劉 瓊，李瑞敏，王 軼，高萌萌，李小磊，孫 超

(1.中國地質環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081；2.河北省地質環(huán)境監(jiān)測總站，河北 石家莊 050011)

承載能力(Carrying Capacity)通常是指某個承載體對承載對象的支撐能力。資源環(huán)境承載能力研究以自然資源環(huán)境作為承載體，以社會經濟發(fā)展作為承載對象，研究特定條件下一定地域空間內的自然資源環(huán)境系統(tǒng)對社會經濟系統(tǒng)的支撐能力[1-2]。在我國大力推進生態(tài)文明建設，強調綠色、可持續(xù)發(fā)展的形勢下，資源環(huán)境承載能力研究正成為衡量區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要判據，且逐步在國土空間規(guī)劃、主體功能區(qū)劃、“三區(qū)三線”劃定中發(fā)揮重要作用。

地下水資源是水資源的重要組成部分。國外在研究水資源對生態(tài)承載力、人口承載力或可持續(xù)發(fā)展的限制性作用的歷程中，發(fā)展出一系列具有相似內涵的概念，如可利用水資源量(water availablity)[3-4]、水壓力指數(water stress index)[5]、水資源緊缺指數(water scarcity indice)[6]、生態(tài)可持續(xù)利用水資源量(ecologically sustainable water resource)[7-8]，但直接以水資源承載力為主題開展專項研究的幾乎沒有。

我國著名學者施雅風在20世紀90年代初研究西北干旱地區(qū)水資源對生態(tài)環(huán)境與社會經濟系統(tǒng)的瓶頸制約作用時提出了“水資源承載力”，定義為某一地區(qū)的水資源，在一定社會和科學技術發(fā)展階段，在不破壞社會和生態(tài)系統(tǒng)時，最大可承載的農業(yè)、工業(yè)、城市規(guī)模和人口水平[9]。經過30多年的研究，水資源承載力在我國得到了獨立的發(fā)展，主要包括三種觀點：一是水資源支撐人口或經濟社會發(fā)展的最大規(guī)模[9]；二是抽象的能力，表達為水資源對地區(qū)社會經濟發(fā)展的支撐能力[10]；三是水資源開發(fā)容量[11]。研究方法上逐步由單一指標、靜態(tài)分析走向系統(tǒng)多目標、動態(tài)綜合分析。主要包括指標體系綜合評價法、多目標情景分析法、系統(tǒng)動力學模擬法。指標體系綜合評價法是運用最多的研究方法，一般是通過建立評價指標體系對水資源承載能力各關鍵因子分別進行評判，再通過主成分分析法[12]、模糊綜合評價法[13]、物元分析法[14]等綜合評價方法，將各指標評價結果綜合起來，得出一個比較全面的評價結果。此外，多目標情景分析法[15]、系統(tǒng)動力學模型法[16]也是較常用的研究方法。

20世紀90年代后期，隨著我國地下水供水比重不斷攀升，由于過量開采地下水引發(fā)的地面沉降、生態(tài)環(huán)境問題加劇，地下水資源承載力研究也備受關注，在華北平原、關中平原、貴州巖溶區(qū)及大型灌區(qū)開展了大量有益探索[14-15, 16-17]。地下水資源承載力多延用水資源承載力的內涵，但在研究方法上一般有所創(chuàng)新，尤其是運用指標體系綜合評價法研究時，充分考慮了各研究區(qū)地下水資源分布規(guī)律與利用狀況特點，建立了差異化的指標體系。如，在開采地下水主要用于農業(yè)灌溉的華北平原、關中盆地及其他大型灌區(qū)，選取的指標往往有灌溉土地供水模數、需水模數、灌溉水利用系數等[11,13]。

開展全國區(qū)域地下水資源承載能力評價研究，判別地下水資源超載程度和發(fā)展趨勢，是支撐建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警體系、加強水資源開發(fā)利用管理的有效手段。尤其是在以地下水為主要供水水源的我國北方地區(qū)，可為合理配置水資源、測算供需水量，擬定“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產”方案，為國土空間規(guī)劃編制和調整提供重要技術支撐。因此，亟需開展地下水資源承載能力的評價理論與方法探索，為區(qū)域尺度的評價工作提供統(tǒng)一的方法依據。

本文在總結前人研究理論與方法的基礎上，面向支撐建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警機制的目標，以期準確定義地下水資源承載能力的概念和內涵，結合地下水資源稟賦、開發(fā)利用狀況以及相關的生態(tài)環(huán)境問題，提出一套宏觀的可適用于我國省域和重要經濟區(qū)(跨省域)的區(qū)域地下水資源承載能力評價指標體系與方法，并開展了京津冀地下水資源承載能力評價，論證該評價方法的可靠性。

1 地下水資源承載能力研究的基本理論

1.1 承載協(xié)調理論

在開展資源環(huán)境承載能力研究以支撐編制“全國國土規(guī)劃綱要(2016—2030)”及建立“國土資源環(huán)境承載能力評價及監(jiān)測預警機制”的歷程中，本研究團隊在充分吸收前人研究精華、結合新時代承載能力研究新特點的基礎上提出承載協(xié)調理論[2]。該理論以追求社會經濟系統(tǒng)與自然資源環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調為要義，將自然資源環(huán)境系統(tǒng)的稟賦條件作為約束社會經濟發(fā)展規(guī)模的根本因素。研究對象定位在自然資源環(huán)境系統(tǒng)及其與社會經濟系統(tǒng)的關系，即“一個系統(tǒng)、一個關系”，重點進行資源環(huán)境承載能力評價和監(jiān)測預警兩個方面的研究。其中，承載能力評價分為三個層次：首先是研判自然資源稟賦與環(huán)境容量優(yōu)劣程度的承載本底評價；其次是分析資源環(huán)境供容能力與經濟社會發(fā)展的匹配程度的承載狀態(tài)評價；最后綜合兩者形成承載能力評價結果，反映當前資源環(huán)境能夠保障社會經濟發(fā)展的能力水平。

按照評價目的不同，可分為面向建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警機制的宏觀性評價和面向國土空間規(guī)劃的細致性評價，前者主要采用總體性的評價指標從宏觀尺度上綜合反映大區(qū)域范圍內資源環(huán)境承載能力強弱程度和空間差異性，后者主要是通過可以反映本研究區(qū)的特征性指標來較精細地刻畫研究區(qū)內部的承載能力差異。本文重點討論區(qū)域性宏觀評價方法。

圖1 資源環(huán)境承載協(xié)調理論技術框架[2]Fig.1 Frame of the coordination theory and evaluation method of resource and environmental carrying capacity

1.2 定義與內涵

按照資源環(huán)境承載協(xié)調理論及面向建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警機制的目標，將地下水資源承載能力定義為：在一定時期和技術經濟條件下，以開發(fā)地下水不破壞生態(tài)、且保持地質環(huán)境穩(wěn)定為前提，區(qū)域地下水資源保障當地社會經濟發(fā)展的能力。在此內涵下，評價地下水資源承載能力首先強調數量、質量、生態(tài)并重的理念，保證質量、維持生態(tài)及地質環(huán)境穩(wěn)定為底線，更強調保護中發(fā)展；其次強調動態(tài)性，受技術、管理、人類認知水平等局限，地下水資源承載能力呈動態(tài)發(fā)展，并非一成不變；最后還強調了地域性和尺度效應，不同地域和研究尺度的研究目標和研究方法往往有差異。

根據承載協(xié)調理論，地下水資源承載能力評價的對象及內容主要包括：(1)承載本底評價對象即地下水資源，重點從數量和質量兩個核心的自然屬性來考量地下水資源稟賦的優(yōu)劣；(2)承載狀態(tài)評價對象是地下水資源與社會經濟系統(tǒng)的關系，重點從區(qū)域社會經濟發(fā)展對地下水開發(fā)利用的現(xiàn)狀程度，以及對水質、生態(tài)、地質環(huán)境造成的不利影響來考量；(3)承載能力則通過綜合承載本底和承載狀態(tài)評價結果來反映當前地下水資源的數量、質量及其維系的生態(tài)環(huán)境能夠保障社會經濟發(fā)展的能力水平。

2 評價方法

我國疆域遼闊，自然條件下地下水補給、徑流、排泄以及地下水開發(fā)利用情況差異極大。在綜合分析我國地下水資源分布規(guī)律、開發(fā)利用現(xiàn)狀與影響及社會經濟發(fā)展對水資源的需求等基礎上，遵循簡便、實用、可操作的原則，采用指標體系綜合評價法，構建了可應用于省域和重要經濟區(qū)(跨省域)的區(qū)域地下水資源承載能力評價指標體系與方法。

2.1 評價指標體系

區(qū)域地下水資源承載能力評價指標包括基礎指標和修正指標。基礎指標作為普適性指標，從地下水的數量屬性出發(fā)，根據承載本底、承載狀態(tài)的內涵，分別選取地下水可開采資源模數、地下水開采程度作為相應指標，經評價后得出初步結果。修正指標作為針對性指標，從地下水的質量屬性，或者區(qū)域特殊問題出發(fā)，對相應指標進行評價后，再對基礎指標的初步評價結果進行修正。

2.1.1指標選取依據與定義

(1)地下水可開采資源模數

地下水可開采資源模數表示的是單位面積上的地下水可開采資源量。地下水可開采資源量通常定義為一定經濟、技術條件下，開采過程中不會誘發(fā)嚴重的環(huán)境問題，可以持續(xù)開采利用的地下水量[18]，是目前普遍采用的表征地下水資源量的概念之一。此概念強調在保證生態(tài)用水和環(huán)境安全的前提下計算可開采利用的地下水量，主要以生態(tài)環(huán)境安全為約束條件。地下水可開采資源模數是地下水可開采資源量的“地均值”，以更直觀對比區(qū)域間地下水資源稟賦的差異。而人均地下水資源量這個“人均值”著眼于人口分布和資源消耗現(xiàn)狀，不符合生態(tài)文明理念。

表1 區(qū)域地下水資源承載能力評價指標體系

(2)地下水開采程度

地下水開采程度是指地下水開發(fā)利用量與地下水可開采資源量之比。該指標通過可開采量與已開采量進行直觀對比，可綜合反映地下水資源的開發(fā)利用狀況，能較全面體現(xiàn)地下水對社會經濟系統(tǒng)的支撐狀況，也是目前廣泛運用的指標。研究者們在運用逼近理想解、模型判斷、投影尋蹤、專家打分等不同方法評價地下水資源承載力時，均認為地下水開采程度可體現(xiàn)區(qū)域地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀，在所有相似指標中權重最高[19]。

(3)地下水背景質量等級

地下水背景質量等級表示的是原生條件下地下水質量狀況的優(yōu)劣。通過綜合考量區(qū)域地下水基本化學成分及含量、地下水典型元素背景狀況，分析化學組分含量及背景值高的地下水分布情況，以其面積占比來反映評價區(qū)域的地下水背景質量等級。

地下水基本化學成分、典型元素背景狀況反映了地下水在自然環(huán)境循環(huán)過程中的原始物理化學性質，是研究水環(huán)境質量與水質評價的基本依據，充分體現(xiàn)了“本底”的理念。我國地下水典型的高背景值元素包括鐵、錳、氟化物、碘化物、砷等。其中，砷是國際上公認的具有直接毒害作用的六大毒性物質之一。氟化物也是對人類健康具有直接毒害作用的元素之一。碘是維持生物生長發(fā)育必須的微量元素，但飲用高碘水也能引起人類健康問題。此外，氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等雖然為無直接毒害作用的無機污染物，但當組分達到一定濃度后，導致地下水中含鹽量過高，同樣會對其利用價值或環(huán)境甚至對人類健康造成不同程度的影響和危害[20-22]。此外，當前的水處理工藝，對砷、氟化物、碘化物、含鹽量等組分或元素含量高的地下水進行處理，技術也相對不成熟，存在成本高或效率低的問題。因此，綜合以上因素，選取含鹽量、砷、氟化物、碘化物作為主要指標，參考《地下水質量標準》(GBT 14848—2017)和《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749—2006)[23-24]，按表2判斷具有高背景值的化學組分或元素含量的地下水類型。

表2 高背景值化學組分或元素含量的地下水類型判斷標準

據歷年來水資源公報數據(2013—2018)統(tǒng)計，近年來隨著地下水壓采政策的實施，各地區(qū)地下水開采量較過去二三十年有所下降，局部地區(qū)地下水超采的局面得到控制。然而，地下水作為重要的環(huán)境因子，常以物質遷移、能量轉換、動力學特征等方式影響地質環(huán)境，地下水過度開發(fā)利用會引發(fā)地質環(huán)境問題，如區(qū)域地下水位下降、地下水污染、地面沉降、海水入侵、巖溶塌陷、土壤鹽漬化、沼澤化、沙漠化等[18,25-26]。因此，此類問題作為地下水不合理開發(fā)利用的影響也需要納入評價體系。從影響程度和范圍出發(fā)，分別選取地下水污染、地面沉降、海水入侵、土地鹽漬化作為需要重點評價的問題。選取的評價指標見下文。

(4)地下水污染程度

地下水污染指的是人類活動影響下，地下水水質朝著惡化方向發(fā)展的現(xiàn)象。受我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進程加快影響，特別是城市及工礦企業(yè)“三廢”無序排放影響，地下水水質正在發(fā)生重大變化。首輪地下水污染調查發(fā)現(xiàn)，地下水正在區(qū)域上發(fā)生著硬化、鹽化、硝化(三氮污染)、酸化等問題，局部重(類)金屬污染嚴重，個別地方有機污染已有顯現(xiàn)。地下水三氮污染普遍，在農業(yè)開發(fā)區(qū)和城市周邊地區(qū)已呈面污染特征。重金屬污染多呈點狀分布在城市周邊及工礦企業(yè)周圍。地下水有毒有害有機污染相對少，主要呈點狀、復合污染的特征在淺層地下水中顯現(xiàn)[27]。根據地下水污染調查評價方法，以污染評價后得到的地下水污染區(qū)的面積占比，或原始調查點中地下水污染點的個數占比，來反映區(qū)域地下水污染嚴重程度。

(5)地面沉降程度

地面沉降是指由于自然因素或人類工程活動引發(fā)的地下松散巖層固結壓縮并導致一定區(qū)域范圍內地面高程降低的地質現(xiàn)象，是一種緩變性地質災害。人類活動是誘發(fā)高速率地面沉降的重要因素，其中，大量抽取地下水與地面沉降關系最為密切。尤其是在我國長江三角洲、華北平原、汾渭盆地等地區(qū)，由于過量開采地下水，特別是開采井群過分集中，引起地下水水位持續(xù)下降，誘發(fā)了地面沉降[28]。為保持評價數據的一致性，利用InSAR 數據得到的全國范圍內的地面沉降速率作為基礎數據，以地面沉降速率大于10 mm/a的區(qū)域占比情況表征地面沉降程度。

(6)海水入侵程度

海水入侵是由于濱海地區(qū)地下水動力條件發(fā)生改變，引發(fā)海水或高礦化咸水向陸地淡水含水層運移而發(fā)生水土侵入的過程和現(xiàn)象，是沿海地區(qū)水資源不合理開發(fā)帶來的特殊環(huán)境地質問題。我國渤海、黃海沿岸不少地帶，由于地下水過量開采，水位持續(xù)下降，20 世紀70 年代中期開始陸續(xù)發(fā)生海水入侵陸地含水層的現(xiàn)象，20 世紀80 年代以來海水入侵現(xiàn)象加劇[29]。以區(qū)域發(fā)生海水入侵的面積占比表征海水入侵程度。該指標只在沿海地區(qū)使用。

(7)土壤鹽漬化程度

土壤鹽漬化是土壤表層鹽分含量不斷增加以至超出某一限度的發(fā)展過程。從地質環(huán)境角度，土壤的積鹽過程實質上是土壤系統(tǒng)中地下水運動和鹽分遷移富集的一種水文地質過程。在全球變暖的趨勢下，中低緯度地區(qū)的土壤鹽漬化現(xiàn)狀日益嚴重，成為綠洲農業(yè)的發(fā)展障礙。我國西北內陸干旱區(qū)的人工綠洲、黑河流域中下游平原、河套平原、銀川平原,以及東北平原、黃淮海平原的低洼地區(qū)廣泛分布鹽漬化。鹽漬化形成的主要控制為潛水水位埋深、潛水礦化度、微地形、包氣帶巖性綜合特征和灌排條件，人類活動較易對以上控制因素造成干擾。尤其是，以不合理灌排或水利工程滲漏等活動，造成潛水水位抬升而引發(fā)鹽漬化問題[30]。因此，以人類不合理灌排或水利工程滲漏等活動，造成潛水水位抬升而引發(fā)土壤鹽漬化的區(qū)域面積占比，表征土壤鹽漬化程度。

2.1.2指標的分級標準

(1)地下水可開采資源模數

利用新一輪地下水資源評價成果[18]中全國26個地下水資源一級區(qū)的地下水可開采資源模數數據，用自然斷點法初步分析并結合專家判斷后，劃分地下水可開采資源模數5個等級的分級標準見表3所示，分別代表區(qū)域地下水資源量很豐富、豐富、比較豐富、一般豐富、不豐富。

表3 地下水可開采資源模數分級標準

Table 3 Classification of module of exploitable

groundwater resources

/(×104 m3·km-2·a-1)

(2)地下水開采程度

對應承載狀態(tài)的3個等級，劃分地下水開采程度為較低、適中、超采3個等級。其中，以地下水開采程度大于100%，即地下水開采量超過地下水可開采資源量，為超采；參考新一輪地下水資源評價[18]中對我國各省份地下水開采程度的分析標準，以70%作為臨界值，當地下水開采量介于70%～100%之間時定義為適中，地下水開采量小于70%定義為較低。

(3)其他修正指標

以2018年出版的《中國地質環(huán)境圖系》中《中國地下水環(huán)境圖》、《中國地面沉降現(xiàn)狀圖》、《中國荒漠化土地分布圖》[26, 28, 30]中化學組分含量及背景值高的地下水分布數據、地面沉降速率等值線數據、土壤鹽漬化分布數據、海水入侵分布數據，計算得出分省的5個修正指標評價數據，然后按照自然斷點法對各類數據進行相應分類后確定了分級閾值。參考該分級閾值，劃分修正指標的分級標準見表4所示。

表4 地下水資源承載能力修正指標分級標準

2.2 評價流程

(1)基礎資料收集與分析

以收集最新、精度最高的資料為宜。包括水文地質普(調)查、地下水資源評價、地下水監(jiān)測、地下水污染調查、地下水開發(fā)引發(fā)的問題、地下水超采評價、地下水資源利用、保護與管理等相關資料。分析評價區(qū)水文地質條件、地下水分布及其數量質量特征；分析地下水開發(fā)利用狀況及地下水水位、水量、水質等動態(tài)變化規(guī)律及控制因素；分析不合理開發(fā)利用地下水引發(fā)的生態(tài)、環(huán)境地質問題。

(2)評價單元劃分

為兼顧科學性和實用性，地下水資源承載能力評價單元分為自然單元和行政單元2類。自然單元采用地下水資源分區(qū)單元，根據地下水補徑排條件、地下水化學特征等水文地質條件劃分。行政單元采用縣級及以上行政單元。承載本底評價原則上以自然單元作為基本評價單元，也可表達至行政單元。承載狀態(tài)評價以行政區(qū)域為評價單元。

(3)評價指標體系構建

根據評價區(qū)的實際情況，充分考慮不合理開發(fā)利用地下水引發(fā)的環(huán)境地質問題，選取合適的修正指標，結合2項必選的基礎指標，建立評價指標體系。

(4)評價數據整理及補充調查

按照評價指標體系，梳理基礎資料，整理原始評價數據。對地下水補徑排條件變化較大區(qū)域，地下水開采現(xiàn)狀不清或尚不滿足評價要求的區(qū)域，應開展補充調查評價工作，重新計算地下水天然補給資源量和可開采資源量。針對重點規(guī)劃建設區(qū)、生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)等重要評價區(qū)域或數據陳舊、不足、缺失區(qū)域，適當開展調查，修正、補充評價數據。

(5)承載能力綜合評價

從地下水可開采資源模數、開采程度等單指標計算入手，先開展承載本底、承載狀態(tài)的初步評價，再依次進行各修正指標的評價。承載本底的修正指標地下水背景質量等級分別以自然單元、行政單元進行評價。地下水背景質量等級評價結果為差，則承載本底評價結果下降一級。承載狀態(tài)的修正指標以行政單元評價。任一項或多項修正指標評價結果為高，承載狀態(tài)評價結果均下降一級?；诔休d本底和承載狀態(tài)最終評價結果，按表5確定承載能力綜合等級。

表5 地下水資源承載能力綜合等級判斷標準

3 京津冀地區(qū)地下水資源承載能力評價

3.1 評價指標與數據來源

京津冀地區(qū)水資源匱乏，多年平均水資源量只有3.70×1010m3，不足全國的1.3%，卻承載了全國約10%的人口[31]。地下水作為京津冀地區(qū)工農業(yè)和生活用水的主要供水水源，自20世紀90年代以來地下水供水比重始終保持在70%以上。地下水長期過量開采導致該地區(qū)出現(xiàn)嚴重的區(qū)域地下水位下降、地面沉降、地下水污染、濕地退化、土壤鹽堿化、海水入侵等問題。結合該區(qū)域特點和現(xiàn)有數據基礎，除地下水可開采資源模數、地下水開采程度2項基礎指標外，以地下水背景質量等級、地面沉降程度、土壤鹽漬化程度3項指標作為修正指標，構建京津冀地區(qū)地下水資源承載能力評價的指標體系。

數據來源上，地下水可開采資源量是在“新一輪地下水資源評價”的基礎上，根據各省、各地區(qū)地下水資源評價的最新成果進行了更新；地下水開采量數據采用近年來各省水利年鑒數據；化學組分含量及背景值高的地下水分布數據、地面沉降速率等值線數據、土壤鹽漬化分布數據分別來自2018年出版的《中國地質環(huán)境圖系》中《中國地下水環(huán)境圖》、《中國地面沉降現(xiàn)狀圖》、《中國荒漠化土地分布圖》[26, 28, 30]。

3.2 評價結果

京津冀202個縣級行政單元中，承載本底等級為高的有77個，較高的有16個，中等的有39個，較低的有37個，低的有33個。從地下水資源分區(qū)上看，承載本底高、較高的93個縣級行政單元主要分布在潮白河薊運河、灤河、漳衛(wèi)河、子牙河流域的山前沖洪積平原，以及子牙河流域上游的山地區(qū)，水質以孔隙水為主，基本是淡水；承載本底低、較低的70個縣級行政區(qū)主要分布在冀北的內陸河流域、遼河大凌河流域的山地丘陵區(qū)，以及黃河、漳衛(wèi)河、子牙河流域的咸水分布廣泛的濱海沖積海積平原區(qū)。

承載狀態(tài)等級為超載的有151個，均衡的有25個，盈余的有26個。超載的縣級行政區(qū)連片分布于平原區(qū)，在山區(qū)也有分布，如承德、張家口、秦皇島等地。以上地區(qū)地下水的開采量普遍高于可開采資源量，平原地區(qū)的地面沉降問題嚴重。

綜合承載本底和承載狀態(tài)結果得出，承載能力等級為強的有18個，較強的有72個，中等的有19個，較弱的有36個，弱的有57個。承載能力強、較強的縣級行政區(qū)全部位于漳衛(wèi)河、子牙河流域的上游山區(qū)、山前沖積平原，地下水資源豐富、水質較好、地下水開發(fā)利用程度較低或適中，幾乎沒有地下水開發(fā)引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題；承載能力較強的縣級行政區(qū)分布從山區(qū)到平原區(qū)都有；承載能力中等的縣級行政區(qū)分布較為分散，主要是在承載能力強、較強縣級行政區(qū)的周邊，地下水資源較為豐富，但開發(fā)利用程度高，地面沉降問題較為嚴重；承載能力弱、較弱的縣級行政區(qū)主要分布在冀北的內陸河流域、遼河大凌河流域、大清河流域的山地丘陵區(qū)，以及黃河、子牙河、灤河流域的濱海沖積海積平原區(qū)，地下水資源量不夠豐富，部分地區(qū)水質較差，開采程度高，有嚴重的地面沉降問題。

3.3 結果分析

地下水資源的承載本底主要還是由資源量的多寡決定，上述京津冀地區(qū)的評價結果符合我國地下水資源平原較山區(qū)多、南方較北方多的總體規(guī)律。

將京津冀地區(qū)地下水資源承載狀態(tài)評價結果與根據《地下水超采區(qū)評價導則》評價出的地下水超采區(qū)分析后發(fā)現(xiàn)，北京市、天津的17個超載行政區(qū)全部位于超采區(qū)中，河北省134個超載的縣級行政區(qū)有108個位于超采區(qū)內，其余26個主要分布在承德、秦皇島地區(qū)以及張家口的市區(qū)。差異原因在于，按照承載狀態(tài)基礎指標開采程度的分級標準，承德、秦皇島、張家口地區(qū)開采程度高于100%的縣級行政區(qū)都為超采，但《地下水超采區(qū)評價導則》并沒有將開采程度大于100%作為確定超采區(qū)的必須條件。綜合以上，本文所評價出的京津冀地區(qū)地下水資源承載能力超載的縣級行政區(qū)與超采區(qū)評價的一致性高達82%。

京津冀地區(qū)在歷史上很長一段時間開采程度都非常高。據新一輪地下水資源評價，1999年京津冀三省開采程度均超過100%，河北省更是達到128%。平原地區(qū)深層水、淺層水的過量開采引發(fā)了大面積分布、發(fā)展形勢較難控制的地面沉降問題，生態(tài)維持和地質環(huán)境穩(wěn)定條件得以破壞。從總體看來，京津冀地區(qū)地下水資源承載能力水平是偏弱的。但近年來，隨著地下水壓采政策的實施，很多地區(qū)的地下水開采量減少，僅2018年度就較上年減少約1.0×109m3[32]。因此，針對超載區(qū)域通過實施地下水壓采降低地下水開采量，實現(xiàn)地下水采補平衡，并逐步修復地下水不合理開采引發(fā)的地質環(huán)境問題，將有助于提升京津冀區(qū)域地下水資源承載能力水平，使地下水在京津冀地區(qū)凸顯更重要的戰(zhàn)略價值。

4 結論與討論

4.1 評價方法評述

(1)評價方法總體上具備科學性和較強的可操作性

從科學性來看，該方法將評價對象地下水的數量、質量、生態(tài)屬性作為一個整體來考慮，將反映資源量多少的指標作為基礎指標，同時兼顧質量、生態(tài)，將反映地下水的質量、生態(tài)環(huán)境影響等對承載能力具有剛性約束的其他指標作為修正指標，能夠較為全面地反映地下水資源承載能力的狀況。此外，指標分級標準通過實際數據計算后，權衡實際情況加以適當修正。京津冀分縣區(qū)的評價結果雖只選取了部分指標，但總體結果看來也是較為合理的。

從可操作性來看，評價時采用的基礎數據是基于地下水評價、調查、監(jiān)測工作較易獲取或所能掌握的數據，如地下水可開采資源量、地下水質量是區(qū)域地下水資源評價所能獲取的數據，地下水開采量是在縣級及以上層面上較易獲取的統(tǒng)計數據，地面沉降速率、土壤鹽漬化是通過InSAR 或遙感數據可評價出的基礎指標。

(2)更具地區(qū)特色的修正指標探討略有不足

為了構建宏觀層面的評價方法，指標多是籠統(tǒng)的概念，以模數、比率等形式體現(xiàn)，而我國幅員遼闊、自然地理地質及水文地質條件迥異，特別應該在修正指標中區(qū)別體現(xiàn)。如表示地面沉降嚴重程度的指標，在該方法中為了可操作性更強，是以地面沉降速率大于10 mm/a的區(qū)域占比情況表征，實際上就危害程度而言，用該種計算方法尚不足以完全反映出危害的差異性，運用不同地面沉降速率、沉降量的疊加的計算方法值得深入討論。又如鹽漬化，本身成因很復雜，除去人為活動干擾外，自然條件下氣候干旱、土壤蒸發(fā)強烈、潛水水位及可溶性鹽量高等都是誘因，要判斷出是否是與地下水相關的各類因素導致，還有待于結合實際問題具體分析。

圖2 京津冀地區(qū)地下水資源承載能力評價結果圖Fig.2 Results of the carrying capacity of groundwater resources in the Beijing-Tianjin-Hebei region

4.2 相關思考與建議

(1)根據承載能力結果可支撐制定區(qū)域地下水資源保護與開發(fā)戰(zhàn)略

地下水資源承載能力各單項指標評價結果基本可以反映區(qū)域地下水資源稟賦及開發(fā)利用現(xiàn)狀，可根據評價結果，研究劃分面向不同目標的地下水資源保護與開發(fā)利用戰(zhàn)略目標，如在西北內陸地區(qū)地下水資源貧乏、原生水質差，局部鹽漬化、沙漠化嚴重，則需制定以改善原生水質提升可開采資源量、涵養(yǎng)地下水、發(fā)揮地下水保護綠洲與改善植被生態(tài)環(huán)境的管理對策；如北方、中部平原地區(qū)地下水污染、地下水超采引發(fā)的地面沉降問題嚴重，則需制定以防治地下水污染、控制地下水開采為主要目標的管理對策。

(2)探討地表水地下水一體的水資源承載能力綜合評價方法

由于地表水和地下水之間相互聯(lián)系又相互轉化的關系，在面向支撐國土空間規(guī)劃的“雙評價”研究時，將地表水、地下水兩者結合起來共同開展承載能力研究將有助于獲取更深刻的認識。如深入開展“以水四定”研究，分析區(qū)域水資源稟賦和合理用水需求，權衡制定取用水總量，通過加強地表水、地下水資源合理配置，合理測算地下水需水量及可供水量，并提出人口控制、用地減量、產業(yè)發(fā)展方向及城市空間發(fā)展布局的合理目標等。

(3)推進數量、質量、生態(tài)一體的地下水資源承載能力監(jiān)測預警體系

基礎評價數據的獲取是決定水資源承載能力研究能否真正發(fā)揮作用的關鍵。而扎實的數據獲取有賴于建立數量、質量、生態(tài)一體的監(jiān)測體系。我國地下水監(jiān)測工作從20世紀50年代初期發(fā)展至今，經歷了從單純的水位監(jiān)測，到水位水溫水質多項指標監(jiān)測的歷程，目前已啟動的國家地下水監(jiān)測工程共建設完成20 469個監(jiān)測站點，首次構建國家級地下水三維自動化監(jiān)測網，實現(xiàn)對中國主要平原盆地和巖溶含水層地下水水位、水質的有效監(jiān)測。但在研究地下水承載能力評價方法的過程中，發(fā)現(xiàn)對海水入侵、水質污染等數據獲取不足。因此，建議依托國家資源環(huán)境監(jiān)測預警機制建設，在水資源開發(fā)利用造成重大生態(tài)問題的區(qū)域，建立數量、質量、生態(tài)一體的地下水資源承載能力監(jiān)測預警監(jiān)測體系，以全面、動態(tài)評估區(qū)域地下水資源承載能力狀況。