地下水资源开发利用的环境效应

区内地下水资源的开发利用在取得巨大的经济效益和社会效益的同时，也引起了一些环境效应，主要有：地下水位持续下降、湿地萎缩、植被退化、土地沙漠化和土壤盐渍化等。

一、地下水位持续下降

近50多年的断续观测资料表明，区内安西-敦煌盆地、玉门-踏实盆地地下水位呈现大范围整体下降的趋势（泉水溢出带除外），下降幅度总体表现为南部大于北部，东部大于西部；下降速度表现为逐年增大。

昌马戈壁南部的2002号观测孔1987～1999年间水位下降6.59m，年均下降0.51m；2003～2004年间水位下降2.92m，年均降幅1.46m；昌马戈壁东部的S97-2观测孔2003～2004年间水位下降5.28m，年均降幅2.64m。近50年来昌马戈壁地下水位累计下降5～10m以上，昌马水库建成运行后，下降速度陡增。昌马洪积扇细土平原的黄闸湾供销社YT004号孔1997～2004年，地下水位下降1.07m，年均下降0.14m；河东乡供销社YT014号孔1997～2004年地下水位下降1.33m，年均下降0.166m；踏实乡水管所YT023号孔1997～2004年地下水位下降0.48m，年均下降0.06m；自1997年以来，玉门-踏实盆地除桥子局部地段地下水位略有上升外，其余大部分地带水位普遍下降0.2～1.33m，年均下降0.025～0.177m。近10年昌马灌区细土平原地下水位累计下降0.6～3.00m。

安西-敦煌盆地双塔灌区1987～1999年间地下水位下降幅度稍大于同期昌马灌区，其空间变化为中部安西县城外围（及南岔）降幅最大，为1.19m，东部十工及小宛一带较小，为0.30～0.85m，多年平均降幅为0.11～0.03m。2003～2004年间地下水位降幅普遍增大，大多位于0.11～0.48m，其中小宛农场（A1观测孔）水位下降0.21m，年均下降0.11m；县城（A2观测孔）下降0.95m，年均下降0.48m；南岔（AD09观测孔）一带下降0.48m，降幅0.24m。近10年双塔灌区水位累计下降0.9～4.0m（图9-1），近20年双塔灌区水位累计下降2～8m。

图9-1 安西县十工农场五连（A7）观测孔多年动态曲线图

安西-敦煌盆地党河灌区南部的月牙泉泉湖水位从20世纪50年代至2004年水位累计下降9～10m，最大水深由50年代的10m左右，降至目前的1.2m左右，水位下降速度也由70年代的年均下降几厘米、十几厘米逐渐增至现在的二三十厘米，致使著名的月牙泉面临消亡的困境（图9-2）。七里镇、铁家堡一带1966～1980年水位下降了4.99～5.90m，1997～2003年下降1.03m，年均下降0.15m；东部五墩乡一带（D3观测孔）1999～2004年水位下降1.88m，降幅0.38m。玉门关—马迷兔一带2003～2004年地下水位下降0.03～0.09m，降幅不大，基本稳定。近10年党河灌区南部水位累计下降0.64～4.0m，近50年来局部水位累计下降5～10m（表9-1）。

图9-2 月牙泉泉域变化对比照片（左摄于1947，右摄于1997）

表9-1 玉门-踏实、安西-敦煌盆地灌区地下水位降幅统计表

区内地下水位下降的主要原因是地下水补给量的减少和开采量的增加，另外气温升高、气候干旱化趋势等因素也起了一定作用。

南部山前地带含水层巨厚、地下水水力坡度较大，当地下水补给量减少以后，在一定时期内地下水系统的补径排服从于流体静力学规律，即盆地南部高水位带的一部分储存量转化为盆地北部的补给量，这就是山前水位下降幅度大而细土带渐趋稳定的主要原因。

二、湿地萎缩

按照国际公认的《湿地公约》定义及其对湿地类型的划分，我国湿地主要类型包括湖泊湿地、沼泽湿地、河流湿地、河口湿地、海岸滩涂、浅海水域、水库、池塘、稻田等自然湿地和人工湿地。它们的共同特点是其表面常年或经常覆盖着水或充满了水，是介于陆地和水体之间的过渡带。湿地在调节气候，净化环境，维持生物多样性和生态平衡，提供资源等方面具有十分重要的作用，被誉为“地球之肾”、“生命的摇篮”、“物种基因库”等受到全世界的广泛关注。

区内湖泊湿地零星分布于疏勒河下游的玉门关、后坑等地。沼泽湿地在安西-敦煌盆地主要分布于党河扇前地下水溢出带的湾窑、马迷兔、后坑、玉门关及大方盘等地湖泊湿地外围；在玉门-踏实盆地呈孤立小面积状分布于双塔水库上游、昌马扇与踏实扇扇间洼地和北截山南侧山前芦草沟一带地下水溢出带；花海盆地分布于北石河河谷中的局部地段。池塘则主要分布于三道沟—十道沟中下游区。

近几十年来，由于地下水资源的不断减少所引起的地下水位持续下降和泉水资源大幅度削减，导致区内湿地大面积萎缩。三道沟—布隆一带泉水溢出带与20世纪50年代相比下移了1000～2000m，沿泉沟分布的湿地面积随溢出带的下移而减少；安西县桥子乡10前水资源比较丰富，由泉水汇集的塘坝水除保证农业灌溉外，每年有250万m3水灌溉草原，到2004年7月几乎所有塘坝水都已干枯。而今随着大面积垦荒（相当一部分是开发的湿地、草地），地表水已经远远不能满足农业灌溉的要求，在此情况下大量开采地下水，10年时间地下水位累积下降了0.6～4m，导致部分泉眼干枯，湖泽消失，湿地萎缩。20世纪90年代调查，玉门关—湾窑一带共有泉眼320多个，植被生长较好，2005年调查泉眼大幅度减少，湾窑、马迷兔一带的胡杨、柽柳大部分死亡，湿地周边芦苇等植被生长不良（图9-3、图9-4）。目前敦煌湿地面积从1950年的375万亩减少到现在的不足30万亩，而且地下水位仍在不断下降，湿地萎缩的趋势并没有得到有效遏制。

图9-3 2005年湾窑湿地周边芦苇、胡杨、柽柳生长状况图

图9-4 湾窑一带萎缩的湿地

TM片解译显示，20世纪80年代，全区湿地面积443.72km2，90年代末萎缩至358.1km2，减少85.62km2，减少率20%。（表9-2）。

表9-2 疏勒河中下游地区20世纪不同时期湿地面积统计表

三、植被退化

区域性地下水位下降和泉水资源的大幅度衰减直接导致了区内植被生态系统的衰退。近几十年来，由于河流的干涸和河道迁移，使原来沿疏勒河、党河河岸发育的林带及灌丛迅速退化乃至消失，沿泉水溢出带广为分布的沼泽及喜水植被随着泉水减少而衰亡，代之而起的是旱生、沙生和盐生草甸。20世纪50年代生长于安西西湖的49.5万亩灌木林，到80年代初只剩下不足10万亩，且长势秃萎，濒临死亡；原来生长于双塔堡-望杆子疏勒河两岸的约1.95万亩天然胡杨林已所剩无几；雁脖子湖一带的胡杨林已全部死亡而沦为风蚀地。安西西沙窝近60万亩的草地现已全部沙化，甘草草甸破坏殆尽；桥子乡草湖面积20世纪90年代与50年代相比减少了90%，芦草沟的芦苇50年代高达2m，现已全部枯死。近30年来，仅疏勒河中游草原退化面积就达130.5万亩，占草地面积的80%以上；全流域草原退化面积达199.5万亩以上。

此外，水质恶化也是造成植被退化的主要原因之一。由表9-3可以看出：地下水TDS小于3～3.5g/L，植物大多生长良好；大于6～10g/L，植物稀疏退化；大于10g/L以上，植物枯萎死亡。

由水质恶化引起的植被退化主要发生在河流中下游区。随着地下水TDS逐渐增高，植物也由不耐盐的退化为耐盐的，由生长茂密变为生长稀疏，进而枯萎死亡，最后留下大片的盐壳。如哈拉诺尔、哈拉池、波罗湖、干海子和敦煌伊塘湖等都因地下水TDS过高而使植被死亡，地表积盐形成了大片的盐壳。

截至1998年底，TM片解译全区共有林地面积199.2km2（表9-4），草地面积1569.5km2，田地面积1491.96km2，与20世纪80年代相比分别减少了4.1%，17.8%和10.4%。

表9-3 主要植物生长状态与地下水TDS的关系（单位：g/L）

表9-4 疏勒河流域绿洲景观20世纪不同时期面积统计表（遥感解译）

四、土地沙漠化

区内沙漠化土地按成灾机理可划分为流沙掩埋与风蚀沙化两种类型；按沙漠化程度可划分为轻沙漠化、中等沙漠化、重沙漠化和严重沙漠化。流沙掩埋型分布于库木塔格、长沙岭、西沙窝、花海盆地北部等地的固定、半固定沙漠沙丘周围，多属严重沙化地；风蚀沙化地主要分布于玉门关以西、转渠口北、黄墩子农场北、西湖西、锁阳城-兔葫芦、七墩滩、花海盆地中部等地。

流沙掩埋型灾害大小与沙丘面积的大小、流沙移动方向、植被发育状态等有关。距沙漠越近、沙丘沙垄面积越大、植被不发育，则流沙掩埋灾害大；反之，距沙漠越远、沙丘沙垄面积小、植被发育，流沙掩埋灾害轻。风蚀沙化现象在区内广泛分布，主要在绿洲外围植被不发育的戈壁、荒漠区。风蚀沙化灾害程度总的分布规律为东西部强于中部，北部强于南部，荒区强于绿洲区。

土地沙漠化与人类过度垦荒，大量开发利用水资源引起的地下水位下降、植被衰亡关系十分密切。自从双塔水库修建以后，河流下游来水量减少甚至断流，绿洲萎缩或整体消亡，荒废的河流故道，包括河流归宿的尾闾湖细土沉积被风蚀演化为风蚀地，河道变为流动沙丘。如小宛农场至安西县城间疏勒河河道中高约2m左右的移动沙丘便是典型的例证。同样由于水位下降，植被退化、衰亡，使区内风蚀作用不断加强，土地沙漠化进程加快。目前，长沙岭沙漠每年以2m的速度向西移动，仅1990年以来北桥子被沙埋压田林就达799.5亩。花海盆地20世纪50年代至今沙丘前移50～80m，每年有40%的土地需补种两次才能基本保住苗株。双塔-锁阳城、安西黄墩子农场一带已演化为严重沙化地。此外，近期实施的移民工程破土面积较大，毁坏和扰动了原地貌，使地表细颗粒物质松散，形成新的沙源。部分地区如花海毕家滩等地因迁移移民的减少或不到位而使大片开垦的土地因无人耕种而逐渐沙漠化。安西的七墩滩乡移民开发区，原来的荒漠草地新出现高近2m的沙丘和小型风蚀沙地。

据TM片解译和对有关资料的对比分析，20世纪80年代区内沙漠化土地总面积3039.59km2，90年代3066.12km2（表9-5），增加26.59km2，增幅不大，但不同类型的沙漠化土地不同时期在各盆地的分布面积变化较大。90年代与80年代相比全区沙地面积一直处于增长状态，玉门-踏实、花海盆地增幅分别为38.9%、64.2%，安西-敦煌盆地基本不变；盐碱沙地面积玉门-踏实、花海盆地增大，增幅分别为39.8%、13.5%，安西-敦煌盆地减少，减幅10%。沙地面积的增大主要是土漠带沙化，盐碱沙地面积增大主要是盐碱地沙化所致。

表9-5 疏勒河流域沙漠化土地20世纪不同时期面积统计表（遥感解译）

五、土壤盐渍化

（一）盐渍化土的分布及特征

疏勒河中下游地区降水稀少、蒸发强烈、水位浅埋，分布有大片的盐渍化土地，盐渍化程度在不同地段差别较大，但总体表现出自南而北，从东到西，沿地表坡降和河流流向土壤含盐量逐渐增高的趋势。根据2004～2005年间野外调查所取土壤样（86个点506组样）的易溶盐分析结果，和收集前人土壤易溶盐分析资料，将疏勒河绿洲区0～100cm深度土壤平均含盐量按盐渍化程度划分为：非盐渍土、盐渍化土、轻盐土、中盐土、重盐土和特重盐土6种类型（表9-6、图9-5）。此外，土壤中各种易溶盐的离子对农作物的危害程度不同，在相同条件下氯化物盐的危害重，硫酸盐类较轻，根据Cl-和S浓度之比，将土壤的化学类型划分为4类（表9-7）。

表9-6 盐渍土类型划分标准

图9-5 疏勒河流域绿洲区土壤盐渍化程度图

表9-7 盐渍土的化学类型划分标准

非盐渍化土：主要分布于花海镇、玉门镇、三道沟镇、布隆吉乡以南的昌马洪积扇前缘及小宛农场、南岔-四工、敦煌-黄渠一带农灌区。地下水埋深大于3～5m，TDS小于1g/L，地下水径流较快，水盐垂向上交替相对较弱。土壤含盐量垂向上表层与中下部基本一致（图9-6A）。土壤化学类型以Cl-—S为主。

盐渍化土：主要分布于七墩滩、黄花农场九队—十队、安西雁脖子分场以及西湖一带。地下水埋深1～3m，TDS1.0～3.0g/L。地下水径流较慢。土壤含盐量垂向上1m以上较高，1m以下逐步减少（图9-6B），土壤化学类型以S—Cl-型为主。

图9-6 疏勒河中下游区土壤盐分垂向分布类型图

轻盐土：分布较分散，呈片状分布于北桥子-店子河、向阳乡、黄墩子-甜水井北一带。地下水埋深1～3m，局部小于1m，TDS1～3g/L，部分地段大于3g/L。地下水径流条件较差。土壤含盐量表层及1m以下较高，中部较低，呈“工”字形（图9-6C），土壤化学类型以S—Cl-和Cl-—S型为主。

中盐土：主要分布于花海盆地北部、黄闸湾北东及兔葫芦西的胡葱泉-下槽子、望杆子-西湖北、转渠口北及玉门关以西的大部分天然绿洲区。地下水埋深1～3m，或3～5m，TDS2～3g/L或大于3g/L，地下水径流滞缓，以蒸发排泄为主，土壤含盐量表层、中间及底部均较高，其他地段较低的倒“山”字形（图9-6D），土壤化学类型以S—Cl-和Cl-—S型为主。表层结有2cm厚的盐壳。

重盐土：主要分布于北截山南麓的芦草河沿岸、敦煌伊塘湖西侧、库穆塔格沙漠东缘的哈拉齐以及花海盆地的花三井到芦草井一带。地下水埋深小于1m或1～3m，TDS2～4g/L，地下水基本呈滞流状态。土壤盐分垂向上表现为表层含盐量很高，向下逐步减少的“楼梯”型（图9-6E）。土壤化学类型以—Cl-和Cl-为主。表层有2～5cm的厚的盐壳。

特重盐土：主要分布于西湖北、伊塘湖以及湾窑西北部区，花海盆地中部也有零星分布。地下水埋深1～3m，或小于1m，TDS3～5g/L，地下水多呈滞流状态。土壤含盐量表层很高，向下逐渐减少的“楼梯”型（图9-6F）。土壤化学类型以Cl-为主。表层有大于5cm厚的盐壳。

盐渍土对农作物的生长有强烈的抑制作用。据有关资料，轻、中盐渍化土一般产量仅为非盐渍土的60%～70%，而重盐渍土中仅能生长红柳、芨芨草等耐盐碱植物。重、特重盐土大多寸草难生，呈现一片颓废景观。

（二）地下水资源开发利用对土壤盐渍化的影响

地下水资源开发利用对土壤盐渍化的影响主要表现在两个方面：一是大量开采高矿化的地下水（TDS大于3g/L）灌溉，在强烈的蒸发浓缩作用下，表层土壤积盐速度加快，土壤盐渍化程度加重；二是地下水浅埋区大量引灌地表水、泉水资源（大水漫灌抬高了地下水位），加之排水不畅，盐分在土壤上层聚集产生次生盐渍化现象或使原生盐渍土盐渍化程度加重。

1.开采微咸水咸水灌溉，使土壤盐渍化程度加重

疏勒河、党河等河流出山口后带入区内的盐分为66.50万t/a（按TDS0.50g/L计算），这些盐分随地表水和地下水从河流上游到下游，从地形高的区段到低的区段迁移，沿途由于蒸发浓缩、土壤颗粒吸附等作用，致使地表水、地下水TDS逐渐增高。如疏勒河出山后TDS为0.50g/L，经饮马农场、双塔水库、安西县城最后到望杆子林场，地表水TDS分别增大到0.70g/L，1.08g/L，1.41g/L和2.48g/L，即从出山口到望杆子TDS增大5倍；地下水TDS由东到西增大趋势更加显著。就对土壤积盐有直接影响的地下水埋深2m左右的TDS来看，三道沟、河东乡、布隆吉、安西县环城、西湖乡分别为0.61g/L，0.61g/L，1.76～4.22g/L，2.80～6.11g/L，2.29～12.51g/L，地下水TDS由三道沟到西湖增大了3.75～20.49倍。一般条件下，地表水、地下水TDS越高，土壤积盐程度越大。以地下水埋深1～3m的不同TDS作比较，可以看出它对土壤积盐的影响（表9-8）。当地下水TDS为1.0～3.0g/L时，1.0～2.0m土层平均含盐量为9.54～53.83g/kg，土壤为盐渍化土至中盐渍土；当地下水TDS为3.0～5.0g/L时，1.0～3.0m土层平均含盐量为32.13～133.27g/kg，土壤为轻盐渍土至重盐土。

表9-8 地下水TDS、水位埋深和土壤含盐量关系统计表

由此表明，水资源的利用过程是土壤不断积盐，土壤向盐渍化土发育的过程，而长期大量开采咸水微咸水进行灌溉，其结果必将加快土壤表层积盐的速度，使土壤盐渍化程度进一步加重。

2.灌溉引起地下水位上升，土壤盐渍化程度加重

区内部分地段由于只重视增加地表水的引用，而节水工程灌溉技术落后，部分灌区为了洗盐压盐，不断提高灌溉定额，致使土壤改良区的平均灌溉定额高达1500～2500m3/亩，大量田间渗漏虽然能暂时降低土中的含盐量，却人为地抬高了地下水位，到来年春夏随着蒸发强度的增大，土壤含盐量急剧上升，反而加重了土壤的盐渍化程度，形成了恶性循环。如安西向阳一带，多次大水漫灌洗盐压盐后，由于地下水位上升和下部粘土层阻隔，易溶盐不能外泄，经大气蒸发向地表集中，产生次生盐渍化现象，地表有大量盐斑，播种的小麦80%禾苗死亡。此外，由于地下水位上升，原生盐渍土区蒸发量增大，使盐渍化程度进一步加重。如敦煌安敦公路、玉门-踏实一带2004年9月和2005年8月在同一位置同一深度所取的0～30cm、0～100cm土壤含盐量对比结果显示，2005年土壤平均含盐量普遍比2004年含盐量高（表9-9）。

表9-9 不同年份土壤含盐量对比表

3.塘坝渗漏，地下水位上升，土壤次生盐渍化

新中国成立以来，昌马灌区沿二道沟—十道沟陆续修建了规模大小不等的平原型塘坝14座，用以拦截泉水溢出量，这些水利设施在初期阶段对调节水量、预防春早起到了较好的作用，但随着时间的推移，塘容水量愈来愈小，水质逐渐变差，并引起塘坝周围地下水位大幅度上升和水质恶化，促使耕地向盐渍化方向发展。如三道沟的1号、3号塘坝周围约1.5万亩地出现不同程度的土壤盐渍化，个别地带甚至因盐渍化严重而弃耕。

从TM片解译结果可以看出，玉门-踏实盆地盐渍化土地面积20世纪70年代397.95km2（表9-10），80年代445.14km2，90年代479.28km2，90年代比70年代增加了81.33km2，增幅20.4%，增加的主要为玉门-踏实盆地湿地萎缩并转化为盐渍化土地；花海盆地80年代盐渍化土地面积235.24km2，90年代240.37km2，相对稳定，分析原因与当地盐渍土改良有关。安西-敦煌盆地80年代盐渍化土地面积579.57km2，90年代609.14km2，90年代比80年代增加了29.57km2，增幅5.3%，增加的主要为玉门关以西的湿地萎缩并转化为盐渍化土地。全区80年代盐渍化土地面积1259.95km2，90年代1328.79km2，90年代比80年代增加19.59km2，增幅5.4%。

表9-10 疏勒河流域盐渍化土地20世纪不同时期面积统计表（遥感解译）

（三）土壤盐渍化的防治

区内盐渍土的形成大部分属于自然因素长期作用的结果，但原生盐渍土盐渍化程度的加重和次生盐渍土的产生与人类不合理利用水资源所导致的水资源分布格局和水、盐关系的改变密切相关。因此，灌区土壤盐渍化的防治必须在农业灌溉节水的基础上，对区内水、盐动态进行调控。主要措施如下：

1.大力推广节水灌溉技术，有效降低地下水位

在中上游区采用先进合理的灌溉技术，改大水漫灌为畦灌，按农业用水量调控灌溉定额，控制地表水的供给量，减少地下水的入渗补给量；在中下游区加大地下水的开采量，发展竖井排灌，以灌代排，或开挖排水沟（主要是TDS大于3g/L的浅埋区），降低并控制地下水位，使地下水位处于临界深度2.5～3.0m以下。

2.增加植被覆盖率，使恶性的地表蒸发变为良性的植物蒸腾

植树造林、种植耐盐的苜蓿等不但可美化环境，而且能降低地下水位，防止土壤表层积盐。新疆阿克苏的观测资料表明，一条成年钻天杨林带蒸腾水量200天为8364m3，每株蒸腾量1.4m3，一条成年沙枣林带在生长期200天中蒸腾量30150m3，平均每株蒸腾量为6m3，相当于一条排水沟排水量。种植苜蓿具有增加绿肥、减少地面蒸发和使土壤脱盐的多种作用。黄花农场试验观测资料表明，种植苜蓿3年后潜水位可降低0.93m，在1.0m深度内平均脱盐33%。

3.采用农业技术，减少盐分向土壤表层聚集

农业措施主要有：精耕细作，深翻晒垡、平田压沙、增加肥料，种植绿肥，培肥土壤，种植耐盐作物等，它们都可以消除土壤板结硬化，增加孔隙率，减少毛细作用，对防止土壤表层积盐有显著作用。

目前由于区域性地下水位下降，土壤次生盐渍化现象只在局部地段零星出现。现状盐渍土的治理主要是对开垦的盐渍化土地进行改良。“疏勒河移民综合开发项目”垦荒面积较大，新开垦的40.81万亩土地中70%以上属于中盐渍化土至重盐土，由于土壤盐分含量高，改良难度大，因此在改良初期可采用水利措施降低地下水位，然后采用农业管理和生物措施使土壤进一步脱盐，达到改良治理的最终目的。

（一）对区域水资源进行统一规划、合理调度

地下水、地表水和大气水之间，有着不可分割的内在联系，在水循环中，它们之间不断地相互转化。为了正确评价区域各种水资源，制定出技术、经济上合理的水资源开发利用方案，必须对区内一切水资源进行统一的调查研究和评价。

要制定一个正确的水资源管理方案，必须首先查明区域水资源总量和各类水资源的互相转化关系；其次，必须了解构成区域水资源的各个水量均衡项目对今后持续供水的意义及其在开采前后可能产生的变化；最后，在开发利用中，必须有统筹兼顾、综合平衡的观点。

当前，世界各国水资源开发规划的一个共同特点，是对流域（或水盆地）水资源的全面管理，在水资源的开发规划中体现综合利用和联合开采的原则。未来地下水的开发、保护和管理主要是地表水和地下水的结合使用问题。地下水资源开发的最佳方案是必须依靠地表水、地下水的结合使用，以及采取人工补给、兴建地下水库、控制地下水的区域性过量开采、局部地下咸水的利用、调整现有抽水井布局等联合措施。

（二）调整供水水源结构，实行分质供水与水的循环使用

水资源缺乏，尤其优质水源有限。因此在水源利用上应根据工农业产业结构对水质的要求，实行分质供水、优质优用，这是综合利用有限水资源的有效措施。生活用水立足于地下水或优质地表水；工业用水大体上可分为锅炉、洗涤和冷却用水和市政用水，可利用回用水。对于有苦咸水分布的地段可适量开采部分苦咸水进行农田灌溉，以补充农业用水不足。同时，行业间用水应统筹安排，循环使用。为实现节水和综合利用，应打破行业用水界限，采用废水重复使用的综合利用模式，逐步推广一水多用。例如，火电用水尽量与农田灌溉相互重复使用，用火电热水发展冬季温室蔬菜栽培，火电排水进一步与供暖、渔业等用水相结合。

（三）调整产业结构，优化区域生产力布局

目前，水资源已成为生产建设规划布局的制约因素，为此，要根据水资源条件调整和优化产业结构，合理对区域生产力布局，形成节水型经济结构，实现水资源与国民经济合理布局，促使经济效益和环境效益最优。

在保证规划目标产值的条件下，通过产业结构的优化与调整，使有限的水资源在经济系统中合理分配，以发挥最大效益，把“以水定工业”作为产业结构调整与生产力布局的一个基本原则，这也是合理利用有限水资源的必要手段。在工业生产布局上，要充分考虑水资源条件，实行以源定供，以供定需，从更大的宏观范围来考虑和规划经济发展问题，充分发挥经济协作区的互补协调作用，把耗水大的工业放置在水资源较丰富的地段，做到就地开发、就地使用，这既可减轻城区供水的压力，还可以避免由于城市工业过渡集中，需水量不断增加，地下水的开采强度远远超过允许开采量而引起的环境负效应。同时也减少了长途输水的费用，可取得巨大的社会、经济和环境效益。

（四）“开源”与节流并重

据统计，目前，我国地表水的开发利用率只占河川年径流量的17%，浅层地下水的利用率也仅为24%，故寻找新水源地在某些地区尚有潜力。但在许多地区，更应重视其他开源措施（建造地下水库、地下水人工补给等），而节流则是刻不容缓的重要工作。

1.排供结合和跨流域调配水资源

用矿山排水作供水水源，是充分利用水资源，解决供、排水矛盾的最好措施之一，值得大力推广。目前，我国华北地区太行山麓的许多煤田的下部煤层，均因受其底部高压地下水的威胁而不能开采。估计其排水量，每年可达5亿m3左右。如能对该区疏干和供水进行综合规划，将排水用于城市或工农业供水，则可缓解当地的供、排水矛盾。目前，全国许多矿山的矿井排水，多因水质已被污染，不适于生活和工业用水，甚至不适于农田灌溉，都大量地白白流掉，并成为周围地表水与地下水的污染源；加之矿区排水漏斗的扩大，又减少了周围的供水水源，造成地质环境的恶化。如实行超前取水，以供减排，以供代排，上供下疏，先供后排，排供结合，还可采用帷幕截流，内疏外供等办法加以解决，此项内容将在第三篇中作进一步介绍。

在地下水位过高造成土壤盐渍化或沼泽化的地区，也可把抽水排涝与供水结合起来，实行井灌井排，以降低地下水位，加速土壤脱盐，提高防涝能力，改良浅层淡水，达到农业增产的目的。

当一个地区的水资源经过充分调配仍不能满足生活和生产需要时，可考虑从有水资源剩余的流域调入地表水。

2.节约用水

由于世界上普遍面临淡水资源不足的问题，所以各国都重视对节约用水技术的研究。国内，虽然许多地区供水紧张，但却存在着普遍而大量的各种浪费水资源的现象。对此，至今仍缺乏有效地管理。我国《水法》明确规定：“国家厉行节约用水，大力推行节约用水措施，推广节约用水新技术、新工艺，发展节水型工业、节水型农业和服务业，建立节水型社会经济结构体系，单位和个人有节约用水的义务”。大力推行节水措施，不仅是为了解决水资源的供需矛盾，也是减少排污量、改善环境、提高企业经济效益的有效措施。在某些水资源不足的地区，开源难以解决需与供的矛盾，只有从节约用水上求得缓解。节水是解决我国缺水问题的出路和重要途径。

（1）废（污）水水质处理回用，提高重复利用率。目前，一些发达国家的废水重复利用率已达85%～98%；国内，工业及城市的用水量虽大，但重复利用率很低。多数城市还停留在20%～50%，有很大潜力。

（2）推广先进的节水措施。首要的是建立生产管理体制；然后，在工农业和生活用水方面推广节水措施。在工业方面，应建设先进的节水型工业，降低工业用水定额；实行清洁生产，改进生产工艺，尽量采用用水少的生产工艺，降低单位产品用水量。农业方面，我国是用水大户，亩均用水量为448m3，但我国农业用水的利用率只有30%～40%，而国外则多达70%～80%，我国农田灌溉面积7.5亿亩，年灌溉用水量约4000多亿m3，如果灌溉水利用率提高10%，每年可节水400多亿m3。因此必须改进灌溉技术，完善田间工程配套，灌渠应防渗或采用明管（塑料软管）和暗管（地理管），改大水漫灌和畦灌为喷灌、滴灌、渗灌和微灌，这样既可节省用水，又可扩大灌溉面积。

（3）节约生活用水。日常生活中浪费水的现象普遍存在（跑、冒、滴、漏水与长流水等），种类之多和数量之大都是惊人的，尤以服务行业用水和生活用水更为突出。因此，应当大力宣传节水，提高人们对水的忧患意识和节水意识；实行“节奖超罚”制度。节约生活用水是多方面的，而推广节水型卫生洁具（包括厕用、洗淋用、厨房用、医疗用卫生洁具等），应作为重要的节水措施。另外，应大力扩大生活废水处理回用工作。

（4）开展一水多用。如前述的污水处理回用、将工业废水（或直接或经处理）用于灌溉或冷却、绿化、消防及娱乐观赏用水等，将节省的优质水用于生活用水。

（五）地下水监测工作

为掌握水资源管理方案的执行情况和预测未来地下水的天然和开采动态，以及环境条件的变化趋势，以便及时调整管理方案和采取防治措施，都必须全面、系统地进行地下水动态监测工作，尤其是在地下水库区和利用回收废水进行人工补给的地区。因此，地下水动态监测工作是水资源管理必不可少的组成部分。许多国家在水资源法中都明显规定，无地下水监测资料设计的水资源管理工作，在法律上是绝对不容许的，我国对此也作了明确规定。

地下水动态监测的内容，应根据管理方案来确定。其主要内容包括地下水的水位动态、水质变化、开采量与回灌量的统计三方面。当地下水系统内可能出现因水资源开发而引起的环境灾害时，也应对其变化进行监测。

地下水动态监测网布置的范围，原则上应包括整个水资源管理区，有时还应扩大到与本区水资源形成有关的毗邻地区。监测网、点的布置，须考虑对全区水资源动态变化规律的控制，并在对地下水水源地水质、水量产生最大影响的地段以及可能出现地质灾害的地段加密观测点，进行重点监视。监测网、点的布置还应与选定的计算水量和水质的数学模型相适应。选择观测点的具体原则，首先要有代表性，并尽可能利用现有井点，做到一井多用。代表性是指所采取的水质样品或所观测的水位和流量数据，在地点和时间上能符合水体的真实情况，并能控制一定空间和时间。例如，不致因井深不同或过滤器下置层位不同而出现水位、水质上的差异；不致因长期停用而影响水中微量元素和细菌的含量的真实情况。还应注意，观测点位置，尽可能不要轻易地变换，因为经常改换观测点，则可能使观测结果的使用价值大减。

关于地下水动态观测的一般要求，在第六章已经介绍，这里仅介绍某些特殊要求。

开采条件下地下水位动态观测的基本任务：①掌握某一时期整个渗流场的水动力状况，其任务主要是为了编绘不同时期的等水位线图（流场图），以便分析地下水的流向、运动规律、抽水或注水井（人工补给）的影响范围，以及海水入侵的情况等。同时，这种图件也是建立水资源计算数学模型的基础图件。为编制高质量的流场图，要求观测网点能控制住全区流场的变化，应有1～2条主要观测线穿过区内的水位降落漏斗、补给水丘及不同类型的边界。观测点应尽量布置在剖面线上的地下水面坡度变化点上。水面坡度无变化的地区，有少数观测点控制即可。②掌握可靠的水位随时间变化趋势及其变化速度。其任务主要是检查地下水的开采条件是否按照水资源管理方案预计的方向发展，如有偏离，则必须采取适当的措施来保护地下水资源。这种观测点必须设置在能够真正代表区域地下水变化趋势的水位降落漏斗的中心。因为漏斗中心的水位反应了所有抽水井的干扰影响，而漏斗边沿部位的水井水位则不一定具有代表性。其次是，为了消除因开采强度随时间变化而对水位观测值所产生的影响，要求选用非生产井作为水位动态观测井。

对于地下水的水质监测，应注意以下问题：①水质监测项目一般可分为“基本监测项目”和“选择性监测项目”两类。前者是指全区所有监测点水样都必须测定的项目；后者则是根据每个监测点所在的位置特征和不同目的而检测的某些指定项目。为了解整个地下水系统的水文地球化学条件的变化趋势，规定以少量常规化学组分作为基本监测项目是必要的，但是，应该把监测项目的重点放在可能对地下水质产生有害影响的化学成分上。此外，也可根据某一时期的水质情报，对所发现的某些水质异常现象，进行追索性的监测。②除常规的水质监测外，目前在国、内外的水资源管理工作中，特别强调对人类健康有危害的微量重金属离子、有机物和致病细菌以及病毒的监测。有机物的危害性已被认为远大于无机质或微生物的污染危害。因此，在地下水受有机污染的地区，应增加对微量有机物的监测项目。③微量重金属元素和有机污染物在地下水中的含量，一般都很低（常以每升微克或毫克计）。因此，如果不严格按要求取样，或由于在保存过程中水样自身发生化学或生物化学变化，将造成这些成分在实验室测定的结果与实际情况不符，使水质评价失真；或者出现同一水样的几组样品的结果不一致，无法作出评价结论。因此，首先要严格执行有关水样采取和保存的技术规程；其次应尽可能统一取样和分析样品的时间，进行集中取样和系统取样，以消除人为因素对分析结果造成的影响。④对环境地质的监测项目、位置和要求，应依据当地的地质、水文地质条件和预测的或已发生的环境地质问题来进行安排，一般要求监测它们的产生、变化和治理的全过程。

（六）运用地下水资源管理模型进行地下水资源的科学管理

地下水资源管理模型是为了达到某既定管理目标，利用运筹学中的最优化技术方法建立起的一组数学模拟模型。实质上，这里所说的地下水资源管理模型，是地下水流或溶质运移等数值模型和线性规划等管理模型耦合而成的复合模型。通过对此模型的运算，使该系统的特定目标达到最优，使地下水长期处于对人类生活、生产最有利的状态，以获得最大的经济、社会和环境效益。换言之，地下水管理模型就是运用运筹学方法，应用系统分析原理，为达到某即定管理目标所建立的求解地下水最优管理决策的数学模型。通常，它是由地下水系统的状态模拟模型（如地下水流模拟模型、地下水溶质模拟模型）和优化模型耦合而成。这样的地下水管理模型，可以在寻求最优决策的运转过程中严格服从地下水的运动规律，实现水文地质概念模型的仿真要求（林学钰，1995）。地下水管理模型是地下水管理研究的一个重要内容。运用地下水资源管理模型可更好地进行地下水资源的科学管理。从水资源管理发展的历史分析，水资源管理，最主要的技术管理手段之一，就是运用系统论与系统分析方法等现代科学技术，建立水资源或地下水资源系统管理模型，优化出地下水最合理的开发方案。这已成为当前国际上共同使用的重要管理措施。

我国从20世纪80年代以来，由于地下水系统理论、非稳定流理论及以数值解或解析解为代表的现代应用数学的引入，以及计算机技术、同位素技术等新技术的广泛应用，使地下水资源的研究发生了根本性的变化，即把从地下水资源评价到管理的全过程纳入系统工程的轨道，研究如何合理开发、利用、调控和保护地下水资源，使之处于对人类生活与生产最有利的状态。因此，它不仅涉及水文地质学的各个领域，而且还涉及与地下水开发活动有关的自然环境、社会环境和技术经济环境等的问题，最终通过教学模型和最优化技术，建立地下水管理模型，实现管理目标。

地下水管理模型的研究内容目前主要集中在地表水—地下水联合调度，地下水量—水质综合管理，地下水科学开采与和管理模型，地下水可持续利用管理模型等。