《水资源分析与评价》课程设计(共21页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上水资源分析与评价课程设计焦作地区水文地质条件分析 与岩溶水资源评价 设计人 班 级: 10-01 专 业: 水文与水资源工程 学 号: 指导教师: 赵彦琦 河南理工大学资环环境学院 二O一三年六月目录第一章 前言2 第一节 焦作市概况2 第二节 课程设计目的4第二章 自然地理及地质概况5 第一节 气象水文5 第二节 地形地貌5 第三节 地质构造6第三章 区域水文地质条件8 第一节 含水性类型及特征8 第二节 含水层分布规律及特征8 第三节 岩溶水的补给、径流及排泄条件9 第四节 岩溶水的动态特征10 第五节 岩溶水水化学特征.10第四章 地下水开发利用现状及问题12
2、第一节 地下水开发利用现状12 第二节 地下水开发利用中的问题12第五章 岩溶水资源评价14 第一节 地下水资源评价方法概述14 第二节 岩溶水资源评价15 第三节 岩溶水资源保护规划与保护措施17第六章 结论及建议19 第一章 前言 第一节 焦作市概况一、 基本情况焦作市位于河南省西北部,现辖2市4县4区和1个高新技术产业开发区,总面积4071.1平方公里,总人口355.13万,其中非农业人口104.57万,农业人口250.56万。二、焦作市交通位置 焦作市交通位置图 焦作市位于河南省西北部,总面积4071.1平方千米,北依太行山与山西省接壤,南临黄河与郑州、洛阳相望。焦作有着优越的区位优势
3、,地处我国南北交汇点,东西结合部,具有承东启西、沟南通北的枢纽地位。焦作有着便利的交通优势,地处黄河南北之通道,扼晋豫两省之要冲,自古就是豫西北地区重要的物资集散地。境内有焦枝、焦太、焦新、月侯四条铁路线,境内已建成焦郑、焦晋两条高速,正在建设焦温、新焦济、济洛三条高速。三、焦作市总体资源焦作市是焦作市矿藏十分丰富:有矿产资源40多种,探明储量的有煤炭、石灰石、铝矾土、耐火粘土、硫铁矿等20多种,其中煤田可开采储量6亿吨,为单一的优质无烟煤,是化工和钢铁工业的理想原料;耐火粘土埋藏浅,易开采, 是生产陶瓷、耐火材料的优质原料,已探明储量5049万吨;铁矿保有储量2726万吨,工业储量740.6
4、 万吨,以磁铁矿为主,含铁量32%;石灰石预测储量100亿吨,是生产纯碱、乙炔、水泥等产品的优质原料;硫铁矿保有储量3475.5万吨,占全省储量的41%。 焦作市水资源丰富。流域面积在100平方公里以上的河流有23条,还有引沁渠、广利渠两大人工渠,有群英水库、青天河水库、白墙水库、顺涧水库等较大水库,地表水资源充裕;焦作市还是天然的地下水汇集盆地,已探明地下水储量35.4亿立方米。经过数十年的发展,现已形成以能源、电力、冶金、建材、化工、旅游为主,轻纺、食品、医药等综合发展的新兴工业城市。矿产资源作为国民经济和社会发展的重要物质基础,在我市的经济和社会发展中起着重要的作用。三、 焦作市经济和社
5、会发展概况 “九五”末,全市国内生产总值完成228.6亿元,年平均增长3.5%,其中第二产业增加值完成115.7亿元,年均增长2.2%,人均国内生产总值达到6913元,比“八五”末增加648元,比全省平均水平高出1473元,接近全国平均水平,地方财政收入完成11.1亿元,年平均增长8.5%。全社会固定资产投资完成50.2亿元,五年累计完成274亿元,年均增长2.24%。从整体上看,在“九五”期间,我市经济结构不断调整和优化,基础设施建设步伐加快,三产比重由“八五”末的17.1:57.4:25.5调整到17.2:50.6:32.2,以旅游业为龙头的第三产业提高较快,并正在成为新的经济增长点;能源
6、、交通、通讯、水利等基础产业和基础设施建设进一步加强,但仍存在着经济结构不尽合理、经济增长的效益不高,人口、资源、环境面临巨大压力等问题 第二节 课程设计的目的1、根据野外调查和指导老师提供的资料,全面了解焦作地区气象、水文、地质、水文地质条件。2、熟悉掌握均衡法评价水资源的基本原理及应用条件。3、分析焦作地区的地质及水文地质条件及地下水开发利用情况。4、选用补给量、排泄量和径流模数法正确评价焦作地区的岩溶水资源。5、根据焦作地区的水文地质条件,制定岩溶水的保护规划及措施。 第二章 自然地理及地质概况 第一节 气象水文焦作的气候属大陆季风型温暖带半干旱性气候,四季分明。多年平均气温14.9,多
7、年平均降水量为594.4mm,年最大降水量为921.6mm(1965年),年最小降水量为289.4mm(1981年)。降水年内分配不均,多集中在六、七、八月份,三个月降水量约占全年降水量的65%左右。区内河流有丹河、峪河、西石河、三门河,丹河属黄河水系,其余属海河水系。丹河和峪河为常年性河流,其它为季节性河流。第二节 地形地貌焦作市分为两大地貌单元:北部为太行山区,南部为黄河、沁河冲洪积平原。全区地形,西北高,东南低。北部山区地面高程+200- +1790m,地形陡峭,河谷深切,岩石裸露,发育地表岩溶景观,地面起伏大。市区及市区南部为山前倾斜平原区,地形略向南、南东倾斜,由北向南逐渐降低,地面
8、标高+80- +200m。在长期内外地质营力的相互作用下,形成了山地和冲洪积平原两个一级地貌单元。根据地貌成因和形态特征,山地和冲洪积平原共划分为七个二级地貌单元。分述如下:一山地(1) 构造侵蚀中山分布于市区北部山西境内的晋庙铺、柳树口、夺火一带,山体呈北东向展布,标高+1000- +1790m,地形陡峭,沟谷深切,似峰林地貌。组成山体岩性以元古界变质岩为主。(2) 构造溶蚀低山分布于寨豁、赵庄、西村、黑龙王庙一线以北,地面标高+500- +1000m。地形起伏较大,沟谷深切。组成山体岩性多为中奥陶灰岩,地表岩溶发育,有溶隙、溶沟、溶槽及大型溶洞。(3) 构造侵蚀丘陵分布于近山前地带,标高+
9、200- +500m,山顶呈浑圆状,山坡平缓。地表多出露中奥陶系灰岩和石炭二叠系砂页岩。 二山前倾斜平原分布于山前一带,由季节性河流堆积而成。由坡洪积斜地、冲洪积扇群、扇(间)前洼地和交接洼地组成。(1) 坡洪积斜地不连续地分布于市区东北部的方庄、薄壁(见山前地带),有重力和坡面水流作用堆积而成,粘土、碎石、卵石等组成的坡积物呈倒石堆状或围绕坡麓堆积构成坡积群,坡积群相连组成坡积斜地。(2) 冲洪积扇在丹河、西石河、三门河、子房沟、翁涧河等河流的出山口处,间歇性暂时洪流堆积作用形成了一系列冲洪积扇。不同时期、不同河流的洪积扇重叠或相连,呈带状沿太行山前连成一片。组成物质为粉质粘土、粘土、卵砾石
10、等。(3) 扇前洼地分布于铁路线以南至新河间的朱村于村墙南待王一带,为西石河、翁涧河、山门河洪积扇的前缘地带,地形低洼,地面标高+95- +85m,微向东南倾斜。组成物质为粉质粘土、粘土为主,夹有砂层。(4) 交接洼地分布于新河大沙河一带,为黄河、沁河的冲积平原和太行山山前冲洪积平原之间的交接洼地,由粉质粘土、粉细砂土组成。地势低洼,地面标高+100- +90m,微向东南倾斜。在山前冲洪积平原中上部,分布有十几座煤矿。采煤引起地表下沉变形,地表形成塌陷坑。据调查,焦作矿区有较大的塌陷坑17个,塌陷面积近70 km2。第二节 地质构造本区广泛发育了燕山运动以来所形成的各种构造形迹,断裂构造尤为发
11、育,多为高角度正断层。受断裂构造控制,区内地层形成由北向南呈阶梯状下降的单斜式构造形式,倾角为1020。区内主要构造体系轮廓有东西向构造,北东向构造和北西向构造东西向构造主要为凤凰岭断层和朱村村断层,断裂规模大,切割深度较大,早、 .更新世活动较强烈,并对区域型构造格局和地形、地层分布等有一定的控制作用。凤凰岭断裂沿走向大致分为三段,各段活动略有差异。西石河以西,由近于平行的五条东西向断层组成,断层错断古生界地层,断距小于100m,上新世以来断层落差约为250m,局部见有断裂错段晚上更新世早中更新地层,表明中更新世前断层曾有过活动。西石河以西至焦作市北,断裂沿山前向东延伸,在地貌上构成山区和平
12、原自然分界。在焦作市以东的平原区,断层隐伏于新生界地层之下。北东向断裂是本区最发育的构造,规模较大的断裂有九里山断层、马坊泉断层和薄壁断层,规模较小断裂更多,有三十九号井断层、王封断层、三号井断层、西仓上断层等。这些北东向断层将焦作西部地层切割成地垒和地堑断块,将焦作东部的地层切割成南升北降的阶梯状断块。北西向断裂有平陵断层和武陟断裂,断裂规模和活动性都次于其他方向断裂。第三章 区域水文地质条件第一节 含水性类型及特征 焦作市河流众多,大多发源于晋东南地区,水量比较丰富,较大的河流有20多条,分别汇入黄河和海河。属于黄河水系的有沁河、丹河、蟒河、逢石河、济河、大峪河等;属于海河水系的有峪河、大
13、沙河等。 依据含水介质特征、储水条件、地层时代和含水层富水性,区内含水层可以划分为寒武系奥陶系灰岩岩溶含水层组、石炭系薄层灰岩岩溶含水层和第四系松散沉积物空隙水含水层组。第二节 含水层的分布规律及特征一、寒武奥陶系灰岩岩溶含水层组含水层岩性主要为奥陶系中统灰岩和寒武系中统灰岩,总厚900m,岩溶裂隙发育,富含裂隙岩溶水,是本区最富水的含水层。在北部山区呈裸露型,山前倾斜平原区掩埋于石炭二叠和新生界地层之下,呈埋藏型。岩溶发育程度和含水层富水性与岩性、构造、地形、地貌等条件有关。主干断层包括凤凰岭断层带、朱村断层带、九里山断层带和方庄断层带是岩溶地下水径流带和富集带,岩石破碎,岩溶发育,裂隙密集
14、,岩溶水沿这些主干断层富集、运动。凤凰岭断层带上分布着数个大型水源地,其中岗庄水源地,在0.05km2的面积上分布有50个水源井,取水量超过1.5m3/s。凤凰岭断层与朱村断层之间的焦西矿区、凤凰岭断层与九里山断层相交出来的三角形区域即演马、韩王、九里山、古汉山一带,在东西向主干构造控制下,北东向断裂构造发育,造成岩石破碎,岩溶发育,并发育有溶洞,富水性强,是岩溶水极强富水区,单井出水量大于3000m3/d,最大可达16000m3/d。处于该区的演马矿、九里山矿、王封矿等均是大型岩溶水充水煤矿,常发生大型岩溶水突水事故。方庄断层和九里山断层相汇处附近即冯营、方庄一带,奥陶系灰岩埋深小于500m
15、,岩溶也比较发育,单井出水量1000-3000m3/d,是岩溶水强富水区。朱村断层以南和焦东矿区的凤凰岭断层以南,奥陶系灰岩岩溶含水层深埋于新生界和石炭二叠系地层之下,岩溶发育微弱,富水性较差,是弱富水区。北部山区奥陶系灰岩出露于地表,岩溶水水位埋深大,岩溶发育程度和富水性具有不均匀性。 8二、 石炭系薄层灰岩岩溶含水层石炭系薄层灰岩岩溶水分布于山前冲洪积平原上的石炭系薄层灰岩中。石炭系有5-11层薄层灰岩,其中第八层灰岩和第二层灰岩分布比较稳定,八灰厚6-10m,二灰厚4-21m,含裂隙岩溶水。八灰和二灰位于大煤之下,距煤层分别是20m和70m,是煤层底板充水含水层,常造成矿井底板突水。石炭
16、系薄层灰岩地表出露很小,直接接受大气降水入渗补给量非常有限,仅在近山前及九里山、演马矿一带与第四系松散沉积物条带状接触的区域,接受上部空隙水的越流补给。因此,石炭系薄层灰岩是煤层底板的直接充水层,对煤矿生产构成威胁,但供水意义不大。三、第四系松散沉积物空隙水含水层组空隙水主要分布于山前冲洪积平原区,含水层主要为砂砾石层或中细砂层,顶板埋深为20-40m。受地质、地貌和水文地质条件的影响,含水层富水性空间分布不均。丹河、西石河、三门河等河流的冲洪积扇上,含水层为砂砾石层,厚度20-50m,导水性和渗透性强,补给、径流条件好,富水性最强。单井出水量扇体上部为3000-5000m3/d。冲洪积平原的
17、扇间区,含水层为砂、砂砾石,连续性差,常呈透镜体,厚度为10-15m,导水性和渗透性较差,单井出水量500-1000m3/d。坡洪积裙区,含水层是坡洪积的碎石和砾石,连续性差,多呈透镜状,局部半胶结,富水性最差,单井出水量小于500m3/d。第三节 岩溶水的补给、径流和排泄 焦作北部太行山区是岩溶水补给区,地表分布有大面积的寒武奥陶系碳酸盐岩,地表及地下岩溶发育,且山区大气降水丰富,扩大气降水入渗是焦作岩溶水重要补给来源之一,见下图。丹河常年有水,流经碳酸岩盐分布区,河床渗漏严重,多年平均渗漏量为1.60m3/s。西石河、三门河、子房沟河流属季节性河流,经碳酸岩盐分布区,河水在距出山口5-10
18、km地段全部漏失补给地下水。地表水沿河渗漏也是焦作岩溶水的重要补给来源之一。图41 岩溶水接受补给方式剖面示意图 岩溶水在焦作北部、西部接受补给后,由北向南、向东南以水平径流方式向山前排泄区径流汇集。赵庄断层是一条弱导水断层,岩溶水以赵庄断层为界形成水位差达70-200m的底下水力陡坎。断层北为高水位区,岩溶水水位与大气降水同步变化,丰水期(每年9-10月)水位200-240m,枯水期(每年3-5月)水位130-160m,水位升降幅度与降水量大小成正比。断层南是低水位区。岩溶水水位低,水位受大气降水和人工开采的双重影响,年水位变幅小,丰水期水位仍80-85m左右,枯水期水位70-80m,年水位
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