Evaluation on Resources Function of Groundwater during Urbanization in Karst Region of Guizhou Province
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摘要: 地下水是岩溶山区现代城镇化发展的战略性基础资源，为了解城镇化进程中地下水资源功能的支撑作用，通过构建地下水资源功能评价指标体系，对贵州省9个市（州）岩溶区域城镇化进程中地下水的资源功能进行定量评价.评价结果表明：地下水的资源功能在城镇化进程中呈现明显的差异性特征，城镇化水平较高的贵阳市对地下水的依存性高达79.08%，地下水的资源功能较强；城镇化水平较低的地区对地下水的依存性较小，地下水的资源功能相对较弱.随着城镇化水平的提升，地下水资源的可持续性受地下水污染和超采等因素制约，其资源功能存在弱化甚至丧失的风险.Abstract: Groundwater resources are basic strategic resources for the development of modern urbanization in karst areas. In order to understand the function of groundwater resources to support urbanization, an index system, Groundwater Resource Function Index, was used to evaluate groundwater's resources function during urbanization in 9 karst zones from Guizhou Province. The research results indicate that groundwater resourcs function varies significantly in response to different urbanization levels. The groundwater resources dependency is higher with stronger resources function in the regions of higher level of urbanization, for example, dependence on groundwater of Guiyang City is as high as 79.08%.Conversely, it is much lower. The sustainability of groundwater resources is impacted by over exploitation and contamination of groundwater, which may result in the weakening even the loss of the resources function of groundwater.
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Key words:
- groundwater /
- urbanization /
- weakening of resources function /
- index system /
- karst /
- hydrogeology
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地下水具有极其重要的资源、环境和生态三大功能，其中地下水资源功能是指具备一定的补给、储存和更新条件的地下水资源供给保障作用或效应，具有相对独立、稳定的补给源和地下水资源供给保障能力，是岩溶山区经济社会发展的重要战略资源，对城市形成和可持续发展有着重要的基础支撑作用.地下水资源对经济社会发展的支撑作用的量化评价一直受到关注，国外对地下水资源的评价起步较早：Schoeller(1965)创造性地提出了地下水资源的定量评价方法，并对地下水资源的可开采量及其可持续性给予了重点关注；Hirata et al. (2007)从依存性、可利用性以及水质等方面构建了7个指标，对巴西圣保罗州的22个水资源管理单元进行了综合性评价；Henriksen et al.(2008)采用综合指标以及地下‒地表水数值模拟评价了不同补给条件下丹麦可开发利用的地下水资源量；Lambán et al.(2011)综合利用联合国教科文组织（UNESCO）、国际环境科学院（IAES）、国际水文地质学协会(IAH)和西班牙地质调查局(IGME)建立的指标体系对西班牙南部塞拉德贝切罗碳酸盐地下水可持续性进行了评估及验证，结果表明这一地区含水层正处于高强度开发利用状态且已超出可持续开发利用的约束指标，地下水硝酸盐污染的风险也在增加.Anbazhagan and Jothibasu(2016)对印度Tamil Nadu盆地地下水的可持续性进行了评价，地下水开发已超过地下水补给的80%，地下水位不断下降；且地下水已受到硝酸盐、氟化物等污染.地下水的资源功能受到人类活动影响日趋明显，如何科学评价地下水资源，以此建立地下水规划和管理的有效措施、确保地下含水层的可持续性是国内外面临的重要课题.
相较于国外研究，我国原地质矿产部于20世纪80年代初组织开展了第一轮全国性地下水资源评价工作，随着经济社会的不断发展，地下水资源动态评价显得尤为重要.国土资源部在2000~2002年组织开展了新一轮全国地下水资源评价工作，对全国地下水资源量进行了重新计算和评价，上述研究和评价成果为我国区域经济社会发展、地下资源开发利用、保护提供了十分重要的基础数据支撑.而地下水功能评价是地下水资源评价工作的延伸和拓展，这一重要内容引起了众多研究者的关注；唐克旺和杜强(2004)在对地下水功能区划进行研究时首次引出地下水功能评价问题，张光辉等(2006)则开展了区域地下水功能及可持续利用性评价理论与方法研究，与此同时中国地质调查局颁布了《地下水功能评价与区划技术要求》，全国性的地下水功能评价与研究工作由此展开.此后在我国华北平原(张光辉等，2009；李发文等，2013；Chen et al., 2015; Cheng et al., 2017)、松辽平原(孙才志和李秀明，2013)和西北内陆盆地(闫成云等，2007；聂振龙等，2012；曲鹏飞等，2015)等非岩溶地区先后开展了地下水功能调查评价工作，人类活动影响下的地下水可持续性成为关注的热点.
目前，国内对北方平原区地下水资源功能以及功能评价的研究较为深入，初步形成了一套较为完整的评价指标体系(杜金龙等，2007；张光辉等，2006)，并且开发了区域地下水功能评价模型及可视化平台(李门楼等，2002；聂振龙等，2007；张礼中等，2008).在岩溶山区，地下水是城镇居民的重要饮用水源和干旱时期的救命水源，对部分区域城镇化发展的基础支撑作用无可替代.与平原地区地下水相比较，西南地区岩溶强烈发育，含水介质具有独特的双层高度非均质二元结构，含水介质集孔、隙、缝、管、洞等多种类型为一体，地表土壤厚度较薄甚至缺失，三水转化迅速频繁，地下水缺少必要的土壤屏蔽作用而易受到污染物入渗影响，地下水非常敏感脆弱，地下水的资源功能更易受到人类活动的影响.城镇是高强度人类活动的集中区域，随着城镇化进程中人口数量增加，产业结构调整、经济实力增强的同时引起土地利用变化、废物排放、水资源量需求增加等对地下水补给、水资源量、水质等均产生不同程度的影响和制约(于开宁等，2003；夏军和左其亭，2006)，从而影响了地下水的资源功能.国家实施的新型城镇化战略明确指出，城镇化的推进必须建立在区域资源环境基础支撑条件上，以资源环境基础作为城镇化的刚性约束，地下水也是城市形成和发展的重要基础支撑资源之一.就岩溶山区而言，地下水资源功能是否会受到城镇化进程的影响？两者之间是否存在某种相互制约的耦合关系？如何理顺城镇化与地下水资源功能之间的关系，为城镇规划布局以及地下水保护提供参考，是城市规划、管理和地下水保护所面临的的新课题，也是以水定城、以水定地、以水定人、以水定产的国家战略及区域协调可持续发展必须回答的关键问题.关于南方地区地下水功能评价、功能区划等研究较为零星(张蕾等，2010；肖攀等，2017)，而针对西南岩溶地区地下水资源功能评价鲜有报道，基于理清岩溶山区地下水资源功能与城镇化之间的耦合关系这一问题导向，论文结合贵州省岩溶山区城镇化发展实际以及非岩溶区研究成果(张光辉等，2006；杨建锋等，2007；陈江2012)，以城镇化进程中地下水对居民生活、工业、农业、环境等经济社会方面的支撑与保障作用为侧重点，系统收集地下水资源及开发利用、经济社会发展等相关数据，构建岩溶山区城镇化进程中地下水资源功能评价指标体系，对贵州省不同区域城镇化条件下的岩溶地下水资源功能进行定量评价比较，以期为城镇化的空间布局、结构和规模优化等提供科学指导，实现地下水资源的合理开发及可持续利用，具有一定的现实指导意义.
1. 贵州省城镇化及地下水资源概况
1.1 贵州省城镇化概况
贵州省是一个多山地的内陆“欠发达、欠开发”省份，城镇化水平远落后于全国平均水平（图 1）.据贵州省统计局国家统计局贵州调查总队(2016)的相关统计数据，2015年末贵州省城镇化的平均水平为42.01%，相当于2004年全国平均水平，落后全国10年以上，城镇化的潜力巨大.与此同时，城镇化还存在速度缓慢、水平较低、质量不高和地区差异显著等问题.2009年以后，贵州省进入城镇化的快速发展阶段，城镇化水平呈高速发展态势（图 1），截止2015年，贵州省城镇常住人口1 482.74万人，比2000年增加638.23万人，城镇化率由2000年的22.48%提升到2015年的42.01%.除毕节市和黔西南州外，其余7个市（州）2015年城镇化率均达到40%以上，但仍低于全国平均水平（56.1%），城镇化发展空间巨大（表 1）.贵阳市作为省会城市，城镇化开始的时间较早且速度较快，是贵州省城镇化水平最高的地区，到2015年全市城镇常住人口达338.55万人，城镇化率73.25%，远高于其他市（州）、全省以及全国平均水平，其对贵州省城镇化发展的带动作用明显.受制于资源禀赋特征和生态环境特点，不同城镇化水平地区的地下水资源开发利用及其支撑作用具有明显的区位特征.
表 1 贵州省各市（州）2015年城镇化率Table Supplementary Table Urbanization rate of cities (prefectures) in Guizhou Province in 2015区域名称 贵阳市 遵义市 安顺市 六盘水市 黔南州 铜仁市 黔东南州 毕节市 黔西南州 城镇化率（%） 73.25 45.00 44.00 47.50 47.80 43.00 44.00 38.00 37.00 注：据贵州省统计局国家统计局贵州调查总队(2016). 1.2 贵州省地下水资源概况
贵州省地处西南岩溶石山中心地带，岩溶发育典型，岩溶地下水资源丰富.据“新一轮全国地下水资源评价”项目成果（张宗祜和李烈荣，2005），全省地下水多年平均天然资源量437.708×108 m3/a，多年平均枯季天然资源量258.680×108 m3/a，岩溶水多年平均资源量（包括纯碳酸盐岩类和碳酸盐岩夹碎屑岩类含水岩组）315.065×108 m3/a，基岩裂隙水年平均资源量122.643×108 m3/a.贵州省地下水天然资源量空间分布较不均匀，其中黔南州地下水资源量最大，为84.284×108 m3/a（图 2）.全省岩溶地下水多分布于斜坡峰丛洼地溶洞管道水区，岩溶含水层水力系统极为复杂，开采难度颇大.地下水可开采比例最高的城市为黔西南州，可开采资源量为15.96×108 m3/a，占天然资源量的45.33%.由于地区大气降水充沛，地表水及地下水循环交替强烈，天然状态下水质较好，地下水已被广泛应用于农田灌溉、城市供水、工业供水及农村人畜饮水等各个领域.全省地下水可开采资源量为132.59×108 m3/a，占天然资源量的30.29%，以岩溶水居多，地下水可开采资源保证程度较高.但城镇化水平较高的贵阳市，地下水开发利用时间早，开采量大，开采程度高，大型地下水天然露头几乎全被开发利用，城区及近郊区的水源也已大量开采，地下水资源不足.加之贵州省经济技术相对落后，供水设施完整性较差，管理较不规范和不合理开发利用等对地下水利用的保证程度产生极大的影响.因此，基于岩溶山区地下水资源功能指标体系的构建及定量评价有利于岩溶山区城镇化进程中地下水资源的合理开发与可持续利用.
图 2 贵州省城镇化和地下水天然资源量、可开采资源量及开采量现状Fig. 2. The status of urbanization, allowable exploitation and exploitation resources of groundwater resources in Guizhou Province2. 评价指标体系构建
2.1 指标选择及描述
依存性和可持续性是地下水资源功能固有的两大属性，前者是指城镇化对地下水资源的依赖程度，包括水资源中地下水比例、地下水资源量模数、农业、工业和生活用水地下水比例；后者表征地下水资源开发利用的可持续程度，涵盖地下水中可开采资源比例、地下水开采程度、人均地下水资源量、亩均地下水资源量和劣质地下水分布率.除劣质地下水分布率外，其余指标概念见文献(杨建锋等，2007；陈江，2012)，各指标实际值见表 2.各指标现状分析如下：
表 2 贵州省城镇化进程中岩溶地下水资源功能评价指标实际值Table Supplementary Table Actual values of karst groundwater resources function sub-indices during urbanization of Guizhou Province指标属性 依存性指标 可持续性指标 区域 水资源中地下水比例
（%）地下水资源量模数
（104 m3/a·km2）农业用水地下水比例
（%）工业用水地下水比例
（%）生活用水地下水比例
（%）人均地下水资源量(m3) 亩均地下水资源量(m3) 地下水中可开采资源比例
（%）地下水开采程度
（%）劣质地下水分布率
（%）贵阳市 47.44 31.60 12.16 8.93 23.30 200.21 426.42 26.92 52.60 9.20 遵义市 29.88 18.91 13.30 5.51 8.31 281.49 1280.22 34.95 39.30 3.43 安顺市 43.65 34.06 24.44 8.65 50.16 332.92 143.39 32.32 21.10 5.49 六盘水市 45.25 28.36 10.36 7.56 26.37 288.38 481.95 24.85 22.00 6.17 铜仁市 31.62 24.55 2.22 2.74 6.44 371.99 530.23 31.90 10.60 3.50 毕节市 45.08 23.47 7.75 1.28 1.13 348.20 957.63 38.60 15.60 1.50 凯里市 33.28 22.22 0.88 9.10 0.17 506.05 701.05 21.83 17.30 3.06 都匀市 44.65 32.18 10.02 5.04 5.50 532.16 570.86 23.06 47.00 1.00 兴义市 35.03 20.95 19.14 2.97 2.18 344.44 251.13 45.33 19.40 1.75 注：据《贵州省第一次水利普查公报》，贵州省水利厅/贵州省统计局，2013；《贵州省2014年水资源公报》，贵州省水利厅，2015. （1）水资源中地下水比例.贵州省水资源中地下水比例在29.88%~47.44%之间，地下水资源较为丰富，黔南州和贵阳市分别为地下水天然资源量分布最多和最少的城市.
（2）地下水资源量模数.地下水资源量模数越大，含水层的可调节能力就越大，地下水供水稳定性与均衡性保证程度就越高.贵州省地下水资源量模数普遍较高，最高的城市是安顺市，为34.06×104 m3/a·km2，遵义市最低为18.91×104 m3/a·km2.
（3）农业、工业和生活用水地下水比例.城镇化进程中，地下水供水比重越大，城镇化发展对地下水的依赖就越强，地下水资源功能体现程度就越高.各市（州）城镇化发展对当地农业用水地下水比例并无直接影响；除安顺市和凯里市，工业用水地下水比例随地区城镇化水平的增加而增加；除安顺市，其余市（州）城镇化水平越高则生活用水地下水比例越高，生活用水的增加是城镇化发展的一大显著特征(裴源生等，2005).贵州省地下水利用情况表现为：贵阳市、安顺市、六盘水市和铜仁市地下水供水以生活用水为主，遵义市、毕节地区、兴义市和都匀市以农业用水居多，凯里市工业用水占绝大部分（图 3a）.
图 3 贵州省城镇化率与评价指标关系Fig. 3. The relationship between urbanization and sub-indices of Guizhou Province（4）地下水中可开采资源比例.受开采条件和分布限制，全省可开采地下水资源比例为21.83%~45.33%，地下水可开采资源量较大的地区集中于黔北遵义市、毕节市以及黔西南州.
（5）地下水开采程度.图 3c、3d显示，城镇化率较高的地区地下水开采程度相应较高，城镇化导致的人口和产业增加对水资源的需求不断增加，引发地下水开采程度增加.全省地下水开采程度除贵阳市大于50%、遵义市和黔南州稍高之外，其他市（州）较低，地下水资源开发利用潜力巨大.
（6）人均地下水资源量.评价区内人均地下水资源量大于200 m3，占2015年人均水资源占有量（3 458 m3)（贵州省水利厅，2015.贵州省2014年水资源公报)的5.79%~15.39%，水平偏高.除黔南州和黔东南州，其他城市人均地下水资源量随城镇化水平的升高而减少（图 3b），符合城镇化发展特征.
（7）亩均地下水资源量.除安顺市和黔西南州，其他市（州）该指标实际值均高于2015年全省农灌亩均用水量（383 m3/亩），亩均地下水资源量颇丰.
（8）劣质地下水分布率，是指评价区内水质较差‒极差分布面积占该区域地下水总分布面积的百分比，受污染的地下水不能直接利用因而等同于地下水资源绝对可用量减少.因此，确定地下水资源可持续程度必须确定受污染区的覆盖面积.受工农业和生活排污的影响，全省地下水普遍遭受不同程度的污染，其中城镇化程度较高的贵阳市劣质地下水分布率较高，黔南州地下水水质相对较好.城镇化程度越高，劣质地下水分布面积也越大（图 3c），随着城镇化的不断推进，地下水质量呈现不断恶化的趋势，呈现出明显的正相关关系，可见城镇化对地下水质量影响显著（图 3d）.
基于地下水资源对城镇化进程的基础资源支撑及其可持续性，以城镇化进程中地下水对居民生活、工业、农业、环境等经济社会各方面的保障作用为侧重点，构建了岩溶山区城镇化进程中地下水资源功能评价的依存性和可持续性2个一级指标，其中依存性包括水资源中地下水占比、地下水资源量模数、农业、工业和生活用水地下水比例5个二级指标；可持续性则囊括地下水中可开采资源比例、地下水开采程度、人均地下水资源量、亩均地下水资源量和劣质地下水分布率5个二级指标及指标系，指标体系及各指标关系如图 4所示.
图 4 岩溶山区城镇化进程中地下水资源功能评价指标体系Fig. 4. Groundwater resources function assessment index system during urbanization in karst areas2.2 综合评价方法
多指标综合评价方法是通过一定的数学模型将多个评价指标整合成为一个整体性的综合评价值，岩溶山区城镇化进程中地下水资源功能评价采用如下模型：
$$ {G_{\rm{k}}} = \sum\limits_{i = 1}^n {{W_i}} \sum\limits_{j = 1}^m {{w_j}} {x_{jk}}, $$ (1) 其中：Gk是指岩溶山区城镇化进程中地下水资源功能综合评价指数；Wi是指原则层评价指标的权重；wj是指目标层评价指标的权重；xjk是指目标层评价指标标准值；n是指原则层的评价指标的个数；m是指目标层评价指标的个数.
目标层指标的标准值根据其实际数值获得.对于越大越优型指标（如地下水中可开采比例），计算公式见式（2）；对于越小越优型指标（如地下水开采程度），计算公式见式（3）.
$$ x_{j {\rm k}}=\frac{X_{j {\rm k}}-X_{j \min }}{X_{j \max }-X_{j \min }}, $$ (2) $$ {x_{j{\rm{k}}}} = \frac{{{X_{j\max }} - {X_{j{\rm{k}}}}}}{{{X_{j\max }} - {X_{j\min }}}}, $$ (3) 其中：Xjk是指该区域j指标的实际值；Xjmax是指j指标的最大值；Xjmin是指j指标的最小值.
权重Wi采用专家经验确定.权重wj的确定方法：将各个指标两两对比来进行因素之间相对重要程度的描述，即每次比较2个因素，对于衡量相对比较重要的差别采用1~9比率标度法，从而形成一个判断矩阵，通过求解判断矩阵的特征向量获得各指标的权重.权重分配见表 3，岩溶山区地下水资源依存指数中，水资源中地下水比例和地下水资源量模数权重较高，地下水中可开采资源比例和开采程度为影响岩溶山区地下水资源可持续的重要因素.
表 3 岩溶山区城镇化进程中地下水资源功能评价指标体系权重分配Table Supplementary Table Sub-indices weight allocation of groundwater resources function index during urbanization in karst areas类别 评价指标及权重 准则层 岩溶山区地下水资源依存性 岩溶山区地下水资源可持续性 Wi 0.75 0.25 目标层 水资源中地下水比例 地下水资源量模数 农业用水地下水比例 工业用水地下水比例 生活用水地下水比例 地下水中可开采资源比例 地下水开采程度 人均地下水资源量 亩均地下水资源量 劣质地下水分布率 wj 0.239 4 0.239 4 0.082 0 0.051 2 0.138 0 0.078 3 0.078 3 0.024 6 0.024 6 0.044 1 为便于对比不同地区地下水资源依存指数、可持续指数和资源功能综合指数，参照评价结果及已有研究(杨建锋等，2007)，将其定性分级，分级界线如表 4所示.
表 4 岩溶山区地下水资源功能综合指数、依存指数和可持续指数评价分级（%）Table Supplementary Table Grade level for groundwater resources function index, dependence and sustainability in karst areas (%)评价指标 定性程度 依存度 > 60（高） 40~60（较高） 20~40（较低） < 20（低） 可持续性 > 80（好） 65~80（较好） 45~65（较差） < 45（差） 综合指数 > 55（强） 45~55（较强） 30~45（较弱） < 30（弱） 3. 评价结果与分析
根据公式（2）、（3）计算得到各指标标准值后利用公式（1）得到各市（州）城镇化进程中地下水资源功能综合评价指数（表 5）.需要指出的是，对于人均地下水资源量和亩均地下水资源量这2个指标，实际值最大值与最小值相差1个数量级，为避免两者差值过大而导致结果失真，对其实际值取对数后再计算其标准值，使计算结果更符合实际.
表 5 贵州省城镇化进程中地下水资源功能评价结果（%）Table Supplementary Table The result of evaluation of groundwater resources function during urbanization of Guizhou Province (%)地区 城镇化率 依存性指数 可持续性指数 综合指数 资源功能特征 贵阳市 73.25 79.08 11.67 61.61 依存性高，可持续性差，资源功能强 遵义市 45.00 12.45 53.08 22.35 依存性低，可持续性较差，资源功能弱 安顺市 44.00 92.71 50.55 81.87 依存性高，可持续性较差，资源功能强 六盘水市 47.50 67.39 42.49 60.27 依存性高，可持续性差，资源功能强 铜仁地区 43.00 19.27 69.11 30.81 依存性低，可持续性较好，资源功能较弱 毕节地区 38.00 40.79 80.60 50.07 依存性较高，可持续性好，资源功能较强 黔东南州 44.00 19.99 55.99 28.35 依存性低，可持续性较差，资源功能弱 黔南州 47.80 64.29 39.50 57.46 依存性较高，可持续差，资源功能强 黔西南州 37.00 24.36 80.08 37.60 依存性较低，可持续性好，资源功能较弱 3.1 城镇化程度与地下水资源功能关系
城镇化进程中的人口数量增加、产业结构调整和经济社会发展对区域地下水资源需求量增加，评价结果显示，随着城镇化水平的不断提高，居民生活对于地下水的依赖程度总体增强，即城镇化程度越高则对于地下水资源的依赖就会相应增强（图 5c）.但长期以地下水资源主导支撑的城市，在城镇化程度较低情况下对地下水的依赖程度长期处于高位，出现低城镇化背景下高依存性的地下水资源功能透支的现象，存在城镇化发展程度与地下水资源依存指数不相匹配的情况（图 5a），其中以安顺市最为明显（城镇化程度较低情况下，地下水资源依存指数高达92.71%），这可能与当地工农业的供水水源有关.结合实际值（表 1）发现当地一半以上的生活用水来源于地下水，农业用水对地下水的依赖也为全省之最.近年来，为解决农村饮水安全、干旱、城镇供水和工矿企业的用水需求，大量钻井取用地下水大大提高了安顺市地下水资源的利用程度.遵义市地下水占水资源比例和地下水资源量模数较小导致遵义市地下水资源依存指数为全省最低，但农业灌溉对地下水的依赖程度较高，黔北地区早在20世纪60年代就已成为地下水提灌示范区，25%~30%的灌溉面积均依靠地下水(杨钢，2008)，地下水的开采程度随城镇化进程不断提高，城镇化依赖地下水的程度日益增强（图 3c）.
图 5 城镇化率与地下水资源功能综合指数、依存指数和可持续指数的关系Fig. 5. The relationship between urbanization and groundwater resources function, dependence and sustainability城镇化进程推进导致对地下水的依存性增加，同时由于土地利用变化、废物排放强度增加，地下水受到不同程度的影响，部分地下水受到污染，劣质地下水的分布率增加影响和制约了地下水资源对城镇化发展的支撑作用，地下水资源的可持续性受到影响，两者存在较好的负相关关系（图 5d），即城镇化程度越高的地区地下水资源的可持续性指数越低.主要原因是城镇化进程中地下水环境质量下降影响地下水的开发利用和可持续性，地下水资源功能逐渐弱化甚至存在丧失的现象和风险，因此城镇化发展对地下水资源量及水质的影响不可忽视.贵州省城镇化进程中，地下水资源开发利用可持续性最差的城市为贵阳市，主要受较高的地下水开采和地下水环境质量影响，两项指标均为全省之最.地下水开采程度较高达52.6%，可开采潜力较低.此外，贵阳市岩溶地下水监测面积中，劣质岩溶地下水面积为9.20%，地下水环境质量影响了资源的可持续性.而贵阳市地下水可开采量为6.83× 108 m3/a，人口较多导致人均地下水资源量仅为200.21 m3，为全省最低，不合理的开发利用导致地下水资源量锐减和地下水污染，影响了城镇化发展中地下水资源的支撑作用.如何科学管理和开发地下水资源与保护地下水环境，在两者之间寻找平衡点确保城市地下水开发利用的可持续性，防止地下水资源功能弱化甚至丧失是城镇化进程中面临的新课题，避免地下水资源的不可持续成为城镇化的制约瓶颈.
3.2 地下水资源功能的空间格局
图 6给出了贵州省城镇化进程中地下水的依存性、可持续性和资源功能综合指数的空间分布格局.贵州省地下水资源功能在城镇化推进过程中总体上表现为中南强西北弱和西强东弱，地下水资源功能最强的是城镇化程度较高的黔中城市群和黔南州，城镇化进程中地下水资源的基础支撑作用明显，而城镇化率较低的黔北和东部地区地下水资源功能相对较弱（图 6a、6c）.就不同的城镇化区域而言，地下水资源在贵阳市、六盘水市和黔南州等黔中城市群城镇化发展中发挥了较大的作用，经济社会发展对地下水的依赖性较高（图 6c）；而其他城镇化程度相对较低的黔东和黔西北地区，地下水资源对城市发展的功能作用体现得相对较低，城镇化对地下水资源的依赖性较低，而地下水资源对城镇化发展的支撑潜力却巨大.城镇化程度较低的地区应充分挖掘地下水资源的支撑潜力，加大地下水资源开发利用力度以服务地区经济社会发展，同时也应加强地下水资源管理与保护，确保地下水资源的可持续利用.
图 6 贵州省城镇化进程中地下水的依存性（a）、可持续性（b）和资源功能（c）的空间分布格局Fig. 6. The distribution of groundwater sustainability (a), dependence (b) and resources function (c) during urbanization of Guizhou地下水资源的可持续利用性受地下水资源数量、质量和开发利用程度等影响，从图 6b可以看出，贵州省西部城市城镇化发展过程中地下水资源可持续性高于东部，北部高于南部，与区域城镇化水平表现出相反的趋势，即城镇化程度较低的地区地下水资源的开发利用程度较低，且城市土地利用变化、废物排放强度等对地下水影响较小，劣质地下水的分布率较少，地下水资源的可持续性高.城镇化程度较低的毕节地区和黔西南州地下水可开采资源量较高且开发利用程度低，地下水环境受城镇化影响较弱而呈现地下水资源的高可持续性特征，层次分析法中地下水中可开采资源比例和开采程度的权重较高，表明水资源量已成为城镇化进程中的重要影响因素，在开发利用地下水的同时注重地下水环境的保护，两地较为丰富的地下水可开采资源量和较低的开采程度显示在后续城镇化发展过程中地下水资源具有较好的可持续利用性.岩溶山区城镇化进程中应充分发挥地下水资源支撑城市发展的潜力，科学合理开发利用地下水资源，同时也必须加大地下水的保护力度，杜绝因城镇化引起的地下水超采、土地利用变化和污染排放等人类活动影响地下水环境质量而弱化甚至丧失了地下水的资源功能.
4. 结论
论文从地下水资源功能固有的依存性和可持续性构建了评价指标体系，并以此评价了贵州省岩溶山区城镇化进程中的地下水资源功能，评价结果为认识地下水在岩溶山区城镇化进程中的资源基础支撑作用提供了一个直观、量化的测尺，初步获得了以下结论：
（1）城镇化发展对地下水资源的可依存性取决于水资源中地下水占比和地下水资源量模数，而地下水依存性高低受控于工农业及居民生活用水对地下水的依赖.贵州省城镇化对地下水资源依存性呈现明显的区域性特征，城镇化程度较高的中部和南部地区依存性较高，城镇化程度较低的黔北和东部城市城镇化对地下水资源的依赖程度较低.
（2）城镇化进程中地下水资源的可持续性受开采程度和污染程度共同影响，贵阳市、六盘水市和黔南州等城镇化程度较高的地区地下水的可持续性较低，应在地下水开发与保护两者之间寻求平衡点以发挥地下水资源的最佳功能.毕节和黔西南州等地区地下水可持续利用性较高，城镇化后续发展过程中的基础资源支撑潜力大.
（3）城镇化进程中地下水的资源功能呈现空间差异性，城镇化水平较高地区对地下水的依存性较高，地下水资源功能较强，城镇化水平较低的地区对地下水的依存性较低，地下水的资源功能相对较弱.但地下水资源可持续性受城市地下水开发利用强度和地下水污染等因素影响而降低，其资源功能存在弱化甚至丧失的风险，城镇化进程加快的同时要切实做好地下水保护工作.
地下水除具有资源功能外，还具有环境功能和生态功能，岩溶山区如何充分挖掘和发挥地下水在城镇化进程中的基础资源功能的同时保育地下水的环境和生态功能，为城镇化空间优化布局提供借鉴；如何科学合理开发利用和保护地下水，实现地下水资源的可持续利用将成为政府决策部门、地下水管理部门和研究者共同面临的新课题和挑战.
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图 2 贵州省城镇化和地下水天然资源量、可开采资源量及开采量现状
Fig. 2. The status of urbanization, allowable exploitation and exploitation resources of groundwater resources in Guizhou Province
图 3 贵州省城镇化率与评价指标关系
Fig. 3. The relationship between urbanization and sub-indices of Guizhou Province
图 4 岩溶山区城镇化进程中地下水资源功能评价指标体系
Fig. 4. Groundwater resources function assessment index system during urbanization in karst areas
图 5 城镇化率与地下水资源功能综合指数、依存指数和可持续指数的关系
Fig. 5. The relationship between urbanization and groundwater resources function, dependence and sustainability
图 6 贵州省城镇化进程中地下水的依存性（a）、可持续性（b）和资源功能（c）的空间分布格局
Fig. 6. The distribution of groundwater sustainability (a), dependence (b) and resources function (c) during urbanization of Guizhou
表 1 贵州省各市（州）2015年城镇化率
Table 1. Urbanization rate of cities (prefectures) in Guizhou Province in 2015
区域名称 贵阳市 遵义市 安顺市 六盘水市 黔南州 铜仁市 黔东南州 毕节市 黔西南州 城镇化率（%） 73.25 45.00 44.00 47.50 47.80 43.00 44.00 38.00 37.00 注：据贵州省统计局国家统计局贵州调查总队(2016). 
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表 2 贵州省城镇化进程中岩溶地下水资源功能评价指标实际值
Table 2. Actual values of karst groundwater resources function sub-indices during urbanization of Guizhou Province
指标属性 依存性指标 可持续性指标 区域 水资源中地下水比例
（%）地下水资源量模数
（104 m3/a·km2）农业用水地下水比例
（%）工业用水地下水比例
（%）生活用水地下水比例
（%）人均地下水资源量(m3) 亩均地下水资源量(m3) 地下水中可开采资源比例
（%）地下水开采程度
（%）劣质地下水分布率
（%）贵阳市 47.44 31.60 12.16 8.93 23.30 200.21 426.42 26.92 52.60 9.20 遵义市 29.88 18.91 13.30 5.51 8.31 281.49 1280.22 34.95 39.30 3.43 安顺市 43.65 34.06 24.44 8.65 50.16 332.92 143.39 32.32 21.10 5.49 六盘水市 45.25 28.36 10.36 7.56 26.37 288.38 481.95 24.85 22.00 6.17 铜仁市 31.62 24.55 2.22 2.74 6.44 371.99 530.23 31.90 10.60 3.50 毕节市 45.08 23.47 7.75 1.28 1.13 348.20 957.63 38.60 15.60 1.50 凯里市 33.28 22.22 0.88 9.10 0.17 506.05 701.05 21.83 17.30 3.06 都匀市 44.65 32.18 10.02 5.04 5.50 532.16 570.86 23.06 47.00 1.00 兴义市 35.03 20.95 19.14 2.97 2.18 344.44 251.13 45.33 19.40 1.75 注：据《贵州省第一次水利普查公报》，贵州省水利厅/贵州省统计局，2013；《贵州省2014年水资源公报》，贵州省水利厅，2015.
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表 3 岩溶山区城镇化进程中地下水资源功能评价指标体系权重分配
Table 3. Sub-indices weight allocation of groundwater resources function index during urbanization in karst areas
类别 评价指标及权重 准则层 岩溶山区地下水资源依存性 岩溶山区地下水资源可持续性 Wi 0.75 0.25 目标层 水资源中地下水比例 地下水资源量模数 农业用水地下水比例 工业用水地下水比例 生活用水地下水比例 地下水中可开采资源比例 地下水开采程度 人均地下水资源量 亩均地下水资源量 劣质地下水分布率 wj 0.239 4 0.239 4 0.082 0 0.051 2 0.138 0 0.078 3 0.078 3 0.024 6 0.024 6 0.044 1
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表 4 岩溶山区地下水资源功能综合指数、依存指数和可持续指数评价分级（%）
Table 4. Grade level for groundwater resources function index, dependence and sustainability in karst areas (%)
评价指标 定性程度 依存度 > 60（高） 40~60（较高） 20~40（较低） < 20（低） 可持续性 > 80（好） 65~80（较好） 45~65（较差） < 45（差） 综合指数 > 55（强） 45~55（较强） 30~45（较弱） < 30（弱）
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表 5 贵州省城镇化进程中地下水资源功能评价结果（%）
Table 5. The result of evaluation of groundwater resources function during urbanization of Guizhou Province (%)
地区 城镇化率 依存性指数 可持续性指数 综合指数 资源功能特征 贵阳市 73.25 79.08 11.67 61.61 依存性高，可持续性差，资源功能强 遵义市 45.00 12.45 53.08 22.35 依存性低，可持续性较差，资源功能弱 安顺市 44.00 92.71 50.55 81.87 依存性高，可持续性较差，资源功能强 六盘水市 47.50 67.39 42.49 60.27 依存性高，可持续性差，资源功能强 铜仁地区 43.00 19.27 69.11 30.81 依存性低，可持续性较好，资源功能较弱 毕节地区 38.00 40.79 80.60 50.07 依存性较高，可持续性好，资源功能较强 黔东南州 44.00 19.99 55.99 28.35 依存性低，可持续性较差，资源功能弱 黔南州 47.80 64.29 39.50 57.46 依存性较高，可持续差，资源功能强 黔西南州 37.00 24.36 80.08 37.60 依存性较低，可持续性好，资源功能较弱
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