地表水与地下水的关系

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1、地表水与地下水的关系Date1 地表水和地下水之间存在着密切的水力联 系和频繁的转化关系。 近几十年来,受自然因素和人类活动的影响 ,地表水与地下水之间的转化关系趋于复杂 化,引起水循环的变化,诱发了一系列生态 环境负效益,使水资源及生态问题突显。一、地表水与地下水关系概述Date2地表水水 体污 染 物地下水土壤水有机污染物无机污染物Date3Date4污染物： 停留、转化、 降解、迁移Date5Non-point sourceDate6二、北京市地下水概况1 水文地质概况 2 地下水开发利用概况 3 地下水管理现状Date71、水文地质概况 地下水赋存条件与分布规律北京市三面环山，永定河冲

2、洪积扇、潮白河冲积扇和温 榆河冲积扇构成了北京市平原区的主体，为地下水赋存 提供了优良地质条件。自西北向东南，地下水含水层由单层结构过渡到多层结 构，由单一的砂卵砾石层逐渐过渡到粉细砂层、砂砾石 层与粘土层垂向上层与粘土层垂向上 的交互叠置的交互叠置。地下水的性质由地下水的性质由西西 部潜水部潜水逐渐过渡到逐渐过渡到 东部多层承压水。东部多层承压水。 Date8 地下水补径排特征补给来源：降雨入渗补给、地表水体入渗补给、山前侧向径流补给和农田灌溉水入渗补给。径流：与地形基本一致，北京市地下水的径流方向总体由西北向东南方向流动。排泄：大规模的人为开采，以及向下游排泄。Date92、地下水开发利用

3、概况 北京市平原区目前主要利用是浅层地下水。全市多年平 均地下水总资源量为25.6亿m3，其中平原区资源量为 22.9亿m3。 地下水可开采量为23.8 亿m3，其中平原区可开 采量为21.5亿m3。 全市多年平均开采量为 26.2亿m3。与1980年相 比，地下水储量累计减 少64.5亿m3。Date102004年，全市总供水量 为34.6亿m3，其中地表 水供水量为5.7亿m3；地 下水供水量为26.8亿m3 ；其它水源2.1亿m3。2004年，全市总用水量为 34.6亿m3，其中生活用水 12.8亿m3；农业用水13.5 亿m3；工业用水7.7亿m3 ；生态环境用水0.6亿m3 。200

4、42004年供水量分配年供水量分配20042004年用水量分配年用水量分配Date11n n地下水在我市供水系统中占有着极其重要的位置。地下水在我市供水系统中占有着极其重要的位置。近年来地下水在供水系统中比例呈现明显上升趋势。近年来地下水在供水系统中比例呈现明显上升趋势。 统计数统计数 据显示，据显示，20042004年地下水已占全市总供水量的年地下水已占全市总供水量的7878。Date12 在地下水开发利用中产生了一系列问题(1)地下水水位持续下降(3)地面沉降面积逐步扩大(2)地下水水质日益恶化(4)地下水污染突发性事故增多Date13 目前超采区面积已达到5900km2，严重超采区为25

5、00km2Date14(1) 连续多年的地下水严重超采，使得地下水位持续下降。多年地下水埋深变化趋势多年地下水埋深变化趋势Date15（3） 地下水水质日益恶化。多年地下水水质监测结果显示：III类水井数量在逐渐减少 ，IV和V类水井数量呈上升趋势。其中类、类水井的 超标污染物主要为硝酸盐氮、氨氮、亚硝酸盐氮和总硬度 。 平原区不同监测井水质变化平原区不同监测井水质变化Date16Date17 部分水厂的水源井部分水厂的水源井总硬度总硬度含量超标。含量超标。Date18 部分水厂的水源井部分水厂的水源井硝酸盐氮硝酸盐氮超标。超标。Date19城区城区自备井水质监测数据显示：2001年监测三环内

6、169眼 自备井水样，合格率仅为5.9%；三环与四环内296眼自备 井，合格率仅11.5%；2004年监测400眼自备井，合格率 20%。郊区郊区目前30万人在饮用四高水，159万人饮用低标准自来水。地下水污染呈现出由城区向郊区扩散，由浅层向深 层发展的趋势。Date202003年城近郊区地下水监测点有机物含量分布情况表（g/L）分析项目城区丰台区朝阳区标准值苯未检出04977.9*未检出0.01三氯甲烷0.4780.489.9320.1650.6210.06二氯乙烯未检出00.822未检出0.03三氯乙烯5.8250.07714.300.0770.4870.07四氯乙烯2.3120.0672

7、.2520.0626.0740.04四氯化碳0.2500.0311.4720.0770.1660.002注：注：* *最大值监测井位于丰台区北天堂填埋场最大值监测井位于丰台区北天堂填埋场局部地区还检出了有机污染物。Date21（3 3）地面沉降面积逐步扩大）地面沉降面积逐步扩大 已在平原区形成了已在平原区形成了5 5大沉降区，即东郊八里庄大郊亭沉降区（大沉降区，即东郊八里庄大郊亭沉降区（722mm722mm）、）、 东北郊来广营沉降区（东北郊来广营沉降区（565mm565mm）、昌平沙河八仙庄沉降区（）、昌平沙河八仙庄沉降区（688mm688mm）、）、 大兴榆垡礼贤沉降区（大兴榆垡礼贤沉降区

8、（661mm661mm）和顺义平各庄沉降区（）和顺义平各庄沉降区（250mm250mm）。）。Date22将台米各庄地下水位严重下降区变化趋势将台米各庄地下水位严重下降区变化趋势统计数据显示，2003年地下水水位严重下降区面积为 4108km2，地下水降落漏斗面积908km2。Date23（4）地下水污染突发性事件也逐渐增多。据统计，2003年以来，我市先后发生了10起大的地下水污 染事件。海淀区北安河村、大兴区鹅房村等3处农药污染事件；平谷区上宅村、东高村、海淀区白家疃地区等水污染事 件5起；海淀区四季青镇村自备井污染事件等2起。Date243、地下水管理现状2004.5.19，北京市水务局

9、成立。市水务局的主要职能是在承担原北京市水利局全部水行政管理职责外，承担北京市城市供水、节水、排水与污水处理方面的工作，以及规划市区内地下水的开发、利用和保护工作等职责。 Date25自自19781978年以来，市水务系统相继年以来，市水务系统相继建立了地下水水位和水质监建立了地下水水位和水质监 测体系测体系。目前已经建立了多个。目前已经建立了多个机井的在线监测。机井的在线监测。监测站房Date26制定了严格的地下水机井管理制度，全市机井实现了装表计量制定了严格的地下水机井管理制度，全市机井实现了装表计量 ，月统月报。，月统月报。半地下式（半地下式（ 大兴）大兴）Date27三、正在开展的相关

10、工作针对目前地下水所存在的问题，市水务局准备全面系统地开展地下水的研究工作，主要确定了以下研究内容：Date28重点开展项目安排序号项目名称1地下水普查及其功能区研究2北京市平原区地下水污染源调查3北京市平原区地下水年龄测定4地下水污染成因分析及典型污染源控制技术研究5平原区水文地质参数率定与校核6地面沉降与地下水开发利用关系研究7山前浅埋重点区岩溶地下水勘察评价与开采潜力研究8北京市地下水资源评价及污染防控技术研究与示范9地下水管理信息与决策支持系统研究10地下水应急水源地可持续利用研究 Date29地表水与地下水关系研究热点北京地区地表地下水力联系密切，相互补充 和影响频繁。地下水的补充主

11、要依靠降雨和河流 ，其速度远远小于开采量和开采速率，长期下去 的环境影响难以预计。因此，为了保证区内水资源可持续利用，保 护地质生态环境，必须加强地表水与地下水的相 互演化关系的动力学机制研究，建立高仿真性的 动力学模型以定量模拟和评价地表水与地下水污 染演化关系，分析二者之间互馈机制及其对生态 环境的影响，为区内水资源持续利用和可再生性 维持机理与调控技术与途径提供科学依据。Date30研究进展 近年来，在北京地区地表水、地下水的相 互关系、影响、优化调度、污染预防和资 源管理等方面做了大量的研究，建立了河 流与地下水关系演化的动力学机制与数值 仿真模拟系统。 正在研究北京地区地下水可再生能

12、力变化 规律，正确评价北京地区地下水脆弱性。Date31地下水浅层地下水超标显著区发现北京市地下水质部分地区超标氯代烃的污染来源及迁移转化规律丰台机务段机车修理厂 北京市浅层地下水综合 污染指数评价图氯代烃超标比较严重的地区 与工业区的分布有很好的一 致性Date32采用新技术，解决水土环境污染关键问题 建立了土壤、地下水、地表水污染物迁移转化、识别模型 树木年轮技术(区域土壤污染史) 污染物源识辨技术 污染场精细结构解析技术各类土壤污染物组分特征识别（燃煤和交通污染、石 油化工；工业排放、白色污染、橡胶制品、驱虫剂等污染 物） 同位素碳分析技术(地下水污染源追踪)l 污染修复技术 电催化修复

13、技术(地下水脱氯降解) 16S rDNA克隆库技术(水库沉积物污染史) pH微电极原位测试技术(水库沉积物水 界面生物膜微环境)2003.4表层2003.4水下5米水、土土 壤：DDT和六六六的累积模式 地表水：氮、磷和重金属迁移模式、土壤侵蚀模型 地下水：盐分影响氮迁移转化模型(密云水库水质保护调控系统)耦合生物降解作用的氯代烃迁移转化模型(地下水污 染模拟、优化施肥控制化肥污染技术)千千 家家 店店汤汤 河河 口口冯冯 家家 峪峪黑黑 山山 嘴嘴 镇镇大大 阁阁 镇镇土土 城城 镇镇杨杨 木木 栅栅 子子 乡乡l污染源追踪技术l污染迁移转化模拟技术Date33研究展望 揭示地表水与地下水转

14、化的动力学机制以及水循 环规律和更新速率，评价地下水可更新能力； 以饱和非饱和流理论为基础，构建地表水与 地下水相互转化的数值仿真模型，定量描述地表 水与地下水相互转化关系以及水文生态效应，评 价可持续利用的水资源量； 提出区内水资源可再生维持途径，丰富和发展水 科学的理论与方法，为区内水资源合理开发利用 与生态环境保护提供科学依据和技术支持。Date34四、项目介绍 北京地下水循环再生能力研究建立典型地区水文地质概念模型，研究北京市平原区地下水循环演化和更新能力，建立北京地区地下水再生能力评价标准，编制区域地下水再生能力分区图，设置不同情景，并预测强烈开采条件下的地下水的演化趋势。 Date

15、35研究思路 以系统理论为指导，以地表水与地下水转 化关系的动力学机制与仿真模拟为主线； 采用长观资料分析、野外调查、原位试验 、室内模拟与理论分析相结合； 综合运用地质学、环境科学、陆地水文学 、水文地质学、多孔介质流体动力学、数 值仿真模拟，同位素和“3S”技术等学科理 论与方法；Date36研究方法1、设计和布置同位素和水化学以及岩（土）样的补充采样点，并进行样品 的采集和分析测试； 2、利用同位素和水化学组分的标记作用和记时特征，分析地下水补、径、排特征，初步确定湖水与地下水关系；3、建立典型剖面和典型地区地下水流数值模拟模型，评价地下水循环强度及其空间分布规律；预测极度干旱强烈开采或“南水北调”补水等变异条件下地下水循环系统的演化趋势。4、识别典型水流路径上的水岩作用，并对典型剖面上水文地球化学反应路径进行模拟。5、建立典型剖面及典型研究区反应性溶质运移模型，并预测区域地下水化学演化趋势。6、建立地下水14C溶质迁移模拟模型，评价深层地下水的可更新能力及其变化规律。Date37Date38