[摘要]海河流域大部分地区资源性缺水,历史上过度开采地下水导致了一系列的地质环境灾害,尤其是流域东部天津地区的地面沉降问题,是经济社会发展和地下水资源承载力不相协调调的具体表现。在有效进行地下水资源管理来防治地面沉降的过程中,面临的首要问题之一就是地下水资源承载力的评估。探讨了此前天津地区地下水环境容量指标在地下水资源承载力评价中的局限性,并提出“土水比”评价指标,构建“土水比”指标体系。

[关键词] 　海河流域;地面沉降;地下水资源承载力;地下水环境容量;土水比

[中图分类号] 　p641.8　　[文献标识码] 　a　　[文章编号] 　1004 - 1184 (2008) 04 - 0012 - 04

assessment index system of groundwa ter resources carry ing

capac ity in the land - subsidence area of ha ihe ba sin

dong ke - gang,wangwe i, yu qiang, y ichang - rong, zhou jun

( department of land - subsidence controlling of tianjin city, tianjin 300061, china )

abstract: the great part of haihe basin has been short of water source. a long history over - exp loitation of groundwater resulted in a number of geological environmental disasters in the basin, particularly the land - subsidence of tianjin in the eastern. the land - subsidence has been regarded as a lack of coordination between social development and capacity of groundwater resources. in the p rocess of groundwater resources management and land subsidence control, one of the most important issues has been assessment of groundwater resources carrying capacity. this paper discusses some limitations of p revious capacity of tianjin groundwater environment which include exp loitable ground water and critical water level, and p roduce a new index , called“ratio of soil loss and groundwater - exp loitation ”, then establish the.

keywords:haihe basin, land - subsidence, groundwater resources carrying capacity, environmental capacity of groundwater, ratio of soil loss and groundwater - exp loitation

1　引言

海河流域是我国政治、文化中心和经济发达地区,包括北京、天津,以及河北、山西、河南、山东等省份的26 个大中城市,流域内水资源总量不足国内水资源总量的1.3% ,属于资源性严重缺水地区。过去的五十余年中,过度开采地下水,由此引发出一系列生态环境问题(如地面沉降、河道干涸、堤防的防洪能力降低等等) [ 1 ] 。为了恢复海河流域,特别是南水北调沿线地区的水环境,水资源管理体系应因区而异。海河流域东部的天津地区,长期超采地下水导致了地面沉降的迅速发展[ 2 ] 。沉降历史表明,天津沉降是经济社会发展所付出的重要环境代价之一,沉降的持续发展是经济发展方式与地下水资源承载能力不相协调的主要体现。天津地面沉降防治是地下水资源开发利用和水环境保护相互关系的典型命题。

有效进行地下水资源管理与地面沉降防治,必须首先确定沉降区的地下水水资源承载能力。评价地下水资源的承载力相对大小,就是了解开采条件下地下水资源的补给能力,以利于在一定量开采地下水的同时,保证地下水储存资源的不消耗。当前主要是从地下水环境容量角度出发,来评估天津地下水资源的承载能力[ 3 ] 。本文结合天津地区的地下水资源和地面沉降形势,探讨地下水环境容量指标在地下水资源承载力评价中的局限性,并提出地下水资源承载力的“土水比”评价指标,构建“土水比”指标体系,合理评价地下水资源承载力相对大小。

2　地下水资源承载力环境容量指标

天津地面沉降区地下水资源的环境容量指标包括地下水可开采量和地下水临界水位。

2.1　地下水可开采量

地下水可开采量是指在经济合理、技术可能、整个开采期间不产生严重的水位下降、水质恶化及地面沉降等环境地质问题的条件下,可允许开采的地下水资源量[ 4 ] 。

依据累积地面沉降量与累积开采量之间的相关方程,可计算出不同沉降速率条件下的可开采量,见表1。当前,一般以15 mm / a 地面沉降速率条件下开采量计算值作为可开采量。

2.2　地下水临界水位

地下水临界水位是指不引起地面沉降或不引起明显地面沉降的地下水动水位值。对于超固结粘性土,当水位下降引起的粘性土附加荷载不超过前期超固结压力值,就不会引起明显的地面沉降[ 5 ] 。参照天津市西青分层标工程地质孔内高压固结试验所得的前期固结压力( pc) ,可得出西青区各含水组的临界水位,其他区县临界水位与西青区相近,埋深值一般35～60 m,见表2。

2.3　地下水环境容量指标面临的难题

天津地面沉降区地下水环境容量指标在地下水资源管理的实际工作过程中面临有诸多难题,其原因主要在于这些指标的理论基础和地面沉降区域地下水资源管理的特殊性。

理论上,上述地下水环境容量指标沿袭了以行政区域和含水层为评价单元的思维模式,没有体现出地下水系统的整体性,尤其是可开采量并未考虑各行政单元间可开采资源的相互袭夺,也忽略了由于各含水组之间存在有水力联系所导致的地下水位相互关系。此外,由于可开采量多用作区域水