地下水可持续开采量评价方法综述.pdf

2 0 0 6年 5月 水 利 学 报 S H UI L I X UE B AO 第 3 7卷第 5 期 文章编号 0 5 5 9 ． 9 3 5 0 2 0 0 6 0 5 2 5 ． 0 9 地下水可持续开采量评价方法综述 王金生， 王长申， 滕彦国 北 京师范大学 水科学 研究院 水沙科学教育部重 点实验室， 北京 1 0 0 8 7 5 摘要 本文评述了地下水开采量概念的发展过程， 指出为实现可持续开采量的评价， 国内外 目前研究的焦点主要集 中在可持续开采量的可更新能力、 生态和环境用水约束与社会经济发展及环境保护的协调优化等方面。同位素和 地球化学示踪、 G I S等新技术的发展及新技术与传统评价方法的有机结合大大促进了可持续开采量评价的发展。 本文着重讨论了当前水均衡法、 数值模拟、 同位素技术和基流分割等评价方法的优缺点 ， 以及在实现地下水可持续 开采量评价方面的进展和面临的问题， 认为多种方法有机结合是未来的发展方向。 关键词 地下水可持续开采量； 评价； 可更新能力； 生态环境约束； 社会发展； 环境保护； 新技术 中田分 类号 t 6 4 1 ． 2 文献标识码 A 地下水可持续开采量 由地下水的开采储量 和允许开采量演变而来。在 2 0世纪 7 0年代 以前， 前苏 联地下水开采储量的概念关注的主要是取水对地下水系统本身的影 响⋯； 7 09 0年代 ， 美 国的允许 开 采量的概念 ， 被各国普遍接受 ] ， 其特点是将用水约束扩展到维持与地下水相关系统的正常运行 ； 9 0年 代以后 ， 由于可持续发展理论的发展 ， 国内外学者提 出了用地下水可持续开采量取代允许开采量 ， 因 为可持续开采量比允许开采量能够更准确、 更科学地反映地下水资源的客观实际。地下水可持续开采 量是一个含水系统在环境承载能力允许的条件下可以永续开采的水量H ， 它 的最终 目标为既要设法满 足当代的发展需求 ， 又不危及后代的发展需要b 。地下水可持续开采量同允许开采量最大的区别是允 许开采量注重的是技术 、 经济和法律因素， 而可持续开采量突 出了生态与环境 因素， 强调 了可持续开采 资源的可更新能力和可持续利用性 3 ] 。在实现可持续开采量评价方面 ， 近年来 ， 国内外的研究主要集 中 在 1 地下水资源的可更新能力； 2 协调与优化地下水资源利用与环境保 护、 社会经济发展之间的关 系； 3 依赖于地下水 的生态系统 G D E 及其需水量 的识别 ， 该 问题研究才 刚刚开始。在地下水可持续 开采量 的评价方法方面， 同位素示踪 、 遥感与 G I S等技术与地下水允许开采量的评价方法相结合 ， 产生 了地下水可持续开采量的评价方法 ， 从而促进了地下水可持续开采量评价方法的发展。但 目前对可持 续开采量的认识尚不统一 ， 仍停留在理论层面上 。在当前全球性地 下水资源不断减少 ， 地下水环境不 断恶化 的状况下 ， 探索地下水可持续开采量的评价方法显得非常重要 。为此 。 本文讨论 水均衡法、 数值 模拟 、 同位素技术和基流分割等评价方法在实现可持续开采量评价中的进展和存在的问题。 1 水 均衡 法 水均衡法的原理是质量和能量守恒定律 ， 原理简单 、 方法灵活 、 计算简便 ， 适用 的空间范围广 ， 是 收稿 13期 2 0 0 5 - 1 0 ． 3 1 基金项 目 国家 自然科学基金委员会和水利部黄河水利委 员会黄河联合资助重点项 目 5 0 2 3 9 0 1 0 ； 国家 自然科学基金 4 0 5 7 2 1 3 9 ； 国 家重点基础研究发展规划 G1 9 9 9 0 4 3 6 0 6 作者简介 王金生 1 9 5 7一 ， 男 ， 河南太康 人 ， 教授 ， 主要研究方向为水文地 质 、 污染物迁移数值计算等。 E - m a il w a n g j s b n u ． e d u ． c n - - 5 2 5-- 维普资讯 集计算和论证于一体的方法 ， 目前仍是地下水可持续开采量评价的最主要方法之一[ 。 为实现地下水可持续开采量评价 ， B r o w n L J 将水均衡法与地下水 同位素法结合提高 了可持续开 采资源量可更新能力评价的精度， H u g o A． L 6 a i c i g a 基于水平衡法和费用 一效益分析法建立地下水系统 的优化模型较好地解决 了可持续开采量在经济 、 制度等方面的约束。另外 ， 水均衡法同样也是评价依赖 于地下水生态系统 G r o u n d w a t e r D e p e n d e n t E c o s y s t e m， G D E ／水量的基本方法 ， 但其评价精度不高n 0 ] 。 然而 ， 均衡并不等于平衡 ， 目前水均衡法在可持续性评价中存在的最大问题是随着人类活动影响的 增大， 地下水系统的天然平衡早已被打破 ， 即使用多年水均衡分析也难以找到一个多年的平衡期 ，而我 们在评价时往往忽视 了地下水 系统的演变过程和平衡状态分析 。 因此 ， S o p h o c l e o u s t 3 ] 及 F r a n s 等 提出依据 T h e i s 1 9 4 0 的动态平衡原理 ，确定 地下水 系统新的平衡 点。图 1中的曲线表示在地下水开发过程中， 开采量 由依赖于储存量 曲线的左侧 转化为依赖于地表 水损耗 曲线 的右侧 的过程。 爨 嚣 霉 删 删 谁 培 无量纲 T t／ x S 图 1 储存 量与补给量的转 换关 系曲线 P m 姗 耀 韶 删 性 氇 l l J I J l j l 一可持续， 一 耗开采 1 、 ， ／ ／ 1 l} | | 、 、 ／ ／ 一 ／ I l 时间 图 2 可持续开采 与部分开采 的储存量消耗率 ．图 2为在定流量开采条件下储存量消耗率随时间的变化曲线 ， 在开采量小于最 大开采量 P d 的情 况下 ， 储存量消耗率最终为零 ， 表明地下水系统的流人量与流出量可以平衡 ，这时的开采量是可持续的。 P 代表地下水系统的最大可持续开采量 ， P P , 2和 ， 也是地下水 系统的可持续开采量 ， 尸 是地下水 系统的非可持续开采量。另一方面， 在小于最大可持续开采量的条件下 ，系统达到新平衡 的时间 ￡ 。 小 于t ， 它的长短依赖于系统的流 出量和开采量 。 由此可见 图 1 中储存量 占开采量的比例为零的时刻或图 2中储存量消耗率为零的时刻 t 、 、￡ 。 s l t , 2 和 是实现地下水资源可持续开采的必要前提 ， 应用 T h e i s 的动态平衡原理重新 审视并指导可持续开 采量的评价势在必行 。 近年来， 人们同时注意到， 当补给量小于均衡方程中其它各项， 尤其是远小于蒸发量 E T 的时候 ， 蒸发量 E 在精度上的微小变化都会引起补给量的较 大误差和不确定性 ，因此 ， 不少 国外专家对水均 衡法在干旱区和半干旱区的适用性提出质疑[ 。 2 数值模拟方法 从 2 0世纪 7 0年代后期开始 ， 地下水数值模拟 已逐渐成 为各 国地下水资源评价与管理 的主要方法 之一⋯ 。 目前 ， 数值模拟在基本水流方程 的基础上 向集成化 、可视化 、 规模化 、 综合化方 向发展。比较 流行的地下水模拟模型在文献 [ 5 ] 中有详 细叙 述 ， 典 型模型如 M O D F L O W 1 9 8 8 、F E MWA T E R 1 9 9 4 、 G M S 1 9 9 5 、 B R E A T H 1 9 9 5 和 S WI M 1 9 9 0 等 。 2 1 数值模拟 自身的不足 数值模拟的理论基础是质量守恒定律和渗流理论 ，它在实现地下水可持续 开采量的评价方面存在着 自身不足。 1 在数值模拟中 ， 主要是利用水头进行 的模型的校正与预测 ，其 方法受补给量与渗透系数之 比的制约 图 3 ， 补给量评价的可靠性取决于渗透系数 的精度 ，而渗透系数 的变化往往在几个数量级之间 ， 所 以数值模拟的结果可能很不精确 ； 2 由于地下水水头在数值模拟 一 S6一 维普资讯 中的非确定性， 所以只要保持补给量与渗透系数的 比值 不变 ， 相 同的水头分布得到补给量的解可能不唯一b 图 3 ， 且 随着补给 量与渗透系数的变化 ， 其可信度受到质疑 ； 3 模拟结果并不能 真实反映地下水 在介质 中的循环过程和可更新能力 ； 4 含水系 统新的平衡点可能仍是未知的； 5 模拟水位、 水量 的变化并不足 以直接预测可能引起 的水循环系统和环境系统 的变化。 鉴于此 ， 数值模拟在实现地下水可持续开采量评价方面需要 与其它 方法结 合 。 2 ． 2 地表水与地下水 含包气带水 的水流和溶质模型耦合地 妄 嘲 躲 森 渗透系数变化 图 3 数值模拟中补给 量变化 与渗透 系数变化 之间的关 系 下水重要的补给来源是大气降水和地表水人渗 ， 这些补给源是维持地下水循环， 保证其更新的动力和源 泉。因此， 从 2 0世纪 9 O年代开始 ， 地表水与地下水 含包气带水 的水流和溶质模型的联合迅速发展起 来 如表 1 ， 这些联合模型为解决实际问题提供 了极大的便利 ， 可为读者所选择。 表 1 不同类 型的模 型 2 ． 3 数值模拟与同位素和地球化学示踪技术的结合 同位 素技术和地球化学方法可 以提供地下水的 补给来源 、 循环路径 、 更新时间、 地下水年龄、 古地下水的补给 、 地下水的混合过程等循环与更新信息 ， 弥 补数值模拟信息的不足 ， 提高模拟结果的可信度 ， 目前数值模拟与同位素和地球化学方法的结合 已成 为地下水资源评价与管理最有前途的方法， 其主要结合方式如下。 2 ． 3 ． 1 地下水头和年龄对数值模型的联合校正 由于水头对补给与渗透系数之 比是敏感的， 地下水年 龄对补给与孔隙度之比是敏感的。利用水头和年龄可提供补给、 渗透系数与孔隙度的确定性约束 ， 而后 三者是高度相关的， 只要知道其中的一个就可得出它们的唯一解。因此 ， 目前数值模拟的一个新的发展 是用地下水头和年龄提供对补给量、 渗透系数和孔隙度的确定性约束， 实现地下水头和年龄对模型的联 合校正 。 2 ． 3 ． 2 用同位素和地球化学方法来验证数值模拟结果J o h n W． M e r c u r i o等 首先用 M O D F L O W 与粒 子示踪模型 MO D P A T H联合识别水分和溶质的运移时间和路径， 再用水文地球化学模型 P H R E E Q C验证 水流模型结果 ， 是较早 的水流模型和水文地球化学模型结 合的例子。 2 ． 3 ． 3 水流模型与 两类水化 学模型耦 舍 水 流模型与两 类水化学模型 ， 即混合单元模型和对流 一弥散方程溶质模 型的耦合， 可以提高模型的模拟精度。例如， 将混合单元模 型 c Mc 直接植入 M O D F L O W 中， 用 以提高模 型的模拟精 度 ， 其 原理如 图 4所示 。 OD F L O W水流模 l 模型的水头校正l 含水层水头单元I 间水分通量 C M C 。 一 梗 型 模拟 同位素的分布观测 否 同位索引入后置信度更高的区域校正模型 图 4 M O D F L O W 与 C M C整合的迭代过程框图_ l 3 - - - 5 27 --- 维普资讯 3 基 流分 析法 基流分析法仍是 目前普遍使用 、 不可缺少的评价流域尺度上地下水资源量的方法 ， 也是不断发展中 的方法 ， 该方法可分为水文法和示踪剂法。水文法是根据月径流量或 日流量进行基流切割 ； 示踪剂 法是以某种水化学组分或同位素作为示踪剂 ， 根据降水和地下水的水化学成分或同位索组成 ， 利用混合 模型进行基流切割的方法。 水文法又可分为桔季径流法和逐 日平均流量过程线切割法， 由于数字过滤器的发展 ， 实现了基流的 连续分割 ， 为 了克服人工基流切割的任意性 ， Wa h l 等 根据英 国水文研究所提出的基流计算方 法 ， 编写了计算程序 B F I B a s e F l o w I n d e x 。B F I 法具有 自动计算 、 速度快等优点， 还可计算 日历年和水文 年， 特别适合处理长系列资料， 该方法已在黄河流域成功地应用 ] ， 但该方法对确定拐点和时间步长存 在不确定性。 近年来， 由于可以大量获取水化学和同位素等系列数据 ， 因此 ， 示踪剂法也 已成为评价地下水资源 可持续性的有效方法 矧。H o v e r 等 将 O引入基流分割 ， 证明在水分和溶质运移 以优先流为主的情 况下 ， 为方便分割而假定的稳定流质量平衡可能是错误的。 S o u l s b y 等 通过比较表面流 、 壤中流 s u b s u rf a c e s t o r m fl o w 及地下水流中硅和硝态氮的浓度变化过 程 ， 将端元混合 e n d m e m b e r m i x i n g 法引入分割过程 ， 成功地识别地下水的不同来 源组成及相应 比例。 H u t h _ 3 利用融雪 中 O和土壤水中 S i O 与 N a随时间的变化特征 ， 成功地对高海拔流域 的新水与老水进 行了分割。 V i t v a r 等b 依据 1 9 9 3 ～1 9 9 6年 N e n e r s i n k流域的径流水位衰退 曲线， 计算 出了平均地下水 的渗透系 数和储水系数 ， 将其应用于流域内水 与土壤接触时间的表达式， 较准确地计算出了基流 的平均滞留时 间， 并 由此推算出了流域水资源的储存量 、 补给量及流出量。与利用同位素资料的卷积积分的传统方法 相比简便 ， 费用低 ， 亦便于地下水可更新能力和环境需水的评价。 4 同位素 和地 球化学示踪的评价技术 同位素和地球化学示踪技术能敏锐地将研究聚焦到控制着 自然界元素和化合物物理化学行为的根 本环节上 ， 其评价精度高、 可靠性较强 ] ， 已在水 文学 、 水文地质学 、 水资源学的各研究领域广泛使 用 ， 国内外有很多文献从不同侧面对该技术的发展和应用进行 了综述 。 。该技术是地下水可持续 开采量评价的可靠方法之一 。 目前 ， 应用示踪技术所能评价的主要是地下水的循环与可更新能力 ， 包括查清地下水的起源 、 地下 水年龄与滞留时间、 更新与转换时间、 循环路径 、 运移速度 、 补给量 、 古地下水补给和排泄量 ， 合理划分地 下水补给量与储存量， 确定包气带水的补给与循环机制等。若将示踪技术与模拟和优化技术相结合， 可 以说是地下水可持续开采量评价的最有力工具 ， 为此 ， 本文将对此详细描述 。 4 ． 1 测定地下水年龄和更新能力 用 于年轻地下水年龄测定较为成熟的常用方法有 H法、 H ， H e 、 C F C法等， 测年范围在几十年 内； 用于 中等年龄地下水 测年的方法有卵A r 法 等。 测年范 围在 数十年 到 1 0 0 0 年 ； 用于老地下水年龄测定较为成熟 的常用方法有 C法 、 C l 法 “ 2 3 0 T h ／ U法等 ， 测年上限可达 1 0 0万年 圳。 地下水的更新与转换时间说明地下水参与现代水循环的程度 、 周期和速度 ， 是评价地下水可更新能 力的重要参数。蓄水池理论 r e s e r v o i l t h e o r y 是对给定时间内通过某一界定 区域的流体的高斯定理的应 用， 它能给出系统内部和出口处地下水年龄的分布关系。D a v i d [ 3 将蓄水池理论 和年龄模拟模型相耦 合， 实现了对更新时间分布的计算 ， 在地下水的年龄和更新时间之间 ， 可以通过微分或积分相互转换 ， 并 说明在只有对流的条件下， 更新时间分布曲线的不对称和多峰是 由于含水层的几何形状和流速场的不 均匀造成的。 一 5 28 维普资讯 根据测定的地下水年龄 ， 可将地下水分为更新快 、 更新较慢 、 更新差与不可更新 4种类 型 。 4 ． 2 确定地下水的补给源、 循环路径和补给量 同位素地球化学示踪技术是 当前用以评价研究 区内长 期综合补给量的主要技术方法 ， 尤其是近几年来 ， 多种 同位素技术的同时应用 ， 提高 了评价的精度和 可靠性 。 A d r i t i n _ 3 引根据碳酸盐含水层 中同位素成分与全球大气降水线的吻合及其较窄的 O与 H变化范围， 说明含水层当时的补给条件和补给量。S h i v a n n a 利用环境同位素。 H、 O和 H研究暴雨和年降水对地 下水的补给及循环的作用。C o o k等 利用河水中拢R n 浓度 的增加 ， C F Cl l 、 C F C一1 2浓度减小 ， 较准 确地评价了地下水向热带河流的排泄量。D a t t a 等 利用 O～ C 1 关系曲线， 清楚地再现了高盐分地下 水与低盐分地下水或河水的混合过程及流动路径。Z h u等 通过“ C地下水年龄测定和氯质量平衡法 C M B 重塑了更新世和全新世古地下水的补给量 ， 见图 5 。 图 中实线为经 C年龄校正后的地 F 水补给量 图 5 基 于 C M B方法 的晚更新世 、 全新世地下水补给量评价[ “ 4 ． 3 包气带水参数测定与循环机制 包气带是地下水循环的关键环节， 也是地下水资源可更新能力研 究的最薄弱环节 朝。在半干旱区， 包气带的水分通量很小 ， 环境 同位素浓度也很低 ， 地下水动力学参数 的测量和数值模拟误差较 大。因此， 对准确测定包气 带水分通量 、 渗 透系数和蒸发强度等参数较 困 难 - 4 。近几年 ， 同位素地球化学示踪技术成 了包气带水研究的主要手段 ， 并成为包气带水研究 的新 热点。 4 ． 4 识别 G D E系统及其需水量H、 O稳定同位素的示踪技术可以有效的测定植物蒸腾量中源 自地下 水的量 包气带中的土壤水 、 含水层中的地下水 。1 9 9 3年该技术 在澳大利亚出现后 ， 现在 已经用于陆 地、 河岸 、 湿地等生态系统对地下水依赖程度的识别和需水量 的测定 。 4 ． 5 同位素地球化学示踪技术在可持续评价中的局限性 1 同位素的应用条件较为苛刻。如 H ／ H e 适于的补给速率小于 3 0 m m ／ 年， 这就限制了 H e 在饱和带内的应用范围“ ， R n适于测量的流速在 1 0 ～ 1 0 c m ／ s Ⅲ ； 2 影响因素多， 具有多解性。如古气候和古水文的影响可能会使实际测到的与计算的 结果产生差异 ； 在包气带近地表流速慢时 ， H可能受到汽态运移的影 响， 其运移曲线出现多峰现象 ， 难 以解释其运移时间【 6 ； 3 一般不能提供补给量 随时间变化的序列 ； 4 示踪方法是点信息 ， 还缺乏推 广到大尺度的有效办法 ； 5 采样和测量相对其他方法耗时 ， 且费用高。 5 G I S技术 地理信息系统 G I S 可以提供对规划 、 管理 、 决策和研究所需信息 的技术系统 J ， 其突出优点是其 具有空间性 、 动态性 、 开放性 、 可视化和强大的信息处理能力_ 4 。这些优势 ， 已使其成为地下水系统 数字化 、 评价与管理可视化结合的重要平台和有利工具_ 4 。 5 ． 1 摆脱传统评价方法的桎梏虽然在许多文献中， 将地下水数值模拟等方法与 G I S 集成， 较好地解 决了地下水资源评价中的空间尺度问题 卜 圳 ， 但并未突破传统评价方法的框架 。而 C h o w d a r y 等 利用 G I S 绘制补给量的空间分布图， 用 日土壤水均衡模型和简单 的河渠水流模 型分别评价土壤 的入渗补给 和河渠的渗漏补给 ， 给出了大面积灌区以月和年为单位的补给量在空间的动态变化， 是对可持续评价的 有益 尝试 。 WE K U是一种基于 G I S ， 适于区域尺度的随机模型。它利用二维模型得出地下水流速和排泄到地表 -- 5 2 9- - 维普资讯 图 6 基于 G I S的 WE K U测定地下水滞留时间框图b 水的距离， 可确定区域地下水的滞留时间， 其原理如图 6 ， 该 方法 已在德 国广泛应用 ， WE K U模型确定潜 水的最小滞留时间小于 1 年， 最大超过 2 0 0 0年 ， 平均滞留时间为 2 5年 。 5 ． 2 实现地下水资源的动态评价 以 G I S为平台 ， 将地下水 和地表水动态监测 系统及遥感信息， 以及 地下水的评价系统相连 ， 可以较好地解决地下水资源的动态评价 问题 。如美 国将 4万余个观测站点与 卫星遥控信息系统和电模拟模型系统联在一起 ， 构成 了全美地下水动态观测分析系统 ， 已经成为研究水 资源调节、 大面积资源评价与远景预测等问题的重要工具n 。 5 ． 3 实现经济、 社会和环境对可持续开采■有效约束 G I S技术促进 了地下水流模 型与优化管理体系 的建立 。目前， 在建立土地 、 植被 、 气候 、 水量和水质相互作用的复杂模型时 ， 越来越多 的应用 了图形用 户界面 ， 演化出了大量支持决策系统 ， 同时促进了 G I S和可视化技术在该地下水资源评价中的应用∞ ] 。 这些复杂的模拟与优化模型可以实现对经济、 社会与环境的有效约束 ， 是 当前普遍采用 的实现地下 水可持续开采量评价 的方法。F a y a d 基于地下水数值模拟 ， 将基 因算法用于多 目标优化 ， 用人工神经 网络模拟优化模型中的约束条件， 用模糊罚函数处理对状态变量的约束， 建立了不同决策变量下的地下 水系统响应系统 ， 实现了对不 同情景下地下水可持续开采量 的评价。 上述方法主要是对地下水可更新补给量的评价 ， 而利用 G I S实现地下水资源可持续评价 ， 更大潜力 在于突破传统评价的框架 ， 实现社会 、 经济和环境对评价与管理的有效约束 ， 并对可持续开采量评价 。 6 结论 1 近年来 ， 地下水可持续开采量评价在内容上 ， 突 出了地下水资源的可更新能力与环境约束， 是与 地下水允许开采量评价 的最大区别。地下水可持续开采量评价 ， 是在与经济、 社会 、 环境等相互影响因 素间的平衡与优化 中实现的。目前还不具备成熟的可持续开采量评价方法 ， 各种评价方法 的发展都使 评价结果向可持续利用 的目标迈进了一步 ， 但要实现完全意义上的可持续开采量评价还需要更深入 的 研究 。 2 不同的地下水可持续开采量的评价方法有其难以替代 的优点 ， 也有其难 以克服的弱点 ， 需要加 以综合应用 ， 相互验证 ， 才能提高评价结果的可信度。因此使用水均衡法评价地下水可持续开采量时应 注意 ， 确定储存量消耗率为零时刻或储量消耗与诱发补给量平衡 的点是实现地下水可持续开采量评价 的前提 ， 应用 T h e i s 的动态平衡原理重新审视并指导可持续开采量 的评价势在必行 。当补给量远小于蒸 发量时， 补给量仅占均衡项的一小部分 ， 因此用水均衡法对干旱区和半干旱区进行评价时应 当慎重。 同位素技术和地球化学方法可以提供地下水的补给来源 、 循环路径 、 更新时间、 地下水年龄 、 古地下 水的补给 、 地下水的混合过程等循环与更新信息 ， 弥补数值模拟信息的不足 ， 提高模拟结果的可信度， 目 前数值模拟与同位素和地球化学方法 的结合已成为地下水可持续开采量评价与管理最有前途的方法。 基于质量守恒定律和渗流理论 的数值模型 ， 在实现地下水可持续开采量评价时 ， 存在先天不足； 数 值模拟获得 的补给量的信度受限； 模拟不能全面反映地下水在介质 中的循环过程和更新能力 ； 模拟的水 位与水量的变化 ， 不足 以直接预测可能引起的水循环系统和环境 系统的变化 。因此 ， 在使用数值模型对 地下水资源可持续开采量评价时， 需要用地下水头 、 地下水年龄、 同位素和地球化学方法来验证数值模 一 5 3 O一 维普资讯 拟结果 ， 或采用混合单元模型和与对流弥散方程溶质模型耦合 ， 以期提高模拟精度。 3 在技术方法上 ， 同位素 、 地球化学示踪 ， 以及自然示踪剂技术也已成 为评价地下水可持续开采量 的有效方法。示踪技术与水均衡法 、 数值模拟法 、 基流分析法等评价方法 的结合 ， 是地下水可持续开采 量评价的发展方向。开发适用性广 、 使用方便 、 容易解释、 成本较低 的同位素技术 ， 以及示踪技术与数值 法、 水均衡法等方法的联合 ， 是实现地下水可持续开采量评价的重要内容； 另一方面， 利用 G I S技术实现 社会 、 经济和环境对评价与管理的有效约束 ， 才能实现地下水可持续开采量的如实评价 。 4 合理确定生态与环境用水约束是实现地下水可持续开采量评价 的重要前提和紧迫课题 。测量 植物吸水量可以提高计算依赖地下水生态 G D E 需水量的精度， 但是 目前 国内外对 G D E需水量的研究 刚刚开始 ， 在实践 中， 仍以历史分析和专家评估为主， 直接通过野外试验确定 G D E需水的案例还很少 ， 其中一个关键的技术缺陷是地下水环境改变引起的 G D E响应机制还难 以建立 。我 国对 G D E的认识还 不统一， 还没有开展对 G D E需水量识别的研究 。 参 考 文 献 [ 2] [ 3] [ 4] [ 5] [ 6] [ 7] [8] [ 9] [ 1 O ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ 1 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] 粱汝超 ． 关于地下水储量分类和概念的改革问题[ A ] ． 地下水 资源评价理论与方法 的研 究一 中国地质学会 首 届地下水资源评价学术会议论文选编[ c ] ． 北京 地质出版社。 1 9 8 2 ． 3 4 3 8 ． 籍传茂， 侯景岩， 王兆馨 ． 世界各国地下水开发和国际合作指南[ M] ． 北京 地震出版社 ， 1 9 9 6． S o p h o c l e o u s M．F r o m s a f e y i e l d t o s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t o f w a t e r r e s o u r c e s - t h e K a n s a s e x p e r i e n c e [ J ] ． J o u r n a l o f Hy d r o l o g y， 2 0 0 0， 2 3 5 2 743． 张人权 ． 地下水资源特性及其合理开发利用[ J ] ． 水文地质工程地质 ， 2 0 0 3 ， 3 0 6 1 5 ． B ri d g e t R S c a n l o n 。 H e al y R W，C o o k P G．C h o o s i n g a p p r o p ri a t e t e c h n i q u e s f o r q u a n t i f y i n g g r o u n d w a t e r re c h a r g e [ J ] ． Hy d r age o l o gy J o u rna1． ， 2 0 0 2 ， 1 0 1 1 83 9． G l e n n A Ha r r i n g t o n，G l e n R W a l k e r ，A n d r e w J L o v e ，e t a1 ．A c o mp a r t me n t al mi x i n g - c e l l a p p r o a c h for t h e q u a n t i t a t i v e a s s e s s m e n t o f g r o u n d w a t e r d y n a m i c s i n t h e O t w a y B a s i n 。 S o u t h A u s t ml i a [ J J ． J o u rnal o f H y d r o l o gy， 1 9 9 9 。 2 1 4 4 9 6 3 ． F r a n s R P ，K a ff D R，Wo o l l e y．Ap p l i c ab i l i t y a n d m e tho d o l o g y o f d e t e r mi n i n g s u s t a i n a b l e y i e l d i n g r o u n d w a t e r s y s t e ms [ J ] ． H y d ro g e o l o gy J o u r n al， 2 0 0 5 ， 1 3 2 2 9 5 3 1 2 ． B r o w n L J ，D r a v i d P N，Hu d s o n N A。T a y l o r C B．S u s t a i n a b l e g r o u n d w a t e r res o u ree s ，H e ret a u n g a P l a i n s ，Ha w k e ’ s B a y N e w Z e a l a n d [ J ] ． H y d r o g e o l o gy J o u rna l ， 1 9 9 9 。 7 4 4 0 4 5 3 ． H u g o A L 6 a i c i g a ， R o y B L e i p n i k ． T h e o r y o f S u s t a i n a b l e G r o u n d w a t e r Ma n a g e m e n t a u r b a n c a s e s t u d y [ J J ． U r b a n Wa t e r ， 2 0 0 1 ， 3 2 1 7 2 2 8 ． S i n c l a i r K n i g h t Me r z P t y L t d．En v i r o n m e n t a l wa t e r req u i r e me n t s t o m a i n tai n g r o u n d w a t e r d e pen d e n t e c o s y s t e ms l M J ． En v i r o n me n t Au s t r a l i a。C a n b e I T a ACT 2 6 01， 2 0 01． 陈梦熊 ． 中国水文地质工程地质事业的发展与成就[ M] ． 北 京 地震 出版社 ， 2 0 0 3 ． Ra mi r e d d y g a r i S r e e p a t hi Re d d y．A c o mp r e h e n s i v e，i n t e g r a t e d c o mp u t e r mo d e l f o r b a s i n - wi d e wa t e r r e s o u r c e s ma n a g e me n t [ D ] ． K a n s a s U n i v e r s i t y 。 1 9 9 8 ． J o s d L u i s A r u m f ．M o d e l i n g t h e e ff e c t s o f a g r i c u l t u r al m a n a g e m e n t p r a c t i c e s o n g r o u n d w a t e r q u al i t y a n d q u a n t i t y l D] ． Un i v e r s i t y o f Ne b r a s ka ， 2 O O O． Arm b r u s t c r V，Lo i b u n d g u t C． D e t e r mi n a t i o n o f s p a t i all y a n d t e mp o r a l l y h i g h l y d e t a i l e d g r o u n d w a t e r rec h a r g e i n p o r o u s a q u i f e rs b y a S V A T m o d e l [ J ] ． P h y s ． C h e m． E a r t h B ， 2 0 0 1 ， 2 6 78 6 0 7 6 1 1 ． As g h a r M N，Pr a t h a p a r S A， S h a fiq u e M S． Ex t r a c t i n g rel a t i v e l y - f r e s h g r o u n d wa t e r f r o m a q u i f e r s u n d e r l a i n b y s a l t y g r o u n d w a t e r [ J ] ． A g r i c u l t u r a l Wa t e r M a n age m e n t ， 2 0 0 2 ， 5 2 1 1 91 3 7 ． Ch e n Xi ， Ch e n Xu n h o n g． S t r e a m wa t e r i n f i l t r a t i o n， b a n k s t o r a g e。 a n d s t o r a g e z o n e c h a n g e s d u e t o s t r e a m- s t a g e f l u c t u a t i o n s [ J ] ． J o u rnal o f H y d r o l o gy。 2 0 0 3 。 2 8 0 2 4 6 2 6 4 ． P o rt n i a g u i n e O， S o l o m o n D K． P a r a m e t e r e s t i m a t i o n u s i n g g r o u n d w a t e r age a n d h e a d d a t a ，C o p e C o d ， M a s s a c h u s e t t s [ J ] ． Wa t e r Re sour Re s ．，1 9 98， 3 4 6 3 764 5， M e r c u r i o J W，B e l j i n M S