发布时间：2024-01-10 14:54:32
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的地下水的优势样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
【关键词】 民族地区;税收优惠政策;区域经济;民族区域自治;调整方向
一、民族地区现行的税收优惠政策及其执行效果
1.民族地区经济发展现状。改革开放、特别是建立社会主义市场经济体制以来,民族地区经济得到较快发展。民族自治地方国内生产总值、粮食产量、棉花产量、原油产量以及发电量都有大幅度提高,民族地区经济已经成为我国经济不可缺少的重要组成部分。同时应看到,民族地区经济发展的同时,与东部沿海经济发达地区的差距越来越大,我国区域经济发展不平衡情况越来越突出。无论是人均GDP,还是民族地区经济发展总量在全国经济总量中所占比重都不断下降。
2.民族地区现行的税收优惠政策。(1)所得税方面:一是对设在西部地区国家鼓励类产业的内资企业和外商投资企业,在2001年～2010年期间,减按15%的税率征收企业所得税。二是经省级人民政府批准,民族自治地方的内资企业可以定期减征或免征企业所得税,外商投资企业可以减征或免征地方所得税,中央企业所得税减免的审批权限和程序按现行有关规定执行。三是对在西部地区新办交通、电力、水利、邮政、广播电视企业,上述项目业务收入占企业总收入70%以上,可以享受企业所得税优惠政策。(2)农业特产税方面:对为保护生态环境,退耕还林(生态林应80%以上)、草产出的农业特产收入,自收得收入年份起10年内免征农业特产税。(3)耕地占用税方面。对西部地区公路国道、省道建设用地,比照铁路、民航建设用地免征耕地点用税。享受免征耕地占用税的建设用地具体范围限于公路线路、公路线路两侧边沟所占用的耕地,公路沿线的堆货场、养路道班、检查站、工程队、洗车场等所占用的耕地不在免税之列。
二、民族地区现行税收优惠政策存在的问题
1.税收优惠政策的税收优势不优。从国家已出台的西部优惠税收政策看,基本上只是过去对东部沿海地区优惠政策的重复,不足以构成像当年东部地区那样的税收优势。
2.税收优惠政策的严肃性不够。我国民族地区税收优惠政策大多通过零散的法规规章公布,且只是规定了一些原则,优惠层次多、划分复杂,造成优惠政策政出多门、权大于法,任意“优惠”等现象屡有发生。
3.税收优惠政策的激励作用不强。我国在税收优惠的操作上基本采用降低税率、定期减免、再投资退税等直接税收优惠措施,这种形式的特点是政策的透明度高,征、纳双方易于操作。
4.税收优惠政策的产业导向性不明。在我国的西部大开发实践中,由于过分偏爱区域税收优惠而忽略了产业税收优惠,在某种程度上给我国民族地区经济的发展环境和秩序带来了一系列问题,所产生的负效应也是不言而喻。税收优惠政策往往鼓励内外资向建设周期短、利润高、风险低的传统工业和加工工业投资,必然会造成短期投资增多,投机行为扩大,不利于产业结构调整,加剧了经济的无序竞争和政府收入的流失,降低了税收对资源配置的调节作用,使制约民族地区经济发展的“瓶颈”现象始终难以缓解。
三、完善我国民族地区税收优惠及建议
1.事权与财权、税权应该基本统一。建立民族地区税收体系,首要划分事权,然后合理划分中央与民族地区政府的收入范围和税收管理权限。按照目前事权的划分,解决地方政府机关的正常运转问题的事权责任,是各级政府的财政支出范围。民族地区财政困难,特别是“吃饭难”、发工资难和政府机关正常运转经费不能保证,已经在一定程度上影响了政府机关职能的发挥,处理不当,将会引发一些社会矛盾。
2.建立完善民族自治地方在资源开发、输出过程中的税收利益补偿机制,保障民族自治地方的资源转化为现实的地方财政优势。民族自治地方未能在资源开发中得到相应的财税利益,却要为其自身工业化、城镇化承担额外的资源开发成本,甚至是资源开发越多,财政越贫困的怪圈。应建立资源跨区域开发中政府间税收管辖协调机制,使资源地从资源跨区域开发中得到财税利益。
关键词：地下水开采；过量开采；环境地质；问题；分析
中图分类号：P642 文献标识码：A
目前哈尔滨市因为过量开采地下水资源所导致的环境地质问题较为突出的有地下水降落漏斗以及地面沉降、部分河水干枯等，并且这些问题随着时间的推移由越来越严重的趋势，已经对哈尔滨市的用水以及环境地质保护产生影响，为了加强人们对地下水的保护意识，下面就对过量水资源开发对环境地质方面产生的影响进行详细分析。
1.地下水位下降导致用水量衰减
从黑龙江环境水文地质总站所提供的检测资料可以看出，在1970年时哈尔滨地下水的开采量还较少，虽然也造成了一定程度的水位下降，但依然能够保持地下水的采补平衡，从1971年开始，社会发展速度加快，水资源供给不足，于是加大了地下水资源的开采量，出现了采量远大于补量的现象，导致哈尔滨市的地下水位大幅度持续下降。1980年至今，哈尔滨市出现了各种新型产业，以重型机械厂、松江罐头厂、道理煤气公司、电焊条厂为主，提高了整体城市的水资源使用量，在20年之间地下水资源的开采率呈直线上升，并导致以上厂区位置中出现了小幅度的水位下降，形成小型下降漏斗。在这样的持续情况下，2007年采水量达到了一个新高峰，水位也出现了较大幅度地下降，5个区域的小漏斗在随着不断扩大最终汇聚成一个大型水位下降漏斗，以重型机械厂为中心不断扩大。与此同时，哈尔滨市平房地区以东安机械厂为中心也出现了小面积的漏斗。自2010年开始人们已经感受到地下水过度开采造成的负面影响，所以逐渐减少开采量，整体地下水水位的下降速度有所减缓，到2016年10月，该地区漏斗中的水位累计下降了36.8m，并且因为地下水水位下降，导致当地的静水压减小，含水层越来越薄，单井的用水量已经由1980年的5000m3/d衰减至当前的2000m3/d。但因为地下水是必需品，无法彻底关闭地下水开采系y，所以漏斗问题持续发展，水位也成持续下降状态。
2.江水入侵引起沿江一带水质变差
因为地下水的水位一直处于持续下降状态，所以导致松花江的江水水位一直要高于地下水水位，引发江水倒灌补给地下水现象，而江水因为环绕着人们的生活区域，并大量雨水地下没有地层的过滤，所以其中含有大量杂质，地下水在长期的江水入侵影响下，水的质量有了很大变化，经过抽水试验，可以看出水中的Cl以及悬浮物呈成倍增长趋势，虽然地下水所处含水层对水资源有一定的净化，但净化的能力十分有限，长久的江水与地下水混合，势必会降低地下水资源的整体水质。
3.过量地下水开采导致河流断流或干枯
哈尔滨市现有西河沟、信义沟、马家沟以及运粮河四处河流，统称“三沟一河”在七十年代初期时，这些河流附近存在几个水源丰富、水质清澈的泉眼，但随着地下水的大量开采导致泉眼中的水量减少，起先位于上游的泉眼开始干枯，随着地下水开采力度增大，有些地区的层间水小时，下游的泉眼也随之干枯，从前“三沟一河”中的清水消失不见，直到目前已经只能起到排污与泄洪的作用。
4.关于地下水开采过量的环境地质对策
（1）分区控制开采地下水。根据地下水超采造成危害的程度的预测评估，并考虑地下水资源的恢复、补给能力，将地下水开采管理划分为禁采区、限采区和控采区或不同的保护区，进行分区开采。深层地下水和浅层严重超采区实行禁采政策，如市区内、长期农业灌溉的严重超采区；浅层地下水一般超采区、已引发地质灾害地区和受污染地区，并具有一定的补给及恢复能力的地区实行限采政策；轻微超采区实行控制开采，实现采补平衡。并通过适当调整不同地区的水资源费来协助施行分区管理的政策。（2）合理配置，加强调控。超采区地表水与地下水进行联合调度与合理配置，优先利用地表水，严格限制开采地下水，充分利用其他水源，如：污水处理回用、拦蓄雨水等。（3）总量控制，计划开采。加强超采区水资源的统一管理，以实现地下水采补平衡为目标，根据各地实际，实行超采区地下水年度取水总量控制和定额管理，采取综合措施，实行计划用水，强化节水意识。（4）加大节水力度。节水措施可以从三方面开展，一是农业节水，大力发展广泛使喷灌节水灌溉技术、滴灌技术等，并加强灌溉水渠的防渗技术运用，保证有限的水资源能够得到充分利用。二是工业节水，对污染严重、高耗水的企业工厂进行管理，禁止发展过程中使用用水量大并过于落后的设备，要求企业内部增强产出污水的处理力度，便于水资源的二次利用。三是生活节水，更新老化管网，更新旧的较为落后的用水器具，杜绝滴、冒、漏水现象。提倡一水多用，废水储存处理后再用。
结语
总而言之，造成哈尔滨市地下水超采造成的环境地质问题是多方面的。对此，我们应该从地下水超采区水资源条件和实际状况出发，结合当地经济社会发展和生态建设需要，科学规划地下水资源开发利用总体布局，明确不同阶段地下水超采区控制和治理的目标和任务，提出具体治理实施方案，建立相应的管理体制、法制和机制，采取合理的综合保障措施。
参考文献
关键词：沧州地下水超采农业灌溉发展高效节水途径
中图分类号：S607文献标识码： A
一、沧州概况
沧州市地处河北省东南部，东临渤海，南界山东，北与廊坊、天津为邻，西、西南与保定、衡水相接。位于北纬37°28′～38°57′、东经115°42′～117°50′之间，南北长约165km，东西宽约187km，全市总面积14056km2，海岸线总长95.3km。
（1）地形地貌
沧州市全境均为平原区，是河北平原的一部分，南运河以西属低平原区，以东属滨海平原区。地形自西南向东北倾斜，地面坡降平缓，一般为1/8000~1/15000。宏观全境，地势低平；微观各地，岗坡洼地，形态各异。西部地面高程一般在14.0m左右（黄海），最高达16.7m；东部多在2.0m左右；境内河流沟渠纵横交错，呈网格状分布。地貌基本分为岗、坡、洼、淀四大类。
（2）气候与降水
沧州市属温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，温差较大。春季受蒙古大陆变性气团影响，干燥多风，降雨稀少，蒸发强烈；夏季受太平洋副热带高压控制，东南风把海洋上空的暖湿气流送入内陆，遇冷锋极易形成暴雨；秋季多受高压控制，天高气爽，少雨干旱；冬季受西伯利亚气流影响，盛行西北风，寒冷干燥。全市多年平均气温12.2℃，极端最低气温－25℃，极端最高气温43℃。本市光热资源丰富，无霜期210天左右，多年平均日照2783小时，积温4283~4416℃。降水量年内分配不均，全市多年平均（1956~2009）降雨量为551.1mm，80%的降水量集中在6~9月份，地区分布上自西向东逐渐增大。年平均蒸发量1835.35mm，最大年蒸发量2254.1mm，最小年蒸发量1322.90mm。
（3）河流水系
沧州市地处九河下梢，境内河流纵横，行洪或排沥河道均属海河流域南系。有行洪河道10条，主要有子牙河、南运河、漳卫新河、子牙新河和捷地减河等，上游客水流经这些河流入境出境，行洪河道总长708.43km。有排沥河道26条，主要有任河大渠、北排河、南排河、宣惠河等，总长度1555.08km，以蓄、排汛期自产径流为主。几大行洪河道来水均受中上游制约。随着中上游拦蓄能力的提高，自70年代起，各河来水量逐年减少。
（4）土壤植被
沧州市土壤共分为褐土、潮土、沼泽土、盐土、滨海盐土、碱土和风沙土7个土类，隶属于半淋溶土、半水成土、水成土、盐碱土和初育土5个土纲。其中潮土比例最大，约占全市面积和94.9%，其他土类只有点片分布。按照《中国土壤分类系统（第二次土壤普查分类系统）》，沧州市土壤还可以细分为16个亚类、38个土属、222个土种。沧州市幅员辽阔，自然资源非常丰富，植被以自然植被、农业作物和林木为主。
（5）土地资源开发利用现状
沧州土地面积14,037.68Km2，耕地面积1,085.72万亩，牧草面积9.87万亩，林地面积24.68万亩。土地开发利用潜力很大。
二、水资源开发利用状况
（1）水资源总量
根据《沧州市水资源调查与评价》（第二次）结果，沧州市水资源多年平均水资源总量为12.3330亿m3，其中地表水资源量5.9614亿m3，地下水资源量6.9239亿m3，地表水与地下水重复计算量0.5523亿m3。亩均耕地水资源量仅为113.59m3，属极度缺水地区和自然生态系统极其脆弱区。
（2）水资源可利用量
根据沧州市各县（市、区）1956~2005年多年平均地表径流量，计算出沧州市地表水可供水量为1.7884亿m3（《沧州市水资源调查与评价》（第二次））。地下水资源可利用量为12.1854亿m3，其中淡水可利用量5.1374亿m3，微咸水可利用量4.128亿m3，深层水限采量2.92亿m3。水资源可利用总量13.9738亿m3。
（4）水资源利用现状
2010年沧州市用水总量为130849.22万m3。其中农业用水97211.91万m3，占总用水量的74.3%；工业用水12808.9万m3，占总用水量的9.8%；生活用水20828.41万m3，占总用水量的15.9%。各县（市、区）中用水量最大的为任丘市，达18250.05万m3，用水量最小的为南大港管理区，只有221.5万m3。
三、农业节水灌溉概况
沧州市农业节水灌溉工程类型主要有低压管道输水、喷灌、渠道防渗等。据统计，2010年末，沧州市农业灌溉面积总计为878.87亩，其中节水灌溉面积559.80万亩，占灌溉总面积的63.70％。在节水灌溉面积中，管灌灌溉面积447.14万亩，占节水灌溉面积的79.87%；喷灌灌溉面积42.32万亩，占节水灌溉面积的7.56%；渠道防渗灌溉面积22.76万亩，占4.06%；其它节水灌溉面积47.55万亩，占8.49%。
通过对现有的节水灌溉工程调查，由于各类节水灌溉工程建成使用年限不同，建设标准不同，并且因受当时技术条件、材料条件的限制，所建工程材料标准偏低，管采用量偏低，致使部分工程达不到节水灌溉标准，或超过设计使用年限而失去使用功能，实际真正发挥作用的节水灌溉工程不足节水灌溉面积的30%。
四、高效节水灌溉发展成效
2010年以来，沧州市依托小农水重点县、现代农业县和小农水专项项目，大力发展高效节水灌溉，共完成高效节水灌溉面积175.3万亩，其中高标准管灌173.09万亩，喷灌0.98万亩，滴管1.23万亩。打造了献县西城半移动式喷灌示范区、陌南、西城等乡镇大棚蔬菜滴灌示范区；吴桥曹洼乡前李村大型喷灌示范区、铁城镇仓上村果木花卉滴管示范区；肃宁绿水湾和诚誉蔬菜合作社滴灌示范区；东光县于村乡固定式喷灌示范区等。通过示范区建设，提高了水务部门和周边群众对高效节水灌溉的认识，应运而生一批大型的农业合作社，如沧县博兴农业合作社、肃宁绿水湾蔬菜合作社、东光于村乡杨浦村农民专业合作社、献县陌南乡葡萄专业合作社、献县西城乡香瓜专业合作社。同时促进了各地土地流转和种植结构调整，各县土地流转正在如火如荼开展，如吴桥全县土地流转面积达10万亩以上。所有这些为沧州大规模推广以管灌为主、喷灌、滴管为辅的高效节水灌溉打下了坚实的基础，使高效节水灌溉真正达到节水增效，夯实了农业生产基础，改善了农业生产条件。
2013年沧州依托小农水重点县、现代农业项目，争取省级以上补助资金2.23亿元，发展高效节水灌溉面积20万亩。
高效节水灌溉的实施，使项目区的灌溉水利用系数从现状的0.63提高到0.73以上，提高了水资源的有效利用率，缓解由于地下水超采引发的一系列生态环境问题，改善了生态环境。高效节水灌溉的实施，促进了农村经济的发展，农民增产，农业增收，是沧州实现压采地下水的有效途径。
五、发展目标
[ 关键词]石油开发区;环境影响评价;浅层水; 主要供水目的层;包气带
中图分类号：F470文献标识码： A
随着能源需求的迅速增加 , 石油的勘探开发快速增涨 , 石油开发可能对地下水环境产生一定影响 , 由此引发的地下水环境保护和在石油开发过程中对其影响的研究, 已越来越需要 , 越来越迫切 。本文拟就石油开发区地下水环境影响评价中的一些问题做粗浅的讨论。
1石油开发区地下水环境影响评价水文地质工作的基本方向
1 . 1水文地质工作的基本方向
石油开发区的地下水主要污染源为开发施工期的废水 ( 钻井废水 、 井下作业废水)和固体废物 ( 落地油、 钻井泥浆) 。生产运营期采油过程中产生的含油污水和修井产生落地油。此外 , 在事故状态下产生的废水和固体废物 , 如采油井、注水井套外返水 、 返油, 管道泄漏产生的落地油等。正常情况下, 废水集中处理合格后回注地下, 不外排, 废弃泥浆经处理后无毒, 岩屑用于平整场地, 落地油回收, 对地下水环境影响很小。但在事故状态下, 对地下水构成潜在的威协。
在石油勘探开发中, 钻井过程中造成的污染一般发生在地表和近地表 , 主要是浅层水和包气带, 但对地下深部含水层也可能会产生污染 。在采油和原油运输过程中也可能发生污染 。一般发生在地表 。但如果成井质量不好, 采油井或注水井发生套外返水 、 返油, 含油污水在水头差的作用下由含油层上窜可能直接进入含水层污染深部承压水, 套外返出水也可通过包气带向下垂直渗透污染表层潜水, 污染除发生在近地表的潜水含水层 , 还会污染深部承压水含水层 。因此, 可根据工程论证研究, 首先确定与石油开发有关的地下水主要污染源及污染形式, 根据工程开发特点和污染源确定水文地质工作研究的主要方向 。
在查清区域水文地质条件下, 其水文地质工作研究的主要方向是易受污染的浅层水 、 主要供水目的层和包气带。因为包气带岩性和水理性质直接控制着地下水环境遭受污染的可能性和污染程度 。
对于含水层, 如果污染地下水环境的主要污染源是钻井过程中产生的钻井废水 、 钻井泥浆,落地油以及采油过程中产生的落地油, 其水文地质工作研究的主要方向是易受污染的浅层水和包气带 。如果是套外返水污染地下水 , 直接进入含水层 , 则视返水点处的地质及水文地质环境而定, 原则上应以查清返水点处的地质环境和水文地质环境为度 。因此 , 工作重点除查清包气带和含水层外 , 还要查清返水点的透水层和隔水层。
对于包气带, 当钻井废水 、 钻井泥浆及落地油撒落在地表 , 或通过泥浆池 ( 防渗层破损)渗漏, 污染物通过包气带向下渗透, 可能会污染浅层潜水, 因此, 应重点查清包气带的岩性、 厚度、 渗透性和隔污性能, 及潜水含水层 。
1 . 2地下水调查评价范围确定
根据地下水环境影响评价工作要求 , 结合工程特点和水文地质条件, 平面上要考虑石油开发可能影响的范围 , 可以是完整的水文地质单元或水文地质单元的一部分。垂向上, 由于石油开采深度较大 , 评价深度难以确定 , 应包括整个含水系统 。根据多年工作体会 , 一般情况下不应超过表套深度 , 重点为有工农业供水意义的含水层和表层易受污染的浅层水。
2地下水环境调查中的问题
2 . 1点面结合 , 重点突出
在调查评价区水文地质条件的基础上, 水文地质调点区域包括钻井井场 ( 钻井、 泥浆池) 、 采油井场 ( 采油井 、 注水井 、 套外返水井等) 、 联合站, 输油管道沿线 , 运输道路沿线等。重点调查研究地段精度应提高 ( 比例尺为 1/10000 或 1/5 000) , 调查点应多些, 加大密度 。其研究程度应达到查清地下水主要污染源及主要污染物 。地下水污染程度、 污染方式和途径。查清包气带的隔污性能应是水文地质调查工作的重点。在非重点区 , 只作控制性调查 。
2 . 2 充分收集前人资料, 适当补充水文地质工作
采油区一般水文地质研究程度较高 , 有一定精度的地质水文地质调查工作 。可以充分收集前人资料, 适当补充水文地质工作。包括地面调查和水文地质试验 。但一般对包气带研究十分有限, 而落地油、 废弃泥浆和含油污水等污染源对地下水的污染首先进入包气带 , 通过垂直下渗污染土壤, 再进入含水层污染地下水 。应重点查清包气带的岩性、 厚度 、 渗透性和隔污性能等 。
2 . 2 . 1包气带调查研究中应注意的问题
包气带研究精度一般应不低于水文地质调查精度 。选择有代表性的土层, 进行分层研究 。应查明包气带的岩性, 厚度 , 及水理性质 , 如渗透性、 孔隙度、 吸附性能和隔污性能等。在透水性质研究时 , 可采用室内和室外实验 。室内实验可采集原状土测试孔隙度和渗透性, 及作淋渗试验确定包气带的吸附性能等 。室外实验多采用试坑渗水试验 。渗水试验是确定包气带的透水性的重要方法。应布置在代表性的典型地段。如采油井场、 泥浆池; 输油管道沿线。和透水性较好 、 地下水易受污染的地段 , 及不同岩层的接触部位等。
2 . 2 . 2地下水环境调查研究中应注意的问题
石油开发区石油对地下水的污染, 大多以表层潜水含水层为主, 在水文地质调查时 , 易受污染的浅层水和主要供水目的层应作为主要对象。而深层承压水埋藏较深, 影响相对较少 。但由于人为打井和地下水混合开采, 不同程度沟通了上下含水层的水力联系 , 使深层地下水存在着污染的可能性 , 因此, 视工作区具体情况而定。
要查明工作区水文地质条件, 必要时可通过勘探 、 试验确定水文地质参数和地下水弥散度。以及污染物在含水层污染运移情况 。如抽水试验、 弥散试验 、 浸溶试验等。在研究地下水污染状况时 , 首先应确定污染物进入地下水的途径和方式等 。地表及浅层以垂直渗透为主, 通过包气带下渗污染 ; 地下深部以水平运移对流扩散污染为主。应确定污染物运移方式 、 运移速度和影响范围。通过调查与监测评价, 查清地下水质量现状 , 污染状况、 污染范围及程度。污染物在地下水中浓度变化 , 以及原因, 和影响因素等。根据浓度变化推讨含水层的自净能力和环境容量 。并且建立地下水动态监测机制 , 每年丰 、 枯水期各一次 。
除了研究可能被污染的含水层和地下水之外, 还应研究与之相邻的地质体和地质环境受影响的可能性、 影响程度以及污染途径。
3地下水环境影响预测中的问题
根据油田开发特点和水文地质条件 , 可采用类比法、 模型法和数值模拟等方法 , 对油田开发工程可能对地下水产生的影响进行预测与评价,重点分析事故状态下地下水环境影响。
3 . 1类比法
对于油田区内新建项目, 可采用类比法 , 选择开发工艺相同, 水文地质条件相同和相似的区块进行类比调查。查清其污染源的性质、 强度、主要污染物排放量及浓度 、 污染途径。查清水文地质条件 , 地下水污染程度及范围 。定性分析油田开发对地下水环境的影响。该方法简单, 具有可比性。
3 . 2模型法
1)瞬时排放预测模型
C=C0 ·eat
式中 : C 为地下水中污染物预测浓度 ( mg/L) ;α 为污染物在含水层中的衰减系数 ( 1/ T) ;C0 为地下水污染物源强浓度 ( mg/ L) ;t 为预测时段( d) 。
主要用于污染物瞬时排放的预测, 如钻井过程中污染物瞬时排放可采用此模型 。
2)一维对流—弥散溶质运移数学模型对于均质一维, 纵向弥散为主 , 地下水流速均匀且稳定, 无源/汇项 , 可采用该模型:
利用 Laplace 变换 , 可求得上述模型的解析
解:
式中 : C ( x , t)为预测点地下水中污染物浓度( mg/1) ;C0 为地下水污染物源强浓度 ( mg/L) ; U 为地下水实际渗流速度 ( m/d) ;D 为水动力弥散系数 ( m2/d) ;x 为预测点到源强距离( m) 。
事故状态下连续排放的含油污水 ( 如套外返水)污染地下水 , 可采用该模型预测。
3)地下水数值模拟
① 水流数学模型
对于非均质 、 各向同性、 空间三维结构 、 非稳定地下水流, 可采用三维水流数学模型:
式中 :Ψ为渗流区域 ;h 为含 水层水位标高( m) ;K 为渗透系数 ( m/d) ;K n—边界面法向方向的渗透系数 ( m/d) ;S 为含水层储水系数;μ 为潜水含水层给水度 ;ε 为含水层的源汇项( 1/d) ;p 为潜水面的蒸发和降水等 ( 1/d) ;h0为含水层初始水位 ( m) ;Γ0 为渗流区域上边界, 即地下水自由表面;Γ1 为渗流区域水位边界;Γ2 为渗流区域流量边界;Γ3 为混合边界;n为边界面法线方向;q ( x , y , z , t)为定义为二类边界的单宽流量 ( m3/ d . m) , 流入为正,流出为负 , 隔水边界为 0。
② 溶质运移数学模型
包括对流、 弥散和化学作用的溶质运移方程, 其形式如下:
其中 CR 是化学作用项 , 可以是 : ( 存在离子交替吸附时)
( 存在化学反应时)
式中 : αijmn为含水层的弥散度 ; Vm , Vn 为分别为m 和 n 方向上的速度分量 ; ∣ v ∣为速度模;C 为模拟污染质的浓度 ; n 为有效孔隙度; C ˊ为模拟污染质的源汇浓度;W 为源汇单位面积上的通量 ;Vi 为渗流速度;ρb 为介质密度 ;C为固体介质吸附的污染质浓度 ;Rk 为污染质增加或减少速率 。
一般受资料限制 , 污染物反应参数无法确定, 不考虑污染物在含水层的吸附 、 挥发、 生物化学反应 , 只考虑运移过程中的对流 、 弥散作用。
联合求解水流方程和溶质运移方程就可得到污染质的运移结果。模拟软件可采用目前国际上最先进的美国环境保护局开发的 GMS6. 0, 在模拟区单元网格剖分时对污染源位置应进行加密剖分。在溶质运移模拟前 , 必须先模拟地下水流场。
参考文献:
[ 1] 张兴儒, 张士权.油气田开发建设与环境影响 [ M] .北京:石油工业出版社.1998.
这些变化表明，印度需要一个新的法律框架来规范地下水的使用和保护。这事至关重要，因为目前印度的地下水使用是零碎的，管理方式也是简单和粗暴的。印度地下水监管失控是造成地下水过度开采的重要原因。
印度现行的地下水相关法律备受诟病。一个主要的原因在于英国殖民时期留下的影响，殖民者给予土地所有者几乎绝对的地下水使用权，这造成地下水使用方面严重的不公平问题，因为该规定剥夺了没有土地的人使用地下水的权利。其他问题还包括缺少节约和保护措施，民众缺乏对地下水和水循环的认识，缺乏基于含水层的监管等。
为了解决这些问题，自1970年以来，印度联邦政府一直在试图推动各州出台新版地下水法案，最近的地下水法案颁布于2016年。但是，联邦政府只能鼓励州政府进行地下水管理改革，因为印度宪法赋予各州政府有权根据自己的情况管理地下水。
印度现有的地下水监管框架存在诸多弊端，既不能确保地下水的公平使用，也不能确保地下水的可持续开采。因此，地下水监管法规亟待完善，需要制定一整套全新的制度、方法和原则。这里主要讨论印度在地下水公平利用和可持续开发方面的问题。
废除地下水与土地的依附关系
从印度的法律角度来看，地下水被视为土地的一部分。因此，土地拥有者具有完全的地下水开采使用权。这项规定源于19世纪的英国，当时印度是英国的殖民地，其地下水开采管理模式沿用英国的惯例。这种规定已经不适应印度目前的情况，新的法律体系需要解决这个问题。地下水的使用权依附于土地的规定，是基于当时印度具有丰沛的水资源，地下水并不是淡水利用主要来源的情形。因此，当时印度法律关于地下水的规定并没有造成严重的问题。
除此以外，印度还有两个新变化说明这项法律规定是站不住脚的。首先，印度目前绝大多数饮用水来自于地下水，地下水的水质恶化将会影响公民基本人权的实现，这是印度宪法赋予公民基本生命权的一部分。其次，《公共信托原则》是印度管理水资源的主要依据。现有的基于土地的地下水管理制度与其直接冲突，因为《公共信托原则》允许每个自然人直接获得自然资源。
基于含水层的监管和保护
印度当前的法律制度，主要不完善的地方是缺乏将含水层作为监管的基本单位。基于含水层的监管系统将具有引入水文单元治理的优势（例如，以河流流域为单元的监管体系），水文单元的治理，将考虑含水层及其补给区之间的水量交换，将会以整体的理念考虑含水层的保护，这将会把地下水视为水循环的一部分。
不幸的是，印度现有的法律制度仍然是由区域行政边界决定的，管控地下水主要是通过是否允许安装地下水抽取设施来进行，例如安装抽水水井或者管道水井。因此，现有的法律制度似乎只把地下水作为一个水桶来进行处理，只考虑进水和出水，而不考虑与地下水相连的生态区补给区的水交换、生态用水和经济用水情况。
印度现有的地下水监管框架遵循集中管控的方法。例如，过去几十年，州地下水法律使用州级的权力来规范地下水的开发利用，然而，这种方式在法律或实际操作中是不可取的。第一，地下水的使用是分散的，使用集中管控的方法难以在一个州的范围内管理数百万个地下水开采点。第二，地下水管控是一个高度敏感的领域，特别是在那些强烈依靠地下水作为饮用水和灌溉用水的地方。任何不与用水户进行充分咨询商量，而对地下水进行单方面的管控是不受欢迎的，甚至可能会遭到完全的排斥。
关键词：地下水库；地下水库工程；ASR；回灌；调蓄；回灌堵塞
中图分类号：TV211.12 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2014）06-0192-04
水资源问题是2008年以来的达沃斯论坛必不可少的议题，也是全世界共同面临的难题。联合国资料显示2002年-2025年，全球将有2/3的国家和地区面临水资源短缺问题。调蓄水源是解决水资源矛盾的重要手段之一，修建地表水库的调蓄方式在水资源优化管理中起了重要作用，也带来了诸如泥沙淤积、洪灾加剧、土壤盐渍化、水库移民以及蒸发损失等一系列问题。地下水库带来的影响相对较少，既能有效存储调蓄水资源，也可以减少次生环境与地质问题，降低蒸发损失，提高水资源储存效率。
1 地下水库和地下水库工程
我国对地下水库和地下水库工程一直未形成严格而通用的定义，通常将地下水库和地下水库工程等同，将有人工干预的地下水库工程和无人工干预的地下含水层均被视作为地下水库。目前，国内学者们在地下水库概念上所达成一定的共识[1-4]实质是对地下水库工程的定义说明，即：（1）具有一定的库容，能够存储水资源；（2）有人工增储干预，如修坝、建渗井等；（3）能够实现调蓄功能，以丰补歉。
地下水含水层自身具有存储和调蓄的两大特征，即具备水库（地表水库）的基本功能，故广义来讲，具有一定规模，能够实现地下水资源存储和调蓄，且具有一定边界的地下含水体均可被定义为地下水库；而通过人工干预（如修坝、建渗井等）改变存储和调蓄能力的地下水库可认为是地下水库工程。依据国外通用的技术条件，ASR（Aquifer Storage & Recovery，含水层存储与回用）地下水库工程特指承压含水层增压回灌-回用的地下水库工程。
2 国内外地下水库工程发展现状
2.1 国外地下水库工程发展现状
在美国，一般认为地下水库对环境产生的影响远小于地表水库，采用地下水库工程供水是一种“环境友好”的供水方式。早在1950年末至1960年初，美国就开始了地下水人工回灌工程的试验和建设，为地下水库工程建设提供了前期技术准备。正在实施的“ASR工程计划”已建成100多个系统[5-8]，该工程通过水井和增压设备将水注入承压含水层，再利用配套抽水井，抽取该含水层中的地下水进行利用。
欧洲、澳大利亚、日本、南非、印度、中东等的一些缺水地区或海滨地区，均有成功的ASR工程实践，可见其已成为国际上地下水库工程建设的主要技术模式之一。ASR通常是年内季节性调控机制和年际长效调蓄机制并存，其中年内季节性调控适于季节性水资源分配明显地区，调配水资源、优化水资源供给结构，实现以丰补歉；年际长效调蓄适于战略储备或地下水降落漏斗回补，对环境造成影响最小。在滨海地区，ASR也是控制海水入侵的有效方式。
当然，ASR也存在一些值得关注的问题，如美国环保署（EPA）提出的诸如回用与回灌效益比、注入水源可靠性、注入速率和注入压力、上下含水层影响、注入含水层后的效果、注入井的密度、成井结构与注入效果的关系、水权结构、地下水恢复效果、回灌井堵塞问题以及法规约束等一系列问题。这也意味着在地下水库工程建设的同时，需要进一步开展地球化学、含水层水力学及压力响应、含水层结构再确认等诸多方面的综合研究。
2.2 国内地下水库工程发展现状
我国的地下水库工程建设通常以增加库区入渗补给量为主，人工阻截地下水径流量为辅。其中，增加库区入渗补给量的措施主要以建设入渗坑、回渗井等浅层入渗为主，深层地下含水层的回渗相对较少，而采用增压入渗的工程尚未见报道；人工阻截地下水径流的工程主要是通过建设地下水截流坝来实现，该类工程主要分布在滨海地区，在抬高地下水位而增加库容的同时，又能够有效防止海水入侵。
自1970年以来，我国陆续建成了河北南宫、北京西郊、山东龙口和傅家桥等多处地下水库工程。根据国内建成和待建的地下水库工程统计结果（表1）可知，北方地区主要分布在华北平原，且以山东、河北居多，其次为东北地区和新疆北部；南方地区则分布在广西、贵州岩溶区。与美国不同的是，这些地下水库工程均非增加回灌工程。
我国地下水库设计与当地水文地质条件密切相关：山东滨海地区的地下水库工程采用阻水坝，起到了调蓄水源和防止海水入侵的作用；新疆地区地下水库工程一般没有地下水阻水坝，仅是增加了促进地下水入渗的工程措施；西南岩溶区地下水库工程通常结合岩溶水管道流的特点，建立地下水阻水坝来阻截地下水侧向径流，以保证库区地下水蓄水量。
3 我国开展ASR地下水库工程将面临的主
要问题 我国地下水回灌与回用的研究起步并不晚，从国内第一个地下水库工程项目建成至今，已有近40年的历史。然而，增压地下水回灌在大型地下水库工程中目前仍停留在试验阶段。根据国外增压回灌地下水库工程（ASR）存在的问题，我国目前开展增压回灌地下水库工程建设面临以下问题。
（1）边界难定，水权不明。地下水存储空间巨大，但边界不容易确定，很难将注入的地下水固定在目标范围内，给水资源管理上带来诸多不便。另一方面，跨多个行政区的地下水库工程，水权成为困扰管理部门的一大难题，目前缺少相关的法律规定或法规条文。
（2）回灌水源无法保障。包括回灌水源的水质问题和水量保障问题。关于回灌水源水质对地下水环境的影响问题，仍处于研究阶段，尚未经过实践检验。当回灌水源为区域调水时，水源成本也成为制约因素。
（3）回灌技术限制。主要是指由于物理、化学、生物等多重作用导致回灌井堵塞问题。目前国内外地下水回灌均受困于此，尽管美国等国家ASR地下水库工程应用广泛，回灌堵塞问题也一直困扰其工程科研人员尚未找到一套公认的、行之有效的应对方法。
（4）效益成本问题。评价地下水库的效益目前还是主要以经济效益为主要指标，环境效益和社会效益为辅助参考地下水库工程经济效益见效较慢，在吸引资金上缺乏优势。
（5）环境效益不够明确。虽然地下水库工程具有有效减少水面蒸发损失等众多优点，但是否带来其他环境地质问题，目前尚在研究之中。换言之，地下水库工程的环境效益预期较好，但仍存在一定的风险。
（6）缺少法规或规范的约束指导。目前既没有全国地下水库工程宜建区调查评价的研究成果，也没有可以指导性的文件或法律规范。
4 我国ASR地下水库工程应用展望
受气候条件、地形地貌、水文地质条件、水资源状况等多种因素影响，北方干旱半干旱地区和西南缺水地区建设地下水库工程的需求远大于地表水充沛地区，特别是华北平原、西北干旱地区和云贵红层缺水区。因此，地下水库工程建设在我国水资源调配上具有广阔的发展前景，也将是优化水资源管理的重要手段。
受限于经济发展条件和可回灌地表水量，作为国外地下水库工程重要技术手段的ASR工程技术在欠发达地区和严重缺水区的推行难度较大。但我国地下水库工程有较好的发展前景，无论是在城市供水和水资源调蓄方面，还是就水质涵养和战略储备而言，推进ASR地下水库工程建设均具有重要意义。
为进一步推进ASR工程技术在我国地下水库工程建设中的应用，今后尚需重点开展以下几方面的工作。
首先，要以“有地存、存得住、取得出、用得好”作为地下水库选址的重要依据，将“灌得好、取得足、影响小、效益高”作为地下水库工程项目优劣的重要指标，开展全国地下水库工程适宜区的摸底调查，确定宜建区域。
其次，开展试点研究，选择不同含水层介质和地下水埋藏类型的区域进行增压回灌试验，总结适合我国的地下水增压回灌方法，解决回灌堵塞问题。
最后，制定相应的法规和规范，落实水权管理，指导和推动ASR技术在我国地下水库工程建设中的应用。
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Abstract: dazhongsi furniture City project in the spring of 2011 for cold and hot source systems, the use of ground-water source heat pump system in place of lithium bromide unit heating and air conditioning and refrigeration, achieve the purpose of saving the cost of running. After early research and water resources assessment, determine the project groundwater quantity and adequate, good water quality, with high stability level, suitable for ground-water source heat pump system, and direct underground heat exchange system.
2011年夏季系统改造完毕并开始运行，目前已经正常运行了1个制冷季及1个供暖季，年运行费用从原来的83万元下降至44万元。其主要关键点在于选用高性能设备，设计时充分考虑到了非峰值时设备的运行状态，对冷冻水泵采用变频控制，早备用抽水井内安装小流量潜水泵，通过控制人员对热泵系统进行调控，使得系统负荷在25%，50%，75%，100%时可以分级运行，既满足负荷需求，又使得系统处在最佳运行状态，尽量减少能源浪费，节约运行费用。
本项目运行一年来节能效果明显，系统运转稳定，为研究地下水源热泵直接地下水换热系统提供了成功案例的依据。
一、浅层地热能及水源热泵简介
浅层地热能资源（shallow geothermal resources）是指蕴藏在浅层岩土体、地下水中的热能资源。地热能主要来自地球深部的热传导，由于地球内部就是一个巨大的热源库，故地热能温度稳定，分布广泛，开发利用方便。
利用浅层地热能替代化石能源用于供暖，避免了煤炭、天然气等燃烧排放的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳和煤尘等，保护了环境。浅层地热能还替代了空气源热泵，在地源热泵制冷的过程中，减少了向室外排放热量。这也是传统的供暖方式和空气源空调制冷造成局部环境恶化的重要原因。利用浅层地热能在保护大气环境方面的正面效益是显著的。［1］
水源热泵系统正是以浅层地热能为热源，为建筑物提供供暖及制冷服务的多用途空调系统。通过输入少量电能，水源热泵系统即可以将浅层地下水中的热量提取出来用于末端供暖，或将末端多余的热量传送至地下水中以实现制冷功能的节能环保技术，同时水源热泵系统还具有系统运行稳定，多功能、高效环保、运行费用低廉、节省空间等优势。
水源热泵的换热系统分为直接地下水换热系统（direct closed-loop ground water system）及间接地下水换热系统（indirect closed-loop ground water system），由于直接地下水换热系统拥有更高的性能优势，造价更加低廉，目前应用更为广泛。但使用直接地下水换热系统，存在腐蚀和结垢的巨大潜在可能性，应具备以下几个条件：地下水水量充足，水质好，具有较高的稳定水位，建筑物高度低（降低井泵能量损耗）。［2］
项目简介
北京市大钟寺某家具城位于海淀区北三环路联想桥左近，建筑面积17000平米。原中央空调系统冷热源采用溴化锂机组1台（单台制冷量800kW），末端为风机盘管加新风机组。2011年春季，项目进行改造，决定采用环保、节能的水源热泵系统，冬季供暖，夏季制冷。本项目夏季空调负荷为1600kW；冬季采暖负荷为850kW。
三、方案设计
在水源热泵系统方案设计之前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察。［3］结合家具城系统抽水和回灌要求，从取水水源、取水地点、取水层位、取水量及取水、退水对周边环境的影响等方面，对采用地下水作为水源热泵空调系统循环用水的合理性和可行性进行分析论证。
（一）水文地质调查
家具城所在地处于永定河冲洪积扇的中上游，第四系厚度约为150m左右，含水层岩性以砂砾石、粗砂为主（表1），富水性较好。
表1 勘测井含水层段位置地层资料
该井含水层总厚度30m左右。根据区域水文地质条件结合周边现有浅层水井情况分析，认为家具城区域水文地质条件较好，目前地下水位25m左右。经测试，单井抽水量可达100m3/h；自流回灌率达到58%。此外，经过水质检测，地下水没有腐蚀作用，水温15℃，基本恒温，作为浅层地热能的能源用水，水质符合设备要求。
（二）水源热泵机组选型
热泵设备选用中科华誉生产的HE900LF两台（双机头螺杆满液式）。系统总制热量为1804kW，总制冷量为1646.8kW。冷冻水循环泵选用三台（两用一备），并采用变频控制。
（三）所需地下水量的确定
冬季供暖负荷为850kW，热泵设备输入功率为192kW，地下水提取温度设计为15℃，地下水回灌温度设计为8℃；根据，可得出冬季供暖最大抽水量为80m3/h；
夏季空调负荷为1600kW，热泵设备输入功率为373.2kW，地下水提取温度设计为15℃，地下水回灌温度设计为26℃；根据，可得出夏季空调最大抽水量为154m3/h。
（四）地下水系统设计
家具城冬季热泵系统最大抽水量为80m3/h；夏季热泵系统最大抽水量为154m3/h；根据用水情况，拟建抽水井2口，回灌井4口，备用井1口。抽水井与回灌井结构相同，抽水井内各安装潜水泵1台，抽水量为80m3/h；回灌井内不安装潜水泵，但具备安装潜水泵条件（水平管线及埋地电缆敷设至井室内）；备用井安装小功率潜水泵1台，抽水量为50m3/h。
四、冷热源系统全年运行方案
（一）冬季工况
冬季末端供暖负荷较大时，开启1台热泵设备，一台冷冻水循环泵工频运转，运行一口抽水井内潜水泵，满足家具城最大供暖负荷需求。
冬季末端供暖负荷较小时，开启单台压缩机运转，一台冷冻水循环泵变频运转，抽水井内潜水泵关闭，备用井内小功率潜水泵开启，满足部分负荷时供暖需求。
（二）夏季工况
夏季末端空调负荷较大时，开启2台热泵设备，两台冷冻水循环泵工频运转，2口抽水井内的潜水泵同时运转，满足家具城最大空调负荷需求。
夏季末端空调负荷较小时，开启1台热泵设备运转，一台冷冻水循环泵工频运转，运行一口抽水井内潜水泵；
如回水温度升高，或系统负荷增大时，开启另一台热泵设备的单台压缩机运转，另一台冷冻水循环泵变频运转，备用井内小功率潜水泵开启运转；
同理，如回水温度降低，或系统负荷减小时，尽开启单台压缩机运转，冷冻水循环泵变频控制，抽水井内潜水泵关闭，备用井内小功率潜水泵开启。
通过调节热泵设备、冷冻水循环泵其潜水泵的运行状态，可使水源热泵系统实现在25%、50%、75%及100%负荷时，既满足负荷需求，又使得系统处在最佳运行状态，尽量减少能源浪费，节约运行费用。
（三）运行成本对比
根据家具城运行管理人员提供数据，2010年采用溴化锂机组作为热源，及2011年改造完毕后采用地下水源热泵作为冷热源的对比如下（表2）（表3）
表2 家具城项目近两年运行费用分析
（电费0.8元/kWh，天然气2.3元/m3,人工费40元/人・日）
表3家具城项目近两年运行费用分析
五、结语
家具城项目进行改造的初衷就是基于运行费用较高的考虑；设计时，在尽量节省改造费用的前提下，充分考虑到运行节能问题。对冷冻水泵进行变频控制，备用井内安装小功率潜水泵，以应对非峰值运行时，热泵系统运行节能问题，可以通过控制人员对热泵系统进行调控，使热泵系统根据负荷状态的变化而变化，达到在峰值及非峰值时均可以相对节能。
改造完成以来，运行效果满足室内使用需求，夏季室温最低可以达到24℃；冬季室温最高可达26℃，同时运行费用的有效降低，达到建设方的改造目的。
利用热泵开发浅层地热能的技术和资源条件已经具备，热泵的最高效率和高度环保更赢得世界的青睐，因此，热泵技术和产业正在世界上得到高速发展，我国也已具备相应的发展条件，发展前景非常看好。［4］
根据每个项目的情况，在验证地下水含沙量、悬浮颗粒物及矿化度等均符合要求的前提下，使用直接地下水换热系统是可行的。
直接地下水换热系统虽然不被轻易推荐使用，但相对间接地下水换热系统，拥有系统简单，投资少、效率高、运行费用更加低廉等明显优势，所以直接地下水换热系统更容易被市场、被使用者所接受。虽然直接地下水换热系统存在腐蚀、结垢及对管路或设备磨损等问题，但经过技术创新及实践经验的累积，终将对取得突破，所以我认为直接地下水换热系统是地下水源热泵的主导发展方向，是值得研究和尝试的。
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关键词：水文化学；浅层水；矿化度；呼和浩特
Hydrochemical Characteristics and Variation of Mineralization for the Groundwater in Hohhot Country
ZHANG Yi-long，WANG Li-juan， WANG Wen-zhong，LI Zheng-hong，YU Juan，CAO Wen-geng，LONG Wen-hua， MIAO Qing-zhuang， WANG Zhe
(The Institute of Hydrogeology and Enviromental Geoloy，CAGS， Shijiazhuang 050061，China)
Abstract: According to excessive exploitation of groundwater caused the shortage of water which seriously halt the Ecological and economic sustainable development of Hohhot. This paper was systematically sampled and analyzed the shallow groundwater of Hohhot's plain. Descriptive analysis and correlation analysis were synthetically use to comprehensively and systematically study the Groundwater chemical's law and the salinity evolution's character. Research results shown as follows：First，the average concentration of HCO.32-and Ca2+which are derived fromthe shallow groundwater of Hohhot are 333.525 mg/L and 82.970 mg/L ， the values of the HCO.32-and Ca2+’s average concentration are bigger and coefficient of variation are smaller. Secondly， Through the correlation analysis， we know that the Na+ and Mg2+of the underground water mainly come from the various Sulfate， bicarbonate and hydrochloride， and the Ca2+ of the underground water mainly come from all sorts of sulfate and hydrochloride. The discretion of the underground water salinity is mainly controlled by the concentrations of the Mg2+and Cl-which are come from the underground water. The third， along the groundwater flow direction， the mainly ion concentrations bid not follow the trend which is with the increase of flow to increase， but and the underground water temperature present significantly negative correlation. The negative correlation of the HCO.32-， Ca2+ and groundwater temperature are the most significant， that means when the temperature is lower， the concentration of the ions is higher.
Key words: Hydrological chemistry；superficial groundwater ；mineralization；Hohhot
呼和浩特市位于中东部，河套断陷盆地最东北部，北有大青山天然屏障，东及东南被蛮汉山环抱，盆地三面环山呈簸箕形状，向西南敞开，地势东北高，西南低。呼和浩特市地处我国北方内陆干旱半干旱地区，人均占有水资源量只有412 m3，是全国人均占有量的1/6，为全国严重缺水城市之一，水资源问题是该区域生态经济持续发展的瓶颈。有关呼和浩特市地下水水化学特征方面的研究，已有少量报道，但主要集中在2000年之前。2000年后的研究主要集中在对呼和浩特市地下水位动态以及砷氟等地方病方面，如2002年，刘怡敏等对呼和浩特市地下水位动态及影响因素进行了分析；2009年杨亮平等对呼和浩特市地下水位动态变化及趋势进行了预测研究；2009年李浩，梁秀芬等对呼和浩特市（地区）高砷地下水进行调查研究，查明地下高砷水的形成机制，以期控制地方性砷中毒。而近些年，呼和浩特市经济发展迅速，日益增长的水资源需求和地下水污染问题以及频发的供水安全事件，迫切需要对区域内的地下水资源进行质量评价，而地下水水化学研究是地下水资源质量评价的重要内容。
本研究分析了2009年呼和浩特市地下水中的主要离子含量和水化学特征，探讨了1988年以来地下水矿化度的变化趋势，目的是研究随着工农业和生活需水量的增加促使开采量的增大以及多年来气候变化对矿化度变化趋势的影响，旨在为呼和浩特市制定合理的发展计划和维护生态环境稳定提供科学依据。 1 研究区概况
研究区主要是指呼和浩特行政区内的平原区(包括山前倾斜平原、黄河和大黑河冲积平原)，呼包平原的东北部，在行政区划上包括呼和浩特市所辖规划区(新城区、赛罕区、玉泉区、回民区)、土默特左旗、托克托县、清水河县、和林格尔县及武川县。研究区范围：x：530 500～591 000；y：4 493 500～4 540 500，土地总面积17 224 km2，气候属于内陆干旱半干旱地区［1］。
呼和浩特市浅层地下水系统是一个比较复杂的开放系统。按地下水赋存条件，可分为山前冲洪积平原和冲湖积平原，黄河冲湖积平原和湖积台地4个水文地质区；区内地下水的补给主要来自山区的侧向径流补给及平原内降水的入渗，地下水的排泄主要靠蒸发和开采消耗。
2 采样及测试方法
2.1 采样及测试
在研究区共布置了46个浅层水取样点，其中包括水文化学剖面(沿地下水流方向)上的8个观测井（图1），分别在2009年的9月份取样，TDS是使用上海雷磁水质分析仪现场测试完成。
2.2 数据处理
数据处理综合采用了统计软件SPSS 17.0对地下水中的主要离子含量进行了统计学和相关性分析［2］，同时绘制了折线图和圆形图对地下水流方向上离子化学特征和浅层水矿化度演化进行了直观的分析。
3 结果与分析
3.1 描述性统计分析
对2009年呼和浩特市范围内的46个观测井水样的有关水化学参数进行统计分析，得到地下水主要离子特征见表1。Table 1 Statistics of hydrochemical parameters of groundwater for Hohhot County in 2009 (n=46)
水化学参数最小值最大值平均值标准差变异系数
水温（℃）8.02112.9889.837320.9584990.097435
TDS/(g·L-1)0.270.820.44880.171240.381551
K+/（mg·L-1）0.627.592.361.431480.606559
Na+/（mg·L-1）13.3165.244.46138.46850.865219
Ca2+/（mg·L-1）39.7915882.970431.834110.38368
Mg2+/（mg·L-1）15.3467.5131.344613.440090.428785
Cl-/（mg·L-1）7.79138.344.812935.584010.794057
SO.42-/（mg·L-1）4.53233.158.354652.257880.895523
HCO.3-（mg·L-1）215.2651.5333.52595.33640.285845
CO.32-/（mg·L-1）0203.426.4131.875146
F-/（mg·L-1）0.11.160.4350.228850.526092
溶解性总固体/（mg·L-1）262.4952.7495.6207.24010.41816
pH值7.578.687.99710.372390.046566
NO.3-/（mg·L-1）0.2155.537.667195.33642.531026 从表1中可以看出在阳离子（Ca2+、Mg2+、 K+、Na+）中Ca2+的含量相对较高，平均为82970 4 mg/L，K+的含量最低，平均为236 mg/L;对于阴离子HCO.3-的平均值达到了333525 mg/L，标准差为95336 4，两值均较大，变异系数较小，反映了其在地下水中的绝对含量较高，为地下水中的主要阴离子。而CO.32-的平均值仅为3.42 mg/L，即其在地下水中相对其他阴离子含量最低。出现这种现象的原因是地下水中碳酸存在的形态受pH影响， 在偏酸、偏碱及中性水中HCO.3-占优势，且在pH=834时，HCO.32-达到最高值。本次现场测试结果在整个研究区范围内pH在8.19～775之间， K+、Na+、Cl-、SO.42-和CO.3-的变异系数均较大，表明其在地下水中的含量变幅较大，表明它们是地下水中随环境变化的敏感因子，决定地下水盐化的作用的主要变量。HCO.3-和 Ca2+的变异系数相对都较小，表明它们在地下水中的含量相对比较稳定。
3.2 离子相关性
表2为呼和浩特市平原区2009年地下水中8大离子（CO.32-、HCO.3-、Cl-、SO.42-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+），F-、pH值、矿化度、水温和溶解性总固体的Pearson相关系数。
从表2中可以看出，阴离子HCO.3-、Cl-和SO.42-、与阳离子Na+和Mg2+的相关性显著，相关系数在0.7以上，这表明地下水中的Na+和Mg2+离子主要是来自各种硫酸盐，重碳酸盐和氯酸盐。阴离子Cl-、和SO.42-与阳离子Ca2+的相关性也是比较显著，相关系数在0.5以上，表明地下水中的Ca2+离子主要来自各种硫酸盐和氯酸盐。pH值与CO.32-呈现显著的正相关性，相关系数达到了0896，即表明地下水的pH值主要由CO.32-含量的多少决定。TDS与Mg2+和Cl-的相关关系最为显著，相关系数达到09以上，与CO.32-之间呈负相关性，并且与K+、F-之间的相关性较差，这说明地下水的矿化度高低主要是由水中的Mg2+和Cl-的浓度来控制的。
3.3 补给水流方向上水化学特征
2009年9月，在呼和浩特市采集46个观测井水样，采样过程中用GPS记录样点的地理坐标。呼和浩特市地下水主要的补给来源为来自山区的侧向径流补给及平原内降水的入渗，地下水的排泄主要靠蒸发和开采消耗。地下水运动方向是由东北向西南。根据采样点的位置，沿地下水补给水流方向选取8个观测井水样(分别是:①西黄合少乡黑沙兔村②黄合少乡添密湾村③金河镇后三突村④金河镇八拜村⑤金河镇后白庙村⑥小黑河镇杨家营村⑦小黑河镇郭家营村⑧小黑河镇乌兰巴图村)，进行主要离子浓度变化分析。方向是由东北向西南［4-6］。地下水中水温、pH值及主要离子浓度沿地下水水流方向的变化趋势，见图2。
图2 2009年地下水中主要离子浓度，水温及pH值沿地下水水流方向的变化趋势
Fig.2 Changing trends of major ion concentrations，temperature and PH along the groundwater flow direction in 2009
从图2可见2009年呼和浩特市地下水中主要离子沿补给地下水流动方向并不遵循随流程的增加而浓度增加的趋势。而是与地下水温呈现显著负相关性，HCO.32-和Ca2+离子与地下水温度的负相关最为显著，即温度越低时，离子的浓度反而越高。这可能是因为研究区地层主要以碳酸盐地层为主，碳酸盐岩主要由方解石（CaCO.3）和白云石［CaMg（CO.3）.2］这两种矿物组成。因此，碳酸盐岩地区的地下水化学成分的形成主要由方解石和白云石溶解和沉淀控制，而在一定的二氧化碳分压（PCO.2）下，地下水的温度控制着这两种矿物的溶解和沉淀，但这两种矿物与大多数矿物不同，它们的溶解度不是随温度的升高而增大，相反，温度越低，溶解度越高，故出现了温度越低的取样点，HCO.32-和Ca2+离子含量越高的现象。转贴于 从图2中也可以看出沿地下水流方向所有的取样点，阴离子都以HCO.3-为主，其次是SO.42-，而Cl-离子浓度很低，这也完全符合碳酸盐地区地下水的一般特点。研究区所有水样的pH值，均在7~8之间，说明该地区含水层为开系统。
4 结论
①呼和浩特市浅层地下水中阳离子Ca2+的含量相对较高，阴离子HCO.3-含量最高，说明研究区范围内的地下水中主要离子为HCO.3-和Ca2+。且HCO.3-和Ca2+也是地下水中含量相对稳定的离子。
②通过相关性分析，可知地下水中的Na+和Mg2+离子主要是来自各种硫酸盐，重碳酸盐和氯酸盐，地下水中的Ca2+离子主要来自各种硫酸盐和氯酸盐。地下水的pH值主要由CO.32-含量的多少决定。地下水的矿化度高低主要是由水中的Mg2+和Cl-的浓度来控制的。
③呼和浩特市地下水中主要离子沿补给地下水流动方向并不遵循随流程的增加而浓度增加的趋势。而是与地下水温呈现显著地负相关性，HCO.32-和Ca2+离子与地下水温度的负相关最为显著，这一特点符合碳酸盐地区地下水的一般特点。
参考文献
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