《地下水资源评价》PPT课件.ppt
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1、第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述2 地下水资源量的计算地下水资源量的计算3 地下水水质评价地下水水质评价 第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述一、地下水资源的特点一、地下水资源的特点 地地下下水水资资源源,既既不不同同于于固固体体矿矿产产资资源源,也也不不同同于于地地表表水水资资源源,有有它它自自己己的的特特点点。可可以以概概括括为为系系统统性性和和整整体体性性、流流动性、可恢复性、可调节性动性、可恢复性、可调节性等四个方面的特点。等四个方面的特点。1、系统性和整体性、系统性和整体性 所谓系统性和整体性,是指由一定的地质结构组织而成所谓系统性
2、和整体性,是指由一定的地质结构组织而成的、具有密切水力联系的统一整体。的、具有密切水力联系的统一整体。一、地下水资源的特点一、地下水资源的特点1、系统性和整体性、系统性和整体性人类对地下水资源的认识从人类对地下水资源的认识从水井水井(水源地水源地)评价发展到评价发展到含水层、含水岩组,直到含水系统整体评价含水层、含水岩组,直到含水系统整体评价。过去,人们把具有密切水力联系的统一整体,人为分过去,人们把具有密切水力联系的统一整体,人为分割为相互独立的割为相互独立的含水层或单元含水层或单元,分别进行水量、水质的评,分别进行水量、水质的评价,并用这种评价结果指导地下水资源的开发利用,结果价,并用这种
3、评价结果指导地下水资源的开发利用,结果导致各地争水、水质恶化、环境质量日趋下降。导致各地争水、水质恶化、环境质量日趋下降。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述一、地下水资源的特点一、地下水资源的特点2、流动性、流动性 地下水资源是流体,在地下水资源是流体,在补给、径流、排泄补给、径流、排泄的过程中,的过程中,不断循环流动,因此地下水资源是不断循环流动,因此地下水资源是动态资源动态资源。地下水资源。地下水资源的数量和质量随外界条件变化而变化。的数量和质量随外界条件变化而变化。在任一地点获取的地下水量,都是以在任一地点获取的地下水量,都是以周围地段甚至整周围地段甚至整个系统
4、的水量个系统的水量为代价的。为代价的。那种将流经本地区那种将流经本地区(段段)的地下水的地下水视为已有的资源观,显然违背了水资源流动性这一客观事视为已有的资源观,显然违背了水资源流动性这一客观事实实 第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述一、地下水资源的特点一、地下水资源的特点3、可恢复性、可恢复性 又又称称为为循循环环再再生生性性。地地下下水水始始终终处处于于流流动动状状态态,在在不不断断接接受受外外界界水水量量和和溶溶质质补补充充的的同同时时,也也将将系系统统内内部部水水量量连连同水中所含的物质排泄出去。同水中所含的物质排泄出去。在在天天然然条条件件下下,补补、排排水
5、水量量在在多多年年间间可可以以大大体体平平衡衡,各各地地段段水水量量和和水水质质保保持持相相对对稳稳定定。在在地地下下水水开开发发利利用用过过程程中中,如如果果系系统统排排出出的的水水量量不不超超过过某某一一特特定定值值,则则大大部部分分水水量可以通过外界的补给得到补偿。量可以通过外界的补给得到补偿。地地下下水水资资源源的的可可恢恢复复性性是是地地下下水水资资源源可可持持续续利利用用的的保保证。证。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述一、地下水资源的特点一、地下水资源的特点4、可调节性、可调节性 调调节节性性主主要要是是针针对对水水量量而而言言,指指地地下下水水在在系系
6、统统结结构构的的作作用用下下,使使不不连连续续的的降降水水和和水水量量输输入入变变为为相相对对连连续续、均均匀匀输输出出的这种自然特性。的这种自然特性。一一般般来来说说,地地表表水水系系统统的的水水量量调调节节能能力力较较差差,水水量量、水水位位的的动动态态变变化化与与降降水水过过程程极极为为密密切切,滞滞后后、延延迟迟效效应应均均不明显,获得的降水补给量可以快速地排出不明显,获得的降水补给量可以快速地排出。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述一、地下水资源的特点一、地下水资源的特点4、调节性、调节性 与与地地表表水水相相比比,地地下下水水更更具具有有调调节节性性。集集
7、中中的的降降水水补补给给可可积积蓄蓄在在季季节节变变动动带带中中,然然后后缓缓慢慢释释放放,缓缓慢慢径径流流的的路路程程效应可平抑各处来水的波动,效应可平抑各处来水的波动,发挥削峰填谷发挥削峰填谷的作用。的作用。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述二、地下水资源评价的原则二、地下水资源评价的原则(1)可持续利用的原则)可持续利用的原则(2)“三水三水”相互转化,统一评价的原则相互转化,统一评价的原则(3)以丰补欠,调节平衡的原则)以丰补欠,调节平衡的原则三、地下水资源评价的内容三、地下水资源评价的内容(1)地下水水质评价)地下水水质评价(2)地下水水量评价)地下水水量评
8、价(3)开采技术条件评价)开采技术条件评价(4)环境影响评价)环境影响评价(5)防护措施评价)防护措施评价第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 1 1 概述概述2 地下水资源量的计算地下水资源量的计算3 地下水水质评价地下水水质评价 地下水资源的分类地下水资源的分类 20世纪世纪70年代以前,我国采用前苏联的地下水储量分年代以前,我国采用前苏联的地下水储量分类,即分为类,即分为动储量、静储量、调节储量和开采储量动储量、静储量、调节储量和开采储量四类。四类。动储量:动储量:单位时间内流经含水层(带)横断面的地下单位时间内流经含水层
9、(带)横断面的地下水体积,即地下水的天然径流量;水体积,即地下水的天然径流量;静储量:静储量:地下水位年变动带以下含水层(带)中储存地下水位年变动带以下含水层(带)中储存的重力水体积;的重力水体积;调节储量:调节储量:地下水位年变动带内重力水的体积;地下水位年变动带内重力水的体积;开采储量:开采储量:用技术经济合理的取水工程,能从含水层用技术经济合理的取水工程,能从含水层中取出的水量,并要求开采期内不发生水量减少、水质恶中取出的水量,并要求开采期内不发生水量减少、水质恶化等不良后果。化等不良后果。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算地下水资源的分
10、类地下水资源的分类 2020世纪世纪7070年代后期,我国提出了自己的地下水资源分类,年代后期,我国提出了自己的地下水资源分类,该方案于于该方案于于19891989年由国家计划委员会正式批准为国家标准年由国家计划委员会正式批准为国家标准(GBJ27-88GBJ27-88)。中华人民共和国建设部于中华人民共和国建设部于20012001年颁布的国家标准年颁布的国家标准供水供水水文地质勘察规范水文地质勘察规范(GB50027-2001GB50027-2001)中仍执行该方案。中仍执行该方案。该方案将地下水资源划分为该方案将地下水资源划分为补给量、储存量和允许开采补给量、储存量和允许开采量量三类:三类
11、:第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算一、补给量及其计算一、补给量及其计算v定义:定义:在天然或开采条件下,单位时间内以各种形式和途径进入区内在天然或开采条件下,单位时间内以各种形式和途径进入区内含水层(计算均衡区含水层或含水系统)的水量含水层(计算均衡区含水层或含水系统)的水量补给形式:补给形式:大气降水渗入、地表水渗入、地下水侧向径流、越层补大气降水渗入、地表水渗入、地下水侧向径流、越层补给,人工回灌补给等方式给,人工回灌补给等方式 分类:分类:v天然补给量天然补给量:天然状态下,进入计算区含水层的水量。:天然状态下,进入计算区含水层的水量。
12、v开采补给量(补给增量)开采补给量(补给增量):扩大开采后可能增加的补给量或在开:扩大开采后可能增加的补给量或在开采条件下由于水文地质条件改变夺取的额外补给量。(开采补给采条件下由于水文地质条件改变夺取的额外补给量。(开采补给量是地下水在开采条件下夺取过来的额外补给量。)量是地下水在开采条件下夺取过来的额外补给量。)第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算一、补给量及其计算一、补给量及其计算v开采补给量的组成:开采补给量的组成:地表水的补给增量地表水的补给增量降雨入渗的补给增量降雨入渗的补给增量相邻含水层的越流补给增量相邻含水层的越流补给增量相邻地段
13、含水层增加的侧向入流补给量。相邻地段含水层增加的侧向入流补给量。各种人工增加的补给量各种人工增加的补给量v开采补给量的特点:开采补给量的特点:开采前并不参与所研究的含水层单元地下水的水开采前并不参与所研究的含水层单元地下水的水量均衡,而仅在开采激化下,由于改变了水动力条件后才被夺取过来。量均衡,而仅在开采激化下,由于改变了水动力条件后才被夺取过来。所以开采补给量和天然补给量不同。一般开采规模越大,激化程度越所以开采补给量和天然补给量不同。一般开采规模越大,激化程度越强,而可能夺取的开采补给量也越多。强,而可能夺取的开采补给量也越多。v因此,补给量是评价地下水资源保证程度的重要依据。因此,补给量
14、是评价地下水资源保证程度的重要依据。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算一、补给量及其计算一、补给量及其计算补给量的计算补给量的计算1、降水补给量的计算:、降水补给量的计算:Q降降=PF2、越流补给量:、越流补给量:Q越越=FH(K/m)3、灌溉水入渗补给量:、灌溉水入渗补给量:灌溉渠系入渗补给量:灌溉渠系入渗补给量:Q渠渠=Q引引m m=v(1-)田间回归补给量:田间回归补给量:Q渠渠=渠渠Q渠灌渠灌 Q井井=井井Q井灌井灌4、侧向补给量:、侧向补给量:Q侧侧=KiF5、河道渗漏补给量:、河道渗漏补给量:W河河=(Q上上-Q下下)(1-)(L/
15、L)第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算二、储存量及其计算二、储存量及其计算 定义:定义:指地下水在补给与排泄过程中,某一时间段内在指地下水在补给与排泄过程中,某一时间段内在含水层含水层(或含水系统)(或含水系统)中储存的重力水体积。中储存的重力水体积。在在潜潜水水含含水水层层中中,储储存存量量的的变变化化主主要要反反映映为为水水体体积积的的改改变,称为变,称为体(容)积储存量体(容)积储存量,可用下式计算:,可用下式计算:W=W=F F h h 式中:式中:W地下水的储存量地下水的储存量(m(m3 3);含水层的给水度;含水层的给水度;F潜水含
16、水层的面积潜水含水层的面积(m(m2 2);h潜水含水层的厚度潜水含水层的厚度(m)(m)。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算二、储存量及其计算二、储存量及其计算 在在承承压压含含水水层层中中,压压力力水水头头的的变变化化主主要要反反映映弹弹性性水水的的释释放,称为放,称为弹性储存量弹性储存量,可按下式计算:,可按下式计算:W W弹弹*F F h h 式中:式中:W W弹弹承压水的弹性储存量承压水的弹性储存量(m(m3 3);*贮水贮水(或释水或释水)系数;系数;F F 承压含水层的面积承压含水层的面积(m(m2 2);h h 承压含水层自顶板
17、算起的压力水头高度承压含水层自顶板算起的压力水头高度(m)(m)。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算二、储存量及其计算二、储存量及其计算v按地下水储存量的动态分(按地下水储存量的动态分(一般针对潜水一般针对潜水):):天然调节储存量天然调节储存量:指在一个地下水补给周期中,含水层中最高与最低水指在一个地下水补给周期中,含水层中最高与最低水位之间的容积储存量。位之间的容积储存量。固定储存量:固定储存量:指在一个地下水补给周期中(通常为一年或多年)最低水指在一个地下水补给周期中(通常为一年或多年)最低水位以下含水层中的容积储存量。可分为人工调节储存
18、量和永久储存量。位以下含水层中的容积储存量。可分为人工调节储存量和永久储存量。v人工调节储存量:人工调节储存量:指地下水受周期补给的条件下,采取人工的方法,指地下水受周期补给的条件下,采取人工的方法,暂时支出的固定储存量,但这部分固定储存量可在地下水丰水期时或采暂时支出的固定储存量,但这部分固定储存量可在地下水丰水期时或采用人工回灌地下水时,地下水接受大量的补给而得到补充。用人工回灌地下水时,地下水接受大量的补给而得到补充。v永久储存量:永久储存量:指采用技术经济合理的取水建筑物无法获得的容积储存指采用技术经济合理的取水建筑物无法获得的容积储存量或通过技术经济合理的取水建筑物虽然能获得这部分容
19、积储存量,但量或通过技术经济合理的取水建筑物虽然能获得这部分容积储存量,但在整个开采期内地下水动态(水质和水量等)会发生恶化和产生危害性在整个开采期内地下水动态(水质和水量等)会发生恶化和产生危害性的工程地质现象而不允许开采的储存量。的工程地质现象而不允许开采的储存量。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算三、允许开采量及其计算三、允许开采量及其计算 又又称称可可开开采采量量,指指通通过过技技术术经经济济合合理理的的取取水水构构筑筑物物,在在整整个个开开采采期期内内出出水水量量不不会会减减少少,动动水水位位不不超超过过设设计计要要求求,水水质质和和
20、水水温温变变化化在在允允许许范范围围内内,不不影影响响已已建建水水源源地地正正常常开开采采,不不发发生生危危害害性性环环境境地地质质现现象象等等前前题题下下,单单位位时时间间内内从从含含水水系系统或取水地段中能够取得的水量。统或取水地段中能够取得的水量。简简言言之之,允允许许开开采采量量就就是是用用合合理理的的取取水水工工程程,能能从从含含水水系系统统或或取取水水地地段段中中取取得得出出来来,但但不不会会引引起起一一切切不不良良后后果果的的最大出水量。最大出水量。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算三、允许开采量及其计算三、允许开采量及其计算允许
21、开采量与开采量的关系允许开采量与开采量的关系允允许许开开采采量量与与开开采采量量是是不不同同的的概概念念。开开采采量量是是指指目目前前正正在在开开采采的的水水量量或或预预计计开开采采量量,它它只只反反映映了了取取水水工工程程的的产产水水能能力力。开采量不应大于允许开采量;否则,会引起不良后果。开采量不应大于允许开采量;否则,会引起不良后果。允允许许开开采采量量的的大大小小取取决决于于地地下下水水的的补补给给量量和和储储存存量量的的大大小,同时还受技术经济条件的限制。小,同时还受技术经济条件的限制。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算三、允许开采量
22、及其计算三、允许开采量及其计算 计计算算地地下下水水的的允允许许开开采采量量是是地地下下水水资资源源评评价价的的核核心心问问题题。计算允许开采量的方法,也称为地下水资源评价方法。计算允许开采量的方法,也称为地下水资源评价方法。由于各地水文地质条件的差异,已有资料详细程度不同,由于各地水文地质条件的差异,已有资料详细程度不同,以及对计算成果要求的精度不同,可以采用不同的计算方法。以及对计算成果要求的精度不同,可以采用不同的计算方法。目前应用较广泛的计算方法主要有目前应用较广泛的计算方法主要有水量均衡法、解析法、水量均衡法、解析法、数值法、相关外推法、开采抽水法和数值法、相关外推法、开采抽水法和“
23、黑箱法黑箱法”等。等。为了保证计算结果的准确性,在实际工作中应根据为了保证计算结果的准确性,在实际工作中应根据资料资料情况、评价的目的和计算方法的适用范围情况、评价的目的和计算方法的适用范围选用多种方法计算,选用多种方法计算,以便进行比较、验证。以便进行比较、验证。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算水量均衡法水量均衡法 1 1、基本原理、基本原理 水水量量均均衡衡法法是是水水量量计计算算中中最最常常用用、最最基基本本的的方方法法。一一个个均均衡衡区区内内的的含含水水层层系系统统,在在任任一一时时段段t内内补补给给量量与与排排泄泄量量之之差差,恒
24、恒等等于于此此含含水水层层系系统统中中水水体体积积的的变变化化量量。据据此此可可以以建建立水均衡方程式:立水均衡方程式:Q补补Q流入流入Q越入越入Q河渗河渗Q雨渗雨渗Q人补人补(m3/d););Q排排Q流出流出Q越出越出Q溢出溢出Q蒸发蒸发Q实开实开(m3/d)第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算水量均衡法水量均衡法1 1、基本原理、基本原理 由由前前述述对对允允许许开开采采量量的的分分析析可可知知,如如果果是是稳稳定定型型开开采采动动态,则允许开采量为:态,则允许开采量为:如果是合理的消耗型开采动态,则为:如果是合理的消耗型开采动态,则为:式式
25、中中,Q Q排排减减少少的的排排泄泄量量;Q Q补补为为开开采采时时增增加加的的补补给给量;量;SmaxSmax为最大允许降深;为最大允许降深;T T为开采年限,一般取为开采年限,一般取5050100a100a。第八章第八章 地下水资源评价地下水资源评价 2 2 地下水资源量计算地下水资源量计算水量均衡法水量均衡法1 1、基本原理、基本原理 补补给给量量Q Q补补和和排排泄泄量量Q Q排排的的组组成成项项目目很很多多,要要根根据据具具体体条条件来确定它们的组成,从而建立水均衡方程。件来确定它们的组成,从而建立水均衡方程。例例如如,我我国国南南方方的的岩岩溶溶水水地地区区,主主要要补补给给来来源
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