第六章 地下水资源管理与保护.ppt

第六章第六章 地下水资源管理与保护地下水资源管理与保护6.1 6.1 我国地下水资源开发利用现状我国地下水资源开发利用现状一、全国地下水资源概况一、全国地下水资源概况(新一轮地下水资源评价成果）新一轮地下水资源评价成果）1.1.地下水资源量地下水资源量 全国多年平均地下资源量为全国多年平均地下资源量为88378837亿亿m m3 3（淡水），约（淡水），约占全国水资源总量的占全国水资源总量的1/31/3，其中山区为，其中山区为65616561亿亿m m3 3 ，平原区为平原区为22762276亿亿m m3 3 ；多年平均地下水可开采量为多年平均地下水可开采量为35273527亿亿m m3 3 ，其中山，其中山区为区为19661966亿亿m m3 3 ，平原区为，平原区为15611561亿亿m m3 3 。2.2.地下水资源的变化趋势地下水资源的变化趋势（与（与19841984年成果比较）年成果比较）北方地下水资源量减少，南方地下水资源量增加。北方地下水资源量减少，南方地下水资源量增加。北方地下水资源量减少，南方地下水资源量增加。北方地下水资源量减少，南方地下水资源量增加。北方北方：多年平均地下水资源量减少多年平均地下水资源量减少122122亿亿m m3 3，可开采，可开采量减少量减少5656亿亿m m3 3;南方南方：多年平均地下水资源量增加：多年平均地下水资源量增加242242亿亿m m3 3 ，可开采量增加，可开采量增加643643亿亿m m3 3。平原区地下水资源量减少，山区地下水资源量增加。平原区地下水资源量减少，山区地下水资源量增加。平原区地下水资源量减少，山区地下水资源量增加。平原区地下水资源量减少，山区地下水资源量增加。平原区平原区：多年平均地下水资源量减少：多年平均地下水资源量减少228228亿亿m m3 3，可开采，可开采量减少量减少309309亿亿m m3 3。山区山区：多年平均资源量增加：多年平均资源量增加348348亿亿m m3 3，可开采量增加，可开采量增加896896亿亿m m3 3。单位面积可开采量减少。单位面积可开采量减少。单位面积可开采量减少。单位面积可开采量减少。全国适宜开采或引用全国适宜开采或引用地下水的地区地下水的地区平均地下水开采模数平均地下水开采模数已由已由1515万万m m3 3/km/km2 2.a.a减少到减少到6 6万万m m3 3/km/km2 2.a.a。其中。其中南方南方平原区平原区为为17.817.8万万m m3 3/km/km2 2.a.a ，山区为，山区为6.46.4万万m m3 3/km/km2 2.a.a；北北方方平原区平原区为为6.66.6万万m m3 3/km/km2 2.a.a ，山区不足，山区不足2.52.5万万m m3 3/km/km2 2.a.a。3.3.地下水资源变化的原因地下水资源变化的原因 区域降水量发生了变化区域降水量发生了变化 人类工程活动使地下水补给量减少人类工程活动使地下水补给量减少 部分地区水文地质参数发生了变化部分地区水文地质参数发生了变化 地下水可开采资源的评价面积增大（地下淡水可地下水可开采资源的评价面积增大（地下淡水可 开采资源评价面积增加了近开采资源评价面积增加了近430430万万kmkm2 2）评价精度明显提高评价精度明显提高 二、地下水资源开发利用的特征二、地下水资源开发利用的特征1.1.地下水开采量持续增长地下水开采量持续增长 2020世纪世纪7070年代平均每年地下水开采量为年代平均每年地下水开采量为572572亿亿m m3 3，8080年代增加到年代增加到748748亿亿m m3 3，20002000年达到年达到10681068亿亿m m3 3，20082008年达到年达到10711071亿亿m m3 3。其中北方地区地下水开采量其中北方地区地下水开采量占全国开采量的占全国开采量的76%76%。地下水开采程度北方地区高于南方地区。地下水开采程度北方地区高于南方地区。北方地区除青海省外，开采程度均超过北方地区除青海省外，开采程度均超过20%20%。其中。其中天津市、河北省天津市、河北省和和北京市北京市开采程度超过开采程度超过100%100%，开采，开采程度超过或接近程度超过或接近70%70%的有的有山东、河南、山西、辽宁山东、河南、山西、辽宁。南方地区地下水开采程度除上海超过南方地区地下水开采程度除上海超过90%90%，贵州、，贵州、江苏、重庆超过江苏、重庆超过20%20%外，其它省（区、市）均小于外，其它省（区、市）均小于20%20%。2.2.地下水开采程度地区差异较大地下水开采程度地区差异较大 3.3.地下水供水比例与用水结构发生变化地下水供水比例与用水结构发生变化 供水比例：供水比例：地下水占总供水量的比例呈先增长再到基地下水占总供水量的比例呈先增长再到基本稳定的趋势，本稳定的趋势，19801980年为年为14.0%14.0%，20002000年为年为19.8%19.8%，20032003年为年为19.1%19.1%，20052005年以来基本稳定在年以来基本稳定在18.4%18.4%左右。左右。用水结构：用水结构：农业灌溉用地下水占地下水总用水量的比农业灌溉用地下水占地下水总用水量的比重呈递减趋势，已从重呈递减趋势，已从8080年代的年代的88%88%下降到下降到20082008年的年的62%62%；工业和生活用地下水的比重明显上升，工业和生活用地下水的比重明显上升，8080年代工业和生年代工业和生活用地下水的比重为活用地下水的比重为12.0%12.0%，到，到19991999年工业用地下水的比年工业用地下水的比重为重为18%18%，生活用地下水的比重为，生活用地下水的比重为20%20%。城市地下水开采：城市地下水开采：全国有全国有400400多个城市开采利多个城市开采利用地下水，在城市用水总量中，地下水占用地下水，在城市用水总量中，地下水占30%30%。北方城市以开采地下水为主，华北、西北城北方城市以开采地下水为主，华北、西北城市利用地下水比例分别高达市利用地下水比例分别高达72%72%和和66%66%。6.2 6.2 地下水资源开发利用中存在的问题地下水资源开发利用中存在的问题 近近2020年来，全国用水量急剧增长，地下水开采量年来，全国用水量急剧增长，地下水开采量平均以每年平均以每年2525亿亿m m3 3的速度增加。目前，全国的速度增加。目前，全国600600多座多座城市中有一半左右不同程度地存在缺水问题，但水城市中有一半左右不同程度地存在缺水问题，但水资源浪费问题仍相当突出，我国的万元工业产值耗资源浪费问题仍相当突出，我国的万元工业产值耗水量一般是发达国家的水量一般是发达国家的10-2010-20倍；每公斤粮食的耗水倍；每公斤粮食的耗水量是发达国家的量是发达国家的2-32-3倍。倍。一、地下水资源紧缺和水资源浪费并存一、地下水资源紧缺和水资源浪费并存二、地下水资源超采严重二、地下水资源超采严重 地下水超采是指一定地域内多年平均地下水实际地下水超采是指一定地域内多年平均地下水实际开采量超过了多年平均地下水可开采量，并造成了地开采量超过了多年平均地下水可开采量，并造成了地下水位多年持续下降的现象。下水位多年持续下降的现象。严重超采区判断的依据：严重超采区判断的依据：实际开采系数大于实际开采系数大于1.21.2；年平均地下水位下降速率大于年平均地下水位下降速率大于1.5m1.5m；引起地面沉降，且沉降速率大于引起地面沉降，且沉降速率大于10mm/a10mm/a；发生了海发生了海(咸咸)水入侵或荒漠化现象。水入侵或荒漠化现象。水源地超水源地超采状况采状况 全国全国240240个大型、特大型地下个大型、特大型地下水源地中，有水源地中，有5353个处于超采状个处于超采状态，年平均超采地下水态，年平均超采地下水6.426.42亿亿m m3 3；超采水源地个数最多和年平超采水源地个数最多和年平均超采量最多的是山东省，仅均超采量最多的是山东省，仅大型、特大型地下水水源地就大型、特大型地下水水源地就有有1313个超采，年均超采量近个超采，年均超采量近l l亿亿m m3 3 ；辽宁、江西、河北三省的大辽宁、江西、河北三省的大型、特大型水源地年超采量都型、特大型水源地年超采量都在在0.50.5亿亿m m3 3以上。以上。全国有全国有2424个省个省(自治区、直辖市自治区、直辖市)存在地下水超采存在地下水超采问题。问题。河北省超采面积最大，达河北省超采面积最大，达66973km66973km2 2，占该省平，占该省平原区面积的原区面积的91.6%91.6%；超采区面积超过；超采区面积超过10000km10000km2 2的还有的还有甘肃、河南、山西、山东等四省；超采区面积在甘肃、河南、山西、山东等四省；超采区面积在1000100010000km10000km2 2的有新疆、江苏、上海、安徽、北京、的有新疆、江苏、上海、安徽、北京、天津、黑龙江、辽宁、内蒙古、陕西和浙江等天津、黑龙江、辽宁、内蒙古、陕西和浙江等1111个个省省(自治区、直辖市自治区、直辖市)；超采区面积在；超采区面积在1001001000km1000km2 2之之间的有宁夏、海南、江西、云南、广东和吉林省；间的有宁夏、海南、江西、云南、广东和吉林省；广西和湖北省的超采面积不到广西和湖北省的超采面积不到l00kml00km2 2。行政区域超采状况行政区域超采状况三、地下水资源超采引发的生态环境问题三、地下水资源超采引发的生态环境问题 地下水超采，其实质是破坏了地下水及其赋存介质天然状态下地下水超采，其实质是破坏了地下水及其赋存介质天然状态下固有的固有的生成生成赋存赋存运动运动之间的平衡关系。地下水原有补排平之间的平衡关系。地下水原有补排平衡关系的失调，必然要在新的条件衡关系的失调，必然要在新的条件(即开采条件即开采条件)下寻求新的平下寻求新的平衡，在寻求新的平衡过程中，对原有的生态环境产生了一系列衡，在寻求新的平衡过程中，对原有的生态环境产生了一系列影响。影响。地下水地下水超采引超采引发的生发的生态环境态环境问问 题题地面沉降地面沉降地面塌陷地面塌陷泉水断流泉水断流海水入侵海水入侵土壤次生盐碱化土壤次生盐碱化荒漠化荒漠化 地面沉降是一种地面变形现象。地面沉降是一种地面变形现象。地面沉降是由于开地面沉降是由于开采深层承压地下水，降低了开采含水层的水头压力，从采深层承压地下水，降低了开采含水层的水头压力，从而导致粘土而导致粘土(淤泥淤泥)质隔水层及含水层中粘土质隔水层及含水层中粘土(淤泥淤泥)质透质透镜体被压缩，引起地面区域性下沉的现象。镜体被压缩，引起地面区域性下沉的现象。（1 1）地面沉降地面沉降 全国有全国有4040多座城市由于不合理开采地下水而发生了地多座城市由于不合理开采地下水而发生了地面沉降，其中沉降中心累计最大沉降量超过面沉降，其中沉降中心累计最大沉降量超过2m2m的有的有上海上海、天津天津、西安西安、太原太原，天津塘沽个别点最大沉降量已达天津塘沽个别点最大沉降量已达3.1m3.1m。西安市钟楼累积下西安市钟楼累积下沉了沉了75.1cm75.1cm，大雁塔什，大雁塔什字下沉字下沉225.2cm225.2cm，大雁，大雁塔向北倾斜塔向北倾斜88.4cm88.4cm。后果：后果：后果：后果：地面沉降使建筑地面沉降使建筑物基础下沉，公路、桥物基础下沉，公路、桥梁开裂，地下管道断裂梁开裂，地下管道断裂等等。雁塔区地裂缝大雁塔倾斜表6-1（2 2）地面塌陷地面塌陷 地面塌陷也是一种地面变形现象，多发生在隐地面塌陷也是一种地面变形现象，多发生在隐伏岩溶地下水开采区，因此，又称伏岩溶地下水开采区，因此，又称岩溶塌陷岩溶塌陷。由于。由于过量开采岩溶地下水，疏干或部分疏干了溶洞，受过量开采岩溶地下水，疏干或部分疏干了溶洞，受重力作用，溶洞之上的松散覆盖物塌落，地面形成重力作用，溶洞之上的松散覆盖物塌落，地面形成坑、槽、沟等塌陷现象，即为地面塌陷坑、槽、沟等塌陷现象，即为地面塌陷 。地面塌陷具有突发性，所以破坏性很大，往往地面塌陷具有突发性，所以破坏性很大，往往造成人身伤亡和重大经济损失，尤其是在人群密集造成人身伤亡和重大经济损失，尤其是在人群密集区及交通枢纽地带，危害特别大。区及交通枢纽地带，危害特别大。城市地面塌陷（3 3）泉水断流）泉水断流 由于地下水超采，地下水位大幅度下降，使泉水由于地下水超采，地下水位大幅度下降，使泉水断流。断流。（4 4）海水入侵）海水入侵 海水入侵是海海水入侵是海岸地区地下淡水超岸地区地下淡水超量开采而造成的海量开采而造成的海水向陆地流动的地水向陆地流动的地下径流。下径流。海水入侵示意图原理：原理：原理：原理：在天然条件下，沿海地区的地下淡水和咸水在天然条件下，沿海地区的地下淡水和咸水建立了水动力平衡。伸入陆地的楔形咸水和淡水体形建立了水动力平衡。伸入陆地的楔形咸水和淡水体形成天然的交界面。成天然的交界面。如果大量开采地下淡水，则会由于如果大量开采地下淡水，则会由于降落漏斗的扩大使天然地下水位降低，破坏了咸淡水降落漏斗的扩大使天然地下水位降低，破坏了咸淡水体之间的平衡，为了达到新的平衡，淡水和咸水界面体之间的平衡，为了达到新的平衡，淡水和咸水界面就会向陆地方向推移，造成淡水体的污染。就会向陆地方向推移，造成淡水体的污染。直接后果：直接后果：直接后果：直接后果：地下淡水的矿化度和氯离子浓度增高、地下淡水的矿化度和氯离子浓度增高、水质变差，从而失去了原有的利用价值。水质变差，从而失去了原有的利用价值。（5 5）土壤次生盐碱化）土壤次生盐碱化 在一些地表水资源比较丰富、引水条件较好的在一些地表水资源比较丰富、引水条件较好的半干旱、半湿润地区，由于大量引用地表水，进行半干旱、半湿润地区，由于大量引用地表水，进行大定额溉灌，造成浅层地下水水位长期处于高水位大定额溉灌，造成浅层地下水水位长期处于高水位状态，强烈的蒸发作用，导致地下水中的盐分在土状态，强烈的蒸发作用，导致地下水中的盐分在土壤中积累而使土壤盐碱化，这种现象称为壤中积累而使土壤盐碱化，这种现象称为土壤次生土壤次生盐碱化盐碱化。土地盐碱化（6 6）荒漠化）荒漠化 在内陆干旱区，人工生态林和下游荒漠河岸林及灌在内陆干旱区，人工生态林和下游荒漠河岸林及灌丛是绿洲生态环境安全的屏障，这些植被的生长对土壤丛是绿洲生态环境安全的屏障，这些植被的生长对土壤水分状况和地下水位的变化反映敏感。水分状况和地下水位的变化反映敏感。有研究资料表明，有研究资料表明，内陆干旱区内陆干旱区沙枣沙枣生长的最佳地下生长的最佳地下水位埋深为水位埋深为3 3，梭梭梭梭为为3 35 5，柽柳柽柳为为5 5，白刺、沙白刺、沙拐枣拐枣为为4 4，当地下水位埋深超过最佳地下水位埋深后，当地下水位埋深超过最佳地下水位埋深后，土壤水分便会下降，植被根系因吸收不到地下水而逐渐土壤水分便会下降，植被根系因吸收不到地下水而逐渐衰败，甚至死亡，进而导致土地沙化。衰败，甚至死亡，进而导致土地沙化。甘肃民勤沙化状况甘肃民勤沙化状况四、地下水环境污染严重四、地下水环境污染严重污染原因：污染原因：污染原因：污染原因：由于由于工业废水和生活污工业废水和生活污水排放量的增加，水排放量的增加，以及受农业大量使以及受农业大量使用农药、化肥的影用农药、化肥的影响，使我国地下水响，使我国地下水污环境受到染。污环境受到染。污染区域污染区域污染区域污染区域：地下水污染严重地区主要分布在城镇周地下水污染严重地区主要分布在城镇周围、排污河道两侧、地表污染水体分布区及引污农围、排污河道两侧、地表污染水体分布区及引污农灌区等。灌区等。污染趋势：污染趋势：污染趋势：污染趋势：地下水环境污染呈现出地下水环境污染呈现出由点向面由点向面、由城由城市向农村扩展的趋势市向农村扩展的趋势。6.3 6.3 地下水资源管理地下水资源管理 在掌握地下水资源分布、数量、质量的基在掌握地下水资源分布、数量、质量的基础上，通过人为对地下水资源的一种础上，通过人为对地下水资源的一种干预干预干预干预和和组组织织织织，使地下水资源得到合理开发和有效保护，以获得使地下水资源得到合理开发和有效保护，以获得最大的经济、社会和环境效益。最大的经济、社会和环境效益。一、地下水资源管理的目的一、地下水资源管理的目的二、地下水资源管理的内容二、地下水资源管理的内容1.1.基本内容基本内容 地下水位的控制与优化地下水位的控制与优化 地下水质保护、控制及分质供水地下水质保护、控制及分质供水 人工回灌与地下水库的建立与调蓄人工回灌与地下水库的建立与调蓄 健全的水资源管理机构和完善的水资源法规健全的水资源管理机构和完善的水资源法规2.2.为专门目的服务的地下水资源管理内容为专门目的服务的地下水资源管理内容(1)(1)为城市生活和工业用水服务的地下水资源管理为城市生活和工业用水服务的地下水资源管理控制城市发展规模、调整产业布局，合理配置控制城市发展规模、调整产业布局，合理配置水资源。水资源。控制地下水过量开采、开发地下水库，进行水控制地下水过量开采、开发地下水库，进行水资源的时空优化调蓄。资源的时空优化调蓄。合理开发利用水资源，实行分质供水。合理开发利用水资源，实行分质供水。(2)(2)为农业用水服务的地下水资源管理为农业用水服务的地下水资源管理井灌区用水管理井灌区用水管理 井灌区用水管理的井灌区用水管理的核心内容是核心内容是提高井灌效益、降低提高井灌效益、降低灌溉成本灌溉成本。需要做好以下几方面的工作：。需要做好以下几方面的工作：实行计划用水，充分发挥井灌工程效益实行计划用水，充分发挥井灌工程效益加强机井配套，提高抽水设备装置效率加强机井配套，提高抽水设备装置效率提高田间工程标准，以实现节水灌溉提高田间工程标准，以实现节水灌溉选用合理的灌水方法选用合理的灌水方法,提高井灌效益提高井灌效益建立健全井灌区管理体制，实行水资源统一管理建立健全井灌区管理体制，实行水资源统一管理 机井的养护机井的养护机井的养护机井的养护 机井的管理与养护机井的管理与养护 机井管理的责任制机井管理的责任制机井管理的责任制机井管理的责任制l l 建立健全机井技术档案建立健全机井技术档案l l 做好机井运行记录、防止井台沉陷做好机井运行记录、防止井台沉陷l l 定期进行维护性抽水定期进行维护性抽水l l 定期进行维护性清淤定期进行维护性清淤机泵的维修管理机泵的维修管理机泵的维修管理机泵的维修管理l l 加强水泵的运行管理加强水泵的运行管理l l 加强动力机的管理加强动力机的管理l l 提高管路效率提高管路效率l l 检修保养机泵各个部件检修保养机泵各个部件 机井管理的技术经济指标机井管理的技术经济指标机井完好率：完好机井数占机井总数的百分比。机井完好率：完好机井数占机井总数的百分比。E Ea a机井完好率机井完好率(100(100)；N N1 1 机井完好数（眼）；机井完好数（眼）；N Na a 机井总数机井总数(眼）。眼）。100（6-1）设备完好率：完好设备数占配套设备的百分比。设备完好率：完好设备数占配套设备的百分比。式中式中式中式中：E Eb b设备完好率设备完好率设备完好率设备完好率(100(100)；N N1 1 完好设备数（台）；完好设备数（台）；完好设备数（台）；完好设备数（台）；N Nb b 配套设备数数配套设备数数配套设备数数配套设备数数(台）。台）。台）。台）。100(6-2)能源单耗：从井中提水能源单耗：从井中提水1kt1ktm m时所消耗的能源数时所消耗的能源数 量量(电能电能kwh /ktm，油料，油料 kg/ktm)。式中：式中：式中：式中：e 能源单耗能源单耗(kwh /ktm或或kg/ktm）;某一时段消耗的电能或油料（某一时段消耗的电能或油料（kwh或或kg）;同一时段的抽水总量（同一时段的抽水总量（t）;Hi 抽水净扬程（抽水净扬程（m)。（6-3）灌溉成本：单位亩灌溉成本：单位亩次的灌溉费用（元次的灌溉费用（元/亩亩次）。次）。式中：式中：Cn灌溉成本（灌溉成本（元元/亩亩次）次）；C0年费用（包括年运行管理费和折旧费）；年费用（包括年运行管理费和折旧费）；年内灌溉亩次年内灌溉亩次(亩亩次）次）。(6-4)三、地下水资源管理的方法三、地下水资源管理的方法1.1.技术方法技术方法2.2.行政管理方法行政管理方法3.3.法律管理方法法律管理方法水文地质勘察技术方法水文地质勘察技术方法地下水信息的现代化管理方法地下水信息的现代化管理方法地下水优化管理与决策技术方法地下水优化管理与决策技术方法6.4 6.4 地下水资源保护地下水资源保护一、地下水资源保护的原则一、地下水资源保护的原则F开发利用与保护并重的原则开发利用与保护并重的原则F维护地下水资源多功能性的原则维护地下水资源多功能性的原则F流域管理与行政区域相结合的原则流域管理与行政区域相结合的原则F地下水资源保护的经济原则地下水资源保护的经济原则F取水、用水及排水全过程的保护原则取水、用水及排水全过程的保护原则二、建立地下水动态监测体系二、建立地下水动态监测体系1.1.地下水动态长期观测的目的地下水动态长期观测的目的地下水监测规范地下水监测规范为水利建设规划和抗旱、除涝、治碱提供设计为水利建设规划和抗旱、除涝、治碱提供设计依据；依据；为地下水水源地建设和管理，为地下水资源评为地下水水源地建设和管理，为地下水资源评价、保护和合理利用提供依据。价、保护和合理利用提供依据。2.2.地下水动态长期观测的任务地下水动态长期观测的任务通过对地下水动态监测资料的整理，发布地下水通过对地下水动态监测资料的整理，发布地下水情公报；情公报；通过对地下水动态监测资料的分析，查明其补排通过对地下水动态监测资料的分析，查明其补排条件，对地下水进行合理调控；条件，对地下水进行合理调控；利用地下水动态资料，推求论证有关水文地质参利用地下水动态资料，推求论证有关水文地质参数或其他参数；数或其他参数；依据地下水动态变化趋势，制定合理的地下水开依据地下水动态变化趋势，制定合理的地下水开采方案；采方案；通过对地下水质的监测，了解污染和盐化情况，通过对地下水质的监测，了解污染和盐化情况，提出合理的防治对策。提出合理的防治对策。3.3.地下水长期观测站网的建设地下水长期观测站网的建设（1 1）水位观测）水位观测（2 2）开采量监测）开采量监测（3 3）水质监测）水质监测（4 4）水温观测）水温观测 （1 1）观测站网规划的原则观测站网规划的原则（2 2）观测站网的布设观测站网的布设基本观测井网基本观测井网专门观测井网专门观测井网4.4.地下水动态观测内容地下水动态观测内容4.4.地下水动态资料的整理与分析地下水动态资料的整理与分析（1 1）长期观测资料的整理内容）长期观测资料的整理内容（2 2）长期观测资料的分析计算）长期观测资料的分析计算利用地下水动态资料，计算水文及水文地质利用地下水动态资料，计算水文及水文地质 参数；参数；进行地下水动态分析和预测。进行地下水动态分析和预测。三、地下水超采区生态环境治理与保护三、地下水超采区生态环境治理与保护1.1.科学规划、综合治理科学规划、综合治理2.2.突出重点、全面推进突出重点、全面推进3.3.合理配置水资源、合理调控地下水位合理配置水资源、合理调控地下水位4.4.总量控制、定额管理总量控制、定额管理5.5.实施地下水保护行动计划实施地下水保护行动计划建议参考建议参考超采区地下水资源开发利用管理办法超采区地下水资源开发利用管理办法四、城市地下水资源保护四、城市地下水资源保护健全地下水监管机制健全地下水监管机制加大污染防治力度加大污染防治力度构建地下水预测预警系统构建地下水预测预警系统建立水源地保护带建立水源地保护带