第四講 地下取水水源論證（束龍倉）.ppt

第四講建設(shè)項目地下取水水源論證 河海大學(xué)水資源環(huán)境學(xué)院束龍倉Tel 025 83787491 O mail dragonshu 主要內(nèi)容 概述 論證的工作等級與論證范圍 地?zé)崴?礦泉水水量分析 地下水水質(zhì)評價 地下取水水源地可開采量的計算 取水的可靠性與可行性分析 混合取水論證 實例 一 地下取水的含義 地下取水是指建設(shè)項目利用取水建筑物直接從地下取用水資源 含地?zé)崴?礦泉水 第一節(jié)概述 取水構(gòu) 建 筑物包括 管井 筒井 大口井 水平集水工程 斜井等 第一節(jié)概述 管井 井徑150 600mm 深度 20 300m 第一節(jié)概述 筒井 大口井 井徑2 5m 深度 40m 第一節(jié)概述 斜井 傾角20 40 斜長 50 200m 垂直深度一般 100m 第一節(jié)概述 二 地下取水水源論證 1 地下取水水源論證是針對建設(shè)項目提出的取水方案 包括取水方式和取水量等 而言的 在建設(shè)項目取用水合理性分析的基礎(chǔ)上進行 通過合理確定建設(shè)項目地下取水水源論證工作等級及論證范圍 分析以下內(nèi)容 第一節(jié)概述 1 區(qū)域水文地質(zhì)條件 含水層特征 地下水的補給 徑流 排泄條件等 第一節(jié)概述 2 地下水開發(fā)利用狀況 第一節(jié)概述 第一節(jié)概述 3 對論證范圍內(nèi)地下水?dāng)?shù)量與質(zhì)量進行計算和評價 4 計算確定水源地地下水的可開采量 5 分析取水水源的可靠性 取水對周邊水資源狀況和環(huán)境的影響 以及取水井布設(shè)的合理性及可能受到的影響等 第一節(jié)概述 2 要求在區(qū)域水資源 包括地表水和地下水 狀況 開發(fā)利用現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上 遵循水資源合理配置的原則 避免取水水源工程的重復(fù)建設(shè) 相互襲奪 第一節(jié)概述 三 地下取水水源論證思路與程序 地下取水水源論證的基本思路見圖4 1 第一節(jié)概述 第一節(jié)概述 工作等級和工作深度 水平年的確定 論證范圍的確定 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 一 工作等級 1 確定工作等級要考慮的主要因素 1 首先要考慮建設(shè)項目取用地下水的水量及水質(zhì)的要求 2 水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度 3 水文地質(zhì)勘察研究程度 匯編P177 4 地下水開發(fā)利用程度 超采區(qū) 平衡區(qū) 和尚有潛力區(qū) 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 一 工作等級 2 工作等級及其工作深度綜合考慮上述主要因素 將地下取水水源論證的工作等級 按照其重要性擬分為A 很重要 B 重要 C 一般 三級 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 二 水平年的確定 根據(jù)建設(shè)項目提出的實施計劃和開始取水的時間 結(jié)合實際資料的擁有程度 確定現(xiàn)狀水平年和規(guī)劃水平年 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 一般以水源論證時最近的年份作為現(xiàn)狀水平年 通常要避免特枯或特豐水年 以接近于多年平均情況的年份為最好 對于規(guī)劃水平年 除考慮建設(shè)項目的實施計劃和服務(wù)年限外 還應(yīng)考慮國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃 流域或區(qū)域水資源規(guī)劃等的水平年 便于資料的引用和成果的協(xié)調(diào)一致 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 三 論證范圍的確定 論證范圍的確定 應(yīng)以滿足區(qū)域水資源合理配置 用水戶對水量和水質(zhì)的要求 并便于查明水文地質(zhì)邊界條件為原則 1 確定的步驟2 確定的方法 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 1 確定的步驟 1 根據(jù)水文地質(zhì)條件 取水量和區(qū)域地下水資源調(diào)查評價的成果等實際要求 確定地下取水水源地開發(fā)利用的目標(biāo)含水層組 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 2 確定選定的開發(fā)利用目標(biāo)含水層組的空間分布規(guī)律 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 3 根據(jù)建設(shè)項目所在地區(qū)的實際情況 含水層分布 地下水的富水性分區(qū) 資料的擁有程度等 來初步確定地下取水水源論證的范圍 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 2 確定的方法 1 一般地區(qū)論證范圍一般應(yīng)達(dá)到較為完整和獨立的水文地質(zhì)單元 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 2 開采地區(qū)在已開采的地區(qū) 為了掌握因地下水動力條件改變所引起的地下水系統(tǒng)的變化 一般應(yīng)把水位降落漏斗的影響范圍包括在內(nèi) 第二節(jié)論證的工作等級及論證范圍 一 區(qū)域水文地質(zhì)條件及地下水資源量評價二 論證范圍內(nèi)地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題的調(diào)查分析 第三節(jié)區(qū)域及論證范圍內(nèi)的地下水資源條件分析 一 區(qū)域水文地質(zhì)條件及地下水資源量評價 1 基本資料的收集和分析整理2 區(qū)域水資源開發(fā)利用狀況調(diào)查分析3 區(qū)域地下水資源量評價 第三節(jié)區(qū)域及論證范圍內(nèi)的地下水資源條件分析 1 基本資料的收集和分析整理 1 地形地貌 地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)特征等資料 2 各含水層組的地下水水位觀測資料 3 水文氣象資料 第三節(jié)區(qū)域及論證范圍內(nèi)的地下水資源條件分析 4 前人有關(guān)水均衡試驗場 抽 壓 水試驗及其它研究 評價成果 第三節(jié)區(qū)域及論證范圍內(nèi)的地下水資源條件分析 2 區(qū)域水資源開發(fā)利用狀況調(diào)查分析 調(diào)查內(nèi)容包括 與地下水有補排關(guān)系的地表水體時空分布及開發(fā)利用狀況 各開發(fā)利用目標(biāo)含水層組地下水開發(fā)利用狀況 與水資源開發(fā)有關(guān)的生態(tài)環(huán)境災(zāi)害狀況 已有用水戶取水許可審批情況 第三節(jié)區(qū)域及論證范圍內(nèi)的地下水資源條件分析 二 論證范圍內(nèi)地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題的調(diào)查分析 并非要求重新全面分析評價 而是要求充分利用已有的資料及調(diào)查的成果來進行分析論述 其主要內(nèi)容為以下幾方面 1 論證范圍內(nèi)地下水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀 第三節(jié)區(qū)域及論證范圍內(nèi)的地下水資源條件分析 2 論證范圍內(nèi)與地下水開發(fā)利用有關(guān)的環(huán)境問題分析 第三節(jié)區(qū)域及論證范圍內(nèi)的地下水資源條件分析 一 地下水可開采量計算的常用方法簡介二 淺層孔隙水可開采量的計算三 深層孔隙水可開采量的計算四 山丘區(qū)裂隙水和巖溶水水源地可開采量的計算 第四節(jié)地下取水水源地地下水可開采量的計算 一 地下水可開采量計算的常用方法簡介 地下取水水源論證中一項重要的工作就是確定水源地的可開采量 常用方法有 1 水量均衡法 2 數(shù)值法 3 概率統(tǒng)計分析法 第四節(jié)地下取水水源地地下水可開采量的計算 1 水量均衡法 水量均衡法是全面研究一定地區(qū) 均衡區(qū) 在一定時間內(nèi) 均衡期 淺層地下水的補給量 儲存量和排泄量之間的數(shù)量轉(zhuǎn)化關(guān)系的平衡計算 1 水量均衡法的基本原理 2 應(yīng)用步驟 特點及適用條件 1 水量均衡法的基本原理 對一個均衡區(qū)來說 在補給和消耗的不平衡發(fā)展過程中 任一時間段 t內(nèi)的補給量和排泄量之差 恒等于這個系統(tǒng)中水體積的變化量 據(jù)此可建立水均衡方程式 2 應(yīng)用步驟 特點及適用條件 水量均衡法應(yīng)用的具體步驟如下 第一步 劃分均衡區(qū) 確定均衡期 建立均衡方程 第二步 測定每個均衡區(qū)的各項均衡要素值 第三步 計算與評價 2 數(shù)值法 在地下水資源評價中常用的數(shù)值法有 有限差分法 有限單元法和邊界元法 第一步 建立模型芻型 第二步 模型的校正與驗證 第三步 運用模型進行水位預(yù)報和資源評價 3 概率統(tǒng)計分析法 用得最多的是回歸分析法 H PH QH Q P 回歸分析法的應(yīng)用時特別要注意 必須查明地下水動態(tài)的成因 找出最主要的影響因素 二 淺層孔隙水可開采量的計算 常用水量均衡法對平原區(qū)淺層孔隙水評價期內(nèi)多年平均地下水各項補給量 排泄量和蓄變量分別進行計算 在此基礎(chǔ)上 采用實際開采量法 可開采系數(shù)法 平均布井法等 進行地下水可開采量的計算 三 深層孔隙水可開采量的計算 常采用水量均衡法計算承壓含水層組地下水的儲存量 Q彈儲 10 2 S H F 4 14 Q容儲 10 2 M F 4 15 Q儲 Q彈儲 Q容儲 4 16 個人看法 可以用的量為來自上部淺層越流的量 并能在一定的水文周期內(nèi)可以獲得補給 四 山丘區(qū)裂隙 巖溶水可開采量的計算 常采用水量均衡法計算 在均衡計算區(qū)劃分和水文地質(zhì)參數(shù)確定的基礎(chǔ)上 進行山丘區(qū)基巖裂隙水或巖溶水評價期內(nèi)多年平均各項排泄量的計算 并以總排泄量作為山丘區(qū)基巖裂隙水或巖溶水多年平均地下水資源量 對于巖溶水和泉水可開采量還常用下面幾種方法進行計算 1 巖溶管道截流總和法2 地下徑流模數(shù)法3 泉水動態(tài)分析法泉水動態(tài)分析法一般有以下三種方法 最小流量法 頻率分析法 布西涅斯克法 衰減方程法 地?zé)崴Y源綜述 地?zé)岬刭|(zhì)條件分析 地?zé)崴Y源量的計算 第五節(jié)地?zé)崴糠治?一 地?zé)崴Y源綜述 地?zé)崴Y源是指在可預(yù)見的時期內(nèi) 地殼內(nèi)可供開發(fā)利用的 以其熱能為主要利用目的的地下水 含水汽 及其有用組分 二 地?zé)岬刭|(zhì)條件分析 1 資料收集2 地?zé)岬刭|(zhì)條件分析地?zé)岬刭|(zhì)條件分析包括地?zé)崽锏刭|(zhì) 地溫場 熱儲及地?zé)崴x存條件分析四方面內(nèi)容 地?zé)崽锏刭|(zhì) 地?zé)崽锏刭|(zhì)研究內(nèi)容包括研究地?zé)崽锏牡貙?構(gòu)造 巖漿 火山 活動及地?zé)犸@示等特點 闡明控制地?zé)崽锏牡刭|(zhì)條件 確定熱儲 蓋層 導(dǎo)水和控?zé)針?gòu)造 地溫場 地溫場研究內(nèi)容包括查明地?zé)崽飪?nèi)的地溫及地溫梯度的空間變化 圈定地?zé)岙惓７秶?計算熱流密度 推算熱儲溫度 并對地?zé)岙惓５某梢?熱儲結(jié)構(gòu)特征 控?zé)針?gòu)造及可能存在的熱源做出合理的分析推斷 熱儲 熱儲研究內(nèi)容包括查明熱儲分布面積 巖性與厚度變化 埋深及邊界條件 查明熱儲結(jié)構(gòu) 各熱儲間的關(guān)系及熱儲內(nèi)的滲透性能 地?zé)崃黧w的溫度 壓力等 測定熱儲的孔隙率 滲透系數(shù)等 為資源量計算提供依據(jù) 老忠實泉 OldFaithfulGeyser 100多年來 每65分鐘噴5分鐘左右 高度30多m 地?zé)崴x存條件 地?zé)崴x存條件分析一般應(yīng)測定地?zé)崴幕瘜W(xué)成分 同位素組成 有用組分以及有害成分等 三 地?zé)崴Y源量的計算 一般情況下 建設(shè)項目對地?zé)崴Y源量的需求涉及兩個方面 一是指地?zé)崴目苫厥盏責(zé)豳Y源量 熱量 二是指地?zé)崴目刹少Y源量 水量 礦泉水資源綜述 礦泉水水源地水文地質(zhì)條件分析 天然礦泉水形成機制分析 第六節(jié)礦泉水水量分析 一 礦泉水資源綜述 天然礦泉水 包括飲用天然礦泉水和醫(yī)療天然礦泉水 它是在特定地質(zhì)條件下形成的一種寶貴的水資源 以水中所含適宜醫(yī)療或飲用的氣體成分 微量元素和其它鹽類成分而區(qū)別于普通地下水資源 二 礦泉水水源地水文地質(zhì)條件分析 1 地質(zhì)條件分析2 水文地質(zhì)條件分析 三 天然礦泉水形成機制分析 1 天然礦泉水賦存介質(zhì)的地球化學(xué)特征2 天然礦泉水水文地球化學(xué)特征3 天然礦泉水形成的水化學(xué)機理 四 天然礦泉水可開采量計算 根據(jù)天然礦泉水形成的地質(zhì) 水文地質(zhì)條件 水動力特征及水質(zhì)類型 選擇合理的計算方法和各項參數(shù) 建立數(shù)學(xué)模型 計算可開采量 五 礦泉水水源地衛(wèi)生保護區(qū)的建立和劃分 天然礦泉水水源地應(yīng)嚴(yán)格劃分衛(wèi)生保護區(qū) 保護區(qū)的劃分應(yīng)結(jié)合水源地的地質(zhì) 水文地質(zhì)條件 特別是含水層的天然防護能力 礦泉水的類型 以及水源地的衛(wèi)生 經(jīng)濟等情況 因地制宜 合理地確定 衛(wèi)生保護區(qū)劃分為三級 I級保護區(qū) 開采區(qū) II級保護區(qū) 內(nèi)保護區(qū) III級保護區(qū) 外保護區(qū) 一 地下水水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容 二 地下水水質(zhì)評價方法 第七節(jié)地下水水質(zhì)評價 一 地下水水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容 1 飲用水水質(zhì)評價2 工業(yè)用水水質(zhì)評價3 地?zé)崴|(zhì)評價4 天然礦泉水水質(zhì)評價 二 地下水水質(zhì)評價方法 1 飲用水水質(zhì)評價方法2 鍋爐用水水質(zhì)評價方法 1 飲用水水質(zhì)評價 好的飲用水必須滿足人們生理感覺 并無害于人體健康 1 物理性質(zhì)的要求 2 普通溶解鹽類的評價 3 對有毒成分的限制 4 對細(xì)菌及有機污染物的限制 2 鍋爐用水水質(zhì)評價方法 水在蒸汽鍋爐中中是處于高溫高壓下的 在這種條件下可能發(fā)生各種不良的化學(xué)反應(yīng) 主要有成垢作用 起泡作用和腐蝕作用等 1 成垢作用 2 起泡作用 3 腐蝕作用 1 成垢作用 水煮沸時 水中所含的一些離子 化合物可以相互作用而生成沉淀 依附于鍋爐壁上形成鍋垢 這種作用稱為成垢作用 鍋垢厚了不僅不易傳熱 浪費燃料 而且易使金屬爐壁過熱融化 引起鍋爐爆炸 2 起泡作用 指水煮沸時在水面上產(chǎn)生大量氣泡的作用 如果氣泡不能立即破裂 就會在水面以上形成很厚的極不穩(wěn)定的泡沫層 泡沫太多時將使鍋爐內(nèi)水的汽化作用極不均勻和水位急劇地升降 致使鍋爐不能正常運轉(zhuǎn) 3 腐蝕作用 由于水中氫置換鐵使?fàn)t壁受到損壞的作用稱為腐蝕作用 一 取水可靠性與可行性分析 二 機井位置的合理性分析 三 分析結(jié)論應(yīng)包括的內(nèi)容 第八節(jié)建設(shè)項目取水的可靠性與可行性分析 可靠性分析 1 不同保證率下的地下水補排均衡分析 2 可開采量計算過程中不確定性因素的定量分析 靈敏度分析 蒙特卡羅模擬等 分析結(jié)論應(yīng)包括的內(nèi)容 1 區(qū)域水資源條件及地下水資源量 2 根據(jù)建設(shè)項目用水保證率 分析水源地論證水平年的可開采量 3 水源地的水量 水質(zhì)評價和是否滿足用戶的要求 4 建設(shè)項目對其它用水戶是否有影響以及是否包含補償措施等 5 建設(shè)項目退水是否影響水環(huán)境以及水資源保護措施是否可行等 本教材中所討論的混合取水是指建設(shè)項目采用一種水源不能滿足需水情況下 必須取用地下水和地表水兩種水源的組合 一 混合水源合理配置的主要原則二 建設(shè)項目取水的多方案比較 第九節(jié)混合取水論證 一 混合水源合理配置的主要原則 1 實現(xiàn)地表水和地下水的聯(lián)合調(diào)度 優(yōu)質(zhì)優(yōu)用 分質(zhì)供水 2 按地表水和地下水源論證要求分別進行 但應(yīng)注意兩者之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系 避免取水后相互影響 重復(fù)計算 二 建設(shè)項目取水的多方案比較 1 多方案比較的原則2 多方案比較的方法 1 多方案比較的原則 對混合取水的多方案比較應(yīng)遵循以下原則 1 按不同用途對水質(zhì)的不同要求 采取分質(zhì)供水 2 水源地位置的確定應(yīng)就地 就近 節(jié)約投資 3 地表和地下取水時 應(yīng)不破壞生態(tài)環(huán)境 不產(chǎn)生相關(guān)的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害 4 水源地應(yīng)建立衛(wèi)生防