1樓：中地數媒
（一）基礎理論
地下水系統是一種開放系統，它與其環境有著極為密切的物質和能量的交換關係，與大氣圈、岩石圈、生物圈和水圈之間通過降水、蒸發、下滲和徑流等水文過程不斷進行水分交換，在這種水交換過程中水的數量、質量和狀態都在不斷地改變著。地下水的數量、質量及其時空分佈變化的同時，還改變與地下水密切相關的生態環境和地質環境性狀。
在地下水系統中的任一部分注入或排出水量，都會影響整個地下水系統各個組成部分。當地下水系統被長期持續作為供水水源利用時，原則上要求實際開採量等於它所獲得的補給量。不論在同一個地下水系統中打井數量的多少，所能開採的地下水數量之和不應超過該地下水系統的有效補給量。
對處於同一地下水系統的若干水源地，不應分別求算其可開採資源量，那樣會造成水量重複計算。若按這樣的水量各自為政地開採地下水，必然超過地下水系統的補給量，而造成區域性地下水位持續下降，或生態環境或地質環境變化。
由地下水的系統性所決定，水量和水質及功能評價都應按自然系統來進行，開發利用時應充分考慮系統內各個子系統的聯絡和制約關係，使各子系統均能協調發展。一個地下水系統能夠可持續利用，原則上供水量等於其從外界獲得的補給量，地下水資源的可恢復性是其長期持續供水的保證。即使是規模巨大、儲存水量十分豐富的地下水系統，若賦存其中的水不具有可恢復性，則儲存水量將逐漸消耗，最終供水無以為繼。
地下水是我們賴以生存環境中的重要組成，在生態和地質環境中具有不可替代的作用，對於社會經濟發展具有獨特的安全、戰略資源保障功能和水資源多年調蓄-平衡功能，以及乾旱半乾旱區生態環境維持支撐功能。地下水不僅是一種資源，還是生態系統和地質環境的重要組成部分，具有資源、生態、環境和調蓄多重屬性功能；地下水多重屬性功能彼此之間互相作用，互相制約，動因是區域地下水更新能力和水迴圈演化。地下水多重屬性功能具有區位特徵，不同地區或同一流域不同地段，優勢屬性功能和可持續利用能力各不相同，甚至存在較大差異，但是，上、下游之間彼此互動關聯。
只有掌握了地下水功能與區域地下水更新能力和水迴圈演化之間互動機理，才有可能充分利用地下水功能，最大限度地發揮地下水的資源、環境、生態功能作用，提高區域地下水可持續利用能力和戰略資源安全保障能力。
（二）評價原理
從圖5-1可見，地下水功能評價由系統層（a）、功能層（b）、屬性層（c）和指標層（d）4個層次有機構成。其中，a層是評價系統的總目標，只有一個要素，即地下水功能的可持續利用性狀況。b層是描述總目標的功能準則，由資源功能（b1）、生態功能（b2）和地質環境功能（b3）構成。
c層是描述各功能層（bi）的屬性指標，由m個屬性指標c1，c2，c3，c4，c5，c6，c7，c8，c9，c10，…，cm構成，是各功能狀況的評價基礎。d層是描述各屬性指標（ci）的最基礎指標，它們分別從不同側面反映地下水系統某一屬性狀況，是地下水功能評價的根基和具體評價要素，由n個d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7，d8，d9，d10，…，dn構成（表5-2）。
表5-2 地下水功能評價指標體系、指標意義與等級劃分表
續表從圖5-2可見，地下水功能評價採用的方法是指標的群組、屬性的歸類、功能的聚合、系統唯一的層次邏輯推理與分析原理。自上而下，系統層、功能層、屬性層、指標層依次規則或準則約束；自下而上，指標層、屬性層、功能層、系統層依次評價。同時，還可根據需要，分別獲得屬性層、功能層、系統層的評價結果，服務於不同目標的需求。
圖5-2 地下水功能評價原理示意圖
地下水功能評價的指標體系構建是地下水功能評價的重要基礎，它是根據研究區的具體條件、研究程度和資料享有情況，遴選和確定d層的具體指標。在d層中需要確定多少個具體指標，不完全取決評價者的主觀願望。研究區地下水系統複雜程度、研究程度、各類資料積累程度和專案要求等，綜合制約d層指標選取狀況。
設d層具體指標的數量和內容，應以能夠較好地反映研究區地下水功能實際狀況為原則，一般情況下每一屬性所屬的要素指標不宜少於3個，也不宜多於6個。指標太少，容易造成屬性表達的偏見；指標太多，容易增加不必要的工作量和資料處理的難度。
下面介紹地下水功能評價可以借鑑的d層指標。
1.地下水資源功能的d層指標
在地下水資源功能中，建議從“資源佔有性”、“資源再生性”、“資源調節性”和“資源可用性”4個方面歸類，分別建立的指標總量控制在20個以內。
（1）資源佔有性要素指標
區外補給資源佔有率是指人為從研究區域外調入補給資源的模數與該系統全區平均補給資源模數的比率。該指標是表明從研究區以外流入的水資源對被評價分割槽（帶）地下水資源承載能力的貢獻率。
區內補給資源佔有率是指被評價分割槽（帶）從域內獲取補給資源的模數與該系統全區平均補給資源模數的比率。該指標是表明被評價分割槽（帶）內地下水資源形成與更新能力對地下水資源承載能力的貢獻率。
儲存資源佔有率是指被評價分割槽（帶）地下水儲存資源模數與該系統全區平均儲存資源模數的比率。該指標是表達被評價分割槽（帶）地下水儲存資源的富有程度及在研究區所處的水平。
可利用資源佔有率是指被評價分割槽（帶）地下水可利用資源模數與該系統全區平均可利用資源模數的比率。該指標是反映被評價分割槽（帶）地下水資源可利用能力及在研究區所處的水平。
（2）資源再生性要素指標
補儲更新率是指被評價分割槽（帶）補給資源模數與儲存資源模數的比率。該指標是從儲存資源角度反映被評價分割槽（帶）地下水所具備的補給能力狀況。
補給可用率是指被評價分割槽（帶）補給資源模數與可利用資源模數的比率。該指標是從可利用資源角度反映被評價分割槽（帶）地下水所具備的補給能力狀況。
補採平衡率是指被評價分割槽（帶）近5～12年均補給量與對應年均開採量的比率。該指標是試圖從適宜時間系列段（例如5～12年）實際補給與實際開採狀況反映被評價分割槽（帶）地下水資源再生性。
降水補給率是指被評價分割槽（帶）的近5～12年均降水量與對應年均補給量的比率。該指標是試圖從適宜時間系列段（例如5～12年）大氣降水對地下水補給貢獻狀況反映被評價分割槽（帶）的再生性。
（3）資源調節性要素指標
水位變差補給比是指被評價分割槽（帶）的近5～12年均補給量與對應年均水位變差的比率。該指標是試圖從適宜時間系列段（例如5～12年）地下水位對補給響應狀況反映被評價分割槽（帶）地下水資源所具備的調節能力狀況。
水位變差開採比是指被評價分割槽（帶）的近5～12年均開採量與對應年均水位變差的比率。該指標是試圖從適宜時間系列段（例如5～12年）地下水位對開採響應狀況反映被評價分割槽（帶）地下水資源所具備的調節能力。
水位變差降水比是指被評價分割槽（帶）的近5～12年均降水量與對應年均水位變差的比率。該指標是試圖從適宜時間系列段（例如5～12年）地下水位對降水響應狀況反映被評價分割槽（帶）地下水資源所具備的調節能力。
（4）資源可用性要素指標
可採資源模數是指被評價分割槽（帶）的單位面積上地下水可開採資源量。該指標是從可利用資源富有程度及在研究區所處的水平反映被評價分割槽（帶）地下水資源可利用性。
可用儲量模數是指被評價分割槽（帶）的單位面積上可動用地下水儲存資源量。該指標是從可利用儲存資源富有程度及在研究區所處的水平反映被評價分割槽（帶）地下水資源可利用性。
資源質量指數是指被評價分割槽（帶）的地下水質量等級，一般分為ⅰ，ⅱ，ⅲ，ⅳ和ⅴ級水。該指標是從地下水質量的總體狀況角度反映被評價分割槽（帶）地下水資源可利用性。
資源開採程度是指被評價分割槽（帶）的近5～12年均可利用量與對應實際開採量的比率。該指標是試圖從適宜時間系列段（例如5～12年）可利用資源被開採狀況角度反映被評價分割槽（帶）地下水資源可利用性。
2.地下水生態功能的d層指標
在地下水生態功能中，建議從“景觀環境維持性”、“水環境關聯性”、“植被環境維持性”和“土地環境關聯性”4個方面歸類，分別建立其要素指標，總量控制在20個以內。
（1）景觀環境維持性要素指標
湖沼環境與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的湖沼環境（水深或面積）狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從湖泊、窪澱、溼地的水深或面積變化與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
景變指數與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的獨特水文地質景觀變化指標（面積或泉流量）與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是針對獨特水文地質景觀而設定的指標，例如月牙泉等，即地下水位變化對景觀具體指標（例如面積或泉流量）影響程度，進而反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
（2）水環境關聯性要素指標
水環境礦化與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的陸表湖泊或溼地含鹽量與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從湖泊、窪澱、溼地含鹽量變化與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
氮磷指變與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的陸表湖泊或溼地含氮磷量與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從湖泊、窪澱、溼地含氮磷量與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
（3）植被環境維持性要素指標
草場變化與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的草場（覆蓋率或其他指標）狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從草場（覆蓋率或其他指標）變化與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
天植變化與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的天然植被（覆蓋率或其他指標）狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從天然植被（覆蓋率或其他指標）變化與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
綠洲變化與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的人工綠洲（覆蓋率或其他指標）狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從人工綠洲（覆蓋率或其他指標）變化與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
（4）土地環境關聯性要素指標
土地沙化與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的土地沙化狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從土地沙化狀況與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
土地鹽漬化與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的土地鹽漬化（程度）狀況與同期地下水位變幅之間關聯度。該指標是從土地鹽漬化程度與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
土地質量與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的土地質量（綜合指標）狀況與同期地下水位變幅之間關聯度。該指標是從土地質量的總體狀況與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對生態環境所具有的作用或功效。
3.地下水地質環境功能的d層指標
在地下水地質環境功能中，建議從“地質環境穩定性”和“地下水系統衰變性”等方面歸類，分別建立其要素指標，總量控制在12個以內。
（1）地質環境穩定性要素指標
地面沉降與地下水關聯度是被評價分割槽（帶）的地面沉降狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從地面沉降狀況與地下水位之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對地質環境穩定性所具有的作用或功效。
累計開採量與彈性釋水系數是指被評價分割槽（帶）承壓水研究期累計開採量與開採層彈性釋水系數之比。該指標是從相對開採層位彈性釋水能力的承壓水被開採狀況反映被評價分割槽（帶）地下水對地質環境穩定性所具有的作用或功效。
水位埋深與彈性釋水系數是指被評價分割槽（帶）承壓水頭埋深與開採層彈性釋水系數之比。該指標是從相對開採層位彈性釋水能力的承壓水位埋深狀況反映被評價分割槽（帶）地下水對地質環境穩定性所具有的作用或功效。
年均沉降量與年均開採量是指被評價分割槽（帶）承壓水研究期（5～12年）平均年沉降量與年均開採量。該指標是試圖從適宜時間系列段（例如5～12年）多年平均地面沉降對同期平均開採量響應狀況反映被評價分割槽（帶）地下水對地質環境穩定性所具有的作用或功效。
累計沉降量與同期水位降幅是指被評價分割槽（帶）承壓水研究期累計沉降量與累計水位降幅之比。該指標是試圖從適宜時間系列段（例如5～12年）多年累計地面沉降對同期累計地下水位下降變差響應狀況反映被評價分割槽（帶）地下水對地質環境穩定性所具有的作用或功效。
（2）地下水系統衰變性要素指標
地下水質量與水位關聯度是指被評價分割槽（帶）地下水質量（礦化度或其他指標）狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從地下水質量的總體狀況與地下水位變化之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水位變化對地下水系統衰變性所具有的作用或功效。
泉變化與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）的泉流量狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從主要泉（群）變化與地下水位變化之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水位變化對地下水系統衰變性所具有的作用或功效。
海鹹侵與地下水關聯度是指被評價分割槽（帶）地下淡水遭海鹹水侵入狀況與同期地下水位變化之間關聯度。該指標是從地下水淡水體遭遇海水或鹹水體入侵狀況與地下水位變化之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對地下水系統衰變性所具有的作用或功效。
地下水補給變率與水位變差比是指被評價分割槽（帶）的補給變化率與同期地下水位變差之比。該指標是從地下水補給能力變化與地下水位變化之間關聯程度反映被評價分割槽（帶）地下水對地下水系統衰變性所具有的作用或功效。
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