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1、第七讲 地下水资源和环境,Company Logo,,本章内容,13.1 地下水资源的概念,13.2 地下水资源的特性,13.3 地下水资源的分类,13.4 地下水资源的供水意义,Company Logo,,13 地下水资源,资源：是自然界存在，可被人类利用的一切 分可再生的和不可再生的，地下水为可再生资源 地下水是一种宝贵的、可再生资源淡水资源 地下水与地表水资源相比的优越之处有： 空间分布：广而均匀（地表水局限与水文网） 时间调节性：地下含水系统是天然水库，动态稳定 水质：水质优，洁净，水温恒定，不易受到污染，但污染后很难治理。 可利用性：一次性利用投资小，运用费用高 地下水资源：能从某一
2、地下水盆地中连续地、不至于引起不良结果地抽取的地下水量（柴崎达雄，1982提出）,Company Logo,,地下水资源概念的由来,为避免地下水位不断下降，限制水井井距、深度与采水量 1915年美国首次提出以含水层或盆地为单元的安全抽水量概念：“所谓安全抽水量，是在不致引起含水层发生危险的涸竭的情况下，能正常而持续地抽水的界限水量”柴崎达雄，1982。 后来发现，开采地下水会引起诸如：地面沉降、海水入侵、咸水入侵等造成巨大经济损失的环境损害。 安全抽水量的定义修改：“能从某一地下水盆地中连续地、不至于引起不良结果地抽取的地下水量”柴崎达雄）。 允许利用的地下水资源量，不仅受到自然条件的制约，还
3、受到技术、经济、社会乃至法律条件的制约。,Company Logo,,13.2 地下水资源的特征,13.2.1 系统性 形 成：地下水资源是按系统形成与分布的 系统内：地下水是一个统一的整体（有水力联系的），系统内部任何一部分的输入（补给或抽水），都会影响（波及）整个系统 系统性看：地下水资源量原则上等于含水系统的补给量 资源量按系统计算：以系统为单元统筹规划利用，开发与管理 难点：系统边界不易确定；边界有叠置，边界垮行政区域 问题：造成重复计算水量，人为夸大水量，开采过渡，难以管理（不同行政区）,Company Logo,,13.2.2 可恢复性,天然可再生的资源均具有可恢复性 地下水资源是
4、通过水文循环使水量恢复、水质更新的，循环过程是通过补给与排泄两个环节完成的。 恢复能力的强弱与水文循环的交替速度有关： 图示条件：比较哪个含水系统更优？ 一个恢复性很差的含水系统，其规模再大，储备水量再多，也会被用完（枯竭）而“无以为继”。 因此，可恢复性是供水水源的必需条件。,可恢复性,Company Logo,,可恢复性图,恢复能力的强弱与水文循环的交替速度有关： 图示条件哪个含水层系统可恢复性更优？,Company Logo,,13.2.3 调节性,表现在地下含水系统本身就是一个地下水库具有水库的功能，地下水库是天然形成的： 含水介质对水流起到阻滞作用延长过水时间 地质构造形成的“蓄水池
5、”，向斜盆地，断块盆地调节能力大小取决于： 地质构造的规模（容积大小-B）； 含水介质的储水能力给水度，含水层厚度m,Company Logo,,13.3 地下水资源的分类,地下水的分类考虑两方面因素 地下水自身的特性 （含水系统贮水与运动） 从供水的要求持续而均衡地供应一定的水量含水系统有着两类水量： 经常与外界交换的水量补给资源（A） 保持于含水系统中的水量 储存资源（B）,A,Company Logo,,13.3.1 地下水资源补给资源,补给资源：可以恢复与再生的，是与外界系统经常发生交替的水量。影响因素：受气候等因素影响，年与季节的变化量纲： 流量单位m3/a决定含水系统中地下水资源的
6、可恢复性数值大小 = 含水系统的补给量,Company Logo,,13.3.1 地下水资源储存资源,储存资源：不可以恢复的，是历史形成的不参与水循环交替的，基本不变的水。 影响因素：含水系统的空间形态（地质构造天然的地下水库库容） 量纲： 体积单位 m3 决定含水系统中地下水资源的可调节性 数值大小 = 经常有水的空间体积（给水度）,Company Logo,,补给资源与储存资源的比喻,比喻1：一个家庭的收入： 补给 工资收入（元/月）；储存 存款 比喻2：学校人数： 补给 招生数（千人/年）；储存：在校生总人数 比喻3：地表水库： 补给 入库水量（m3/年）；储存：库容量正常水位,Comp
7、any Logo,,13.4 地下水资源的供水意义,供水水源的一般要求： 长期持续性（永续发展的需要）多年性 均衡稳定性（短期考虑）时时供水 一个含水系统能够长期持续提供的水量是多少？ 13.4.1 补给资源的供水意义 原则上相当于: 含水系统的多年补给资源 = 补给量 不同类型含水系统的补给条件不同，供水意义也不同,不同条件的含水系统,Company Logo,,不同类型含水系统的供水（或排水）意义,试比较下图不同含水系统ae的供水意义。,Company Logo,,13.4.1 补给资源的供水意义,补给资源原则性的意义： 平均意义上的年月有波动，平均来估算 在某些特殊情况下可以大于补给量：
8、1）大气降水入渗增加；2）河流入渗补给增加 注意： 河流入渗增加的代价牺牲地表水资源 从“水资源”角度出发，此量是不存在的 承压水模拟演示实验中： 抽取地下水承压水从外界获得的补给量增加了。 这也是旁河取水的道理。,Company Logo,,13.4.2 储存资源的供水意义,储存资源的供水意义 起着调节作用保证供水均衡稳定性 当一个含水系统的补给资源很大，但动态很不稳定时，作为供水源地，储存资源就起到很大的调节作用 旱季借用储存资源的水，腾空库容，雨季再补充偿还 没有储存资源再丰富的补给资源也无法利用白白流走！补给与储存资源的关系：有借有还 有借不还（超量使用） 最终导致水资源消耗贻尽（枯竭
9、） 或产生不良结果,有借有还,本章思考题,Company Logo,,补给与储存资源的关系：有借有还,地下水库调蓄补给量,地下水库 储存,Company Logo,,思考题：比较两含水层的供水意义,分析比较： 1）补给条件 2）储存资源,第十三章结束,第十四章 地下水与环境 Groundwater and Environment,中国地质大学（武汉）水文地质学基础教学组,Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地质学基础,Company Logo,,14 地下水环境,14.1 与地下水有关的环境问题,14.2 地下水污染简介,14.2.1 主要污染源,14.2.2 水中迁移
10、方式,14.2.3 主要污染途径,14.2.4 污染防治,Company Logo,,14.1 与地下水有关的环境问题,主要人类活动对地下水的干扰（产生的不利影响）过量开发或排除地下水过量补充地下水污染物进入地下水 主要问题地下水位下降：开采条件恶化、水源枯竭地面沉降（或塌陷）生态环境退化：盐碱化、沼泽化和沙漠化（荒漠化）地下水污染海水入侵 其他,Company Logo,,我国水资源与环境的形势严峻,胡锦涛总书记 在2003年中央人口资源环境座谈会上强调以水资源的可持续利用 支撑经济社会的可持续发展,Company Logo,,14.2 地下水污染,广义 contamination 有危害狭
11、义 pollution 有危害 超过标准地下水污染 在人为影响下，地下水的物理、化学或生物特性发生不利于人类生活或生产的变化，称为 地下水污染达到一定程度，便不合乎供水水源的要求（对于不同用途的地下水，污染标准是不同的）地下水污染意味着可以利用的宝贵的地下水资源在减少 污染源-污染途径-污染防治与预测,Company Logo,,14.2.1 地下水污染源,污染物质主要来源于生活 污水与垃圾工业 污水与废渣农业 肥料与农药全球几乎找不出不受污染的净地 南极企鹅体内已检出滴滴涕 两极冰雪的铅浓度在逐年增加 我国50个城市调查，45个城市的地下水已受到硝酸盐、酚、氰、有机磷等的污染，包头市受氰化物
12、污染的面积达162km2,Company Logo,,14.2.2 污染在地下水迁移方式,污染物在地下水中的迁移由对流与弥散构成 对流：污染物与水流速度同步运移 弥散：分子扩散（浓度差产生）、机械弥散（速度差产生空隙大小、单孔速度不同）污染物在水中 -“污染晕”呈橄榄球状迁移,V1,V2,Company Logo,,14.2.3 地下水污染主要途径,污染物进入含水系统的主要途径 a. 湖塘污染对地下水的影响 b. 河流污染对地下水的影响 c. 污染物堆放对地下水的影响,Company Logo,,14.2.3 地下水污染主要途径,污染物进入含水系统的主要途径 a. 湖塘污染对地下水的影响 b.
13、 河流污染对地下水的影响 c. 污染物堆放对地下水的影响,Company Logo,,14.2.3 地下水污染主要途径,污染物进入含水系统的主要途径 a. 湖塘污染对地下水的影响 b. 河流污染对地下水的影响 c. 污染物堆放对不同地下水系统的影响,思考：有害垃圾堆放何处？A、B、C,Company Logo,,14.2.4 地下水污染防治（与预测）,首先要控制污染源，力求污染物质经处理后再行排放其次，根据岩性、地下水流动系统分析污染条件，将可能发生污染的工矿企业安置在不易污染地下水的部位 从技术层面看，利用地下水运动定律： Q = K I W 减小污染物（水体）与地下水的水头差 降低污染物（水体）与地下水体之间的渗透性 减小污染物（水体）与地下水的接触面积第十四章结束,Company Logo,,
