地下水超采综合治理地下水位考核细则

- 1 - 3 县（市、区）治理前地下水位变幅特征值与治理后总目标值

3.1 基本概念

3.1.1 县（市、区）年地下水位变幅

本办法所指县（市、区）年地下水位变幅，为一个自然年内（当年1月1日到当年12月31日），该县（市、区）年末的平均地下水埋深值减去年初的平均地下水埋深值：

HHH年末年初 （1）

其中：H为县（市、区）的年地下水位变幅（m）；H年末为该县（市、区）年末的平均地下水埋深值（m）；H年初为该县（市、区）年初的平均地下水埋深值（m）。

地下水位变幅为正，表示经过该水文年后该县（市、区）地下水位总体表现为下降（地下水埋深增加）；地下水位变幅为负，表示经过该水文年后该县（市、区）地下水位总体表现为上升（地下水埋深减小）。地下水位变幅的绝对值用来定量地下水位上升或下降幅度的大小。

3.1.2 治理前的地下水位变幅特征值

为评估地下水压采的水位效果，需要确定县（市、区）治理前地下水位变幅的特征值作为对比依据，这通过治理前一定时期内的地下水位变幅的统计规律来确定，包括丰、平、枯降水年份的特征值。根据《办法》，治理前年份的范围为县（市、区）开展地下水超采综合- 2 - 治理前10~20年。在考虑数据代表性的前提下，治理前年份范围选取时应尽量长。本办法统一以河北省2000年~2014年（共计15年）各地下水监测站的地下水埋深监测资料作为计算治理前的地下水位变幅特征值的基础。

3.1.3 治理后的地下水位变幅总目标值

治理后的地下水位变幅总目标值是指各县（市、区）按照华北地区地下水超采综合治理行动方案全部完成治理任务后（2022年），地下水位变幅需要达到的目标值。与治理前的地下水位变幅特征值相对应，治理后的地下水位变幅总目标值也分丰、平、枯降水年份三个值。由于地下水位变幅规律与超采量有直接关系，在计算上治理后的地下水位变幅总目标值可根据各县（市、区）超采综合治理任务完成后最终的地下水超采量减少程度，并结合治理前的地下水位变幅特征值来确定。

3.2 降水量/地下水埋深数据的空间统计处理

降水量、地下水埋深数据是进行地下水位考核的基础数据，需准确确定。资料收集工作中，一般收集的是分散的监测站点数据。单个站点的数据一般难以代表区域面上的情况，需要进行面平均值数据处理。《办法》规定通过各站点数据采用算术平均法或面积权重法计算各县（市、区）的降水量、地下水埋深的统计值。算术平均法一般适用于监测站点空间分布比较均匀时的理想情况，实践中以非均匀分布的情况居多。因此为确保评估工作过程中降水量、地下水埋深数据的代表性、可靠性和统一性，本办法约定采用空间插值法（面积权重法- 3 - 的一种，见图2）。对1956~2000年降水数据，治理前年份（2000~2014年）和考核年的地下水埋深数据，都需要通过空间插值法，将站点观测的逐年降水量、地下水埋深进行空间插值展布后再将网格插值结果统计到县（市、区）行政区范围上，从而计算每年的降水量、地下水埋深的面平均值。空间插值方法确定为“克里金插值法”，插值时网格大小为1km*1km。

图2网格插值法进行站点数据空间插值统计示意图

另外，考虑到单个县（市、区）范围内可用的数据站点较少，以单个县（市、区）范围内的站点数据进行空间插值时，统计出的数据精度将受到影响。因此推荐以设区市或多个设区市范围内可用站点数据进行整体空间插值展布，再将各网格插值结果统计到其包含的各个县（市、区）上。 - 4 - 本节之后所述各县（市、区）降水量和地下水埋深，都默认为经过监测站点数据空间插值处理后的面平均值数据。

3.3 确定丰、平、枯年份降水量

县（市、区）丰、平、枯年份降水量依据参考降水频率确定。本办法约定，用于确定降水量频率的年份系列一般为1956年~2000年。在受限于降水资料不足时，可进行一定调整，但需尽量保证系列长度和代表性。各年度降水频率通过皮尔逊III型曲线进行适配确定，县（市、区）丰、平、枯年份降水量分别为参考降水频率为25%、50%、75%时的降水量。

3.4 划分治理前年份丰、平、枯年型

如前所述，本办法治理前年份范围统一为2000年~2014年。在明确治理前年份范围后，可根据各年份的降水量情况进行丰、平、枯年份划分。取降水量Ｐ小于等于37.5％频率降水量的年份为丰水年，Ｐ大于37.5％频率降水量且Ｐ小于等于62.5％频率降水量的年份为平水年，Ｐ大于62.5％频率降水量的年份为枯水年。具体为：

37.5%37.5%62.5%62.5%iiiPPPPPPP丰水年若丰水年若枯水年若 （2）

其中：iP为县（市、区）治理前年份范围内第i个年份的年降雨量(mm)；37.5%P为参考降水频率为37.5%时的降水量(mm)；62.5%P为参考降水频率为75%时的降水量(mm)；

3.5 确定治理前丰、平、枯年份地下水位变幅特征值 - 5 - 浅层地下水和深层地下水都需要计算治理前丰、平、枯年份地下水位年平均变幅值。对于某个县（市、区），治理前丰、平、枯年份地下水位年平均变幅值计算步骤如下：

（1）先将县（市、区）治理前范围内各年份的年末地下水位值减去年初地下水位值，获得各年份的地下水位变幅值，对于第i个年份，将其地下水位变幅值记录为iH。

（2）按照治理前年份丰、平、枯降水年型的划分，将各年度的地下水位变幅值划归为丰、平、枯降水年型下。例如假设第i年为平水年，则该年份的地下水位变幅值划归为平水年地下水位变幅，记录为iH平,。

（3）对丰、平、枯降水年型下的地下水位变幅进行算术平均，计算治理前丰、平、枯年份地下水位变幅特征值。即：

111///MmNnnKkkHHMHHNHHK丰,m丰,特征平,平,特征枯,特征枯, （3）

其中：H丰,特征为县(市、区) 丰水年份的地下水位变幅特征值(m)；M为治理前年份范围内丰水年份的个数（-）；H平,特征为县(市、区) 平水年份的地下水位变幅特征值(m)；N为治理前年份范围内平水年份的个数（-）；H枯,特征为县(市、区) 枯水年份的地下水位变幅特征值(m)；K为治理前年份范围内枯水年份的个数（-）

认为H丰,特征、H平,特征和H枯,特征分别代表县（市、区）25%- 6 - 降水频率、50%降水频率和75%降水频率下的地下水位变幅特征值，理论上，超采治理前应该有,H丰特征,H平特征,H枯特征。一般情况下，若县（市、区）存在地下水超采，则平水年份和枯水年份地下水位变幅特征值均为正值（埋深增加），丰水年份地下水位变幅特征值则有可能为正值，也有可能为负值（埋深减小）。不同频率年份下的地下水位变幅特征值示意图见下图3。

a. 丰、平、枯年份均为正值（埋深增加）

b. 平水、枯水年为正值（埋深增加），丰水年为负值（埋深减小），

图3 治理前丰、平、枯降水频率下的地下水位变幅特征值示意图

3.6 确定治理后丰、平、枯年份地下水位变幅总目标值

3.6.1 地下水水量平衡原理 - 7 - 河北省地下水超采多年，平原区地下水埋深均较大，基本没有地下水的基流排泄、潜水蒸发（滨海地区除外）等排泄，此外区域尺度上平原区的地下水侧向径流量占地下水补、排通量的比例较小。在不考虑地下水的基流排泄、潜水蒸发、侧向径流等影响的情况下，根据县（市、区）地下水含水层单年度的水量平衡原理（图4），有：

*PAWWHA农其他 （4）

其中：为地下水的综合补给系数（-），包括降水入渗、田间灌溉回渗、渠系入渗、河道入渗等，由于一般降水入渗为平原区补给的主要来源，简化起见认为该综合补给系数与当年的降水量直接相关；P为当年的降水量（m）；A为县（市、区）的国土面积（m2）；W农为含水层当年的农业地下水开采量（m3）；W其他为含水层当年的工业、生活等其他地下水开采量（m3）；*为含水层的贮水系数（-）；H为含水层的年水位变幅（m），计算值为年末地下水埋深（或水位）减去年初地下水埋深（或水位），以埋深增加为正，以埋深减小为负。

图4 地下水含水层水量平衡示意图

将上式两端除以A，则可以整理为单位面积通量强度的形式： - 8 - *AWWPHA农其他 （5）

含水层的年水位变幅反映了当年含水层的补、排平衡情况，若当年的水位变幅为正（埋深增加），则说明含水层的排泄大于补给，反之则说明补给大于排泄。河北省五年压采计划拟到2022年实现压采90%的地下水超采量，大部分县（市、区）基本实现不超采。需要指出的是，地下水超采量的评价和压采任务的制定都是以平水年份为基础的，因此超采治理任务的目标是在平水年份实现地下水的采、补平衡（补给与开采基本相等），对应着平水年份下的地下水位变幅目标应该接近零。

考虑到枯水年份降雨减少，地下水补给会相应减少，同时地下水开采量相应增加，若平水年份已经基本达到采、补平衡，则枯水年份的地下水补给量必定会小于地下水开采量，与年初相比，年末地下水埋深将增加，地下水位变幅将为正值。与之相反丰水年份降雨相对平水年份增加，地下水补给量会相应增加，而开采量会减少，地下水补给量必定会大于地下水开采量，因此年末地下水位埋深相对年初将减小，地下水位变幅将为负值。因此理论上，若某个县（市、区）在2022年的地下水超采量约等于0，则其2022年丰、平、枯年份下的地下水位变幅总目标值分布情况应如图5所示。 - 9 -

图5 治理后2022年丰、平、枯年份的地下水位变幅总目标值示意图

3.6.2 治理后平水年份的地下水位变幅总目标值

平水年下2022年的地下水位变幅总目标值可根据2022年超采量的治理力度同比例计算。假设治理前县（市、区）的地下水超采量为W超,治理前，2022年治理任务完成后剩余的地下水超采量为W超,2022，则平水年下2022年地下水位变幅总目标值为：

=WHHW超,2022平,总目标平,特征超,治理前

（6）

若，即平水年下地下水采、补达到水量平衡（补给等于开采），则=0H平,总目标，即地下水位变幅等于0。

3.6.3 治理后枯水年份的地下水位变幅总目标值

枯水年份下2022年地下水位变幅总目标值H枯,总目标可按如下方法确定。根据地下水水量平衡原理（公式5），分别针对平水年份和枯水年份，2022年超采治理任务完成后有：

**AAAAWWPHWWPH农,平,2022其他,2022平平,总目标农,枯,2022其他,2022枯枯,总目标 （7）

其中：W农,平,2022为2022年为平水年时县（市、区）农业的目标开采- 10 - 量（m3）；W其他,2022为县（市、区）其他开采在2022年下的目标开采量（m3）；W农,枯,2022为2022年为枯水年时县（市、区）农业的目标开采量（m3）；H枯,总目标为2022年枯水年下的地下水位变幅总目标值（m）。以上公式（7）中，隐含的假设为农业开采受降水丰、枯变化影响，因此平水年和枯水年开采量有所不同；而工业和生活等开采量受降水丰、枯变化的影响较小，平水年和枯水年开采量基本相等。