地下水资源概念及分类

一、地下水资源概念
广泛埋藏于地表以下，存在于地壳岩石裂缝或土壤孔隙中的各种状态的水，统称为地下水。大气降水是地下水的主要来源。
地下水资源是指有使用价值的各种地下水量的总称，它属于地球水资源的一部分，具有流动性和可恢复性。地下水是否具有使用价值需从水质和水量两方面判断，故地下水资源评价应分别进行水质和水量的评价，由于地下水量的计算和确定比评价水质复杂，故一般进行地下水资源评价时，在水质符合要求的前提下，着重对水量进行评价。
二、地下水资源的分类
地下水资源分类能客观地反映地下水资源形成的基本规律及它的经济意义，便于我们在实践中对它进行研究和定量评价。正确地进行地下水资源分类，是地下水资源评价的重要理论基础。长期以来，国内外学者对地下水资源的分类进行了研究，至今仍不断提出新的分类方案。下面介绍几种有代表性的分类方法。
（一）国外地下水资源分类
1.普洛特尼柯夫分类法
由前苏联普洛特尼柯夫提出，20世纪70年代以前在我国曾广泛采用。这种分类方法以自然界地下水存在的空间和时间形式，把地下水资源分为天然储量和开采储量，其中天然储量又分为静储量、动储量、调节储量。
（1）动储量：指单位时间流经含水层横断面的地下水体积，即地下水的天然流量；
（2）静储量：指地下水位年变动带以下含水层中储存的重力水体积；
（3）调节储量：指地下水位年变动带（多年最高与最低水位之间）内的重力水体积；
（4）开采储量：指经济技术合理的取水工程从含水层中取出的水量，并在预定的开采期内，不致发生水量减少、水质恶化等不良现象。
普氏分类法只反映了地下水资源在天然条件下的各种数量组成，没有明确在一定时间内，各种数量之间的转化关系。尤其是没有明确地指出在开采条件下，结合开采方案，开采量的组成成分是什么，以及天然储量成分对开采资源起什么样的作用。因此，过去按上述分类法评价地下水资源时，往往只能按照天然条件计算出各种储量，但提不出可靠的开采资源数量，相应也就难以解决开采资源的正确评价问题。
2.法国的地下水储量和资源分类法
法国常称的地下水储量是指储存于含水层空隙中的重力水体，是一个单纯的物理量。而地下水资源是指从含水层中能提取出来的水量，它不仅与储量有关，而且又受一定技术经济条件的限制，所以资源又含有经济的概念。研究储量的目的是为合理地确定资源，由此地下水储量又可分为地质储量、天然储量、调节储量和开采储量四类。地下水资源分为理论潜在资源、实际潜在资源和可采资源三种。
3.美国、日本等国的地下水储量和资源分类法
地下水水质及水量随开采区经济发展需要、取水设备的能力、水质及水量允许的变化范围及法律等各种因素的变化而变化，所以它不是一个常量。
（1）持续开采量：指能从含水层中连续地抽水，不致于引起不良后果的地下水量，也称为安全开采量。
（2）疏干性开采量：在天然补给量较少，而固定储存量较多的地区，在符合经济效益的前提下，有计划的过量开采量。其开采结果是开采区的地下水位（头）逐年稳定下降。
（3）最大常年开采量：指利用一切可能的方法、措施和水源（包括引进水及处理后的废水等）来补给含水层所获得的常年使用的最大水量。
（二）国内地下水资源分类
我国曾广泛采用的前苏联普洛特尼柯夫分类法，仅反映了地下水量在天然状态下的客观规律，存在一些缺点。随着地下水科学的发展，人们对地下水资源的认识不断深入，20世纪70年代后期提出了不同的地下水资源分类方案。
1.补给量、储存量、允许开采量分类法
1983年由地质出版社出版的《供水水文地质手册》将地下水资源划分为补给量、储存量和消耗量，其中消耗量包括天然消耗量和允许开采量两部分。
目前，我国广泛采用补给量、储存量、允许开采量分类方案，2001年颁布的中华人民共和国《供水水文地质勘察规范》国标（GB50027―2001）执行该方案。既不用储量也不用资源（资源包括质和量两方面，单纯指水量时用资源描述不合适），直接叫做地下水的各种量。
（1）补给量：指天然状态或开采条件下，单位时间通过各种途径进入含水层的水量。补给量根据其形成阶段的不同，又可分为天然补给量、人工补给量和开采补给增量。
①天然补给量：是指在天然条件下进入含水层的水量。一般包括大气降水入渗补给量、地表水入渗补给量、越流补给量和侧向径流补给量等。
②人工补给量：是指采用人工回灌、引渗等方式进入含水层的水量。
③开采补给增量：又称激发补给量，是指在开采条件下，除天然补给量外，由于地下水开采条件和循环条件的改变所增加的补给量。它包括开采袭夺河水水量的补给、夺取泉水排泄量的补给、增大的降水入渗补给量、增大的相邻含水层的越流补给量、增加的侧向径流补给量、增加的人工补给量等。
补给量的计算是地下水资源评价的核心内容。从理论上讲，上述三类补给量应分别计算。但实际上，由于许多地区的地下水都已不同程度的开采，很少有天然状态存在。因此，计算补给量时，首先是计算现状条件下的地下水补给量，然后再计算扩大开采后可能增加的补给量。开采补给量的大小，除了与含水层的导水能力、地下水流域的大小、边界性质和水源有关外，还与具体的地下水开采方案（取水建筑物的形式、布置方式等）及开采强度有关。当开采方案合理，开采强度较大时，可以夺取大量补给量。如在傍河地段取水，沿河岸布置井群，开采时可以获得大量的地表水补给，补给增量可远远大于原来的天然补给量，成为可采量的主要组成部分。但是，开采时的补给增量并不是无限制的，必须从全区水资源循环转化和合理开发利用的观点出发，制定合理的开采方案，以便获得合理的开采补给增量，否则，将会造成顾此失彼、掠夺开发的不良后果。我国有些地区河流基流量大幅度减少，甚至干涸，使已建水利工程不能发挥应有的效益，甚至产生一些生态环境问题，究其原因，往往和地下水的不合理开采有关。
人工补给量的确定，首先必须研究各种补给源的水在含水层中的运移规律，再确定人工补给水量与含水层实际获得的补给量之间的数量关系，以便确定所需的人工补给水量。
（2）储存量：指地下水补给与排泄的循环过程中，某一时间段内在含水介质中聚积并储存的重力水体积。按其埋藏条件可分为容积储存量和弹性储存量。容积储存量是指含水层空隙中所容纳的重力水体积，亦即含水层疏干时能得到的重力水体积。潜水含水层的储存量主要是容积储存量。而弹性储存量是指将承压含水层的水头降至隔水底板时，由于含水层的弹性压缩和水的弹性膨胀所释放出的水量。
由于地下水位受补给条件和排泄条件的制约，所以地下水储存量与其补给量和消耗量是密切相关的。若地下水的补给量大于消耗量，则多余的水量便在含水层中蓄存起来。相反，补给量小于消耗量，则动用储存量来满足地下水的消耗。所以，地下水资源的调蓄性是通过储存量来体现的。
（3）允许开采量消耗量：指通过技术经济合理的取水建筑物，在整个开采期内地下水水质、水量的变化保持在允许范围内，不影响已建水源地的开采，不发生危害性的工程地质现象的前提下，单位时间从水文地质单元（或取水地段）中能够取出的水量，也称为可开采量。
允许开采量与开采量的概念是不同的。允许开采量指在一定范围平衡单元内含水层中，单位时间内以最优取水方案可以取出的最大水量，而且这个允许开采量在技术经济上既要合理又要可行，同时也不会引起其他的一些不良后果。而开采量是指目前实际正在开采的水量或预计开采的水量，它仅代表取水工程的产水能力。开采量应小于允许开采量，否则会引起一些不良后果。
允许开采量的确定是地下水资源评价的核心问题。一般来说，允许开采量的大小是由地下水的补给量和储存量大小决定的，同时还要受到技术经济条件的限制。由于地下水的排泄量或多或少总是存在的，所以，允许开采量要比补给量小。如果开采后产生较大的开采补给量时，允许开采量有可能大于天然补给量。
上述地下水资源分类方案以水均衡为基础，并由此按天然状态和开采状态，提示了地下水资源的三项因素，尤其是突出了地下水补给量的计算，同时还注意到了开采前后补给量和排泄量的变化，从而使地下水资源评价成果更加接近于实际。但是该分类方法也有不足之处，主要是对开采量的定义比较概念化，影响允许开采量的众多因素在实践中往往难以同时考虑，因此，有必要针对不同情况对开采量再作进一步的研究。
2.陈梦熊、曹万隶等学者提出的分类法
（1）陈梦熊、方鸿慈等提出的分类法。陈梦熊、方鸿慈等提出，把地下水资源划分为天然资源和开采资源。
①天然资源：指在一个完整的水文地质单元（区域的总体或整个含水层组）内，地下水在天然条件下通过各种途径，直接或间接地接受大气降水或地表水的入渗补给而形成的具有一定化学特征、可以利用并按水文周期规律变化的多年平均补给量。一般可用区域内各项补给量的总和或各项排泄量的总和来表征。
②开采资源：指在经济合理的开采条件下，并在开采过程中不发生水质恶化或其他的不良地质现象，对生态平衡不致造成不利影响的情况下，有保证的可供开采的地下水资源。
该提法中，开采资源与允许开采量含义相近。天然资源的丰富程度主要取决于补给量；而开采资源的多少取决于开采条件下的补给量，其大小与技术经济条件、开采条件有关。该分类方法突出了在一个完整的水文地质单元内，一年或多年的天然平均补给量和平均排泄量是平衡的，同时明确了天然资源和开采资源的组成，有助于生产实践和应用。
（2）曹万隶提出的地下水资源分类法。该分类把地下水资源划分为补给资源、储存资源两类。
①补给资源：是指降雨入渗补给量、灌溉入渗补给量、河渠渗漏补给量、侧向补给量、人工补给量及越流补给量与弹性释水量。这些量不仅随时间而变，而且也与开采条件有关，是计算总补给资源时必然考虑时间、开采水平及开采条件。
②储存资源：指在多年中不能动用的含水层中的重力水体。该水体若被动用（开采），则被开采部分的地下水量，在天然条件下无法使其恢复。一般情况下地下水储存资源不宜动用，应使其相对稳定。但在不同区域或不同水文地质条件的地区，地下水的储存资源也是不同的。该量相当于地下水库的“死库容”。
该分类方法中的关键问题是如何从地下水开发利用的角度，研究地下水的补给资源、可能最大补给量及地下水可开采量。
3.其他分类方法
（1）根据埋藏条件和水理性质的分类。根据埋藏条件和水理性质，可把地下水分为包气带水、潜水和承压水。
①包气带水：指潜水面以上包气带中的水，这里有吸着水、薄膜水、毛管水、气态水和暂时存在的重力水。包气带中局部隔水层之上季节性地存在的水称上层滞水。
②潜水：是指存在于地表以下第一个稳定隔水层上面、具有自由水面的重力水。它主要由降水和地表水入渗补给。
③承压水：是充满于上下两个隔水层之间的含水层中的水。它承受压力，当上覆的隔水层被凿穿时，水能从钻孔上升或喷出，形成自流水。
另外，按埋藏深度的不同，地下水又被分为浅层水和深层水。浅层水一般指潜水或微承压水，深层水为承压水。
（2）根据含水介质空隙性质的分类。按含水介质空隙的性质，将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。
孔隙水是存在于岩土孔隙中的地下水，如松散的砂层、砾石层和砂岩层中的地下水；裂隙水是存在于坚硬岩石和某些碎屑岩层裂隙中的地下水；岩溶水又称喀斯特水，指存在于可溶岩石（如石灰岩、白云岩等）的溶蚀、洞隙中的地下水。