《地下水资源量的计算与评价》由会员分享,可在线阅读,更多相关《地下水资源量的计算与评价(44页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 地下水资源量的计算与评价,地下水资源评价包括地下水水质评价和地下水水量评价两个方面。本章主要介绍地下水资源量的计算与评价 。,第九章 地下水资源量的计算与评价,1 地下水资源的特点及分类 2 地下水允许开采量的计算方法 3 地下水资源评价,第九章 地下水资源量的计算与评价 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,既不同于固体矿产资源,也不同于地表水资源,有它自己的特点。可以概括为系统性、流动性、可恢复性、可调节性等四个方面的特点。 1、系统性 所谓系统性,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。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源
2、的特点及分类,一、地下水资源的特点 1、系统性 人类对地下水资源的认识从水井(水源地)评价发展到含水层、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,人为分割为相互独立的含水层或单元,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,结果导致各地争水、水质恶化、环境质量日趋下降。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,一、地下水资源的特点 2、流动性 地下水资源是流体,在补给、径流、排泄的过程中,不断循环流动,因此地下水资源是动态资源。地下水资源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,都是以周围地段甚至
3、整个系统的水量为代价的。那种将流经本地区(段)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实,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,一、地下水资源的特点 3、可恢复性 又称为可再生性。地下水始终处于流动状态,在不断接受外界水量和溶质补充的同时,也将系统内部水量连同水中所含的物质排泄出去。 在天然条件下,补、排水量在多年间可以大体平衡,各地段水量和水质保持相对稳定。在地下水开发利用过程中,如果系统排出的水量不超过某一特定值,则大部分水量可以通过外界的补给得到补偿。 地下水资源的可恢复性是地下水资源可持续利用的保证。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下
4、水资源的特点及分类,一、地下水资源的特点 4、可调节性 调节性主要是针对水量而言,指地下水在系统结构的作用下,使不连续的降水和水量输入变为相对连续、均匀输出的这种自然特性。 一般来说,地表水系统的水量调节能力较差,水量、水位的动态变化与降水过程极为密切,滞后、延迟效应均不明显,获得的降水补给量可以快速地排出。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,一、地下水资源的特点 4、调节性 与地表水相比,地下水更具有调节性。集中的降水补给可积蓄在季节变动带中,然后缓慢释放,缓慢径流的路程效应可平抑各处来水的波动,发挥削峰填谷的作用。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资
5、源的特点及分类,二、地下水资源的分类 20世纪70年代以前,我国采用前苏联的地下水储量分类,即分为动储量、静储量、调节储量和开采储量四类。 动储量:单位时间内流经含水层(带)横断面的地下水体积,即地下水的天然径流量; 静储量:地下水位年变动带以下含水层(带)中储存的重力水体积; 调节储量:地下水位年变动带内重力水的体积; 开采储量: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、水质恶化等不良后果。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 20世纪70年代后期,我国提出了自己的地下水资源分类,该方案于于1989年由国家
6、计划委员会正式批准为国家标准(GBJ27-88)。 中华人民共和国建设部于2001年颁布的国家标准供水水文地质勘察规范(GB50027-2001)中仍执行该方案。 该方案将地下水资源划分为补给量、储存量和允许开采量三类:,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 1、补给量 指天然状态或开采条件下,单位时间内,通过各种途径进入含水层(或含水系统)的水量。 一般包括地下水径流补给量、大气降水的入渗补给量、地表水的入渗补给量、越流补给量和人工补给量等。 2、储存量 指地下水在补给与排泄过程中,某一时间段内在含水层(或含水系统)中储存的重力水体积。,第九章
7、地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 2、储存量 在潜水含水层中,储存量的变化主要反映为水体积的改变,称为体(容)积储存量,可用下式计算: W = F h 式中:W地下水的储存量(m3); 含水层的给水度; F潜水含水层的面积(m2); h潜水含水层的厚度(m) 。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 2、储存量 在承压含水层中,压力水头的变化主要反映弹性水的释放,称为弹性储存量,可按下式计算: W弹*F h 式中:W弹承压水的弹性储存量(m3); *贮水(或释水)系数; F 承压含水层的面积(m2); h
8、承压含水层自顶板算起的压力水头高度(m)。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 3、允许开采量 又称可开采量,指通过技术经济合理的取水构筑物,在整个开采期内出水量不会减少,动水位不超过设计要求,水质和水温变化在允许范围内,不影响已建水源地正常开采,不发生危害性环境地质现象等前题下,单位时间内从含水系统或取水地段中能够取得的水量。 简言之,允许开采量就是用合理的取水工程,能从含水系统或取水地段中取得出来,但不会引起一切不良后果的最大出水量。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 4、允许开采量的组成 (
9、1)允许开采量与开采量的关系 允许开采量与开采量是不同的概念。开采量是指目前正在开采的水量或预计开采量,它只反映了取水工程的产水能力。开采量不应大于允许开采量;否则,会引起不良后果。 允许开采量的大小取决于地下水的补给量和储存量的大小,同时还受技术经济条件的限制。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 4、允许开采量的组成 (2)允许开采量的组成 地下水在开采以前,雨季补给量大于消耗量,含水层内储存量增加,水位抬高,流速增大;雨季过后,消耗量大于补给量,储存量减少,水位下降,流速减小。 从一个周期的时间来看,这段时间的总补给量和总消耗量是接近相等的
10、,即Q补Q排。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 4、允许开采量的组成 (2)允许开采量的组成 在人工开采地下水时,天然排泄量减少,补给量增加,即为补给增量。在开采状态下,可以用下面水均衡方程表示: (Q补 + Q补)(Q排Q排)Q开 Fh/t 式中:Q补开采前的天然补给量(m3d); Q补开采时的补给增量(m3d); Q排开采前的天然排泄量(m3d); Q排开采时天然排泄量减少值(m3d); Q开人工开采量(m3d);,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 4、允许开采量的组成 (2)允许开采量的
11、组成 在开采状态下,可以用下面水均衡方程表示: (Q补 + Q补)(Q排Q排)Q开 Fh/t 式中:含水层的给水度; F开采时引起水位下降的面积(m2); t 开采时间(d); h在t时间段内开采影响范围内的平均水位降(m)。,第九章 地下水资源量的计算与评价 1 地下水资源的特点及分类,二、地下水资源的分类 4、允许开采量的组成 (2)允许开采量的组成 由于天然补给量与天然排泄量近似相等,即Q补Q排,并且开采量在数值上已接近或等于允许开采量,所以: Q允开 Q补 +Q排 + Fh/t 这个方程表明,允许开采量实质上是由三部分组成的: 1)增加的补给量(Q补),可称为开采夺取量; 2)减少的天
12、然排泄量(Q排),可称为开采截取量; 3)可动用的储存量(Fh/t)。,第九章 地下水资源量的计算与评价,1 地下水资源的特点及分类 2 地下水允许开采量的计算方法 3 地下水资源评价,第九章 地下水资源量的计算与评价 2 地下水允许开采量的计算方法,计算地下水的允许开采量是地下水资源评价的核心问题。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,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水量均衡法、解析法、数值法、相关外推法、开采抽水法和“黑箱法”等。 为了保证计算结果的准确性,在实际工作中应根据
13、资料情况、评价的目的和计算方法的适用范围选用多种方法计算,以便进行比较、验证。,第九章 地下水资源量的计算与评价 2 地下水允许开采量的计算方法,一、水量均衡法 1、基本原理 水量均衡法是水量计算中最常用、最基本的方法。一个均衡区内的含水层系统,在任一时段t内补给量与排泄量之差,恒等于此含水层系统中水体积的变化量。据此可以建立水均衡方程式: Q补Q流入Q越入Q河渗Q雨渗Q人补(m3/d); Q排Q流出Q越出Q溢出Q蒸发Q实开(m3/d),第九章 地下水资源量的计算与评价 2 地下水允许开采量的计算方法,一、水量均衡法 1、基本原理 由前述对允许开采量的分析可知,如果是稳定型开采动态,则允许开采
14、量为: 如果是合理的消耗型开采动态,则为: 式中,Q排减少的排泄量 ;Q补为开采时增加的补给量;Smax为最大允许降深;T为开采年限,一般取50100a。,第九章 地下水资源量的计算与评价 2 地下水允许开采量的计算方法,一、水量均衡法 1、基本原理 补给量Q补和排泄量Q排的组成项目很多,要根据具体条件来确定它们的组成,从而建立水均衡方程。 例如,我国南方的岩溶水地区,主要补给来源是Q雨渗和Q河渗,其次是侧向流入Q流入,排泄项中主要是Q溢出,其次是Q流出及Q蒸发。 只要采用恰当的开采方式,可以充分截取补给,减少排泄,则计算允许开采量的公式可简化为: Q允开Q雨渗十Q河渗 用补给量作为允许开采量
15、,第九章 地下水资源量的计算与评价 2 地下水允许开采量的计算方法,一、水量均衡法 2、计算步骤 步骤1:划分均衡区 (1)在区域地下水资源量计算中,以地下水系统边界圈定的范围为均衡区; (2)局域地下水水量计算中,均衡区需要人为划分,均衡区的边界尽量选择天然边界或地下水交换量容易确定的边界; (3)如果均衡区面积大,水文地质条件复杂,均衡要素差别大,还可以根据含水介质成因类型和地下水类型的组合作为分区依据。例如在基岩山区平原地区,可分为基岩山区裂隙水、平原区松散孔隙水等一级子区;,第九章 地下水资源量的计算与评价 2 地下水允许开采量的计算方法,一、水量均衡法 2、计算步骤 步骤1:划分均衡
16、区 (4)如果同一区内的水文地质条件还有较大差异,可以按不同的定量指标划分为若干段。分段指标通常是含水层导水系数、给水度、水位埋深、动态变幅及包气带岩性等,以便于测定均衡要素为原则。 步骤2:确定均衡期 均衡期一般以年为单位,也可将旱季、雨季分开来计算,这样可以简化均衡方程中的项目。,第九章 地下水资源量的计算与评价 2 地下水允许开采量的计算方法,一、水量均衡法 步骤3:确定均衡要素,建立均衡方程 均衡要素指通过均衡区的边界流入和流出水量项的总称。进入的水量项称为补给项,流出的水量项称为排泄项。 (1)分析各个均衡区有哪些均衡要素; (2)确定天然条件下补给量和排泄量; (3)确定开采条件下的补给增量和可能减少的消耗量; (4)建立均衡方程。,第九章 地下水资源量的计算与评价 2 地下水允许开采量的计算方法,