地下水与地表水相互作用的识别和量化方法研究

谢建文 郑晓静

摘 要：水是生命之源也是任何人无法离开的物质，但随着经济的建设与发展，对水资源的利用浪费以及水污染情况也越来越严重，所以现在只有对水资源做好识别和量化，才能够有效保护水资源。

关键词：地下水；地表水；相互作用；识别；量化；产业区区规划环评；小漳河

本文以巨鹿县西郭城产业区区规划环评工程为依托，初步研究园区内河流小漳河地表水与地下水相互作用的识别和量化方法。

1 前言

地表水与地下水在水资源中属于不可分割的整体，他们在人们的生活之中发挥着不可替代的作用，通过对自然水资源尤其是地表水与地下水相互作用的识别与量化方法进行系统的研究，以改善水资源匮乏现状。

2 地下水与地表水相互作用的相关研究

2.1 地表水与地下水水量的交换研究

地下水主要来源于地表河流，而地下水借此通过积累排泄供给生态环境所需依此来维持生态系统的水资源平衡。而地下水与地表水能够在自然的状态下蒸发形成降雨进而又将地下水与地表水进行补充，进而使得这里的水资源维持在一个平衡的状态。地下水与地表水可以看作一个整体的原因就是两种水资源可以相互补充共同维持生态系统的平衡。也正是因为如此，对两者之间进行水量的交换研究很有必要。在早期，我国对地表水与地下水的水量交换研究并不成熟。地下水对地表水进行水位补充的两个必要条件是两者之间的水头差与水位联系，但是我国对这两方面的科技研究都不够成熟。而早在20世纪70年代美国就已经研制出相关的渗透测量仪并投入研究使用，而且取得了突破性的进展。现在我国已经研制出了一种更加先进的渗透测量仪，它是在原有的基础上进行了改良，对水量交换的测定更加的准确。所以现在我国在地表水与地下水水量交换测定的研究中已经进入了一个新的发展阶段。但在测定研究的过程中，我国的技术依然存在着很多的缺陷和不足，仍然需要不断地进行探索。

2.2 地表水与地下水相互作用的研究方法

随着科学技术不断地发展与进步，我国两种水相互作用的研究方法也在不断地进步和创新。主要方法是示踪理论法。在示踪理论法发展的过程中主要分为传统示踪法以及温度示踪法两种方法。下面我们将对这两种方法进行简单的介绍。

2.2.1 传统的示踪法简介

这种示踪法是我们早期在进行地表水与地下水相互作用研究时的主要应用方法。这种方法在应用的过程中对研究取得了突破性的进展与发展并且在一定的程度上促进了两种水相互作用的研究。但是这种示踪法始终只是人工示踪或者是化学同位素示踪，在某种情况下会对生态环境造成污染，同时对水资源也有一定的伤害，这就与我们最初的目标背道而驰。除此之外，这种方法非常容易受到场地等方面的限制，这些限制在一定的程度上阻碍了研究的进行。与此同时，用这种方法进行检测的结果，并不是非常精确，从而影响了研究结果的准确性。

2.2.2 温度示踪法的简单说明

地下水是存在于地层内的水资源，这种地下水资源对温度比较敏感，而且受到地温场的影响比较显著，尤其在地下水与地表水进行水量交换时温度的变化异常的明显，所以科研人员根据地下水的这种特性研究出了温度示踪法。简单来说这种方法充分利用了地下水对温度敏感这一特性，从而对地下水的各种情况能够更好的掌握。而这种新型的方法在应用于两种水的相互作用研究时，主要用到的就是数值法和解析法。这两种方法都是一种数学模型，而且各有优缺点。但是在计算精度上面由于解析法考虑到了热弥散效应所产生的误差，使得整个的数值精确度要比数值法计算的精确度要高，同时解析法在研究时能够更好的对水域交换的情况进行有效的解释和评价。但是在另一方面，数值法的优势就要比解析法更加的突出一些，在二维或者是更为复杂的问题上数值法能够更好的解决问题。

3 地下水与地表水的量化方法研究

在我国现在的发展过程中，对地下水与地表水的研究已经取得了突破性的发展与进步，而且在两种水的研究发展过程中已经逐渐研究出了很多的量化方法，主要包括直接测量法、调查分析法、模拟计算法、环境示踪法等四种方法，他们在研究过程中发挥着重要的作用。

3.1 直接测量量化方法

这种量化方法在两种水域相互作用过程中是最为直接的一种测量方式，它是对整个的水域进行测量，在测量的过程中应用渗透测量仪对水域的水量交换进行测量。这种测量的方法虽然直接简便，但是它的弊端同样不可忽略，因为在进行测量时为了保证测量的准确性需要对多个测量点进行测量，这样就会浪费大量的时间和精力，同时也无法准确的掌握渗透通量。

3.2 调查分析量化方法

顾名思义，调查分析就是要对测量的水域进行充分的调查然后针对其特性寻找适合的量化方法，在调查分析的过程中需要进行流量过程线分析以及水均衡计算两个过程，这两个过程都是在调查分析的过程中不可缺少的部分。流量过程线分析要对河流的流量进行精确的分析，一般都是对河流的径水流量和基流量随时间的变化做出流量曲线。而之后的水均衡计算就是将地表水或者是地下水为研究的主体而后选取河流中的若干段河道进行研究计算。

巨鹿县西郭城产业区区规划环评工程中，研究园区内河流小漳河地表水与地下水相互作用的识别和量化方法即采用调查分析量化方法，调查了小漳河流量及丰水期、枯水期、河宽、河深、粗糙度等，绘制了流量曲线分析及水均衡计算。

3.3 模型计算量化方法

这种量化方法是地下水与地表水的相互作用研究过程中最常见的方法。而这种方法的原理就是达西定律，达西定律在这个研究中发挥着巨大的功能和作用。此法许多工作都需要达西定律来解决或者作出解释，在水域的量化过程中依靠达西定律将两者之间的界面看作一个透水层的模型，而后通过勘察等方法得到研究过程中需要的各种参数和数据。

巨鹿县西郭城产业区区规划环评工程中，研究园区内河流小漳河地表水与地下水相互作用的识别和量化方法也采用了模型计算，运用达西定律概化透水层模型，通过地质勘察调查地下水各种参数。

3.4 环境示踪量化方法

这是一种根据水体内部化学物质的特征而出现的一种量化方法。因为每一种河流和水体包括地表水和地下水在化学物质上都具有自己的特征。然而两种水在进行交换和融合的过程中，这些物质都会发生不同的变化，这些变化就可以给我们的研究带来莫大的帮助，所以根据水资源化学物质的特征对水中某些物质进行同位素标记。

4 结束语

国家的各方面建设都不能以破坏环境为代价，尤其是在我国为促进经济发展而导致的水资源危机已经成为现阶段社会发展中的严重问题，所以有必要对地表水和地下水的相互作用进行研究，从而在其中找到相关的办法解决问题，同时也能够进一步保护我国的水资源。

参考文献

[1] 郑洁琼.地下水与地表水相互作用的识别与量化方法研究[J]2016.（6）：75-76.

[2] 刘启蒙.地表水与地下水相互作用的研究进展[J]2015.（9）：127-128.