裝置與水泵相關技術的應用也更加成熟。
2.水箱調節設備，目前的水箱款式與種類非常多，主要使用的水箱類型有鍍鋅材質鋼板水箱、搪瓷材質鋼板水箱、復合材質鋼板水箱以及最新材質涂料鋼板水箱等。這些材質的水箱與水接觸之后其表面發生銹蝕的幾率很低，對水質影響不大，同時還能夠有效減輕水箱荷載、解決施工帶來的不便、有利于清洗等。
3.劃分區域實施給水，較高層建筑物通常都是利用分區實施給水。建筑物的不同給水方式也不一樣。給水分區中使用的減壓裝置通常選擇減壓比例閥，其具有簡單的結構，減壓過程中擁有著比較穩定的比例，工作狀態平穩，具有較高的可靠性。在限流減壓的工作中，薄膜減壓閥的應用也十分廣泛，主要特點是能夠調節減壓數值。
4.節約水資源體系，由于水資源的短缺，污染的嚴重程度等原因致使我國在合格范圍內的淡水資源非常缺乏，再加之水資源出現的嚴重污染，我國經濟可持續發展的限制因素之一就是水資源。建筑物在排水環節中，水資源節約的重點是節水設備的使用，當前已經出現了相關定型產品。
（二） 建筑物排水現狀
1.衛生器具，其直接體現了人們的生活質量與水平。伴隨著不斷提升的生活水平，衛生器具的發展趨勢呈現出更加的舒適與節能。
2.排水特殊體系，排水使用的管道材質通常包含塑料與鋼鐵排水管，其中化學建筑材料的重要組成部分就是塑料排水管，在大部分施工現場鋼鐵材質的排水管依然是重要材料之一。
二、建筑給排水節水利用的新技術
（一） 節水新型設備的使用
廣泛應用優良的閥門管材。因為鍍鋅材質鋼管生銹的現象非常嚴重，對于水質造成了污染，經過一段時間放置重新使用時需放出陳水進而造成了水資源的浪費，假如銹蝕到接觸位置會產生滲水。利用新型材質的管道能夠有效減少這些浪費現象。建筑給排水中閥門也是經常使用的配件，其自身質量與類型的選擇對水質也會產生影響。通常來說，截止閥關閉的效果比較好，在同樣的情況下，應選擇使用節水效果更好的閥門。
（二） 中水資源的開發利用
中水的主要來源是建筑生活中的排水，指人們生活所排出的污水與廢水。生活中的廢水包含冷卻后排出的水、淋浴后排出的水、廚房排出的水等。中水也就是經過一系列處理之后的各種類型的排水，當符合水質規定的使用標準之后，能夠在市政、生活環境等范圍之內使用的非飲用雜用水。根據目前的觀察，制定規范標準的想法很難被開發商接受。可是在未來水資源逐漸短缺的狀況下，中水的構建是必需的。它能夠令污水實現資源化，有效的節約了水資源，也成為日后開展節水工作的重要方向。
（三） 雨水的收集應用
雨水的應用是指將雨水全部收集在一處，借助于一定的設備與試劑對其實施處理，最終獲得達到水質規定標準的再利用水。與中水比較相似，雨水經過處理之后變成了一種能夠重復使用的水資源，可以在沖刷廁所、綠化城市等適合中水的場所利用。當前，世界上很多國家對雨水使用陸續開展了一系列的研究，以便能夠對水資源盡量節約，減少水的使用量。
（四） 設置消防貯水池
當構建共同的消防水與生活貯水池時，其中的消防貯水超過生活貯水導致貯水池中的生活水停留較長時間，造成余氯量全部消耗完畢進而產生劣化的水質。因此想要確保貯水池中的水符合衛生要求，應定期對其存水進行更換。
（五） 節水操作中應用的真空技術
為了充分保證沖洗衛生潔具與下水管道的清潔效果，可以在建筑排水設計中應用真空技術。利用空氣替代絕大部分水，根據真空負壓高速出現的汽水混合物質，迅速沖洗潔具中存在的污物，最終獲得污濁空氣排水與節水目的。由于真空技術在各種建筑物的應用，使得節水平均達到了40%以上。
三、建筑給排水節能利用的新技術
（一） 給水管道采取的減壓措施
當出水管道壓力較大時容易產生出流超壓現象導致水資源的大量浪費。對于節能工作來說很容易忽略這個內容。即便是各區實施分區之后，配水點在最底層的靜水壓力上仍然保持300到400千帕的壓強。假如不使用任何減壓手段，衛生設備在實際中的出流量將高出額定流量的4到5倍。不僅造成水資源的浪費、過高的水壓，還容易出現噪音與振動。
（二） 單獨設置生活與消防用水體系
對高層建筑物實施設計過程中應將生活與消防給水分開設置，因為這兩種給水體系對水壓產生的不同要求。假如根據消防給水需要的水壓設計分區，將會令生活給水管內壓力超標，進一步導致供水超量等問題，假如經常利用調節閥對水流實施減壓處理，又會對電能造成不必要的浪費，假如按照生活給回需要的水壓設計分區，則需添加一定的水泵數量。
（三） 選擇合理的變頻類型的水泵
在供水體系中沒有設置調節水箱的情況下應選擇使用具有高效節能效果的變速類型水泵。使用變速水泵可以有效防止供水傳統系統出現的不利供水情況下，計算所造成的浪費電能與水量現象，這在目前資源供應十分緊張的情況下擁有廣泛的前景。同時，在供應熱水體系中，可以選擇在配水龍頭位置安裝指示水流設備，或者是在配水點的位置安裝高度感溫設備，將信號準確傳輸至控制循環泵的系統中，按照熱水具有的配水不同操作情況，指示水泵在停轉變換過程中改變操作參數，進一步達到了電耗的節省目的。
（四） 充分使用Ho
高層建筑物種的管網水壓很難達到供水需要。一些建筑工程甚至直接將管網進水注入貯水池內，浪費了大量的Ho，特別是在地下層的貯水池，將全部Ho完全轉變為負壓，對經濟的合理性造成了嚴重影響。在高層建筑底層一般是需水量非常大的公共商業服務設施。這些建筑物占據了較大比例的總水量，假如全部使用貯水池提供水，明顯過于浪費。
結束語
建筑的給排水系統屬于一個十分重要的環節，它將會與社會發展同步，對國家經濟實力的加強發揮了重要作用。建筑給排水中節能節水技術的應用可以有效減少目前與將來的需水量，保證了可持續使用的水資源。節省了目前給排水體系操作需要的資金費用，降低了建設水廠的資金投入。21世紀的建筑給排水工作任重道遠，迎來了新的機遇和挑戰，必須堅持以人為本的設計思想，保證水資源的均衡使用。
參考文獻：
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[2] 魏晉宏，張浩. 建筑給排水節水技術及施工中應注意的問題[J]. 產業與科技論壇2008，（7）.
新：最近媒體對華北大漏斗的問題表現出了集中關注，給人的感覺是華北水漏斗問題這幾年才出現，過去華北平原是否也存在水漏斗的問題?
費：這個情況過去就有，比方說石家莊漏斗，在20世紀60年代初期，大概是1964～1965年就形成了。本身地下水開采就會形成漏斗。如果說長期開采，就會形成一個穩定的漏斗。
新：那如今華北地區的地下水沉降漏斗的情況大概是怎樣的呢?
費：現在華北平原的地下水系統分為淺層地下水和深層地下水。開采淺層地下水，一般形成區域性的漏斗，比如說在北京通州漏斗、石家莊漏斗、保定漏斗。深層地下水的漏斗范圍相對來說更廣闊一些。主要分布在華北平原中部和東部地區，包括天津漏斗、滄州漏斗、廊坊漏斗，這些地方的地下水開采量都比較大。總體來說，這兩種不同的水漏斗范圍已經超過了華北平原總面積的50％。
新：公眾是否應該擔憂水漏斗問題?
費：如果說開采地下水以及使用水的方式比較合理，再減少一定的用水量，也不用過分擔憂這個問題。如果說用水不合理，繼續這樣超采的話，確實是會對環境造成影響。
新：地下水問題還是有辦法恢復的?
費：得看具體指的哪一方面的恢復。深層地下水的開采造成的水資源量的減少，這種破壞是不可恢復的。
新：如果地下水進入到了惡性開采和使用的狀態，最壞的情況會怎樣?
費：對環境最壞的情況，就是地面沉降發生得很嚴重。有些照片上，天津的一些樓房，一層的窗戶已經和地面平齊，樓房整個沉到地下去了，這就是地下水沉降漏斗造成的。同時，地縫也可能出現，地面上開裂的長度達到幾十米，甚至上百米。海水開始倒灌，破壞內陸的土壤。
新：那為什么說深層地下水不可恢復呢?水漏斗造成的沉降可以恢復么?
費：深層地下水是承壓性質的，就是說它埋在地下，被上面一個很“硬”的東西壓著――有一個“水頭”的承壓的概念。一旦它儲存壓力的條件被釋放，這種情況就不可恢復。但深層地下水的“水位”是可以恢復的，如果這兩年減少開采，“水位”會慢慢地恢復。剛提到的深層地下水“水位”，我們叫“水頭”，這是一個虛擬的概念。在20世紀60年代的時候，地下還有很多泉水冒出來，這就是承壓水的壓力高于地表的壓力，現在這都沒有了。如果再去減少開采，水頭還是會慢慢恢復。
比方說我們開采地下200米的水，深層地下水的水頭應該在200米之下，現在減少開采，水頭一恢復，就可能上升到100米了。地下水承壓的水頭一旦恢復了，地面沉降就能得到恢復。這就是為什么上海這些大城市在20世紀70年代開始做地下水的回灌工作，也是為了恢復地下水的水頭，解決地面沉降問題。這是從環境的角度來講的，如果從水資源的角度來講，地下水是用一點少一點的。
新：國外一些地質科學家認為水漏斗的形成也受抽水強度和機井密度的影響。
費：這確實是地下水沉降水漏斗形成的諸多原因之一。為什么我們華北的水漏斗集中在城市區域，也是因為工業的集中開采。這里我要提到一個水文年的概念，一般來講，一個水文年通常是從每年的6月份到來年的5月份。它循環完了之后產生了漏斗，如果得到來年降雨的回補，漏斗就會恢復，如果為了工業生產長期地、大量地、高密度地開采，問題就比較大。
關鍵詞 地下水規劃；淺層水功能區；深層承壓水；總量控制；監測管理體系
全國地下水利用與保護規劃既是全國水資源綜合規劃的專項規劃也是流域綜合規劃修編的專項規劃。本次規劃是在水利部領導下，由水利水電規劃設計總院作為技術總負責單位，會同中國水利水電科學研究院、各流域機構和各省（自治區、直轄市）的項目承擔單位共同完成的。
2009年11月《全國地下水利用與保護規劃（征求意見稿）》進行了高層專家咨詢會。
具體工作中采取“從下到上”與“從上到下”多次協調協商與平衡，采取堅持基本原則下省區保留差異性、“求大同存小異”靈活的工作方式，某些數據上可以省區與全國（流域）存在差異，不影響整體規劃成果；兩本賬更反映客觀現狀，因地制宜會利于地方工作的開展。
結合規劃工作中技術問題與《全國地下水利用與保護規劃（征求意見稿）》高層專家的意見，作者特歸納總結部分規劃相關的問題，提出膚淺認識。
1. 功能區
1.1功能區劃分
地下水功能區劃是地下水利用與保護規劃中的重點也是亮點。
根據《全國地下水利用與保護規劃》：地下水功能區劃是地下水利用與保護工作的基礎平臺。按照《關于開展地下水功能區劃的通知》（水資源[2005]386號）文件的要求，全國開展了淺層地下水功能區劃工作，明確了淺層地下水的功能定位。對于深層承壓水，按照儲備為主的原則，不再劃分功能區。
以地下水主導功能為基礎，劃分全國地下水功能區；根據地下水功能區的主導功能，兼顧其他功能要求，確定各功能區維系供水安全的水位、開采總量控制指標和水質保護目標。本次規劃在第二次水資源評價的基礎上，進行了淺層地下水功能區的劃分，按兩級劃分為三大區類。地下水功能區按兩級劃分。
一級功能區：地下水一級功能區劃分為開發區、保護區、保留區共3類，主要協調經濟社會發展用水和生態與環境保護的關系，體現國家對地下水資源合理開發利用和保護的總體部署。
二級功能區：在地下水一級功能區的框架內，根據地下水的主導功能，劃分為8類地下水二級功能區。其中，開發區劃分為集中式供水水源區和分散式開發利用區共兩類地下水二級功能區，保護區劃分為生態脆弱區、地質災害易發區和地下水水源涵養區共3類地下水二級功能區，保留區劃分為不宜開采區、儲備區和應急水源區共3類地下水二級功能區。地下水二級功能區主要協調地區之間、用水部門之間和不同地下水功能之間的關系。
我國淺層地下水功能區劃呈山丘區以保護區為主、平原區以開發區為主的顯著特點。地下水二級功能區界線不能跨水資源二級區，基本規劃單元面積太小時，根據情況可進行適當歸并。
在地下水功能區劃工作的基礎上，水利部于2007年下發了《關于做好全國地下水利用與保護規劃編制工作的通知》（辦規計函[2007]409號），要求編制地下水利用與保護規劃。
1.2地下水功能區與地表水功能區的差異
流域綜合規劃修編涉及到各個方面，其中有水功能區和地下水功能區關系密切。
地下水功能區劃分是針對流域面上的地下水，是編制淺層地下水利用與保護規劃的基礎，規劃編制主要以地下水功能區為單元，根據其功能狀況，提出分區分類開發利用與保護修復規劃方案。
地下水功能區以流域的地下水資源量與可開采量和水質功能定義，水功能區劃分地表水水資源狀況來定義。
地下水功能區區劃采用水資源評價地表水資源評價的面積和分區一致，即采用流域全覆蓋的方式進行，包括不透水面積、水面面積及沙漠區面積等。水功能區以干流支流為主河段為單元，已經水利部的批復，待國務院批復。
水功能區劃分是針對流域干支流河流，指為滿足水資源合理開發和有效保護的需求，根據水資源的自然條件、功能要求、開發利用現狀，按照流域綜合規劃、水資源保護規劃和經濟社會發展要求，在相應水域按其主導功能劃定并執行相應質量標準的特定區域。
依據同為水利部水資源不同的批文，分區不同：一級區為3類與4類，二級區8類與7類。
水利部水資源[2003]233號文“水功能區管理辦法”第三條：水功能區分為水功能一級區和水功能二級區。水功能一級區分為保護區、緩沖區、開發利用區和保留區4類。水功能二級區在水功能一級區劃定的開發利用區中劃分，分為飲用水源區、工業用水區、農業用水區、漁業用水區、景觀娛樂用水區、過渡區和排污控制區7類。
1.3地下水功能區需完善
如何與水功能區相互協調是地下水功能區需要面臨的問題。
其實所謂的水功能區實際是應該準確表達為：地表水（江河、湖泊、水庫、運河、渠道等地表水體）大部分干流河段與主要支流水域相應質量標準的特定區域的水功能區。
水功能區是沿河道（湖泊）的一條線，地下水是河道外的流域片。
在水資源開發利用強烈的地區地表水與地下水的交換也強烈，重復利用量就越大。
無論地表水功能區與地下水功能區都與環保部門有著密切的聯系，特別是地表水，在中國素有“九龍治水”之稱的多頭治水管理模式中，水利部門和環保部門是兩個重要的行業管理部門，而在水的管理權限中，最主要的就是水質和水量這兩大部分。治水的工作概括為：水利部門主要管水量，即水資源的利用；環保部門主要管水質，即水污染。目前我國已經形成了這樣一個部門分割體制：“環保部門不下河，水利部門不上岸”。
管理體制設置上，充分發揮現有流域水資源保護機構的作用，建立流域管理與區域管理相結構的體制。
2009年3.22世界水日提出的口號是：“地下水——看不見的資源。”地下水一旦由于開發和保護不當而遭受污染，不但其自凈能力極弱，而且會對生態環境造成嚴重影響，直接對人類及其活動造成危害。因此加強對珍貴的地下水資源保護具有非常重要的意義。
地下水功能區保留區中的應急水源區或儲備區也可歸于開發區，應急水源區應進行一些基礎設備的投資，真正起到應急的作用。
2005年11月松花江污染事件哈爾濱宣布停水4天時，為保證市民生活用水，哈爾濱市啟動應急預案，從黑龍江省內各市縣調水，由各區對口送水，大慶石油管理局鉆井總公司鉆井隊來到哈爾濱幫助在哈的大專院校、供水供熱企業新打約100口深水井，哈爾濱市啟動市區386口備用水源井。單一以松花江地表水為主的供水的哈爾濱市，2009年總庫容5.23億立方米常年一類水體的磨盤山水源地供水工程全線竣工通水，哈爾濱供水格局實現了由松花江水源向磨盤山水源的重大轉變，主城區市民即將全部飲用來自磨盤山的優質水。磨盤山供水工程滿負荷運轉后，哈爾濱市以松花江水為水源的各水廠將作為備用水源，城市供水將變為“一供一備”的格局，正符合國家關于城市多水源保障體系的要求。
2. 深層承壓水與淺層水
2.1公報概念深層承壓水與淺層水
地下水資源量指地下水體（含水層重力水）的動態水量，用補給量或排泄量作為定量依據。“中國水資源公報編制技術大綱”中：地下水源供水量是指水井工程的開采量，按淺層水、深層水、微咸水分別統計。淺層水指與當地降水、地表水體有直接補排關系的地下水；深層水指承壓地下水。坎兒井的供水量計入淺層水中。混合開采井的開采量，根據當地情況按比例劃分為淺層淡水和深層承壓水，并在備注中說明。
由于水資源公報中的深層水根據各省區實際按照大致深度劃分，有的省區按100m或80m埋深，而內蒙古草原采用50m。因此，與本次深層承壓水概念上有較大區別，一些省區沒有統計或較少深層承壓水。各省（自治區、直轄市）基于“水資源公報”成果上報的深層承壓水現狀實際開采量包含了部分易于補給更新的承壓水和巖溶水。
2.2本次規劃采用概念
本次將與當地大氣降水和地表水體有直接水力聯系的潛水以及與潛水有密切水力聯系的承壓水統稱為淺層地下水，將埋藏相對較深、與當地大氣降水和地表水體沒有直接水力聯系而難于補給的地下水稱為深層承壓水。
淺層地下水廣泛分布于我國山丘區和平原區，深層承壓水則主要分布于松嫩平原、黃淮海平原和長江三角洲平原。
為解決在地下水利用與保護規劃中深層承壓水實際開采量統計不準的問題，根據全國水資源綜合規劃對淺層地下水和深層承壓水的界定，并結合國土資源部的研究成果，對有關概念做進一步明確：淺層地下水包括潛水、易于補給和更新的承壓水，以及巖溶水；深層承壓水是指極難更新補給，基本不參與現代水循環的承壓水。
2.3極難更新的深層承壓水近似可以看做“礦藏水”
本次規劃采用2005年為現狀年依據2005年全國和流域以及各省區的地下水現狀供水量并對深層承壓水進行了調整。
全國水資源綜合規劃的專題：《深層承壓水量計算方法研究專題報告》認為深層承壓水除分布于松嫩平原、華北平原（黃、淮、海平原）、長江三角洲地區外，準噶爾盆地、塔里木盆地、柴達木盆地、河西走廊、鄂爾多斯盆地和四川盆地等大盆地也存有深層承壓水。由于山前平原的中深層承壓水易于接受山前側滲補給，且多與潛水有較密切的水力聯系，松嫩高平原的中深層承壓水亦具有山前平原之特性，故兩類地貌區的地下水開采量均劃入淺層地下水。所以，僅在松嫩低平原、大盆地中部、華北平原的中東部平原以及長江三角洲地區統計深層承壓水實際開采量。
水利部公報編制組在2009年7月中國水資源公報編制匯總協調工作會議上提出的“水資源公報編制有關技術問題”要求注意公報與相關成果，特別是水資源綜合規劃的比較分析和協調，確定淺層、深層承壓地下水供水量的最新概念：淺層地下水包括潛水、易于補給和更新的承壓水，以及巖溶水；山丘盆地、山前平原、松嫩高平原。深層承壓水是指極難更新補給，基本不參與水循環的承壓水。僅統計松嫩低平原、大盆地中部、華北平原中東部、以及長江三角洲地區等。
“中國水資源公報”的深層承壓水新概念實施，需等本次規劃批復后正式行文。
本次規劃經過多次匯總后確定采用極難更新的地下水作為深層承壓水。
由于省區長期應用的概念與這次的無法很快統一，因此，部分省區仍保留原深層承壓水的概念，比如河南省涉及四大流域，但省上已經批復規劃。
深層承壓水讓省區接受需要一定的時間，與當地大氣降水、地表水體沒有直接補排關系的地下水，地質歷史時期累積形成的地下水資源量，含水系統中不可再生和恢復的、不能持續利用的水量，“極難更新的深層地下承壓水” 儲存資源可以解釋為埋藏較深的類似于礦藏的這類水，當然“礦藏水”不能完全理解為深層承壓水，較容易理解。
我國礦藏水開采量占總儲量比例不大。深層承壓水既然是“礦藏水”，也像煤炭一樣一次性資源，作為戰略儲備不難理解。作者也傾向于既然是礦藏也是可以適量開采的，比如污染嚴重地區解決飲水安全，以及特殊行業的用途。 3. 功能區保護指標
3.1開采量、水質和水位
根據地下水的功能要求、現狀情況、水資源配置方案以及未來利用保護的需要與可能，合理確定各功能區的地下水保護目標，包括地下水開發利用的總量控制目標即目標開采量、維系供水安全的水質保護目標以及維持良好生態環境的合理生態水位控制目標。
功能區保護指標：水質、開采量和水位三類。
水質要根據主導功能的水質要求，嚴格控制，避免地下水水質惡化。
地下水開采量以可開采量和開采區地下水補給條件來合理確定，實現區域地下水的采補平衡。
地下水水位要根據地下水功能區生態與環境保護目標的要求，合理確定。
地下水保護指標，加強保護、控制目標不低于現狀；地下水超采區治理采取三方面措施：節約、替換、增源；加強節水，減少和控制地下水開采量替代水源建設。對于地下水超采量通過水資源配置替換為地表水，壓縮地下水開采。增加地下水補給量，提高地下水的可開采量。
3.2水質保護目標
水質類別按照I、II、III、IV、V填報，選擇功能區代表性井的水質平均狀況作為功能區水質狀況；如集中供水水源區按照開采井的水質濃度數據平均確定，分散式開發利用區按照典型井的平均水質代表功能區水質。
以集中式供水水源區保護目標為例加以說明水質標準：具有生活供水功能，水質標準不低于Ⅲ類水的標準值，現狀水質優于Ⅲ類水時，以現狀水質作為控制目標；工業供水功能的集中式供水水源區，以現狀水質為控制目標。
集中式生活水源區根據《地下水質量標準》（GB/T14848-93），地下水礦化度不大于1g/L；集中式工業用水區地下水水質不劣于IV類水；分散式農業用水區地下水水質不劣于V類水。
水質要求不發生地下水污染或發生惡化，影響到功能區的正常使用功能。針對不同地區，依據地下水水質狀況和污染源治理情況，提出不同階段地下水開發利用與資源量保護的規劃目標。在水質目標控制中未受污染的區域保持水質現狀，經過改水、替換、調水補源等措施提高水質；受到污染的區域治理保護達到原來的水質狀況。
3.2開采量控制方案與水位目標
地下水開發利用量要求以可開采量和開采區地下水補給條件來合理確定，目的是實現開發利用區的地下水采補平衡，實現地下水的良性循環；地下水水位是維持地下水生態環境功能的重要指標，不能太低，也不宜過高，要根據各功能區的實際保護目標要求，合理確定。可開采量根據地下水資源調查評價成果進行核定。
水量標準：年均開采量不大于可開采量。
在全國水資源綜合規劃成果的框架內，不同水平年的地下水開采量控制方案。按照分區規劃、有壓有增的原則，超采區壓采量是規劃的難點重點。
集中式供水水源區大部分為城市工業和生活供水，在當地地表水、跨流域調水、再生水利用等方面有相對良好的水資源條件，故未來以壓采為重點。
除了淺層地下水開采量控制方案外，還要進行深層承壓水開采量控制方案。規劃報告中列出了重點地區地下水開采量控制方案：黃淮海平原（由海河一般平原、淮河一般平原及黃河下游平原）、黃河中上游能源基地（山西、陜北、寧夏和內蒙鄂爾多斯高原是我國重要能源化工基地）、長三角地區（包括江蘇的蘇州、無錫、常州、泰州四地市和浙江杭嘉湖地區以及上海市）、東北平原（東北松嫩平原、三江平原和遼河中下游平原）、西北內陸河（西起帕米爾高原國境線，東至大興安嶺，北起國境線，南迄西藏岡底斯山分水嶺）。
地下水水位由于全國無法統一統計最后采用以埋深來代替，并且應有一個高低數據，即一個區間值；超采區一般壓采，“退出開采”，中心埋深回升；鹽漬化如寧蒙河套及黃河下游沿岸的引黃灌區需要抽取地下水來降低水位，保持一定的埋深；荒漠化地區依據植被的生存要求，要保持一定的水位埋深。如華北深層承壓水水位埋深一般不應大于50米，胡楊林地的地下水埋深條件是保持不大于8m的埋深等。
4. 重復水量（巖溶水、傍河井、泉水等）
4.1地下水分類與開采概念
本次規劃中的地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的飽和重力水。根據我國各地區地下水含水層介質、埋藏條件的不同，可將地下水劃分為不同的類型。
按照埋藏條件，可將地下水劃分為潛水、承壓水兩種類型。
根據含水層介質的不同，可將地下水劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水、基巖裂隙水共3種類型。地下水指埋藏在地下孔隙、裂隙、溶洞等含水層介質中儲存運移的水體。
巖溶水主要賦存在碳酸鹽巖的溶洞和裂隙中，南方巖溶主要以溶洞甚至地下暗河的形式發育，如貴州、廣西等地是南方巖溶較發育的省份。北方寒武或奧陶系巖溶水則多呈現溶隙特點，出水量大，開采條件好，水質優良，是一些城市的重要水源，如河北和山西的太行山一帶和山東部分地區巖溶水分布較廣泛。
地下水開采：采用抽水設備取用地下水稱為地下水開采；包括溶洞甚至地下暗河、坎兒井、傍河井、泉水出露的使用等實際是地表水的利用，與此關系密切的還包括礦井水的利用。
水資源開發利用程度越高，地表水與地下水利用中交換越劇烈，重復利用水量就越多。
4.2巖溶水等地下與地表重復利用水量
對部分比較明確的重復利用水量如巖溶水等，在評價中沒有涉及本次規劃允許部分省區保留。傍河井開采如關中渭河以及鄭州黃河大堤內外的自來水井群等，其利用的實際是地表水量。
西南喀斯特巖溶發育強烈的中心區域，地表涵養水源能力較弱，水資源開發利用難度較大，工程性缺水問題十分突出。巖溶山區由于地表和地下形成的雙重空間結構，巖溶地下水較豐富，巖溶大泉及地下暗河是貴州巖溶地下水賦存的主要形式，打深井解決農村居民飲水安全，巖溶水利用采用泉水出露后修建集水設施。
貴州省大約利用量為28億m3，全國近60億重復利用水量。
4.3提高水資源耗水率與污水重復利用水量
根據“中國水資源公報”2007年全國總用水（供水）量5819億m3，用水消耗總量3022億m3，全國綜合耗水率（消耗量占用水量的百分比）為52%，廢污水排放總量750億t；廢污水排放量是指工業、第三產業和城鎮居民生活等用水戶排放的水量，但不包括火電直流冷卻水排放量和礦坑排水量。
水資源開發利用率（總供水占當年水資源總量）為23%；其中，地表水源供水量占81.2%，地下水源供水量占18.4%，其他水源供水量占0.4%。供水與耗水相差近2800億m3、提高其他水源如污水資源化、雨水利用和海水淡化量和用水耗水率，將有近1000億m3潛力，減少大量新鮮水資源量的使用。
按照取水水源不同分為地表水源、地下水源和其他水源三大類。其他水源供水量包括污水處理再利用、雨水利用和海水淡化利用。污水處理再利用量是指經過城市污水處理廠集中處理后的污水回用量，不包括工業企業內部廢污水處理的重復利用量。中水又稱再生水、回用水，是指城市污水和工業廢水經凈化處理，水質改善后達到國家城市污水再生利用標準，可在一定范圍內使用的非飲用水。如果能將這些廢污水通過處理轉化為中水無疑將是一塊巨大的資源。提高污水處理率，增加污水利用量，污水資源化邁入進行大量使用階段。
5.規劃保障措施
5.1工程措施
地下水利用與保護規劃的主要措施包括地下水超采治理、地下水污染治理、地下水涵養與修復、城鄉供水保障和地下水監測工程。除供水措施屬于利用外，其他措施都屬于保護方面的內容。
超采治理是本次規劃的重點。超采治理的主要措施是壓縮地下水開采量，使地下水系統逐步通過自然修復，實現地下水水資源的良性循環和相關生態系統的修復。
5.2管理措施
地下水資源管理措施主要包括法制建設、制度建設、能力建設、機制和體制等方面內容。
編制《地下水資源管理條例》和《地下水資源管理辦法》，并完善地下水功能區劃。
地下水功能區劃應列入地下水資源管理條例中，作為地下水利用和保護的重要管理依據，賦予地下水功能區應有的法律地位。建立和完善地下水功能區管理制度，分區分類指導地下水的開發利用和保護涵養。建立分區地下水總量控制與定額管理制度，完善地下水取水許可管理和水資源有償使用制度。
5.3跨流域調水將修復地下水環境
根據本次規劃結果，2020年，全國將從跨流域調水工程中，利用118億m3的水量來支持地下水超采治理，壓縮相應的地下水開采量，其中2014年東、中南水北調工程是海河和淮河流域直接受水區，替代的水量也最多，近70億m3。西北地區利用跨流域調水進行地下水治理的替代水量達29億m3。
作者通過對黃河流域1919年至2008年天然徑流量滑動平均分析將在2013年后將結束自1986年以來較長時段的枯水少水年，有可能出現一個平水年時期，也將對水資源利用緊張有所緩解。
污水資源化的全面使用，結合跨流域調水使相關地區壓采與環境修復成了可能，因此，2015年將是北方地下水利用一個一級“拐點”。
5.4規劃實施極大提高地下水綜合管理水平
在本次地下水利用與保護規劃基礎上，制定并實施地下水保護的實施方案，落實地下水利用與保護規劃的有關措施，確保規劃目標的實現。
在地下水利用與保護實施方案中，要建立監測和評估制度，建立適應性管理為原則的動態機制，及時發現實施過程中出現的新問題，提出解決對策，保證規劃目標的實現。
地下水功能區的劃分與實施，以集中水源地與重點地區控制方案為管理重點，建立監測監督有效體系，對每個地下水水源地的總量、水位、水質動態管理，甚至對重要地區的地下含水層的管理，以及充分發揮廣大用水戶或自律協會的節水管水自覺性，規劃實施必將使我國地下水綜合管理水平大幅提高，緊追世界先進管理水平。
[關鍵詞] 地下水流數值模型 Visual MODFLO 水均衡
銀川市煉油廠位于銀川市西夏區水源的上游，周邊分布著兩處大型的供水水源地。鑒于此，為了確保西夏區水源地地下水資源的可持續利用，本文首次針對銀川地區該環境敏感區的特點，將其作為研究區，對其地下水流進行數值模擬。旨在研究和查明該環境敏感區的地下水流運動特征，為將來研究地下水流污染以及建立地下水溶質運移模型進行基礎性研究。
1.自然地理概況及區域水文地質條件
地理位置及地形、地貌
研究區地處銀川平原中部西緣。地理坐標為：東經106°03′~106°08′，北緯38°24′~38°26′，呈矩形狀，面積約35km2。研究區大部分位于風積沙丘區域西北小部分坐落于扇前沖擊洼地。地面高程1110-1130m，地勢自西向東微微傾斜，坡降為3‰-1‰。
地下水類型
研究區地下水類型主要為松散巖類孔隙水。從含水層結構上來看，研究區位于多層結構區，可分為潛水含水層，第一承壓含水層和第二承壓含水層。根據鉆孔資料，潛水埋深一般1-5m，含水層厚度一般24-36m，巖性以細砂為主，部分地段夾有亞粘土的透鏡體。第一承壓含水層厚度在104-112m之間，巖性主要為細砂，含水層之間夾有亞粘土透鏡體。第二承壓含水層厚度在72-85m之間，巖性主要為細砂。
為了查明含水層結構、獲得研究區水文地質參數來求解地下水流數值模型，本次研究分別在煉油廠區和廢渣場進行了穩定和非穩定流抽水試驗，此外，前人在該研究區進行水文地質勘查時，曾在承壓含水層進行了非穩定流抽水試驗。計算參數潛水滲透系數K=6.59 m/d、給水度0.23、儲水系數S=0.0028，承壓水K=6.42 m/d、儲水系數S=0.000767。
2.地下水流數值模型的建立及求解
2.1 水文地質概念模型
含水層結構概化：從含水層結構上來看，研究區分為潛水和承壓含水層。將含水層概化為非均質、各向同性含水層，而局部可以視為均質。地下水的水動力條件可以概化為非穩定的三維流。
研究區邊界條件概化：研究區四周邊界定為第一類邊界條件，邊界水位均由地下水位長期觀測資料插值獲得。計算區上界面可概化為潛水面邊界，下界面可概化為隔水邊界。
研究區源匯項概化：含水層主要接受大氣降水補給、灌溉入滲補給和渠系滲漏補給、側向滲流補給。地下水消耗項主要是蒸發排泄和人工開采、側向徑流排泄。
初始條件概化：結合研究區長期水位觀測孔、民井（孔）的實測水位資料，繪制研究區在初始時刻的等水頭線，確定初始流場。
2.2 地下水流數學模型
根據前述的水文地質概念模型，研究區地下水三維非穩定流數學模型如下：
2.3 模型離散化及基礎資料的給定
2.3.1 空間和時間的離散化
研究范圍是一個規則的矩形區域，分別在兩個廠區進行了加密剖分。根據該地區地下水統測資料和長期觀測資料，考慮區內地下水的年內和年際變化，選取2008年1月1日到2008年12月31日為模擬時間。每個月為一個應力期，應力期內每三天作為一個時間步長，嚴格控制每次迭代的誤差。在每個應力期保持含水層補給和排泄強度不變。
2.3.3 邊界條件的輸入
研究區四周邊界都概化為第一類邊界條件，由于三維地下水流動的非穩定性，邊界上的水位值隨時間而變化。根據地下水位長期動態觀測資料，選定每個月中旬的水位值作為水位觀測值輸入到Visual MODFLOW中。
2.3.4 初始條件的輸入
潛水的補給來源包括側向徑流補給、降雨入滲補給、灌溉入滲補給和渠系滲漏補給。研究區地下水排泄方式包括側向徑流排泄、潛水蒸發排泄和人工開采。承壓水在天然狀態下的補給來源主要是接受潛水的越流補給、區外的側向徑流補給，人工開采是其主要的排泄方式。
2.4 數學模型的識別、驗證
模型識別與驗證是建立一個數值模型的關鍵步驟之一，數值模擬工作的工作量主要集中在這一步驟。本次數值模擬工作中，考慮到抽水試驗求參時假設含水層為均勻分布，但實際含水層卻是非均勻分布的。運用水文地質參數時，將參數進行適當分區，同時結合長期實測水位資料對模型進行合理的調參。
此次研究把2008年1月至2008年6月的開采量及各種水文地質資料代入模型，以各長期觀測孔的觀測水位與模型相應位置相同時刻的計算水位間的水位均方差最小為目標。通過調整分區參數值使二者之間的差值盡量小，并據此來判斷所用水文地質參數及分區是否合理。經反復調整參數，獲得了較為滿意的水文地質參數。
通過識別后的模型基本能反映實際的地下水流運動狀態，在此基礎上，將2008年1月到2008年12月所有的開采量和水文地質資料帶入模型，用全年的數據來檢驗所選水文地質參數是否合適。經檢驗，各觀測孔實測水位與計算水位差值的絕對值絕大多數小于1m。同時對比2008年12月潛水和承壓水的實測水位與模型計算水位，可以看出模擬流場與實際流場的變化趨勢基本一致，在大部分地區擬合效果均較好。
2.5 水均衡分析
研究區水均衡的計算是在有效地結合了抽水井資料及各源匯項資料的基礎上進行的。水均衡的計算是從模型的識別階段到驗證階段即2008年1月1日開始到2008年12月31日結束。計算得到：地下水的總補給量為0.37×108m3，地下水總排泄量為0.3725×108m3。
參考文獻：
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(1)水文地質單元的細分。根據地下水補給條件、賦存條件和分水嶺分布特征，廠址半徑5km范圍內可劃分出3個一級水文地質單元，即第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ水文地質單元(單元間可不考慮地下水水力聯系)。廠址所在第Ⅲ水文地質單元可劃分為3類4個二級水文地質單元(界線主要為巖性邊界、斷層邊界、斷裂破碎帶和不整合邊界;次級單元間地下水具有一定的水力聯系)。由含水介質巖性、構造和地下水賦存特征，Ⅲ－1、Ⅲ－3二級水文地質單元可分別細分為2個三級水文地質單元Ⅲ－1－1、Ⅲ－1－2和Ⅲ－3－1、Ⅲ－3－2(表1)。(2)水文地質參數分區。由于花崗片麻巖風化作用強度存在顯著差異，非常有必要按照風化裂隙與構造裂隙發育程度細分為淺、中、深3段，即:淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段(包括全風化和強風化巖體)、中部花崗片麻巖構造裂隙發育段(包括中等風化、微風化巖體)、深部花崗片麻巖致密段。廠區南側分布的全新統海積層由于巖性和滲透系數的差異，亦可細分為上、下兩層，即上部粉質黏土層和下部中細砂層(表1)。(3)斷裂破碎帶。斷裂破碎帶的富水程度主要取決于斷裂帶(斷裂規模尤為重要)及旁側巖石裂隙的發育程度，斷層影響帶以外的未風化花崗巖基巖基本不含水［4－5］。廠址半徑5km范圍內有1個斷裂破碎帶F2(寬約20m)，由一組剪切面構成，帶內巖石破碎(原巖可辨)，膠結作用及各種蝕變現象不明顯。F2不僅是良好的匯水廊道和導水通道(斷裂破碎帶兩側地下水標高、水力坡度與廠區及附近滲流場特征基本一致)，還可作為次級水文地質單元分界線(圖1)。(4)侵入巖接觸帶與巖脈。侵入巖組主要分布在廠址西側的Ⅲ－2水文地質單元。在Ⅲ－3水文地質單元內，侵入巖以巖脈形式存在于花崗片麻巖中，脈巖走向多為NE－NEE向，產狀較陡(傾角一般50°～80°);巖脈寬一般小于10m(個別達100m)、延伸長一般大于500m，核島基坑負挖資料顯示巖脈出露厚度一般0．3～3．2m。巖脈的抗風化能力差別較大(中酸性巖抗風化能力相對中基性巖要強)，在少數鉆孔中可見差異風化現象，中等或微風化花崗片麻巖巖體中夾有強風化或中等風化巖脈。(5)地下徑流帶劃分。花崗巖巖體滲透性取決于裂隙的發育、分布和裂隙的張開與閉合狀況。花崗巖基巖中以節理、斷層導水，以巖塊基質中的微孔或微裂隙儲水為其特點。廠址半徑5km范圍內有1個斷層F1(長約3km，寬約12m)，斷層發育構造角礫巖帶，角礫分選差，成分可辨。廠址半徑5km范圍內次生節理發育(原生節理不發育)，其中NW向構造節理廣泛分布。對于花崗片麻巖淺部風化裂隙水，受北邊界地下水分水嶺、南側排泄基準面和含水系統結構等因素的控制，Ⅲ－3－1單元基本上都可以認為是徑流區。對于花崗片麻巖中部構造裂隙水，根據廠區及附近構造特征，參考地下水等水位線圖，可在廠區及其附近初步劃分出3個徑流帶:由西向東分別為廠址西側的R1徑流帶、廠址中南部的R2徑流帶和廠址東側的R3徑流帶(圖1)［6］。
2廠區水文地質概念模型
2．1水文地質條件的概化及參數量化(1)概念模型范圍的確定。建模范圍可初步限定為地下水分水嶺、斷層、河流、斷裂破碎帶和海水水體所包絡的區域。即以核電廠反應堆為中心的，垂向邊界與側向邊界范圍內的巖土體及其所含地下水水體構成了廠址所在水文地質單元的概念模型范圍。概念模型垂向邊界確定如下:頂邊界為水面、全新統海積層頂面(第四系覆蓋區)、淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段頂板(基巖區)和中部花崗片麻巖構造裂隙發育段頂板(核島基坑負挖區);底邊界為中部花崗片麻巖構造裂隙發育段底板。概念模型側向邊界確定如下:北側邊界為地下水分水嶺～F1斷層，西側邊界為河流，南～東側邊界為海水水體(圖1)［7］。(2)邊界條件的概化。北側地下水分水嶺屬于第二類邊界(定流量邊界)，可概化為零流量邊界;北側斷層屬于透水邊界，可根據水文地質單元補、徑、排條件動態分配一定流量，概化為定流量邊界;西側河流屬于第一類邊界(定水頭邊界)，可根據河流季節性變化特點概化為定壓邊界;南～東側邊界屬于第三類邊界(混合邊界)，即全新統海積層多孔介質滲流區與海水水體存在一定水力聯系的邊界，屬于弱透水邊界，可根據全新統海積層孔隙度、滲透率、滲透系數與海水水體深度及潮汐作用間的配置關系，概化為一定流量、一定水頭的混合邊界［7］。在剖面上，全新統Ⅲ－1－1、Ⅲ－1－2單元與淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段之間可概化為透水邊界;淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段與中部花崗片麻巖構造裂隙發育段之間可概化為弱透水邊界;中部花崗片麻巖構造裂隙發育段與深部花崗片麻巖基質巖塊之邊界可概化為隔水邊界(圖2)。(3)含水介質與含水系統特征概化。Ⅲ－1－1全新統海積層上部粉質黏土層大部分位于地下水潛水位線之上，其地下水主要以包氣帶水的形式存在，可概化為層狀多孔介質上層滯水;Ⅲ－1－1下部中細砂層和Ⅲ－1－2坡殘積層可概化為層狀多孔介質孔隙潛水。花崗巖屬于弱透水巖石，其賦存的基巖裂隙水可能既有潛水性質，又有承壓水性質。如賦存于基巖風化殼蓄水構造中的風化裂隙水就具有潛水分布特性;處在接觸帶蓄水構造或巖脈蓄水構造中的基巖裂隙水就具有承壓水性質。因此，Ⅲ－3－1、Ⅲ－3－2的淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段可概化為似層狀基巖裂隙潛水，中部花崗片麻巖構造裂隙發育段可概化為網狀、樹枝狀、脈狀或塊狀基巖裂隙承壓水。
2．2水文地質單元概念模型(1)Ⅲ－1－1水文地質單元上部粉質黏土層。該層主要分布在廠址南～東部沿海地段，其底邊界為粉細砂層的頂，南～東側邊界為海水水面，其它側邊界為淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段頂板;該層厚度一般2～6m，土工試驗得出的垂直滲透系數為0．020m/d，為弱透水層;地下水為包氣帶上層滯水，富水性貧乏。(2)Ⅲ－1－1水文地質單元下部中細砂層。該層分布范圍和側邊界與上覆粉質黏土層相同，底邊界為淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段頂板。該層厚度一般小于5m，由試坑注水試驗可知其滲透系數為0．75～5．57m/d(平均值2．27m/d)，地下水為層狀孔隙潛水。(3)Ⅲ－1－2水文地質單元坡殘積層。該層主要分布在低山丘陵和河谷邊緣，其底邊界與Ⅲ－1－1單元底邊界相同;南側邊界為Ⅲ－1－1海積層的頂，其余側邊界為淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段頂板。該層厚度一般為1m(坡腳、溝口附近可大于3m)，抽水試驗給出的滲透系數為0．010～0．239m/d，地下水為層狀孔隙潛水。(4)淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段。該段頂邊界為基巖面(基巖出露區)或Ⅲ－1－1海積層底或Ⅲ－1－2坡殘積層底，底邊界為花崗片麻巖基巖構造裂隙發育段，北側邊界為地下水分水嶺～F1斷層，西側邊界為河流～Ⅲ－1－2殘坡積層的頂，東側邊界為海水水體，南側邊界為Ⅲ－1－2坡殘積層。該段厚度在3．3～14．5m之間，風化裂隙發育，呈網狀、脈狀微張狀態。10口井的抽水試驗成果表明，該段(含強風化巖脈)滲透系數為0．03～2．78m/d(平均0．46m/d)，屬弱透水～中等透水層［8］，地下水為似層狀微承壓水。(5)中部花崗片麻巖基巖構造裂隙發育段。該段頂邊界為淺部花崗片麻巖基巖風化裂隙發育段底板，底邊界為花崗片麻巖未風化基巖頂板，北側邊界為地下水分水嶺～F1斷層，西側邊界為河流～花崗片麻巖風化裂隙發育段，東側邊界為海水水體，南側邊界為基巖風化裂隙發育段底板。該段厚度2．5～9．7m，構造裂隙或節理相對發育，節理一般無充填，呈閉合或微張狀態。5口井14個井次的壓水試驗得出的滲透系數介于0．009～0．103m/d，屬弱～微透水層，地下水為網狀、樹枝狀、脈狀或塊狀風化裂隙承壓水。
3廠址附近地下水放射性監測井布設
3．1地下水放射性監測點網布設原則地下水放射性監測點網布設原則如下:①在總體和宏觀上應能控制不同的水文地質單元。②監測重點為具有供水目的的含水層。③監控地下水可能遭受放射性釋放污染的地區，監視放射性釋放源對地下水的污染程度及動態變化，以反映所在區域地下水的放射性污染特征。④考慮監測結果的代表性和實際采樣可行性與可達性，盡可能從常用的民井、生產井以及泉水中選擇布設監測點。
3．2地下水放射性監測井分類布設原則(1)對照井點的布設原則。根據大尺度區域水文地質單元狀況和地下水主要補給來源，在可能的放射性污染區地下水徑流區上游布設1口對照井。(2)現狀監測井點的布設原則。采用控制性布點與功能性布點相結合的布設原則。監測井點應主要布設在核電廠主廠區、廠址周圍環境敏感點、可能的地下水放射性污染源、主要水文地質關注點［10］。
3．3地下水放射性監測井在剖面上的考慮地下水放射性監測井在地質剖面上應作如下考慮:①監測井點的層位應以潛水和可能接受放射性事故釋放影響的有開發利用價值的含水層為主。②潛水監測井不得穿透潛水隔水底板。③應選用取水層與監測目的層相一致，且是常年使用的民井、生產井為監測井(無井可利用時，需布設專門的監測井)。④監測井井深設計應根據監測目的、含水層介質類型及其埋深與厚度來確定，盡可能超過已知最大地下水埋深以下2m［9］。
3．4監測井的具體布設地下水放射性監測井布設時，在剖面上考慮:①可能的民井取水層位;②潛水與承壓水在剖面上的兼顧;③淺部花崗片麻巖風化裂隙發育段與中部花崗片麻巖構造裂隙發育段的兼顧。在平面上充分考慮三級水文地質單元邊界性質及其3個徑流帶的空間分布。(1)對照井點的布設。可考慮在Ⅱ、Ⅲ水文地質單元地下分水嶺北側、F1斷層下盤～巖性邊界南側的花崗片麻巖風化裂隙發育段布設1口對照井，如圖1中的S0點。(2)針對R1徑流帶的考慮。由圖1，2可知，雖然斷裂破碎帶F2是導水通道，由于廠區及其附近地形是西北高、東南低，Ⅲ－3－1單元基巖風化裂隙水即使通過NNE向構造裂隙或NE～NEE向巖脈附近裂隙流向斷裂破碎帶，也不會穿過破碎帶繼續流向F2西側的Ⅲ－3－2單元，只可能在斷裂破碎帶附近匯集并沿著斷裂破碎帶向南流向Ⅲ－1－1單元。因此，可考慮在斷裂破碎帶靠廠址一側的S1點附近選擇1口民井(若有的話)或布設1口地下水放射性監測井。(3)針對R2徑流帶的考慮。同理，Ⅲ－3－1單元基巖風化裂隙水在地形控制下，可能會沿著NNW、NW向構造裂隙和NW向巖脈附近構造裂隙，向東、南方向流向Ⅲ－1－1單元。基于這種考慮，可以在S2點附近布設1口地下水放射性監測井。(4)針對R3徑流帶的考慮。Ⅲ－3－1單元基巖風化裂隙水也有可能沿著近EW向展布的巖脈附近的裂隙匯集到R3徑流帶上，因此可考慮在S3點附近布設1口地下水放射性監測井。
4結語
關鍵詞：南水北調 控制城市和農業地下水超采 合理開發地下水 改造利用咸水
黃淮海平原水資源緊缺，嚴重制約著社會經濟的持續發展，造成地下水超采和生態環境惡化。南水北調工程是解決我國北方水資源嚴重短缺問題的重大舉措。江水北調對減少與制止地下水超采可以提供必要的條件，同時，地下水的合理開發利用在南水北調中也可以發揮開源節流、改善生態環境、改造咸水和防止土壤鹽堿化等重要作用。
1 地下水資源的概念和地下水含水層的特點
1.1 地下水資源的概念
地下水資源包括地下水的儲存量和補給量兩部分。不參與現代水循環、不可再生和恢復的儲存量稱為儲存資源；參與現代水循環、可再生和恢復的補給量稱為補給資源。
儲存資源是地質歷史時期累積形成的地下水資源量，是含水系統中不可再生和恢復、因而不能持續利用的水量。取用含水系統的儲存資源，將導致這部分資源的永久耗失。有些地區具有大厚度的含水層，地下水位變動帶以下的地下水靜儲量非常巨大。因此，20世紀60年代有人提出黃淮海平原地下存在著一個地下海， 90年代初在塔里木盆地和河西走廊也有人提出發現了地下海，認為可以利用的地下水資源非常豐富。然而，地下水儲存量雖然是一種寶貴的地下水資源，但它和礦產資源一樣，一旦消耗，難以恢復，因而是不可持續利用的。只有在利用過程中可以不斷恢復和補償的地下水補給量才是可持續利用的地下水資源。
補給資源是指一個含水系統在單位時間里、可以持續獲得補充的水質、水溫合乎一定標準的水量。原則上在一個含水系統中提取的地下水量不超過其補給資源時，水源便有持續供應的保證。地下水的補給量包括天然補給（山前側向補給和垂向補給）和轉化補給（地表水體補給、地表水灌溉渠系和田間灌溉水補給，含水層之間的越流補給，以及地下水灌溉回歸補給等，但地下水灌溉回歸轉化補給只作為地下水的補給量，一般不能算作地下水資源）。由于地下水補給的一部分將消耗于不可避免的潛水蒸發、天然生態耗水、地下水的排泄，而不能全部被開發利用，地下水的可開采利用量僅是補給量的一部分。這部分可以開采利用又不致引起難以承受的環境損害（如城區和濱海地區的地面沉降，干旱地區的土地沙化等）的水量稱為可持續開采量或可采資源。有些地區將地下水的全部補給量作為地下水的可采量而進行開發利用，將造成地下水的超采。
不同的地下水含水層可開采利用的地下水資源不同，必須根據含水層的特點合理開發地下水資源。
1.2 地下水含水層水資源的特點
平原地區松散巖層中的主要含水層為淺層水和深層承壓水。淺層地下水指地表以下的潛水和潛水-微承壓水，可以直接接受大氣降水和地表水的補給。深層承壓水指埋藏在深部弱透水層間含水層中的承壓水。
20世紀70年代初期，人們根據傳統的地下水資源的概念和地下水含水層的部分特點，認為深層承壓水具有以下優點： 1）地下水承壓水位高，開采初期有的地區水位高出地面，水井可以自流；2）含水砂層厚、導水性強、水井出水量大；3）水質好、不易受到污染；4）承壓水位不易受到氣候條件的影響等。而對淺層水則認為：1）缺乏良好含水砂層或砂層厚度小、水井出水量小；2）含水層導水性差，側向補給相對較小；3）淺層水水質差、易受地表水體污染等。在這種認識下，20世紀60~70年代許多農村和城市大量開采深層承壓地下水，特別是某些地方的政策導向也是鼓勵開采深層水，打深井國家給予補助，而打淺井則不予補助。由于深層水的大量開采，造成承壓水位大幅度下降，形成大面積的承壓水位降落漏斗。 近30多年來的實踐表明，上述對地下水含水層的認識是不夠全面的。實踐使人們對淺層潛水和深層承壓水含水層和資源的特點有了更為全面的認識。
1.2.1 淺層地下水（包括潛水和淺層潛水-承壓水）開采量的組成 淺層地下水的補給和消耗：（1）地區內部的垂向補給和消耗：降雨補給、河流和渠道滲漏補給、田間灌溉水補給、越層補給；潛水蒸發、越層消耗。（2）來自地下水側向補給和排出區外的地下水排泄。（3）開發利用過程中由于水位下降，含水層疏干而動用的地下水儲存量（這部分不能作為可持續利用的地下水資源量）。在含水層的給水度為μ，單位面積上（m2）由于水位下降S (m) 而釋放的水量W(m3)為W = μS
淺層地下水的優點是：1）可以直接接受大氣降水和地表水體和地下徑流的垂直和側向補給，開采利用后可以不斷得到恢復和補償，因而是可以持續利用的。2）含水層埋藏淺，可用淺井開采，工程造價低。3）淺層地下水的給水度遠大于深層承壓水含水層，相同開采水量條件下水位下降小，運行費用低于深層承壓水。
在補給量和水質有保證的條件下，淺層地下水可作為農業用水的主要水源和城市工業和生活用水的后備或輔助水源。
1.2.2 深層地下水開采量的組成 深層承壓水的補給和消耗：1）來自山前的天然地下水側向補給和排出區外的地下水排泄。在開采區遠離補給邊界的情況下，側向補給量是十分有限的。2）地區內部的垂向補給和消耗：承壓含水層上下均有弱透水層或隔水層阻隔，不能直接承受降雨、河渠滲漏和灌溉水補給，在開采過程中只有來自或進入相鄰含水層的越層補給。3）開發利用中由于承壓水頭的下降，含水層和弱透水層的彈性（或彈塑性）壓密而釋放的水量（對粘性土主要是塑性壓密，即使回灌也難以恢復）。這部分水量是不可補償的，主要是動用的含水層中原有的地下水儲存量，不能作為可持續利用的地下水資源量。在承壓含水層的彈性給水度為μe，單位面積上（m2）由于承壓水位下降Sc (m) ，承壓含水層和弱透水層釋放的水量Wc (m3)為
Wc = μe Sc (1)
承壓含水層的彈性給水度為
μe = γmβs + nγmβ= γm(βs + nβ)
μe =μ1 m
μ1 =γ(βs + nβ)
式中γ為水的容重，βs 為含水層的壓縮系數， n 為含水層的空隙度，βw為水的壓縮系數，μ1 為單位厚度的含水層，單位承壓水頭下降所釋放出來的彈性釋水量（1/m）。在深層承壓水開發利用中，由于單位水頭的下降，自含水層上下的弱透水層釋放的水量計算方法與含水層相同，只是其厚度m、壓縮系數?s和空隙度 n不同。
如上所述，開采深層地下水得到的水量主要來自由于水位下降而引起的含水層和弱透水土層壓密、水體膨脹引起的彈性釋放、側向補給和越層補給，來自土層壓密和彈性釋放的水量均是動用儲存量。在承壓含水層以上有咸水覆蓋的地區開采的越層補給的淡水量也是動用儲存量，只有在無咸水覆蓋的地區部分越層補給的水量來自潛水或淺層地下。這部分水量雖然是可以持續利用的，但它來自淺層水的越層消耗量，并已計算在潛水（或淺層水）資源量中，屬于淺層水和深層水資源的重復量。在遠離山前的地區側向補給十分微弱，由于地下水的開采水位下降而引起的側向補給實際上也是動用鄰區的地下水儲存量。根據以上情況自深層承壓水開采的水量，除山前地區有一定的側向補給和在無咸水覆蓋區有少量越層補給的水量外，幾乎全部是動用儲存量，而開采儲存量是不可持續的。
1.3 地下水可采量（地下水可采資源）
如前所述，地下水的儲存量是不可持續利用的的資源，只有在開發利用過程中不斷可以恢復、補償的地下水量才是可以持續利用的地下水資源。地下水資源評價的任務主要是估算可持續開采利用的符合水質要求，且不會引起不可承受的生態環境損害的地下水量，即可采資源量。由于地下水補給的一部分將消耗于耕地農作物的騰發和不可避免的潛水蒸發、天然生態耗水、地下水的排泄，而不能全部被開發利用，地下水的可開采量僅是補給量的一部分。一個地區的地下水可采量需要通過地下水的采補平衡分析和地下水的模擬才能確定，但為簡便計，生產實踐中一般常將地下水補給量乘以一個小于一的經驗可開采系數求得地下水可開采量。半濕潤地區一方面有河渠滲漏和田間灌溉水的補給，另一方面又有降水入滲，地下水的可開采系數較高（有時可達0.7~0.9）。干旱地區降水量稀少，地下水的補給大部來自地表水的轉化，且有相當一部分消耗于農田和非耕地天然植被的騰發，地下水的可開采系數遠小于半濕潤地區。由于地下水的可開采系數是一個經驗系數，一些干旱地區借用半濕潤的華北地區的經驗數值，估算的地下水可開采量將顯著偏高。深層地下水在開采時獲得的補給量中除有限的側向補給和越層補給（且與潛水補給有重復計算）外，幾乎全部來自地下水的儲存量，而儲存量是不能作為地下水可采量而持續開采利用的。
在地下水補給量的計算中需要有一系列的補給參數，在利用補給量計算可采量時又需要有一個經驗的可采系數，計算的過程復雜，系數的選擇又有很大的任意性。由于降水量和地表引水量是地區地下水的主要補給來源，生態需水也主要決定于降水蒸發等氣象條件，地區內地下水的可開采量除決定于土地利用系數和水文地質條件外，主要決定于降水量和地表引水量。因此，可以近似地根據降水量不同的典型地區地下水可開采量與地表水引水量的經驗比值，近似地估算地下水的可采量。
2 南水北調受水區地下水開采現狀
近期南水北調受水區主要為海河平原和淮河平原的部分地區。根據國土資源部水文地質環境地質研究所《海河流域地下水資源現狀評價及典型區環境地質效應分析》資料，海河流域平原地下水可采量和現狀條件下實際年開采量如表1所示。.年平均總超采量為 44.6 億m3/a， 其中淺層地下水超采量為23.6 億m3/a，深層地下水超采量為21.0 億m3/a.自1958年以來海河流域平原區累計超采量為895.8億m3，其中淺層地下水超采471.2億m3，深層地下水超采424.6億m3，見表1。根據表1， 現狀年海灤河流域平原內有部分地區淺層地下水超采，總超采量為23.63億m3。部分地區淺層地下水尚有盈余，總計盈余29.19億m3。根據表1，深層地下水年可采量為13.07億m3，是由側向補給和越流補給兩項組成的。海河東部平原約有50%的面積存在上覆淺層咸水，由于在這種地區不能接受降雨入滲補給的淡水，所開采的越層補給的水量動用的仍然是地下水的儲存量，這種水量是不可持續的，因此不能作為可可持續開采資源。在越層補給的水量來自無咸水覆蓋的地區，深層地下水的補給來自淺層水的越層排泄，這部分水量應自淺層水的可采量中扣除，才能作為可采資源，因此海河流域淺層水和深層水的可采量總和應為表1中的淺層水的可采量與深層水側向補給量之和。對于河北平原深層水的補給量問題曾有多個文獻進行探討，例如，郭永海等認為滄州地區深層水的側向補給僅有總開采量的3 ~ 4% 左右[8]; 根據陳寧生等對黑龍港地區地下水開采狀況的分析資料[2]，深層地下水的開采量中有10.57%來自山區的側向補給，各種文獻給出的數字差別很大。 若采用最大的10.57% 來估算深層水的側向補給量，在開采量為33.8億m3的情況下最多不超過3.6億m3。淺層和深層的總超采量可能在53.8億m3以上，大于表1中給出的44.64億m3。
地下水的超采對農業灌溉和生態環境造成了嚴重影響。主要表現在：1)地下水持續下降、形成大面積地下水漏斗，部分地區含水層被疏干；2)海水入侵與水質惡化 ； 3)超采區發生地面沉降、裂縫和塌陷； 4)提水費用增加、含水層枯竭、機井報廢； 5)天然植被衰退，生態環境惡化； 6)由于超采區地下水位低于臨近地區，不僅灌區地表水帶來的鹽分無法外排，鄰區地下水中的鹽分也向超采區聚集，造成地下水礦化度增加、土壤鹽漬化加劇等一系列生產和環境問題。
3 南水北調受水區城市用水應嚴格控制地下水超采
北方平原地區地下水的補給主要來自大氣降水和地表水灌溉入滲，地區內的垂直補給占整個補給量的85%~90%以上[2]，見表2。城市地區地表多為不透水的道路房屋所覆蓋，少量綠地降雨入滲和輸水管道滲漏補給的水量很少，除靠近山前的城市有一定的側向補給可以利用外，城市本身地下水可采資源有限。由于地下水的補給量基本上是均勻分布于整個地區，地下水資源也應采取就地補給就地開采的方式用于農業，不宜在城市集中開采地下水，用來解決工業和生活用水問題。
目前在一些水資源規劃中，將由于地表水灌溉和降水補給的地下水量的大部分分配給城市工業和生活用水，實際上是擠占農業用水。含水層中的地下水與地表水不同，是不能任意從一個地區向另外一個地區轉移的，分散補給的地下水集中用于城市開采， 勢必造成超采，形成地下水位下降漏斗。根據國家發展計劃委員會、水利部《南水北調工程總體規劃》資料，南水北調中線沿線地下水位剖面圖，見圖1、圖2 ，可以看到每個城市地面以下均有一個漏斗中心。降水和地表水對地下水的補給強度一般充其量不超過200 mm/a， 但集中開采的城市水源地開采強度常在4 000 mm/a以上，不僅遠超過城市本身的補給量，而且也動用了農業地區的補給量和儲存量。產生這種情況的原因，關鍵是對城區和深層地下水開采區地下水可采資源的認識問題，許多城市的地下水資源評價都是與市區附近地區地下水資源評價一起進行，而不是單獨估算城市本身的地下水補給量和可采量。同時市區的可采量往往是根據地下水位滿足在一定的開采方案（總開采量和開采布局）條件下，在一定的期間內不超過一定地下水位或承壓水位埋深的要求確定的。如果不超過要求的深度，則把這個開采量作為地下水的可采資源。過去30年來城市地下水位在持續下降的事實，已經表明地下水嚴重超采，在南水北調地下水開采規劃中，應采取堅決的措施減少和控制地下水的開采量。在水資源短缺的情況下短期超采是可以允許的，但在今后30年內仍然把目前的開采量作為可供水量，后果將不堪設想。在地區水資源規劃中應吸取過去30年的教訓，城鎮工業生活用水應主要改用地表水供水，而將擠占的地下水還給農業。
地下水與地表水水質現狀
1地表水水質現狀
本次在溪溝中采取了控制性水點的3組能較好控制模擬區范圍的地表水進行分析測試，地表水水質評價按《地表水環境質量標準》(GB3838－2002)進行。采取的地表水樣基本能達到地表水環境質量標準的Ⅰ～Ⅱ類地表水標準。SO42－和NH4+含量的均值分別為10mg/L與0.15mg/L。
2地下水水質現狀
模擬區地下水水質現狀評價采用現行國家標準《地下水質量標準》(GB/T14848－1993)中規定的單項評價的方法，地下水各單項指標中大部分均達到Ⅰ～Ⅱ類地下水標準，僅鐵與氨氮含量達到Ⅲ～Ⅳ類地下水標準。SO42－和NH4+含量的均值分別為22mg/L與0.21mg/L。
模型建立與校驗
本次數值計算采用的軟件是有限單元法的FEFLOW軟件。選取地下水環境較敏感的具代表性的、典型的水文地質單元作為模擬區(如圖1)。
1模型建立
1）概念模型
概念模型中的錯誤會導致預測的失敗［1］，因此要建立正確的概念模型。(1)模擬對象概化模擬區地下水類型主要分為松散巖類孔隙水和基巖風化網狀裂隙水。天然條件下，地下水自山區向溝谷區徑流，山區水力梯度較大，溝谷區相對較小。本次數值模擬主要針對區內的各含水層，即礦區稀土開采對地下水環境的影響進行預測與評價，選定第四系松散巖類孔隙水和直至微風化的基巖裂隙水作為主要的模擬對象。(2)污染源概化模擬區稀土礦面積約為20500m2，原地浸析開采工藝所用浸出液為硫酸銨(NH4+和SO42－)，每隔(4～5)m×(4～5)m的間隔布置注液孔，共設置330口注液孔。因此將污染源概化為連續恒定排放的多點源污染，將SO42－和NH4+確定為有關的特征污染因子。(3)邊界條件本模型滲流場的上邊界由降水入滲補給邊界以及潛水蒸發排泄邊界混合而成，模型的底面與其下伏的完整基巖無水量交換，設置為隔水邊界，西部及東部部分邊界為定水頭邊界，水頭為河流水位，北部及東部為分水嶺，設為隔水邊界。污染物濃度場西部和東部部分地區為第一類邊界，此處取本區地表水中SO42－背景值約為10mg/L，NH4+背景值為0.15mg/L，東部及北部為零通量邊界，注液孔為定通量的第二類邊界。
2）數學模型
通過對區內水文地質條件和開采工藝的系統分析，依據滲流連續性方程和達西定律，建立與區內地下水系統水文地質概念模型相對應的三維非穩定流和溶質運移數學模型［5］。
3）計算模型
(1)空間離散
根據評價區的實際水文地質條件及含水層邊界的幾何形狀，對模擬區采用三角剖分法進行自動網格剖分，在注液孔、邊界等位置適當加密;模擬區剖分地層共計5層，自上而下為第四系松散層、全風化層(礦層)、強風化層、中風化層和微風化層，三維網格共計剖分結點443610個，有限單元格個數為727990個，如圖2所示。
(2)時間離散
根據礦山服務年限與建設階段，模擬時長選取不同的時間，穩產時長為8年，減產及掃尾時長為2年，開采結束后，時長延長10年，時間步長與每月天數一致。
(3)初始及邊界條件
模擬區由鉆孔水位和模擬所得水頭作為初始流場，由現狀水化學分析所得的離子濃度值作為初始濃度，此處為水樣中SO42－平均濃度值，約為22mg/L，NH4+約為0.21mg/L。邊界條件如前所述的設定。
(4)參數取值
根據水文地質試驗及含水層滲透性特征，對滲透系數、孔隙度、給水度等參數賦值，入滲系數和彌散系數由于缺乏實測資料，根據各自的巖性特征和相關研究取經驗值，水文地質參數初始賦值見表1。
2模型識別與校驗
上述步驟建立的地下水滲流數值模擬模型是否能全面、客觀地表征模擬區實際的水文地質條件和特征，需要進行識別驗證，根據給出參數初始值及其變化范圍、邊界條件與初始條件，用反演與正演計算求解水頭函數，計算完成后，將計算結果和實測曲線進行擬合比較，不斷調整參數初值。通過反復多次計算，使計算水頭(濃度)與實測水頭(濃度)符合擬合要求。從校驗后的模擬水頭值與觀測水頭值對比(圖3)，模擬區內的三個鉆孔的水位均在標準比較線附近，模型較好地反映了區內地下水實際流場，可為下一步地下水環境影響預測提供可靠依據。從模擬區地下水流場模擬結果(圖4)看，流場的形態與地形地貌密切相關，模擬所得流場基本上反映了礦區的地下水補、徑、排條件。
地下水污染影響模擬預測
稀土開采對地下水環境的影響分兩種工況條件預測，分別為母液集取率85%(設計回收率)與原地浸礦采場母液滲漏隨地下水運移至溪溝時，溪溝邊水質達標時的最低源強。模擬預測1年、3年、10年、15年等4個時間段SO42－和NH4+在各含水層中分布運移情況。
1母液集取率85%時地下水污染變化預測
母液集取率85%為稀土開采過程中正常的集取率，預測此工況條件下稀土開采對地下水環境的影響具有現實意義。各含水層不同時段兩種特征離子布預測結果如圖5和圖6所示:從圖5、圖6可知，模擬區溪溝邊第四系松散含水層SO42－濃度在第7年達最大，最大濃度為130.25mg/L，達到地下水的Ⅲ類水標準。全風化層和中風化層溪溝邊地下水SO42－最大濃度均小于第四系松散含水層最大濃度。模擬區溪溝邊SO42－未出現超標。模擬區溪溝邊第四系松散含水層NH4+濃度第1年為0.18mg/L、第3年為0.19mg/L，達到地下水Ⅲ類水標準;在第7年最大為0.85mg/L，超過Ⅲ類地下水水標準(0.2mg/L)，超標倍數25倍;在第15年氨氮濃度降為0.18mg/L，達到地下水Ⅲ類水標準。全風化層和中風化層溪溝邊地下水NH4+最大濃度均小于第四系松散含水層最大濃度。
2溪溝邊水質達標時最低源強預測
溪溝邊地下水水質達Ⅲ類標準時地下水中SO42－濃度需≤250mg/L，NH4+需≤0.20mg/L，經模型反復試算，單井中每天的母液泄漏量應小于0.025m3/d，評價區每天的母液泄漏總量約為8.25m3/d，此強度的源強不會對溪溝邊地下水造成污染。各含水層不同時段兩種特征離子分布預測結果如圖7和圖8所示。
關鍵詞：地下水數值模擬系統、礦井涌水量計算、實際應用
中圖分類號：TU991.11文獻標識碼： A
正文：
礦井涌水量的準確預測對于防止礦井突水、淹井等惡性突發事故有著重要的意義，同時也能大大降低生產成本，保障礦山的安全生產。【1】
一、地下水數值模擬系統
（一）概況
地下水數值模擬系統主要用來解決各類水文地質問題，并起到一定的預測作用，其模擬任務主要有四種，分別為地下水運移模擬、水流模擬、反應模擬以及反應運移模擬。在模擬模型的簡歷過程中，需要針對其中某一個目標，模型的建立步驟一般有這樣幾點：1、建立概念模型；2、選擇數學模型；3將數學模型進行數值化；4、模型校正；5、校正靈敏度分析；6、模型驗證；7、預測；8、預測靈敏度分析；9、給出模擬設計與結果；10、后續檢查；11、模型再設計。
地下水數值模擬系統是隨著計算機出現而發展起來的，以有限單元法為基本計算方法，在分割近似原理的指導下，將復雜的非線性問題簡化為線性問題，從而避開了解析法求解微分方程時各種嚴格理想化的要求，使數值模擬系統更能靈活地適用于各種礦井涌水量的計算。【2】現目前常用的地下水數值模擬軟件有美國開發的GMS（其中MODFLOW是世界上使用最廣泛的三維地下水水流模型）、Visual MODFLOW、Visual Groundwater、PHREEQC、TNTmips等是運用較為廣泛的軟件。
二、實際應用
（一）鄭煤盛源煤業有限公司概況
寶豐盛源煤業位于寶豐縣大營鎮宋坪村西南方，其由寶豐縣大營鎮宋坪村辦煤礦和大營鎮雙魚山二礦于2007年被鄭煤集團整合而成,并于2010年加入中國有色金屬工業集團。地處平頂山市寶豐縣內，緊鄰207國道，交通十分便利。礦井設計生產能力為30萬噸每年，煤種為1/3焦，是優質的煉焦用煤。
1、可采煤層。
主要開采山西組下部的二1煤層以及一4煤層。
2、煤層標高。
二1煤層深埋280m~338m，煤層開采深度標高為-140m~0m;一4煤層深埋261m~400m，煤層開采深度地板標高為-160m~-30m。
（二）礦井的水文地質
該礦區的主要含水層有四個系層：寒武系上統崮山組，二又疊系下統山西組、下石盒子組，石炭系上統本溪組和太原組，第四系。
第一系層：寒武系上統崮山組含水層。白云質灰巖，厚59~131m，無泉水出露。
第二系層：二又疊系下統山西組、下石盒子組含水層。其中山西組是由二1煤層上部大占香碳砂巖段中的粗粒巖、砂巖段構成；下石盒子組是由下部中、粗粒砂巖組成，該層含砂巖裂痕承壓水，富水性較差，不威脅煤礦開采。
第三系層：石炭系上統本溪組和太原組含水層，巖性為灰至深灰色結晶灰巖，含水層由L1~L8（L1灰巖厚為0.33~15.76m）薄層狀灰巖和中粒砂巖組成。該巖層承壓性較好，存儲水量較多，水壓較高，但其分布并不均勻。
第四系層：第四系含水層。由沖擊巖、沙石巖組成，直接覆蓋在下伏地層上，對礦井開采有一定的影響。
（三）模型的建立
概念模型的建立是一個極為復雜的過程，需要我們充分了解模擬地區的地質構造、水文地質、巖石礦物、氣象、地形地貌、工農業利用等一切與地下水相關的關系點。【3】
在劃分水文地質單元，確定模擬邊界和范圍之前，我們應該準備：地形地貌圖、第四紀地質圖、水文地質圖、地下水等水位線及埋深圖、模擬區遙感影像數據、有關的區域地下水方面的調查勘察研究報告及成果。
（四）模型的結構
首先應該對模擬區域的地質結構和水文地質條件加以概化，建立水文地質概念模型，然后構建相關數值模型。
1、有剖面線的位置的水文地質剖面圖；
2、詳細的鉆孔、深孔資料（附有名稱、坐標、孔標高、終孔深度、分層信息以及巖性描述等）；
3、以完整的水文地質單元作為模擬的區域范圍，考慮到有些邊界和范圍過于偏遠，應該考慮擴大模擬區的范圍，適時可采用模型嵌套技術。
（五）模型的參數
1、潛水、承壓含水層和弱透水層平、根據巖性和抽水試驗分區的垂向滲透系數的分區圖與數值；
2、承壓水含水層存水率的分區和相關數值；
3、潛水含水層的導水程度的分區和數值；
4、弱透水層的存儲率的分區圖和數值；
5、各類滲水實驗的資料和研究成果；
6、各層的有效鉆孔的隙度。
（六）實際案例
1、確定一4煤層為計算區域，對計算區域進行三角分區和參數分區；
2、對一4煤層的含水系統內部進行概化，對其邊界形態進行簡化，對邊界進水類型進行劃分以及地下水的相關運動狀態；
3、明確各分區的參數值，要詳細了解一4煤層每個節點、每個分單元的信息，以及觀察鉆孔的水位信息和抽水孔水量信息，計算時段信息等。
在這個水文地質模型中將一4煤層共劃分為20個分區，650個節點，分單元5512個，有效單元5082個，觀測孔號5個。
表1 地下水位觀測值擬合統計
其中我們選取了1號孔水位觀測值進行研究，可得出：
表2 各分區參數計算
最后通過系統模擬可以計算出一4煤層的正常涌水量為222m²/h，最大涌水量為289m²/h。
（四）結語
近年來，隨著科技的不斷進步和發展，水文地質工作者們擁有了大量的科學決策和科學管理信息的方法。地下水數值模擬系統可以量化地下水的動態變化與人類開采活動的關系，可以比較不同開采方案并預測其對環境造成的影響。由此可見，地下水數值模擬系統在實踐中是可以得到廣泛運用的，它將在國家制定區域水政策以及各企事業單位開礦采礦事業中做出重大的貢獻。由此可以預測，地下水數值模擬系統在礦井涌水量研究應用中的前景是無限廣闊的，應該引起相關工作者的重視。
參考文獻：
【1】魏軍，《礦井涌水量的數值模擬研究》，2006年12月
關鍵詞：地下水；水質評價；評價現狀；展望
水資源匱乏問題愈加嚴重，已經引起了全社會的關注。考慮到水資源匱乏會影響人類的生存與發展，所以必須采取有針對性的措施對地球現有資源進行保護，或開發利用地下水源，全面提高地下水源利用率。地下水水質評價是地下水開發和利用中首要環節，目的是通過對地下水化學資料的分析，科學評價出某地區地下水源的質量，并對其該地區地下水質量狀況進行動態監測，預防地下水水質惡化。由此可見，地下水水質評價在地下水保護和開發利用工作中發揮的作用是極其巨大的。下面對地下水水質評價現狀作詳細分析。
一、地下水水質評價指標探討
地下水水質評價要求具備一定的客觀性、代表性以及全面性，這就要求在評價分析時科學、合理的選擇評價方法，盡量提高地下水水質評價的工作效率。在實際工作中，地下水水質評價的關鍵在于評價指標的選取，簡單來說，評價指標不同，工作中得到的最后評價結果也會大不相同。
水質標準這一概念的興起在上世紀20年代初，西方某個經濟略為發達的國家最早注意到了水源安全飲用問題，并提出和制定了關于公共衛生用水的標準，為人類用水安全標準體系的發展奠定了基礎。但由于受到技術條件限制，早期的公共衛生用水標準都比較簡單，suo9制定的水質監測指標也相對較少，并不能對水源水質作全方位的監測。后隨著環境污染問題的越加嚴重，水中污染物種類及數量也增加得越多，導致最初的水質監測技術和標準失去效用，無法對水中新增污染物進行監測，最終造成人類生命遭受水污染威脅的局面。為了解決以上問題，研究人員結合時代背景，將一些先進的科學技術應用到水質監測中，并對落后的、不健全的水質標準作出更改，經過多年發展之后，最終發展到了2個級別、4個大類，229個評價指標程度。進一步保障了人類飲水安全。
近年來，我國水資源保護工作得到了很大的發展，不僅在實際做法上獲得了較大的成就，而且還改進、完善了水資源質量評價標準，先后頒布了多種水資源質量標準，如《地表水環境質量標準》、《地下水質量標準》、《生活飲用水衛生標準》等等，這些體制的建立促進了我國水資源保護工作的發展，同時也為是我國水資源開發利用提供了強而有力的法律保障。為了緩解我國現階段所面臨的水資源匱乏問題，國家相關部門建議開發評價地下水，利用豐富的地下水資源來緩解飲水供需矛盾，解決實際性的問題。但考慮到地下水資源的污染問題比較嚴重，在開發利用之前必須對地下水的水質進行評估評價，利用國家標準對地下水水質進行考核，為地下水資源的開發利用、管理保護等工作提供科學保障。
國家不同、地質不同，人們所制定的地下水水質評價標準也大不相同。拿我國的生活飲用水評價來說，我國衛生飲用水評價標準與世界衛生組織設定的衛生標準就存在不同，主要表現在如下方面：
（1）我國生活飲用水評價標準將水源的化學指標與感官形狀進行了劃分，并納入了水質的毒理學指指標，所呈現出來的特點是直觀明了，比世界衛生組織制定的水質評價標準更具優勢。
（2）從水質量評價指標的總量上看，我國現行所使用的飲用水衛生標準中所社設定的指標總量比世界衛生組織設定的指標總量要少很多，即使在2009年后有了新的改變，但總的來說還是偏少，尤其在微生物評價指標和有機組分評價指標兩個方面。
二、地下水水質評價方法
作為地下水水質評價的工具和手段，選取的評價方法是否合理也是地下水水質評價結果客觀與否的關鍵。隨著科學技術的不斷進步，世界各國的專家學者對地下水水質評價方法進行了深入的探索，也提出了很多評價方法和模型。但由于評價因子與水質等級問的非常復雜的非線性關系，以及水體污染的隨機性和模糊性，對于地下水水質評價至今仍沒有一個被廣泛接受的評價模型。
1、單因子評價方法
單項因子評價是指分別對單個指標進行分析評價。該方法計算簡便，且通過評價結果能直觀地反映水質中哪一類或哪幾類因子超標，同時可以清晰地判斷出主要污染因子和主要污染區域。但是由于是對單個水質指標獨立進行評價，因此得到的評價結果不能全面地反映地下水質量的整體狀況，可能會導致較大的偏差。
2、綜合評價方法
2.1綜合指數法
通過多個指標并賦予各指標不同的權重的綜合判斷確定地下水質標準的綜合指數法在地下水水質評價中一直被廣泛應用。該方法簡潔易懂、運算方便、物理概念清晰，決策者和公眾可以快捷明了地通過評價結果掌握水質信息。
2.2人工神經網絡
與傳統的綜合指標評價方法相比主要具有以下的優點：1）通過模型的自學習和自適應能力，可自動獲得水質參數間的合理權重，無需人為干預，因此評價結果具有客觀性。2）一旦對標準訓練完畢，就可以用訓練好的網絡對實測樣本進行評價，計算簡便，可操作性強。3）通過在訓練過程中適當改變輸入節點數和輸出節點數，來修改評價參數和等級，從而使模型的應用具有一定的靈活性。
2.3模糊綜合評判法
地下水水質評價中的污染程度、水質類別都是一些客觀存在的模糊概念和模糊現象，簡單地根據某一數字界限來對地下水水質進行研究和評價是不合適的。而模糊集理論的在地下水水質評價中的應用與傳統的評價方法相比更適應于水質污染級別劃分的模糊性，能更客觀地反映水質的實際狀況。模糊綜合評判法最主要的優點就是通過構造隸屬函數可以很好地反映水質界限的模糊性。
三、結束語
綜上所述，地下水水質評價在水資源保護和水資源開發利用中占據著重要地位，為了能有效緩解水資源匱乏問題，我們有必要對地下水進行開發，但同時為了保證地下水水質的合格，必須在水源利用前期對地下水水質進行科學評價。地下水水質評價的關鍵在于評價質量指標，我國相關部門應該盡快完善地下水水質評價質量標準，加強地下水管理和加大水質監測力度，切實促進我國水資源保護事業的發展。■
參考文獻
[1] 暢利毛，鄭和祥，閆秀生. 通遼市地下水質量評價[J]. 內蒙古水利. 2010（03）
