第九章地下水资源量的计算与

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1、第九章 地下水资源量的计算与评价,不可再生矿产资源与储量术语解释 地质储量：在地层中，某种矿产的总量。 地质储量按开采价值划分为表内储量和表外储量。 表内储量是指在现有技术经济条件下，有开采价值并能获得社会经济效益的地质储量。 表外储量是指在现有技术经济条件下，开采不能获得社会经济效益的地质储量，但当矿产价格提高或工艺技术改进后，某些表外储量可以转变为表内储量 可采储量：是指在现代工艺技术和经济条件下，能从储油层中采出的那一部分油量。,可再生资源水资源概念(与不可再生资源对比) 水资源 广义水资源（英国大百科全书）：水资源是自然界任何形态的水，包括气态水、液态水和固态水。只是对地球水分的简单描

2、述有用吗？ 狭义水资源：参与陆地水循环的液态水（一个水文年），在现有技术经济条件下可直接被利用、水质满足行业标准要求的水量。 地表水资源（目前使用的定义，属于狭义定义） 河流径流量，是一种年复一年不断更新的水资源（陆地水循环量） 地下水资源(地下水补给量) (天然条件下，多年均地下水补给量地下水补给量地下水排泄量) 在一个水文年内，地下水所获得的补给量（地下水循环量） 水资源地表水资源地下水资源重复量,一、水资源评价的内容 水资源评价主要是指对水资源数量、质量时空分布特征和开发利用条件的分析论证。 评价的重点对象一般是在现实经济技术条件下便于开发利用的淡水资源，特别是能迅速恢复补充的地表水和地

3、下水。水资源的使用价值取决于水的质量和数量两个方面。,水资源评价包括水质评价和水量评价，水质评价是水量评价的前提，水量评价则是评价工作的核心。 通常所讲的水资源评价往往是就水量评价而言的，又称水资源数量评价。,地下水的使用价值包括水质和水量两个方面。它是否能成为有使用价值的资源，首先由水质决定的。在水质符合利用要求的前提下。看其可资利用的数量有多少。 因此，地下水资源评价，应同时进行水质和水量的评价。地下水量的计算和评价比水质评价复杂得多；一般所说的进行地下水资源评价，都是在水质符合要求的前提下，着重对水量进行评价。,水资源数量评价的内容包括： 评价区各种天然水数量的时空分布规律的研究； 各种

4、水量的计算及其资源归属的分析； 可利用量的估算； 各类水利用现状的调查及其开发前景的预测； 论证解决供需矛盾的可能途径、控制调配水资源应采取的工程措施及对策建议等等。,供水水文地质勘察的主要任务之一就是要查明地下水的水质和水量，进行地下水资源评价。地下水量是处在地下水补给与排泄的动平衡中。是随着自然和人为因素的改变而变化的。特别是在大量开采地下水后，会引起地下水补给、排泄条件的改变，绐地下水量的准确计算带来不少困难。,地下水资源是按一定的地下水系统分布埋藏的，不论是孔隙水、裂隙水还是岩溶水，系统内部的水是一个有机整体，具有密切的水动力联系和水化学组分迁移聚集的完整性。,正确认识地下水系统的结构

5、以及系统与外界的联系，是评价地下水资源的基础。特别是在区域地下水水量评价时，更要注意与外围地区的水量联系，避免出现水量固化在计算区和水量重复计算的问题。,地下水资源量应按完整的地下水系统来进行。若指定的评价区仅为地下水系统的某个部分，水量计算时，计算区应适当扩大，使之覆盖一个完整的系统。如果评价区包容若干个地下水系统，则应按地下水圈划的结果，逐一评价。,二、根据“三水转化”的规律进行评价,在水文循环过程中，大气降水、地表水、地下水是相互联系、相互转化的统一体。一方面，地表水、地下水接受降水的补给并通过蒸散作用将水分释放到大气中；另一方面，地表水与地下水也不断进行着水量交换。 就某种意义上说，地

6、表水资源和地下水资源都是“三水转化”的中间产物。,自然条件下，大时空尺度三水转化的数量和运动规律往往具有宏观的稳定性，大气水、地表水、地下水之间保持一定的水量转化比例，各地区水资源的数量及各种水的更新周期也大体固定。,根据降水集中程度不同 在时间上可有雨季、旱季，丰水年、平水年、枯水年之分， 在地域上有干旱区、半干旱区、湿润区之别。 与之相对应，地表水量、地下水量也存在季节性的变化和多年周期的波动现象。不同季节或不同年份其补给量可以相差很大。,所以，要注意资源量评价与水量评价在时间概念上的差别，避免以枯水年或丰水年份的补给量作为开采条件下水量补给保证程度的论证依据。,水量转化的问题不仅存在于地

7、表水系统和地下水系统之间，即使在同一系统相邻子系统之间也是存在的，试图规定统一标准，严格界定转化量的归属，往往是不切合实际的，在实际工作中，因为考虑到地表水系统和地下水系统在结构形态、水动力特征等各方面的明显差别，地表水资源量评价和地下水资源量评价往往是分开进行的，某些水量的重复计算总是难免的。,根据三水转化的规律，对各系统间的水量耦合关系进行分析，在大体确定地表水资源量和地下水资源量的同时，通常考虑两者的重复计算量决定取舍，以保证整体水资源量上的整合。至于水资源的开发利用条件的分析，则应综合考虑地表水、地下水取用条件的经济技术合理性及环境效应，按地表水、地下水联合调度的思路进行，不应再将两者

8、分开。,三、根据发展变化的观点进行评价,随着科学技术水平的提高，人类控制、开发水资源的能力也会越来越强，一些现代方法利用、开发的水都有可能成为今后水资源评价的新对象，如海水淡化，陆地劣质水的资源化，土壤水的调控，冰川水、深层地下水的开发，生态用水的评价与保护等等。,1地下水资源的特点及分类,一、地下水资源的特点 地下水资源，既不同于矿产资源也不同于地表水资源，有它自己的特点。 可恢复性 a处于全球水循环体系之中 b在水资源的评价中要以补给量为核心 活动性及与周围环境的密切联系性 调节性(或储存量的可变性) 取决于含水层的规模和含水介质特点,可恢复性 当人工开采地下水时，在多数情况下，只要开采量

9、不超过一定限度，虽然井附近的地下水位要降低，使地下水的储存量暂时减少，但只要停止开采，水位又可逐渐恢复原位，即地下水的储存量又得到了补充；这就是地下水的可恢复性。,固体矿产，开一点就少一点。没有恢复补偿性质，石油等液体矿产也是如此。地下水虽然可以不断得到补给和更新，开采后可以补充恢复，但也不是取之不尽、用之不竭的。如果大量超采，也会造成地下水资源的消耗甚至枯竭。,活动性及与周围环境的密切联系性 由于地下水与周围环境（气候，水文条件及地质条件等）有密切的联系，所以大都具有流动或活动性，特别是与地表水联系得更加密切，常常可以互相转化。这种联系反映在含水层的平面和剖面边界条件上。包括地下水的补给和排

10、泄条件。,考虑到地下水的流动性，可用地下水的流量表示地下水的数量。由于人工开采地下水后，其边界条件可能发生变化。使地下水的流动状态改变，所以地下水的天然流量也不能完全反映地下水可被开采利用的数量。,调节性(或储存量的可变性) 地下水在含水层中始终处在不断地补给和消耗的新旧交替过程中。补给和消耗量在不同年份或季节是不同的，特别是补给量随时间变化较大。,当补给丰富、大于消耗时，含水层就把多余的水蓄集起来使地下水的储存量增加；当补给较少或暂时停止时，又可用储存的地下水维持消耗，使储存量减少。储存量的这种可变性，在地下水的补给、径流、排泄及开采过程中均起着调节作用。这种性质是其它矿产资源所不具备的。,

11、二、地下水资源量的分类,50一60年代国内曾广泛采用HA普洛特尼科夫的地下水储量分类。他将储量分为如下四类。 动储量： 静储量： 调节储量： 开采储量：,该分类在一定程度上反映了地下水量在天然状态下的客观规律，对我国当时地下水资源评价工作起过一定的作用。但它存在一些需要改进的缺点。,这种四大储量分类方法认为，将动储量加上调节储量作为开采储量。这种认识与实际相差甚远。因为没有考虑到开采条件下地下水流场的变化，而是建立在天然流场的情况下进行计算，所以不准确。,目前，我国较多的人主张将地下水资源量分为补给量、储存量和允许开采量(或可开采量)三类，既不用储量也不用资源，直接叫作地下水的各种量。,补给量

12、：是指天然状态或开采条件下，单位时间从各种途径进入该单元含水层(带)的水量。 补给来源：有降水渗入、地表水渗入、地下水侧向流入和垂向越流，以及各种人工补给。,注意：计算补给量时，应按自然状态和开采条件下两种情况进行。 实际上，许多地区的地下水都已有不同程度的开采，很少有保持天然状态的情况。因此，首先是计算现实状态下地下水的补给量，然后再计算扩大开采后可能增加的补给量。这后一种称为补给增量(或称诱发补给量、激发补给量、开采袭夺量、开采补充量等)。,来自地表水的补给增量： 当取水工程靠近地表水时，由于开采地下水使水位下降漏斗扩展到地表水体。可使原来补给地下水的地表水补给量增大，或使原来不补给地下水

13、，甚至排泄地下水的地表水体变为补给地下水。这就是开采时地表水对地下水的补给增量。,来自降水入渗的补给增量： 由于开采地下水形成降落漏斗，除漏斗疏干体积增加部分降水渗入外，还使漏斗范围内原来不能接受降水渗入补给的地区(例如沼泽、湿地等)，腾出可以接受补给的储水空间，因而增加了降水渗入补给量。,此外，由于地下水分水岭向外扩展，增加了降水渗入补给面积。使原来属于相邻均衡地段(或水文地质单元)的一部分降水渗入补给量，变为本漏斗区的补给量。,降水入渗的补给量，可按下列公式计算： 按降水入渗系数计算时： 式中：Q日平均降水入渗补给量（m3/d）； F降水入渗的面积（m2）； 年平均降水入渗系数； X年降水

14、量（mm）。,在地下水径流条件较差，以垂直补给为主的潜水分布区： 计算降水入渗补给量时： 式中： 一年内每次降水后，地下水水位升幅之和； 潜水含水层的给水度。,h,来自相邻含水层越流的补给增量： 由于开采含水层的水位降低，与相邻含水层的水位差增大。可使越流量增加或使相邻含水层原来从开采含水层获得越流补给，变为补给开采层。,来自相邻地段含水层增加的侧向流入补给量： 由于降落漏斗的扩展，可夺取属于另一均衡地段(或含水系统)地下水的侧向流入补给量。或某些侧向排泄量因漏斗水位降低，而转为补给增量。,来自各种人工增加的补给量： 包括开采地下水后各种人工用水的回渗量增加而多获得的补给量。,补给增量的大小，

15、不仅与水源地所处的自然环境有关：同时还与采水建筑物的种类、结构和布局，即开采方案和开采强度有关。当自然条件有利、开采方案合理、开采强度较大时，夺取的补给增量可以远远超过天然补给量。,例如 在傍河地段取水沿岸布井开采时，可获得大量地表水的入渗补给增量，并远大于原来的天然补给量成为可开采量的主要组成部分。但是，开采时的补给增量也不是无限制的。从上述补给增量的来源可以看出，它无非是夺取了本计算含水层或含水系统以外的水量。,从整个地下水资源的观点来看，邻区、邻层的地下水资源也要开发利用。这里补给量增加了那里就减少了。 从“三水”转化的总水资源的观点考虑，如果河水已被规划开发利用，这里再加大开采强度，大

16、量夺取河水的补给增量，则会减少了地表水资源。因此，在计算补给增量时，应全面考虑合理的袭夺而不能盲目无限制地扩大补给增量。,计算补给量时，应以天然补给量为主，同时考虑合理的补给增量。地下水的补给量是使地下水运动、排泄、水交替的主导因素，它维持着水源地的连续长期开采。允许开采量主要取决于补给量。因此，计算补给量是地下水资源评价的核心内容。,储存量：是指储存在单元含水层中的重力水体积。,潜水含水层的储存量，也称为容积储存量，可用下式计算： W地下水储存量（m3）； 含水岩石的给水度(小数或百分数)： V潜水单元含水层的体积（m3）。,承压含水层除了容积储存量外，还有弹性储存量，可按下式计算： 承压水的弹性储存量(m3)； 贮水(或释水)系数(无因次)； F单元承压含水层的面积(m2)； h承压含水层自顶板算起的压力水头高度(m)。,由于地下水的水位常常是随时间而变化的。地下水储存量也随时而异。这是由于地下水的补给与排泄不均衡而引起的。地下水的储存量在地下水的运动交替和地下水开采过程中起着调节作用。,在天然条件下，地下水的储存量呈