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关键词：建筑工程；给排水设计；节能
中图分类号：TU198文献标识码： A 文章编号：
引言：随着我国经济的发展和人民生活质量的不断提高，建筑给排水的负荷不断增大，在建筑给排水上产生的资源浪费问题越发凸显。近年来，随着低碳概念在全球的推广，对建筑给排水节能问题的讨论变得尤为重要，本文着重介绍一些较新的建筑给排水节能技术，希望以此抛砖引玉，为给排水节能技术的发展和推广尽微薄之力。
一、我国建筑给排水的现状
（一） 建筑给水现状
1.增压设置，我国当前经常使用的增压设备主要包含给水气压装置、给水变频装置与水泵等。给水气压装置已经出现了两个方式，补气与隔膜，给水变频装置与水泵相关技术的应用也更加成熟。
2.水箱调节设备，目前的水箱款式与种类非常多，主要使用的水箱类型有镀锌材质钢板水箱、搪瓷材质钢板水箱、复合材质钢板水箱以及最新材质涂料钢板水箱等。这些材质的水箱与水接触之后其表面发生锈蚀的几率很低，对水质影响不大，同时还能够有效减轻水箱荷载、解决施工带来的不便、有利于清洗等。
3.划分区域实施给水，较高层建筑物通常都是利用分区实施给水。建筑物的不同给水方式也不一样。给水分区中使用的减压装置通常选择减压比例阀，其具有简单的结构，减压过程中拥有着比较稳定的比例，工作状态平稳，具有较高的可靠性。在限流减压的工作中，薄膜减压阀的应用也十分广泛，主要特点是能够调节减压数值。
4.节约水资源体系，由于水资源的短缺，污染的严重程度等原因致使我国在合格范围内的淡水资源非常缺乏，再加之水资源出现的严重污染，我国经济可持续发展的限制因素之一就是水资源。建筑物在排水环节中，水资源节约的重点是节水设备的使用，当前已经出现了相关定型产品。
（二） 建筑物排水现状
1.卫生器具，其直接体现了人们的生活质量与水平。伴随着不断提升的生活水平，卫生器具的发展趋势呈现出更加的舒适与节能。
2.排水特殊体系，排水使用的管道材质通常包含塑料与钢铁排水管，其中化学建筑材料的重要组成部分就是塑料排水管，在大部分施工现场钢铁材质的排水管依然是重要材料之一。
二、建筑给排水节水利用的新技术
（一） 节水新型设备的使用
广泛应用优良的阀门管材。因为镀锌材质钢管生锈的现象非常严重，对于水质造成了污染，经过一段时间放置重新使用时需放出陈水进而造成了水资源的浪费，假如锈蚀到接触位置会产生渗水。利用新型材质的管道能够有效减少这些浪费现象。建筑给排水中阀门也是经常使用的配件，其自身质量与类型的选择对水质也会产生影响。通常来说，截止阀关闭的效果比较好，在同样的情况下，应选择使用节水效果更好的阀门。
（二） 中水资源的开发利用
中水的主要来源是建筑生活中的排水，指人们生活所排出的污水与废水。生活中的废水包含冷却后排出的水、淋浴后排出的水、厨房排出的水等。中水也就是经过一系列处理之后的各种类型的排水，当符合水质规定的使用标准之后，能够在市政、生活环境等范围之内使用的非饮用杂用水。根据目前的观察，制定规范标准的想法很难被开发商接受。可是在未来水资源逐渐短缺的状况下，中水的构建是必需的。它能够令污水实现资源化，有效的节约了水资源，也成为日后开展节水工作的重要方向。
（三） 雨水的收集应用
雨水的应用是指将雨水全部收集在一处，借助于一定的设备与试剂对其实施处理，最终获得达到水质规定标准的再利用水。与中水比较相似，雨水经过处理之后变成了一种能够重复使用的水资源，可以在冲刷厕所、绿化城市等适合中水的场所利用。当前，世界上很多国家对雨水使用陆续开展了一系列的研究，以便能够对水资源尽量节约，减少水的使用量。
（四） 设置消防贮水池
当构建共同的消防水与生活贮水池时，其中的消防贮水超过生活贮水导致贮水池中的生活水停留较长时间，造成余氯量全部消耗完毕进而产生劣化的水质。因此想要确保贮水池中的水符合卫生要求，应定期对其存水进行更换。
（五） 节水操作中应用的真空技术
为了充分保证冲洗卫生洁具与下水管道的清洁效果，可以在建筑排水设计中应用真空技术。利用空气替代绝大部分水，根据真空负压高速出现的汽水混合物质，迅速冲洗洁具中存在的污物，最终获得污浊空气排水与节水目的。由于真空技术在各种建筑物的应用，使得节水平均达到了40%以上。
三、建筑给排水节能利用的新技术
（一） 给水管道采取的减压措施
当出水管道压力较大时容易产生出流超压现象导致水资源的大量浪费。对于节能工作来说很容易忽略这个内容。即便是各区实施分区之后，配水点在最底层的静水压力上仍然保持300到400千帕的压强。假如不使用任何减压手段，卫生设备在实际中的出流量将高出额定流量的4到5倍。不仅造成水资源的浪费、过高的水压，还容易出现噪音与振动。
（二） 单独设置生活与消防用水体系
对高层建筑物实施设计过程中应将生活与消防给水分开设置，因为这两种给水体系对水压产生的不同要求。假如根据消防给水需要的水压设计分区，将会令生活给水管内压力超标，进一步导致供水超量等问题，假如经常利用调节阀对水流实施减压处理，又会对电能造成不必要的浪费，假如按照生活给回需要的水压设计分区，则需添加一定的水泵数量。
（三） 选择合理的变频类型的水泵
在供水体系中没有设置调节水箱的情况下应选择使用具有高效节能效果的变速类型水泵。使用变速水泵可以有效防止供水传统系统出现的不利供水情况下，计算所造成的浪费电能与水量现象，这在目前资源供应十分紧张的情况下拥有广泛的前景。同时，在供应热水体系中，可以选择在配水龙头位置安装指示水流设备，或者是在配水点的位置安装高度感温设备，将信号准确传输至控制循环泵的系统中，按照热水具有的配水不同操作情况，指示水泵在停转变换过程中改变操作参数，进一步达到了电耗的节省目的。
（四） 充分使用Ho
高层建筑物种的管网水压很难达到供水需要。一些建筑工程甚至直接将管网进水注入贮水池内，浪费了大量的Ho，特别是在地下层的贮水池，将全部Ho完全转变为负压，对经济的合理性造成了严重影响。在高层建筑底层一般是需水量非常大的公共商业服务设施。这些建筑物占据了较大比例的总水量，假如全部使用贮水池提供水，明显过于浪费。
结束语
建筑的给排水系统属于一个十分重要的环节，它将会与社会发展同步，对国家经济实力的加强发挥了重要作用。建筑给排水中节能节水技术的应用可以有效减少目前与将来的需水量，保证了可持续使用的水资源。节省了目前给排水体系操作需要的资金费用，降低了建设水厂的资金投入。21世纪的建筑给排水工作任重道远，迎来了新的机遇和挑战，必须坚持以人为本的设计思想，保证水资源的均衡使用。
参考文献：
[1] 王红业. 浅谈建筑给排水设计中节能节水方法[J]. 科技致富向导，2011，（5）.
[2] 魏晋宏，张浩. 建筑给排水节水技术及施工中应注意的问题[J]. 产业与科技论坛2008，（7）.
新：最近媒体对华北大漏斗的问题表现出了集中关注，给人的感觉是华北水漏斗问题这几年才出现，过去华北平原是否也存在水漏斗的问题?
费：这个情况过去就有，比方说石家庄漏斗，在20世纪60年代初期，大概是1964～1965年就形成了。本身地下水开采就会形成漏斗。如果说长期开采，就会形成一个稳定的漏斗。
新：那如今华北地区的地下水沉降漏斗的情况大概是怎样的呢?
费：现在华北平原的地下水系统分为浅层地下水和深层地下水。开采浅层地下水，一般形成区域性的漏斗，比如说在北京通州漏斗、石家庄漏斗、保定漏斗。深层地下水的漏斗范围相对来说更广阔一些。主要分布在华北平原中部和东部地区，包括天津漏斗、沧州漏斗、廊坊漏斗，这些地方的地下水开采量都比较大。总体来说，这两种不同的水漏斗范围已经超过了华北平原总面积的50％。
新：公众是否应该担忧水漏斗问题?
费：如果说开采地下水以及使用水的方式比较合理，再减少一定的用水量，也不用过分担忧这个问题。如果说用水不合理，继续这样超采的话，确实是会对环境造成影响。
新：地下水问题还是有办法恢复的?
费：得看具体指的哪一方面的恢复。深层地下水的开采造成的水资源量的减少，这种破坏是不可恢复的。
新：如果地下水进入到了恶性开采和使用的状态，最坏的情况会怎样?
费：对环境最坏的情况，就是地面沉降发生得很严重。有些照片上，天津的一些楼房，一层的窗户已经和地面平齐，楼房整个沉到地下去了，这就是地下水沉降漏斗造成的。同时，地缝也可能出现，地面上开裂的长度达到几十米，甚至上百米。海水开始倒灌，破坏内陆的土壤。
新：那为什么说深层地下水不可恢复呢?水漏斗造成的沉降可以恢复么?
费：深层地下水是承压性质的，就是说它埋在地下，被上面一个很“硬”的东西压着――有一个“水头”的承压的概念。一旦它储存压力的条件被释放，这种情况就不可恢复。但深层地下水的“水位”是可以恢复的，如果这两年减少开采，“水位”会慢慢地恢复。刚提到的深层地下水“水位”，我们叫“水头”，这是一个虚拟的概念。在20世纪60年代的时候，地下还有很多泉水冒出来，这就是承压水的压力高于地表的压力，现在这都没有了。如果再去减少开采，水头还是会慢慢恢复。
比方说我们开采地下200米的水，深层地下水的水头应该在200米之下，现在减少开采，水头一恢复，就可能上升到100米了。地下水承压的水头一旦恢复了，地面沉降就能得到恢复。这就是为什么上海这些大城市在20世纪70年代开始做地下水的回灌工作，也是为了恢复地下水的水头，解决地面沉降问题。这是从环境的角度来讲的，如果从水资源的角度来讲，地下水是用一点少一点的。
新：国外一些地质科学家认为水漏斗的形成也受抽水强度和机井密度的影响。
费：这确实是地下水沉降水漏斗形成的诸多原因之一。为什么我们华北的水漏斗集中在城市区域，也是因为工业的集中开采。这里我要提到一个水文年的概念，一般来讲，一个水文年通常是从每年的6月份到来年的5月份。它循环完了之后产生了漏斗，如果得到来年降雨的回补，漏斗就会恢复，如果为了工业生产长期地、大量地、高密度地开采，问题就比较大。
关键词 地下水规划；浅层水功能区；深层承压水；总量控制；监测管理体系
全国地下水利用与保护规划既是全国水资源综合规划的专项规划也是流域综合规划修编的专项规划。本次规划是在水利部领导下，由水利水电规划设计总院作为技术总负责单位，会同中国水利水电科学研究院、各流域机构和各省（自治区、直辖市）的项目承担单位共同完成的。
2009年11月《全国地下水利用与保护规划（征求意见稿）》进行了高层专家咨询会。
具体工作中采取“从下到上”与“从上到下”多次协调协商与平衡，采取坚持基本原则下省区保留差异性、“求大同存小异”灵活的工作方式，某些数据上可以省区与全国（流域）存在差异，不影响整体规划成果；两本账更反映客观现状，因地制宜会利于地方工作的开展。
结合规划工作中技术问题与《全国地下水利用与保护规划（征求意见稿）》高层专家的意见，作者特归纳总结部分规划相关的问题，提出肤浅认识。
1. 功能区
1.1功能区划分
地下水功能区划是地下水利用与保护规划中的重点也是亮点。
根据《全国地下水利用与保护规划》：地下水功能区划是地下水利用与保护工作的基础平台。按照《关于开展地下水功能区划的通知》（水资源[2005]386号）文件的要求，全国开展了浅层地下水功能区划工作，明确了浅层地下水的功能定位。对于深层承压水，按照储备为主的原则，不再划分功能区。
以地下水主导功能为基础，划分全国地下水功能区；根据地下水功能区的主导功能，兼顾其他功能要求，确定各功能区维系供水安全的水位、开采总量控制指标和水质保护目标。本次规划在第二次水资源评价的基础上，进行了浅层地下水功能区的划分，按两级划分为三大区类。地下水功能区按两级划分。
一级功能区：地下水一级功能区划分为开发区、保护区、保留区共3类，主要协调经济社会发展用水和生态与环境保护的关系，体现国家对地下水资源合理开发利用和保护的总体部署。
二级功能区：在地下水一级功能区的框架内，根据地下水的主导功能，划分为8类地下水二级功能区。其中，开发区划分为集中式供水水源区和分散式开发利用区共两类地下水二级功能区，保护区划分为生态脆弱区、地质灾害易发区和地下水水源涵养区共3类地下水二级功能区，保留区划分为不宜开采区、储备区和应急水源区共3类地下水二级功能区。地下水二级功能区主要协调地区之间、用水部门之间和不同地下水功能之间的关系。
我国浅层地下水功能区划呈山丘区以保护区为主、平原区以开发区为主的显著特点。地下水二级功能区界线不能跨水资源二级区，基本规划单元面积太小时，根据情况可进行适当归并。
在地下水功能区划工作的基础上，水利部于2007年下发了《关于做好全国地下水利用与保护规划编制工作的通知》（办规计函[2007]409号），要求编制地下水利用与保护规划。
1.2地下水功能区与地表水功能区的差异
流域综合规划修编涉及到各个方面，其中有水功能区和地下水功能区关系密切。
地下水功能区划分是针对流域面上的地下水，是编制浅层地下水利用与保护规划的基础，规划编制主要以地下水功能区为单元，根据其功能状况，提出分区分类开发利用与保护修复规划方案。
地下水功能区以流域的地下水资源量与可开采量和水质功能定义，水功能区划分地表水水资源状况来定义。
地下水功能区区划采用水资源评价地表水资源评价的面积和分区一致，即采用流域全覆盖的方式进行，包括不透水面积、水面面积及沙漠区面积等。水功能区以干流支流为主河段为单元，已经水利部的批复，待国务院批复。
水功能区划分是针对流域干支流河流，指为满足水资源合理开发和有效保护的需求，根据水资源的自然条件、功能要求、开发利用现状，按照流域综合规划、水资源保护规划和经济社会发展要求，在相应水域按其主导功能划定并执行相应质量标准的特定区域。
依据同为水利部水资源不同的批文，分区不同：一级区为3类与4类，二级区8类与7类。
水利部水资源[2003]233号文“水功能区管理办法”第三条：水功能区分为水功能一级区和水功能二级区。水功能一级区分为保护区、缓冲区、开发利用区和保留区4类。水功能二级区在水功能一级区划定的开发利用区中划分，分为饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景观娱乐用水区、过渡区和排污控制区7类。
1.3地下水功能区需完善
如何与水功能区相互协调是地下水功能区需要面临的问题。
其实所谓的水功能区实际是应该准确表达为：地表水（江河、湖泊、水库、运河、渠道等地表水体）大部分干流河段与主要支流水域相应质量标准的特定区域的水功能区。
水功能区是沿河道（湖泊）的一条线，地下水是河道外的流域片。
在水资源开发利用强烈的地区地表水与地下水的交换也强烈，重复利用量就越大。
无论地表水功能区与地下水功能区都与环保部门有着密切的联系，特别是地表水，在中国素有“九龙治水”之称的多头治水管理模式中，水利部门和环保部门是两个重要的行业管理部门，而在水的管理权限中，最主要的就是水质和水量这两大部分。治水的工作概括为：水利部门主要管水量，即水资源的利用；环保部门主要管水质，即水污染。目前我国已经形成了这样一个部门分割体制：“环保部门不下河，水利部门不上岸”。
管理体制设置上，充分发挥现有流域水资源保护机构的作用，建立流域管理与区域管理相结构的体制。
2009年3.22世界水日提出的口号是：“地下水——看不见的资源。”地下水一旦由于开发和保护不当而遭受污染，不但其自净能力极弱，而且会对生态环境造成严重影响，直接对人类及其活动造成危害。因此加强对珍贵的地下水资源保护具有非常重要的意义。
地下水功能区保留区中的应急水源区或储备区也可归于开发区，应急水源区应进行一些基础设备的投资，真正起到应急的作用。
2005年11月松花江污染事件哈尔滨宣布停水4天时，为保证市民生活用水，哈尔滨市启动应急预案，从黑龙江省内各市县调水，由各区对口送水，大庆石油管理局钻井总公司钻井队来到哈尔滨帮助在哈的大专院校、供水供热企业新打约100口深水井，哈尔滨市启动市区386口备用水源井。单一以松花江地表水为主的供水的哈尔滨市，2009年总库容5.23亿立方米常年一类水体的磨盘山水源地供水工程全线竣工通水，哈尔滨供水格局实现了由松花江水源向磨盘山水源的重大转变，主城区市民即将全部饮用来自磨盘山的优质水。磨盘山供水工程满负荷运转后，哈尔滨市以松花江水为水源的各水厂将作为备用水源，城市供水将变为“一供一备”的格局，正符合国家关于城市多水源保障体系的要求。
2. 深层承压水与浅层水
2.1公报概念深层承压水与浅层水
地下水资源量指地下水体（含水层重力水）的动态水量，用补给量或排泄量作为定量依据。“中国水资源公报编制技术大纲”中：地下水源供水量是指水井工程的开采量，按浅层水、深层水、微咸水分别统计。浅层水指与当地降水、地表水体有直接补排关系的地下水；深层水指承压地下水。坎儿井的供水量计入浅层水中。混合开采井的开采量，根据当地情况按比例划分为浅层淡水和深层承压水，并在备注中说明。
由于水资源公报中的深层水根据各省区实际按照大致深度划分，有的省区按100m或80m埋深，而内蒙古草原采用50m。因此，与本次深层承压水概念上有较大区别，一些省区没有统计或较少深层承压水。各省（自治区、直辖市）基于“水资源公报”成果上报的深层承压水现状实际开采量包含了部分易于补给更新的承压水和岩溶水。
2.2本次规划采用概念
本次将与当地大气降水和地表水体有直接水力联系的潜水以及与潜水有密切水力联系的承压水统称为浅层地下水，将埋藏相对较深、与当地大气降水和地表水体没有直接水力联系而难于补给的地下水称为深层承压水。
浅层地下水广泛分布于我国山丘区和平原区，深层承压水则主要分布于松嫩平原、黄淮海平原和长江三角洲平原。
为解决在地下水利用与保护规划中深层承压水实际开采量统计不准的问题，根据全国水资源综合规划对浅层地下水和深层承压水的界定，并结合国土资源部的研究成果，对有关概念做进一步明确：浅层地下水包括潜水、易于补给和更新的承压水，以及岩溶水；深层承压水是指极难更新补给，基本不参与现代水循环的承压水。
2.3极难更新的深层承压水近似可以看做“矿藏水”
本次规划采用2005年为现状年依据2005年全国和流域以及各省区的地下水现状供水量并对深层承压水进行了调整。
全国水资源综合规划的专题：《深层承压水量计算方法研究专题报告》认为深层承压水除分布于松嫩平原、华北平原（黄、淮、海平原）、长江三角洲地区外，准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、河西走廊、鄂尔多斯盆地和四川盆地等大盆地也存有深层承压水。由于山前平原的中深层承压水易于接受山前侧渗补给，且多与潜水有较密切的水力联系，松嫩高平原的中深层承压水亦具有山前平原之特性，故两类地貌区的地下水开采量均划入浅层地下水。所以，仅在松嫩低平原、大盆地中部、华北平原的中东部平原以及长江三角洲地区统计深层承压水实际开采量。
水利部公报编制组在2009年7月中国水资源公报编制汇总协调工作会议上提出的“水资源公报编制有关技术问题”要求注意公报与相关成果，特别是水资源综合规划的比较分析和协调，确定浅层、深层承压地下水供水量的最新概念：浅层地下水包括潜水、易于补给和更新的承压水，以及岩溶水；山丘盆地、山前平原、松嫩高平原。深层承压水是指极难更新补给，基本不参与水循环的承压水。仅统计松嫩低平原、大盆地中部、华北平原中东部、以及长江三角洲地区等。
“中国水资源公报”的深层承压水新概念实施，需等本次规划批复后正式行文。
本次规划经过多次汇总后确定采用极难更新的地下水作为深层承压水。
由于省区长期应用的概念与这次的无法很快统一，因此，部分省区仍保留原深层承压水的概念，比如河南省涉及四大流域，但省上已经批复规划。
深层承压水让省区接受需要一定的时间，与当地大气降水、地表水体没有直接补排关系的地下水，地质历史时期累积形成的地下水资源量，含水系统中不可再生和恢复的、不能持续利用的水量，“极难更新的深层地下承压水” 储存资源可以解释为埋藏较深的类似于矿藏的这类水，当然“矿藏水”不能完全理解为深层承压水，较容易理解。
我国矿藏水开采量占总储量比例不大。深层承压水既然是“矿藏水”，也像煤炭一样一次性资源，作为战略储备不难理解。作者也倾向于既然是矿藏也是可以适量开采的，比如污染严重地区解决饮水安全，以及特殊行业的用途。 3. 功能区保护指标
3.1开采量、水质和水位
根据地下水的功能要求、现状情况、水资源配置方案以及未来利用保护的需要与可能，合理确定各功能区的地下水保护目标，包括地下水开发利用的总量控制目标即目标开采量、维系供水安全的水质保护目标以及维持良好生态环境的合理生态水位控制目标。
功能区保护指标：水质、开采量和水位三类。
水质要根据主导功能的水质要求，严格控制，避免地下水水质恶化。
地下水开采量以可开采量和开采区地下水补给条件来合理确定，实现区域地下水的采补平衡。
地下水水位要根据地下水功能区生态与环境保护目标的要求，合理确定。
地下水保护指标，加强保护、控制目标不低于现状；地下水超采区治理采取三方面措施：节约、替换、增源；加强节水，减少和控制地下水开采量替代水源建设。对于地下水超采量通过水资源配置替换为地表水，压缩地下水开采。增加地下水补给量，提高地下水的可开采量。
3.2水质保护目标
水质类别按照I、II、III、IV、V填报，选择功能区代表性井的水质平均状况作为功能区水质状况；如集中供水水源区按照开采井的水质浓度数据平均确定，分散式开发利用区按照典型井的平均水质代表功能区水质。
以集中式供水水源区保护目标为例加以说明水质标准：具有生活供水功能，水质标准不低于Ⅲ类水的标准值，现状水质优于Ⅲ类水时，以现状水质作为控制目标；工业供水功能的集中式供水水源区，以现状水质为控制目标。
集中式生活水源区根据《地下水质量标准》（GB/T14848-93），地下水矿化度不大于1g/L；集中式工业用水区地下水水质不劣于IV类水；分散式农业用水区地下水水质不劣于V类水。
水质要求不发生地下水污染或发生恶化，影响到功能区的正常使用功能。针对不同地区，依据地下水水质状况和污染源治理情况，提出不同阶段地下水开发利用与资源量保护的规划目标。在水质目标控制中未受污染的区域保持水质现状，经过改水、替换、调水补源等措施提高水质；受到污染的区域治理保护达到原来的水质状况。
3.2开采量控制方案与水位目标
地下水开发利用量要求以可开采量和开采区地下水补给条件来合理确定，目的是实现开发利用区的地下水采补平衡，实现地下水的良性循环；地下水水位是维持地下水生态环境功能的重要指标，不能太低，也不宜过高，要根据各功能区的实际保护目标要求，合理确定。可开采量根据地下水资源调查评价成果进行核定。
水量标准：年均开采量不大于可开采量。
在全国水资源综合规划成果的框架内，不同水平年的地下水开采量控制方案。按照分区规划、有压有增的原则，超采区压采量是规划的难点重点。
集中式供水水源区大部分为城市工业和生活供水，在当地地表水、跨流域调水、再生水利用等方面有相对良好的水资源条件，故未来以压采为重点。
除了浅层地下水开采量控制方案外，还要进行深层承压水开采量控制方案。规划报告中列出了重点地区地下水开采量控制方案：黄淮海平原（由海河一般平原、淮河一般平原及黄河下游平原）、黄河中上游能源基地（山西、陕北、宁夏和内蒙鄂尔多斯高原是我国重要能源化工基地）、长三角地区（包括江苏的苏州、无锡、常州、泰州四地市和浙江杭嘉湖地区以及上海市）、东北平原（东北松嫩平原、三江平原和辽河中下游平原）、西北内陆河（西起帕米尔高原国境线，东至大兴安岭，北起国境线，南迄西藏冈底斯山分水岭）。
地下水水位由于全国无法统一统计最后采用以埋深来代替，并且应有一个高低数据，即一个区间值；超采区一般压采，“退出开采”，中心埋深回升；盐渍化如宁蒙河套及黄河下游沿岸的引黄灌区需要抽取地下水来降低水位，保持一定的埋深；荒漠化地区依据植被的生存要求，要保持一定的水位埋深。如华北深层承压水水位埋深一般不应大于50米，胡杨林地的地下水埋深条件是保持不大于8m的埋深等。
4. 重复水量（岩溶水、傍河井、泉水等）
4.1地下水分类与开采概念
本次规划中的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的饱和重力水。根据我国各地区地下水含水层介质、埋藏条件的不同，可将地下水划分为不同的类型。
按照埋藏条件，可将地下水划分为潜水、承压水两种类型。
根据含水层介质的不同，可将地下水划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类岩溶水、基岩裂隙水共3种类型。地下水指埋藏在地下孔隙、裂隙、溶洞等含水层介质中储存运移的水体。
岩溶水主要赋存在碳酸盐岩的溶洞和裂隙中，南方岩溶主要以溶洞甚至地下暗河的形式发育，如贵州、广西等地是南方岩溶较发育的省份。北方寒武或奥陶系岩溶水则多呈现溶隙特点，出水量大，开采条件好，水质优良，是一些城市的重要水源，如河北和山西的太行山一带和山东部分地区岩溶水分布较广泛。
地下水开采：采用抽水设备取用地下水称为地下水开采；包括溶洞甚至地下暗河、坎儿井、傍河井、泉水出露的使用等实际是地表水的利用，与此关系密切的还包括矿井水的利用。
水资源开发利用程度越高，地表水与地下水利用中交换越剧烈，重复利用水量就越多。
4.2岩溶水等地下与地表重复利用水量
对部分比较明确的重复利用水量如岩溶水等，在评价中没有涉及本次规划允许部分省区保留。傍河井开采如关中渭河以及郑州黄河大堤内外的自来水井群等，其利用的实际是地表水量。
西南喀斯特岩溶发育强烈的中心区域，地表涵养水源能力较弱，水资源开发利用难度较大，工程性缺水问题十分突出。岩溶山区由于地表和地下形成的双重空间结构，岩溶地下水较丰富，岩溶大泉及地下暗河是贵州岩溶地下水赋存的主要形式，打深井解决农村居民饮水安全，岩溶水利用采用泉水出露后修建集水设施。
贵州省大约利用量为28亿m3，全国近60亿重复利用水量。
4.3提高水资源耗水率与污水重复利用水量
根据“中国水资源公报”2007年全国总用水（供水）量5819亿m3，用水消耗总量3022亿m3，全国综合耗水率（消耗量占用水量的百分比）为52%，废污水排放总量750亿t；废污水排放量是指工业、第三产业和城镇居民生活等用水户排放的水量，但不包括火电直流冷却水排放量和矿坑排水量。
水资源开发利用率（总供水占当年水资源总量）为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%。供水与耗水相差近2800亿m3、提高其他水源如污水资源化、雨水利用和海水淡化量和用水耗水率，将有近1000亿m3潜力，减少大量新鲜水资源量的使用。
按照取水水源不同分为地表水源、地下水源和其他水源三大类。其他水源供水量包括污水处理再利用、雨水利用和海水淡化利用。污水处理再利用量是指经过城市污水处理厂集中处理后的污水回用量，不包括工业企业内部废污水处理的重复利用量。中水又称再生水、回用水，是指城市污水和工业废水经净化处理，水质改善后达到国家城市污水再生利用标准，可在一定范围内使用的非饮用水。如果能将这些废污水通过处理转化为中水无疑将是一块巨大的资源。提高污水处理率，增加污水利用量，污水资源化迈入进行大量使用阶段。
5.规划保障措施
5.1工程措施
地下水利用与保护规划的主要措施包括地下水超采治理、地下水污染治理、地下水涵养与修复、城乡供水保障和地下水监测工程。除供水措施属于利用外，其他措施都属于保护方面的内容。
超采治理是本次规划的重点。超采治理的主要措施是压缩地下水开采量，使地下水系统逐步通过自然修复，实现地下水水资源的良性循环和相关生态系统的修复。
5.2管理措施
地下水资源管理措施主要包括法制建设、制度建设、能力建设、机制和体制等方面内容。
编制《地下水资源管理条例》和《地下水资源管理办法》，并完善地下水功能区划。
地下水功能区划应列入地下水资源管理条例中，作为地下水利用和保护的重要管理依据，赋予地下水功能区应有的法律地位。建立和完善地下水功能区管理制度，分区分类指导地下水的开发利用和保护涵养。建立分区地下水总量控制与定额管理制度，完善地下水取水许可管理和水资源有偿使用制度。
5.3跨流域调水将修复地下水环境
根据本次规划结果，2020年，全国将从跨流域调水工程中，利用118亿m3的水量来支持地下水超采治理，压缩相应的地下水开采量，其中2014年东、中南水北调工程是海河和淮河流域直接受水区，替代的水量也最多，近70亿m3。西北地区利用跨流域调水进行地下水治理的替代水量达29亿m3。
作者通过对黄河流域1919年至2008年天然径流量滑动平均分析将在2013年后将结束自1986年以来较长时段的枯水少水年，有可能出现一个平水年时期，也将对水资源利用紧张有所缓解。
污水资源化的全面使用，结合跨流域调水使相关地区压采与环境修复成了可能，因此，2015年将是北方地下水利用一个一级“拐点”。
5.4规划实施极大提高地下水综合管理水平
在本次地下水利用与保护规划基础上，制定并实施地下水保护的实施方案，落实地下水利用与保护规划的有关措施，确保规划目标的实现。
在地下水利用与保护实施方案中，要建立监测和评估制度，建立适应性管理为原则的动态机制，及时发现实施过程中出现的新问题，提出解决对策，保证规划目标的实现。
地下水功能区的划分与实施，以集中水源地与重点地区控制方案为管理重点，建立监测监督有效体系，对每个地下水水源地的总量、水位、水质动态管理，甚至对重要地区的地下含水层的管理，以及充分发挥广大用水户或自律协会的节水管水自觉性，规划实施必将使我国地下水综合管理水平大幅提高，紧追世界先进管理水平。
[关键词] 地下水流数值模型 Visual MODFLO 水均衡
银川市炼油厂位于银川市西夏区水源的上游，周边分布着两处大型的供水水源地。鉴于此，为了确保西夏区水源地地下水资源的可持续利用，本文首次针对银川地区该环境敏感区的特点，将其作为研究区，对其地下水流进行数值模拟。旨在研究和查明该环境敏感区的地下水流运动特征，为将来研究地下水流污染以及建立地下水溶质运移模型进行基础性研究。
1.自然地理概况及区域水文地质条件
地理位置及地形、地貌
研究区地处银川平原中部西缘。地理坐标为：东经106°03′~106°08′，北纬38°24′~38°26′，呈矩形状，面积约35km2。研究区大部分位于风积沙丘区域西北小部分坐落于扇前冲击洼地。地面高程1110-1130m，地势自西向东微微倾斜，坡降为3‰-1‰。
地下水类型
研究区地下水类型主要为松散岩类孔隙水。从含水层结构上来看，研究区位于多层结构区，可分为潜水含水层，第一承压含水层和第二承压含水层。根据钻孔资料，潜水埋深一般1-5m，含水层厚度一般24-36m，岩性以细砂为主，部分地段夹有亚粘土的透镜体。第一承压含水层厚度在104-112m之间，岩性主要为细砂，含水层之间夹有亚粘土透镜体。第二承压含水层厚度在72-85m之间，岩性主要为细砂。
为了查明含水层结构、获得研究区水文地质参数来求解地下水流数值模型，本次研究分别在炼油厂区和废渣场进行了稳定和非稳定流抽水试验，此外，前人在该研究区进行水文地质勘查时，曾在承压含水层进行了非稳定流抽水试验。计算参数潜水渗透系数K=6.59 m/d、给水度0.23、储水系数S=0.0028，承压水K=6.42 m/d、储水系数S=0.000767。
2.地下水流数值模型的建立及求解
2.1 水文地质概念模型
含水层结构概化：从含水层结构上来看，研究区分为潜水和承压含水层。将含水层概化为非均质、各向同性含水层，而局部可以视为均质。地下水的水动力条件可以概化为非稳定的三维流。
研究区边界条件概化：研究区四周边界定为第一类边界条件，边界水位均由地下水位长期观测资料插值获得。计算区上界面可概化为潜水面边界，下界面可概化为隔水边界。
研究区源汇项概化：含水层主要接受大气降水补给、灌溉入渗补给和渠系渗漏补给、侧向渗流补给。地下水消耗项主要是蒸发排泄和人工开采、侧向径流排泄。
初始条件概化：结合研究区长期水位观测孔、民井（孔）的实测水位资料，绘制研究区在初始时刻的等水头线，确定初始流场。
2.2 地下水流数学模型
根据前述的水文地质概念模型，研究区地下水三维非稳定流数学模型如下：
2.3 模型离散化及基础资料的给定
2.3.1 空间和时间的离散化
研究范围是一个规则的矩形区域，分别在两个厂区进行了加密剖分。根据该地区地下水统测资料和长期观测资料，考虑区内地下水的年内和年际变化，选取2008年1月1日到2008年12月31日为模拟时间。每个月为一个应力期，应力期内每三天作为一个时间步长，严格控制每次迭代的误差。在每个应力期保持含水层补给和排泄强度不变。
2.3.3 边界条件的输入
研究区四周边界都概化为第一类边界条件，由于三维地下水流动的非稳定性，边界上的水位值随时间而变化。根据地下水位长期动态观测资料，选定每个月中旬的水位值作为水位观测值输入到Visual MODFLOW中。
2.3.4 初始条件的输入
潜水的补给来源包括侧向径流补给、降雨入渗补给、灌溉入渗补给和渠系渗漏补给。研究区地下水排泄方式包括侧向径流排泄、潜水蒸发排泄和人工开采。承压水在天然状态下的补给来源主要是接受潜水的越流补给、区外的侧向径流补给，人工开采是其主要的排泄方式。
2.4 数学模型的识别、验证
模型识别与验证是建立一个数值模型的关键步骤之一，数值模拟工作的工作量主要集中在这一步骤。本次数值模拟工作中，考虑到抽水试验求参时假设含水层为均匀分布，但实际含水层却是非均匀分布的。运用水文地质参数时，将参数进行适当分区，同时结合长期实测水位资料对模型进行合理的调参。
此次研究把2008年1月至2008年6月的开采量及各种水文地质资料代入模型，以各长期观测孔的观测水位与模型相应位置相同时刻的计算水位间的水位均方差最小为目标。通过调整分区参数值使二者之间的差值尽量小，并据此来判断所用水文地质参数及分区是否合理。经反复调整参数，获得了较为满意的水文地质参数。
通过识别后的模型基本能反映实际的地下水流运动状态，在此基础上，将2008年1月到2008年12月所有的开采量和水文地质资料带入模型，用全年的数据来检验所选水文地质参数是否合适。经检验，各观测孔实测水位与计算水位差值的绝对值绝大多数小于1m。同时对比2008年12月潜水和承压水的实测水位与模型计算水位，可以看出模拟流场与实际流场的变化趋势基本一致，在大部分地区拟合效果均较好。
2.5 水均衡分析
研究区水均衡的计算是在有效地结合了抽水井资料及各源汇项资料的基础上进行的。水均衡的计算是从模型的识别阶段到验证阶段即2008年1月1日开始到2008年12月31日结束。计算得到：地下水的总补给量为0.37×108m3，地下水总排泄量为0.3725×108m3。
参考文献：
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[5]王文科，李俊亭.地下水流数值模拟的发展和展望[J].西北地质，1995，16（4）：52-56.
(1)水文地质单元的细分。根据地下水补给条件、赋存条件和分水岭分布特征，厂址半径5km范围内可划分出3个一级水文地质单元，即第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ水文地质单元(单元间可不考虑地下水水力联系)。厂址所在第Ⅲ水文地质单元可划分为3类4个二级水文地质单元(界线主要为岩性边界、断层边界、断裂破碎带和不整合边界;次级单元间地下水具有一定的水力联系)。由含水介质岩性、构造和地下水赋存特征，Ⅲ－1、Ⅲ－3二级水文地质单元可分别细分为2个三级水文地质单元Ⅲ－1－1、Ⅲ－1－2和Ⅲ－3－1、Ⅲ－3－2(表1)。(2)水文地质参数分区。由于花岗片麻岩风化作用强度存在显著差异，非常有必要按照风化裂隙与构造裂隙发育程度细分为浅、中、深3段，即:浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段(包括全风化和强风化岩体)、中部花岗片麻岩构造裂隙发育段(包括中等风化、微风化岩体)、深部花岗片麻岩致密段。厂区南侧分布的全新统海积层由于岩性和渗透系数的差异，亦可细分为上、下两层，即上部粉质黏土层和下部中细砂层(表1)。(3)断裂破碎带。断裂破碎带的富水程度主要取决于断裂带(断裂规模尤为重要)及旁侧岩石裂隙的发育程度，断层影响带以外的未风化花岗岩基岩基本不含水［4－5］。厂址半径5km范围内有1个断裂破碎带F2(宽约20m)，由一组剪切面构成，带内岩石破碎(原岩可辨)，胶结作用及各种蚀变现象不明显。F2不仅是良好的汇水廊道和导水通道(断裂破碎带两侧地下水标高、水力坡度与厂区及附近渗流场特征基本一致)，还可作为次级水文地质单元分界线(图1)。(4)侵入岩接触带与岩脉。侵入岩组主要分布在厂址西侧的Ⅲ－2水文地质单元。在Ⅲ－3水文地质单元内，侵入岩以岩脉形式存在于花岗片麻岩中，脉岩走向多为NE－NEE向，产状较陡(倾角一般50°～80°);岩脉宽一般小于10m(个别达100m)、延伸长一般大于500m，核岛基坑负挖资料显示岩脉出露厚度一般0．3～3．2m。岩脉的抗风化能力差别较大(中酸性岩抗风化能力相对中基性岩要强)，在少数钻孔中可见差异风化现象，中等或微风化花岗片麻岩岩体中夹有强风化或中等风化岩脉。(5)地下径流带划分。花岗岩岩体渗透性取决于裂隙的发育、分布和裂隙的张开与闭合状况。花岗岩基岩中以节理、断层导水，以岩块基质中的微孔或微裂隙储水为其特点。厂址半径5km范围内有1个断层F1(长约3km，宽约12m)，断层发育构造角砾岩带，角砾分选差，成分可辨。厂址半径5km范围内次生节理发育(原生节理不发育)，其中NW向构造节理广泛分布。对于花岗片麻岩浅部风化裂隙水，受北边界地下水分水岭、南侧排泄基准面和含水系统结构等因素的控制，Ⅲ－3－1单元基本上都可以认为是径流区。对于花岗片麻岩中部构造裂隙水，根据厂区及附近构造特征，参考地下水等水位线图，可在厂区及其附近初步划分出3个径流带:由西向东分别为厂址西侧的R1径流带、厂址中南部的R2径流带和厂址东侧的R3径流带(图1)［6］。
2厂区水文地质概念模型
2．1水文地质条件的概化及参数量化(1)概念模型范围的确定。建模范围可初步限定为地下水分水岭、断层、河流、断裂破碎带和海水水体所包络的区域。即以核电厂反应堆为中心的，垂向边界与侧向边界范围内的岩土体及其所含地下水水体构成了厂址所在水文地质单元的概念模型范围。概念模型垂向边界确定如下:顶边界为水面、全新统海积层顶面(第四系覆盖区)、浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段顶板(基岩区)和中部花岗片麻岩构造裂隙发育段顶板(核岛基坑负挖区);底边界为中部花岗片麻岩构造裂隙发育段底板。概念模型侧向边界确定如下:北侧边界为地下水分水岭～F1断层，西侧边界为河流，南～东侧边界为海水水体(图1)［7］。(2)边界条件的概化。北侧地下水分水岭属于第二类边界(定流量边界)，可概化为零流量边界;北侧断层属于透水边界，可根据水文地质单元补、径、排条件动态分配一定流量，概化为定流量边界;西侧河流属于第一类边界(定水头边界)，可根据河流季节性变化特点概化为定压边界;南～东侧边界属于第三类边界(混合边界)，即全新统海积层多孔介质渗流区与海水水体存在一定水力联系的边界，属于弱透水边界，可根据全新统海积层孔隙度、渗透率、渗透系数与海水水体深度及潮汐作用间的配置关系，概化为一定流量、一定水头的混合边界［7］。在剖面上，全新统Ⅲ－1－1、Ⅲ－1－2单元与浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段之间可概化为透水边界;浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段与中部花岗片麻岩构造裂隙发育段之间可概化为弱透水边界;中部花岗片麻岩构造裂隙发育段与深部花岗片麻岩基质岩块之边界可概化为隔水边界(图2)。(3)含水介质与含水系统特征概化。Ⅲ－1－1全新统海积层上部粉质黏土层大部分位于地下水潜水位线之上，其地下水主要以包气带水的形式存在，可概化为层状多孔介质上层滞水;Ⅲ－1－1下部中细砂层和Ⅲ－1－2坡残积层可概化为层状多孔介质孔隙潜水。花岗岩属于弱透水岩石，其赋存的基岩裂隙水可能既有潜水性质，又有承压水性质。如赋存于基岩风化壳蓄水构造中的风化裂隙水就具有潜水分布特性;处在接触带蓄水构造或岩脉蓄水构造中的基岩裂隙水就具有承压水性质。因此，Ⅲ－3－1、Ⅲ－3－2的浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段可概化为似层状基岩裂隙潜水，中部花岗片麻岩构造裂隙发育段可概化为网状、树枝状、脉状或块状基岩裂隙承压水。
2．2水文地质单元概念模型(1)Ⅲ－1－1水文地质单元上部粉质黏土层。该层主要分布在厂址南～东部沿海地段，其底边界为粉细砂层的顶，南～东侧边界为海水水面，其它侧边界为浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段顶板;该层厚度一般2～6m，土工试验得出的垂直渗透系数为0．020m/d，为弱透水层;地下水为包气带上层滞水，富水性贫乏。(2)Ⅲ－1－1水文地质单元下部中细砂层。该层分布范围和侧边界与上覆粉质黏土层相同，底边界为浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段顶板。该层厚度一般小于5m，由试坑注水试验可知其渗透系数为0．75～5．57m/d(平均值2．27m/d)，地下水为层状孔隙潜水。(3)Ⅲ－1－2水文地质单元坡残积层。该层主要分布在低山丘陵和河谷边缘，其底边界与Ⅲ－1－1单元底边界相同;南侧边界为Ⅲ－1－1海积层的顶，其余侧边界为浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段顶板。该层厚度一般为1m(坡脚、沟口附近可大于3m)，抽水试验给出的渗透系数为0．010～0．239m/d，地下水为层状孔隙潜水。(4)浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段。该段顶边界为基岩面(基岩出露区)或Ⅲ－1－1海积层底或Ⅲ－1－2坡残积层底，底边界为花岗片麻岩基岩构造裂隙发育段，北侧边界为地下水分水岭～F1断层，西侧边界为河流～Ⅲ－1－2残坡积层的顶，东侧边界为海水水体，南侧边界为Ⅲ－1－2坡残积层。该段厚度在3．3～14．5m之间，风化裂隙发育，呈网状、脉状微张状态。10口井的抽水试验成果表明，该段(含强风化岩脉)渗透系数为0．03～2．78m/d(平均0．46m/d)，属弱透水～中等透水层［8］，地下水为似层状微承压水。(5)中部花岗片麻岩基岩构造裂隙发育段。该段顶边界为浅部花岗片麻岩基岩风化裂隙发育段底板，底边界为花岗片麻岩未风化基岩顶板，北侧边界为地下水分水岭～F1断层，西侧边界为河流～花岗片麻岩风化裂隙发育段，东侧边界为海水水体，南侧边界为基岩风化裂隙发育段底板。该段厚度2．5～9．7m，构造裂隙或节理相对发育，节理一般无充填，呈闭合或微张状态。5口井14个井次的压水试验得出的渗透系数介于0．009～0．103m/d，属弱～微透水层，地下水为网状、树枝状、脉状或块状风化裂隙承压水。
3厂址附近地下水放射性监测井布设
3．1地下水放射性监测点网布设原则地下水放射性监测点网布设原则如下:①在总体和宏观上应能控制不同的水文地质单元。②监测重点为具有供水目的的含水层。③监控地下水可能遭受放射性释放污染的地区，监视放射性释放源对地下水的污染程度及动态变化，以反映所在区域地下水的放射性污染特征。④考虑监测结果的代表性和实际采样可行性与可达性，尽可能从常用的民井、生产井以及泉水中选择布设监测点。
3．2地下水放射性监测井分类布设原则(1)对照井点的布设原则。根据大尺度区域水文地质单元状况和地下水主要补给来源，在可能的放射性污染区地下水径流区上游布设1口对照井。(2)现状监测井点的布设原则。采用控制性布点与功能性布点相结合的布设原则。监测井点应主要布设在核电厂主厂区、厂址周围环境敏感点、可能的地下水放射性污染源、主要水文地质关注点［10］。
3．3地下水放射性监测井在剖面上的考虑地下水放射性监测井在地质剖面上应作如下考虑:①监测井点的层位应以潜水和可能接受放射性事故释放影响的有开发利用价值的含水层为主。②潜水监测井不得穿透潜水隔水底板。③应选用取水层与监测目的层相一致，且是常年使用的民井、生产井为监测井(无井可利用时，需布设专门的监测井)。④监测井井深设计应根据监测目的、含水层介质类型及其埋深与厚度来确定，尽可能超过已知最大地下水埋深以下2m［9］。
3．4监测井的具体布设地下水放射性监测井布设时，在剖面上考虑:①可能的民井取水层位;②潜水与承压水在剖面上的兼顾;③浅部花岗片麻岩风化裂隙发育段与中部花岗片麻岩构造裂隙发育段的兼顾。在平面上充分考虑三级水文地质单元边界性质及其3个径流带的空间分布。(1)对照井点的布设。可考虑在Ⅱ、Ⅲ水文地质单元地下分水岭北侧、F1断层下盘～岩性边界南侧的花岗片麻岩风化裂隙发育段布设1口对照井，如图1中的S0点。(2)针对R1径流带的考虑。由图1，2可知，虽然断裂破碎带F2是导水通道，由于厂区及其附近地形是西北高、东南低，Ⅲ－3－1单元基岩风化裂隙水即使通过NNE向构造裂隙或NE～NEE向岩脉附近裂隙流向断裂破碎带，也不会穿过破碎带继续流向F2西侧的Ⅲ－3－2单元，只可能在断裂破碎带附近汇集并沿着断裂破碎带向南流向Ⅲ－1－1单元。因此，可考虑在断裂破碎带靠厂址一侧的S1点附近选择1口民井(若有的话)或布设1口地下水放射性监测井。(3)针对R2径流带的考虑。同理，Ⅲ－3－1单元基岩风化裂隙水在地形控制下，可能会沿着NNW、NW向构造裂隙和NW向岩脉附近构造裂隙，向东、南方向流向Ⅲ－1－1单元。基于这种考虑，可以在S2点附近布设1口地下水放射性监测井。(4)针对R3径流带的考虑。Ⅲ－3－1单元基岩风化裂隙水也有可能沿着近EW向展布的岩脉附近的裂隙汇集到R3径流带上，因此可考虑在S3点附近布设1口地下水放射性监测井。
4结语
关键词：南水北调 控制城市和农业地下水超采 合理开发地下水 改造利用咸水
黄淮海平原水资源紧缺，严重制约着社会经济的持续发展，造成地下水超采和生态环境恶化。南水北调工程是解决我国北方水资源严重短缺问题的重大举措。江水北调对减少与制止地下水超采可以提供必要的条件，同时，地下水的合理开发利用在南水北调中也可以发挥开源节流、改善生态环境、改造咸水和防止土壤盐碱化等重要作用。
1 地下水资源的概念和地下水含水层的特点
1.1 地下水资源的概念
地下水资源包括地下水的储存量和补给量两部分。不参与现代水循环、不可再生和恢复的储存量称为储存资源；参与现代水循环、可再生和恢复的补给量称为补给资源。
储存资源是地质历史时期累积形成的地下水资源量，是含水系统中不可再生和恢复、因而不能持续利用的水量。取用含水系统的储存资源，将导致这部分资源的永久耗失。有些地区具有大厚度的含水层，地下水位变动带以下的地下水静储量非常巨大。因此，20世纪60年代有人提出黄淮海平原地下存在着一个地下海， 90年代初在塔里木盆地和河西走廊也有人提出发现了地下海，认为可以利用的地下水资源非常丰富。然而，地下水储存量虽然是一种宝贵的地下水资源，但它和矿产资源一样，一旦消耗，难以恢复，因而是不可持续利用的。只有在利用过程中可以不断恢复和补偿的地下水补给量才是可持续利用的地下水资源。
补给资源是指一个含水系统在单位时间里、可以持续获得补充的水质、水温合乎一定标准的水量。原则上在一个含水系统中提取的地下水量不超过其补给资源时，水源便有持续供应的保证。地下水的补给量包括天然补给（山前侧向补给和垂向补给）和转化补给（地表水体补给、地表水灌溉渠系和田间灌溉水补给，含水层之间的越流补给，以及地下水灌溉回归补给等，但地下水灌溉回归转化补给只作为地下水的补给量，一般不能算作地下水资源）。由于地下水补给的一部分将消耗于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，地下水的可开采利用量仅是补给量的一部分。这部分可以开采利用又不致引起难以承受的环境损害（如城区和滨海地区的地面沉降，干旱地区的土地沙化等）的水量称为可持续开采量或可采资源。有些地区将地下水的全部补给量作为地下水的可采量而进行开发利用，将造成地下水的超采。
不同的地下水含水层可开采利用的地下水资源不同，必须根据含水层的特点合理开发地下水资源。
1.2 地下水含水层水资源的特点
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。
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。而对浅层水则认为：1）缺乏良好含水砂层或砂层厚度小、水井出水量小；2）含水层导水性差，侧向补给相对较小；3）浅层水水质差、易受地表水体污染等。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。
1.2.1 浅层地下水（包括潜水和浅层潜水-承压水）开采量的组成 浅层地下水的补给和消耗：（1）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。（2）来自地下水侧向补给和排出区外的地下水排泄。（3）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
浅层地下水的优点是：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。
1.2.2 深层地下水开采量的组成 深层承压水的补给和消耗：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ßs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。
1.3 地下水可采量（地下水可采资源）
如前所述，地下水的储存量是不可持续利用的的资源，只有在开发利用过程中不断可以恢复、补偿的地下水量才是可以持续利用的地下水资源。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。
2 南水北调受水区地下水开采现状
近期南水北调受水区主要为海河平原和淮河平原的部分地区。根据国土资源部水文地质环境地质研究所《海河流域地下水资源现状评价及典型区环境地质效应分析》资料，海河流域平原地下水可采量和现状条件下实际年开采量如表1所示。.年平均总超采量为 44.6 亿m3/a， 其中浅层地下水超采量为23.6 亿m3/a，深层地下水超采量为21.0 亿m3/a.自1958年以来海河流域平原区累计超采量为895.8亿m3，其中浅层地下水超采471.2亿m3，深层地下水超采424.6亿m3，见表1。根据表1， 现状年海滦河流域平原内有部分地区浅层地下水超采，总超采量为23.63亿m3。部分地区浅层地下水尚有盈余，总计盈余29.19亿m3。根据表1，深层地下水年可采量为13.07亿m3，是由侧向补给和越流补给两项组成的。海河东部平原约有50%的面积存在上覆浅层咸水，由于在这种地区不能接受降雨入渗补给的淡水，所开采的越层补给的水量动用的仍然是地下水的储存量，这种水量是不可持续的，因此不能作为可可持续开采资源。在越层补给的水量来自无咸水覆盖的地区，深层地下水的补给来自浅层水的越层排泄，这部分水量应自浅层水的可采量中扣除，才能作为可采资源，因此海河流域浅层水和深层水的可采量总和应为表1中的浅层水的可采量与深层水侧向补给量之和。对于河北平原深层水的补给量问题曾有多个文献进行探讨，例如，郭永海等认为沧州地区深层水的侧向补给仅有总开采量的3 ~ 4% 左右[8]; 根据陈宁生等对黑龙港地区地下水开采状况的分析资料[2]，深层地下水的开采量中有10.57%来自山区的侧向补给，各种文献给出的数字差别很大。 若采用最大的10.57% 来估算深层水的侧向补给量，在开采量为33.8亿m3的情况下最多不超过3.6亿m3。浅层和深层的总超采量可能在53.8亿m3以上，大于表1中给出的44.64亿m3。
地下水的超采对农业灌溉和生态环境造成了严重影响。主要表现在：1)地下水持续下降、形成大面积地下水漏斗，部分地区含水层被疏干；2)海水入侵与水质恶化 ； 3)超采区发生地面沉降、裂缝和塌陷； 4)提水费用增加、含水层枯竭、机井报废； 5)天然植被衰退，生态环境恶化； 6)由于超采区地下水位低于临近地区，不仅灌区地表水带来的盐分无法外排，邻区地下水中的盐分也向超采区聚集，造成地下水矿化度增加、土壤盐渍化加剧等一系列生产和环境问题。
3 南水北调受水区城市用水应严格控制地下水超采
北方平原地区地下水的补给主要来自大气降水和地表水灌溉入渗，地区内的垂直补给占整个补给量的85%~90%以上[2]，见表2。城市地区地表多为不透水的道路房屋所覆盖，少量绿地降雨入渗和输水管道渗漏补给的水量很少，除靠近山前的城市有一定的侧向补给可以利用外，城市本身地下水可采资源有限。由于地下水的补给量基本上是均匀分布于整个地区，地下水资源也应采取就地补给就地开采的方式用于农业，不宜在城市集中开采地下水，用来解决工业和生活用水问题。
目前在一些水资源规划中，将由于地表水灌溉和降水补给的地下水量的大部分分配给城市工业和生活用水，实际上是挤占农业用水。含水层中的地下水与地表水不同，是不能任意从一个地区向另外一个地区转移的，分散补给的地下水集中用于城市开采， 势必造成超采，形成地下水位下降漏斗。根据国家发展计划委员会、水利部《南水北调工程总体规划》资料，南水北调中线沿线地下水位剖面图，见图1、图2 ，可以看到每个城市地面以下均有一个漏斗中心。降水和地表水对地下水的补给强度一般充其量不超过200 mm/a， 但集中开采的城市水源地开采强度常在4 000 mm/a以上，不仅远超过城市本身的补给量，而且也动用了农业地区的补给量和储存量。产生这种情况的原因，关键是对城区和深层地下水开采区地下水可采资源的认识问题，许多城市的地下水资源评价都是与市区附近地区地下水资源评价一起进行，而不是单独估算城市本身的地下水补给量和可采量。同时市区的可采量往往是根据地下水位满足在一定的开采方案（总开采量和开采布局）条件下，在一定的期间内不超过一定地下水位或承压水位埋深的要求确定的。如果不超过要求的深度，则把这个开采量作为地下水的可采资源。过去30年来城市地下水位在持续下降的事实，已经表明地下水严重超采，在南水北调地下水开采规划中，应采取坚决的措施减少和控制地下水的开采量。在水资源短缺的情况下短期超采是可以允许的，但在今后30年内仍然把目前的开采量作为可供水量，后果将不堪设想。在地区水资源规划中应吸取过去30年的教训，城镇工业生活用水应主要改用地表水供水，而将挤占的地下水还给农业。
地下水与地表水水质现状
1地表水水质现状
本次在溪沟中采取了控制性水点的3组能较好控制模拟区范围的地表水进行分析测试，地表水水质评价按《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)进行。采取的地表水样基本能达到地表水环境质量标准的Ⅰ～Ⅱ类地表水标准。SO42－和NH4+含量的均值分别为10mg/L与0.15mg/L。
2地下水水质现状
模拟区地下水水质现状评价采用现行国家标准《地下水质量标准》(GB/T14848－1993)中规定的单项评价的方法，地下水各单项指标中大部分均达到Ⅰ～Ⅱ类地下水标准，仅铁与氨氮含量达到Ⅲ～Ⅳ类地下水标准。SO42－和NH4+含量的均值分别为22mg/L与0.21mg/L。
模型建立与校验
本次数值计算采用的软件是有限单元法的FEFLOW软件。选取地下水环境较敏感的具代表性的、典型的水文地质单元作为模拟区(如图1)。
1模型建立
1）概念模型
概念模型中的错误会导致预测的失败［1］，因此要建立正确的概念模型。(1)模拟对象概化模拟区地下水类型主要分为松散岩类孔隙水和基岩风化网状裂隙水。天然条件下，地下水自山区向沟谷区径流，山区水力梯度较大，沟谷区相对较小。本次数值模拟主要针对区内的各含水层，即矿区稀土开采对地下水环境的影响进行预测与评价，选定第四系松散岩类孔隙水和直至微风化的基岩裂隙水作为主要的模拟对象。(2)污染源概化模拟区稀土矿面积约为20500m2，原地浸析开采工艺所用浸出液为硫酸铵(NH4+和SO42－)，每隔(4～5)m×(4～5)m的间隔布置注液孔，共设置330口注液孔。因此将污染源概化为连续恒定排放的多点源污染，将SO42－和NH4+确定为有关的特征污染因子。(3)边界条件本模型渗流场的上边界由降水入渗补给边界以及潜水蒸发排泄边界混合而成，模型的底面与其下伏的完整基岩无水量交换，设置为隔水边界，西部及东部部分边界为定水头边界，水头为河流水位，北部及东部为分水岭，设为隔水边界。污染物浓度场西部和东部部分地区为第一类边界，此处取本区地表水中SO42－背景值约为10mg/L，NH4+背景值为0.15mg/L，东部及北部为零通量边界，注液孔为定通量的第二类边界。
2）数学模型
通过对区内水文地质条件和开采工艺的系统分析，依据渗流连续性方程和达西定律，建立与区内地下水系统水文地质概念模型相对应的三维非稳定流和溶质运移数学模型［5］。
3）计算模型
(1)空间离散
根据评价区的实际水文地质条件及含水层边界的几何形状，对模拟区采用三角剖分法进行自动网格剖分，在注液孔、边界等位置适当加密;模拟区剖分地层共计5层，自上而下为第四系松散层、全风化层(矿层)、强风化层、中风化层和微风化层，三维网格共计剖分结点443610个，有限单元格个数为727990个，如图2所示。
(2)时间离散
根据矿山服务年限与建设阶段，模拟时长选取不同的时间，稳产时长为8年，减产及扫尾时长为2年，开采结束后，时长延长10年，时间步长与每月天数一致。
(3)初始及边界条件
模拟区由钻孔水位和模拟所得水头作为初始流场，由现状水化学分析所得的离子浓度值作为初始浓度，此处为水样中SO42－平均浓度值，约为22mg/L，NH4+约为0.21mg/L。边界条件如前所述的设定。
(4)参数取值
根据水文地质试验及含水层渗透性特征，对渗透系数、孔隙度、给水度等参数赋值，入渗系数和弥散系数由于缺乏实测资料，根据各自的岩性特征和相关研究取经验值，水文地质参数初始赋值见表1。
2模型识别与校验
上述步骤建立的地下水渗流数值模拟模型是否能全面、客观地表征模拟区实际的水文地质条件和特征，需要进行识别验证，根据给出参数初始值及其变化范围、边界条件与初始条件，用反演与正演计算求解水头函数，计算完成后，将计算结果和实测曲线进行拟合比较，不断调整参数初值。通过反复多次计算，使计算水头(浓度)与实测水头(浓度)符合拟合要求。从校验后的模拟水头值与观测水头值对比(图3)，模拟区内的三个钻孔的水位均在标准比较线附近，模型较好地反映了区内地下水实际流场，可为下一步地下水环境影响预测提供可靠依据。从模拟区地下水流场模拟结果(图4)看，流场的形态与地形地貌密切相关，模拟所得流场基本上反映了矿区的地下水补、径、排条件。
地下水污染影响模拟预测
稀土开采对地下水环境的影响分两种工况条件预测，分别为母液集取率85%(设计回收率)与原地浸矿采场母液渗漏随地下水运移至溪沟时，溪沟边水质达标时的最低源强。模拟预测1年、3年、10年、15年等4个时间段SO42－和NH4+在各含水层中分布运移情况。
1母液集取率85%时地下水污染变化预测
母液集取率85%为稀土开采过程中正常的集取率，预测此工况条件下稀土开采对地下水环境的影响具有现实意义。各含水层不同时段两种特征离子布预测结果如图5和图6所示:从图5、图6可知，模拟区溪沟边第四系松散含水层SO42－浓度在第7年达最大，最大浓度为130.25mg/L，达到地下水的Ⅲ类水标准。全风化层和中风化层溪沟边地下水SO42－最大浓度均小于第四系松散含水层最大浓度。模拟区溪沟边SO42－未出现超标。模拟区溪沟边第四系松散含水层NH4+浓度第1年为0.18mg/L、第3年为0.19mg/L，达到地下水Ⅲ类水标准;在第7年最大为0.85mg/L，超过Ⅲ类地下水水标准(0.2mg/L)，超标倍数25倍;在第15年氨氮浓度降为0.18mg/L，达到地下水Ⅲ类水标准。全风化层和中风化层溪沟边地下水NH4+最大浓度均小于第四系松散含水层最大浓度。
2溪沟边水质达标时最低源强预测
溪沟边地下水水质达Ⅲ类标准时地下水中SO42－浓度需≤250mg/L，NH4+需≤0.20mg/L，经模型反复试算，单井中每天的母液泄漏量应小于0.025m3/d，评价区每天的母液泄漏总量约为8.25m3/d，此强度的源强不会对溪沟边地下水造成污染。各含水层不同时段两种特征离子分布预测结果如图7和图8所示。
关键词：地下水数值模拟系统、矿井涌水量计算、实际应用
中图分类号：TU991.11文献标识码： A
正文：
矿井涌水量的准确预测对于防止矿井突水、淹井等恶性突发事故有着重要的意义，同时也能大大降低生产成本，保障矿山的安全生产。【1】
一、地下水数值模拟系统
（一）概况
地下水数值模拟系统主要用来解决各类水文地质问题，并起到一定的预测作用，其模拟任务主要有四种，分别为地下水运移模拟、水流模拟、反应模拟以及反应运移模拟。在模拟模型的简历过程中，需要针对其中某一个目标，模型的建立步骤一般有这样几点：1、建立概念模型；2、选择数学模型；3将数学模型进行数值化；4、模型校正；5、校正灵敏度分析；6、模型验证；7、预测；8、预测灵敏度分析；9、给出模拟设计与结果；10、后续检查；11、模型再设计。
地下水数值模拟系统是随着计算机出现而发展起来的，以有限单元法为基本计算方法，在分割近似原理的指导下，将复杂的非线性问题简化为线性问题，从而避开了解析法求解微分方程时各种严格理想化的要求，使数值模拟系统更能灵活地适用于各种矿井涌水量的计算。【2】现目前常用的地下水数值模拟软件有美国开发的GMS（其中MODFLOW是世界上使用最广泛的三维地下水水流模型）、Visual MODFLOW、Visual Groundwater、PHREEQC、TNTmips等是运用较为广泛的软件。
二、实际应用
（一）郑煤盛源煤业有限公司概况
宝丰盛源煤业位于宝丰县大营镇宋坪村西南方，其由宝丰县大营镇宋坪村办煤矿和大营镇双鱼山二矿于2007年被郑煤集团整合而成,并于2010年加入中国有色金属工业集团。地处平顶山市宝丰县内，紧邻207国道，交通十分便利。矿井设计生产能力为30万吨每年，煤种为1/3焦，是优质的炼焦用煤。
1、可采煤层。
主要开采山西组下部的二1煤层以及一4煤层。
2、煤层标高。
二1煤层深埋280m~338m，煤层开采深度标高为-140m~0m;一4煤层深埋261m~400m，煤层开采深度地板标高为-160m~-30m。
（二）矿井的水文地质
该矿区的主要含水层有四个系层：寒武系上统崮山组，二又叠系下统山西组、下石盒子组，石炭系上统本溪组和太原组，第四系。
第一系层：寒武系上统崮山组含水层。白云质灰岩，厚59~131m，无泉水出露。
第二系层：二又叠系下统山西组、下石盒子组含水层。其中山西组是由二1煤层上部大占香碳砂岩段中的粗粒岩、砂岩段构成；下石盒子组是由下部中、粗粒砂岩组成，该层含砂岩裂痕承压水，富水性较差，不威胁煤矿开采。
第三系层：石炭系上统本溪组和太原组含水层，岩性为灰至深灰色结晶灰岩，含水层由L1~L8（L1灰岩厚为0.33~15.76m）薄层状灰岩和中粒砂岩组成。该岩层承压性较好，存储水量较多，水压较高，但其分布并不均匀。
第四系层：第四系含水层。由冲击岩、沙石岩组成，直接覆盖在下伏地层上，对矿井开采有一定的影响。
（三）模型的建立
概念模型的建立是一个极为复杂的过程，需要我们充分了解模拟地区的地质构造、水文地质、岩石矿物、气象、地形地貌、工农业利用等一切与地下水相关的关系点。【3】
在划分水文地质单元，确定模拟边界和范围之前，我们应该准备：地形地貌图、第四纪地质图、水文地质图、地下水等水位线及埋深图、模拟区遥感影像数据、有关的区域地下水方面的调查勘察研究报告及成果。
（四）模型的结构
首先应该对模拟区域的地质结构和水文地质条件加以概化，建立水文地质概念模型，然后构建相关数值模型。
1、有剖面线的位置的水文地质剖面图；
2、详细的钻孔、深孔资料（附有名称、坐标、孔标高、终孔深度、分层信息以及岩性描述等）；
3、以完整的水文地质单元作为模拟的区域范围，考虑到有些边界和范围过于偏远，应该考虑扩大模拟区的范围，适时可采用模型嵌套技术。
（五）模型的参数
1、潜水、承压含水层和弱透水层平、根据岩性和抽水试验分区的垂向渗透系数的分区图与数值；
2、承压水含水层存水率的分区和相关数值；
3、潜水含水层的导水程度的分区和数值；
4、弱透水层的存储率的分区图和数值；
5、各类渗水实验的资料和研究成果；
6、各层的有效钻孔的隙度。
（六）实际案例
1、确定一4煤层为计算区域，对计算区域进行三角分区和参数分区；
2、对一4煤层的含水系统内部进行概化，对其边界形态进行简化，对边界进水类型进行划分以及地下水的相关运动状态；
3、明确各分区的参数值，要详细了解一4煤层每个节点、每个分单元的信息，以及观察钻孔的水位信息和抽水孔水量信息，计算时段信息等。
在这个水文地质模型中将一4煤层共划分为20个分区，650个节点，分单元5512个，有效单元5082个，观测孔号5个。
表1 地下水位观测值拟合统计
其中我们选取了1号孔水位观测值进行研究，可得出：
表2 各分区参数计算
最后通过系统模拟可以计算出一4煤层的正常涌水量为222m²/h，最大涌水量为289m²/h。
（四）结语
近年来，随着科技的不断进步和发展，水文地质工作者们拥有了大量的科学决策和科学管理信息的方法。地下水数值模拟系统可以量化地下水的动态变化与人类开采活动的关系，可以比较不同开采方案并预测其对环境造成的影响。由此可见，地下水数值模拟系统在实践中是可以得到广泛运用的，它将在国家制定区域水政策以及各企事业单位开矿采矿事业中做出重大的贡献。由此可以预测，地下水数值模拟系统在矿井涌水量研究应用中的前景是无限广阔的，应该引起相关工作者的重视。
参考文献：
【1】魏军，《矿井涌水量的数值模拟研究》，2006年12月
关键词：地下水；水质评价；评价现状；展望
水资源匮乏问题愈加严重，已经引起了全社会的关注。考虑到水资源匮乏会影响人类的生存与发展，所以必须采取有针对性的措施对地球现有资源进行保护，或开发利用地下水源，全面提高地下水源利用率。地下水水质评价是地下水开发和利用中首要环节，目的是通过对地下水化学资料的分析，科学评价出某地区地下水源的质量，并对其该地区地下水质量状况进行动态监测，预防地下水水质恶化。由此可见，地下水水质评价在地下水保护和开发利用工作中发挥的作用是极其巨大的。下面对地下水水质评价现状作详细分析。
一、地下水水质评价指标探讨
地下水水质评价要求具备一定的客观性、代表性以及全面性，这就要求在评价分析时科学、合理的选择评价方法，尽量提高地下水水质评价的工作效率。在实际工作中，地下水水质评价的关键在于评价指标的选取，简单来说，评价指标不同，工作中得到的最后评价结果也会大不相同。
水质标准这一概念的兴起在上世纪20年代初，西方某个经济略为发达的国家最早注意到了水源安全饮用问题，并提出和制定了关于公共卫生用水的标准，为人类用水安全标准体系的发展奠定了基础。但由于受到技术条件限制，早期的公共卫生用水标准都比较简单，suo9制定的水质监测指标也相对较少，并不能对水源水质作全方位的监测。后随着环境污染问题的越加严重，水中污染物种类及数量也增加得越多，导致最初的水质监测技术和标准失去效用，无法对水中新增污染物进行监测，最终造成人类生命遭受水污染威胁的局面。为了解决以上问题，研究人员结合时代背景，将一些先进的科学技术应用到水质监测中，并对落后的、不健全的水质标准作出更改，经过多年发展之后，最终发展到了2个级别、4个大类，229个评价指标程度。进一步保障了人类饮水安全。
近年来，我国水资源保护工作得到了很大的发展，不仅在实际做法上获得了较大的成就，而且还改进、完善了水资源质量评价标准，先后颁布了多种水资源质量标准，如《地表水环境质量标准》、《地下水质量标准》、《生活饮用水卫生标准》等等，这些体制的建立促进了我国水资源保护工作的发展，同时也为是我国水资源开发利用提供了强而有力的法律保障。为了缓解我国现阶段所面临的水资源匮乏问题，国家相关部门建议开发评价地下水，利用丰富的地下水资源来缓解饮水供需矛盾，解决实际性的问题。但考虑到地下水资源的污染问题比较严重，在开发利用之前必须对地下水的水质进行评估评价，利用国家标准对地下水水质进行考核，为地下水资源的开发利用、管理保护等工作提供科学保障。
国家不同、地质不同，人们所制定的地下水水质评价标准也大不相同。拿我国的生活饮用水评价来说，我国卫生饮用水评价标准与世界卫生组织设定的卫生标准就存在不同，主要表现在如下方面：
（1）我国生活饮用水评价标准将水源的化学指标与感官形状进行了划分，并纳入了水质的毒理学指指标，所呈现出来的特点是直观明了，比世界卫生组织制定的水质评价标准更具优势。
（2）从水质量评价指标的总量上看，我国现行所使用的饮用水卫生标准中所社设定的指标总量比世界卫生组织设定的指标总量要少很多，即使在2009年后有了新的改变，但总的来说还是偏少，尤其在微生物评价指标和有机组分评价指标两个方面。
二、地下水水质评价方法
作为地下水水质评价的工具和手段，选取的评价方法是否合理也是地下水水质评价结果客观与否的关键。随着科学技术的不断进步，世界各国的专家学者对地下水水质评价方法进行了深入的探索，也提出了很多评价方法和模型。但由于评价因子与水质等级问的非常复杂的非线性关系，以及水体污染的随机性和模糊性，对于地下水水质评价至今仍没有一个被广泛接受的评价模型。
1、单因子评价方法
单项因子评价是指分别对单个指标进行分析评价。该方法计算简便，且通过评价结果能直观地反映水质中哪一类或哪几类因子超标，同时可以清晰地判断出主要污染因子和主要污染区域。但是由于是对单个水质指标独立进行评价，因此得到的评价结果不能全面地反映地下水质量的整体状况，可能会导致较大的偏差。
2、综合评价方法
2.1综合指数法
通过多个指标并赋予各指标不同的权重的综合判断确定地下水质标准的综合指数法在地下水水质评价中一直被广泛应用。该方法简洁易懂、运算方便、物理概念清晰，决策者和公众可以快捷明了地通过评价结果掌握水质信息。
2.2人工神经网络
与传统的综合指标评价方法相比主要具有以下的优点：1）通过模型的自学习和自适应能力，可自动获得水质参数间的合理权重，无需人为干预，因此评价结果具有客观性。2）一旦对标准训练完毕，就可以用训练好的网络对实测样本进行评价，计算简便，可操作性强。3）通过在训练过程中适当改变输入节点数和输出节点数，来修改评价参数和等级，从而使模型的应用具有一定的灵活性。
2.3模糊综合评判法
地下水水质评价中的污染程度、水质类别都是一些客观存在的模糊概念和模糊现象，简单地根据某一数字界限来对地下水水质进行研究和评价是不合适的。而模糊集理论的在地下水水质评价中的应用与传统的评价方法相比更适应于水质污染级别划分的模糊性，能更客观地反映水质的实际状况。模糊综合评判法最主要的优点就是通过构造隶属函数可以很好地反映水质界限的模糊性。
三、结束语
综上所述，地下水水质评价在水资源保护和水资源开发利用中占据着重要地位，为了能有效缓解水资源匮乏问题，我们有必要对地下水进行开发，但同时为了保证地下水水质的合格，必须在水源利用前期对地下水水质进行科学评价。地下水水质评价的关键在于评价质量指标，我国相关部门应该尽快完善地下水水质评价质量标准，加强地下水管理和加大水质监测力度，切实促进我国水资源保护事业的发展。■
参考文献
[1] 畅利毛，郑和祥，闫秀生. 通辽市地下水质量评价[J]. 内蒙古水利. 2010（03）
