第四講 地下取水水源論證（束龍倉）.ppt

第四講建設項目地下取水水源論證 河海大學水資源環(huán)境學院束龍倉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 地熱水 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 地下取水是指建設項目利用取水建筑物直接從地下取用水資源 含地熱水 礦泉水 第一節(jié)概述 取水構 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 在建設項目取用水合理性分析的基礎上進行 通過合理確定建設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)地下水數(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)狀分析的基礎上 遵循水資源合理配置的原則 避免取水水源工程的重復建設 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)建設項目提出的實施計劃和開始取水的時間 結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 除考慮建設項目的實施計劃和服務年限外 還應考慮國民經(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)論證范圍一般應達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)利用目標含水層組地下水開發(fā)利用狀況 與水資源開發(fā)有關的生態(tài)環(huán)境災害狀況 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)化關系的平衡計算 1 水量均衡法的基本原理 2 應用步驟 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 應用步驟 特點及適用條件 水量均衡法應用的具體步驟如下 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 地熱水資源綜述 地熱地質(zhì)條件分析 地熱水資源量的計算 第五節(jié)地熱水水量分析 一 地熱水資源綜述 地熱水資源是指在可預見的時期內(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 地熱地質(zhì)條件分析 1 資料收集2 地熱地質(zhì)條件分析地熱地質(zhì)條件分析包括地熱田地質(zhì) 地溫場 熱儲及地熱水賦存條件分析四方面內(nèi)容 地熱田地質(zhì) 地熱田地質(zhì)研究內(nèi)容包括研究地熱田的地層 構造 巖漿 火山 活動及地熱顯示等特點 闡明控制地熱田的地質(zhì)條件 確定熱儲 蓋層 導水和控熱構造 地溫場 地溫場研究內(nèi)容包括查明地熱田內(nèi)的地溫及地溫梯度的空間變化 圈定地熱異常范圍 計算熱流密度 推算熱儲溫度 并對地熱異常的成因 熱儲結構特征 控熱構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 查明熱儲結構 各熱儲間的關系及熱儲內(nèi)的滲透性能 地熱流體的溫度 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 地熱水賦存條件 地熱水賦存條件分析一般應測定地熱水的化學成分 同位素組成 有用組分以及有害成分等 三 地熱水資源量的計算 一般情況下 建設項目對地熱水資源量的需求涉及兩個方面 一是指地熱水的可回收地熱資源量 熱量 二是指地熱水的可采資源量 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)的地球化學特征2 天然礦泉水水文地球化學特征3 天然礦泉水形成的水化學機理 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嚴格劃分衛(wèi)生保護區(qū) 保護區(qū)的劃分應結合水源地的地質(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)評價標準及內(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)評價標準及內(nèi)容 1 飲用水水質(zhì)評價2 工業(yè)用水水質(zhì)評價3 地熱水水質(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)生各種不良的化學反應 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爐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 分析結論應包括的內(nèi)容 第八節(jié)建設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 分析結論應包括的內(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 但應注意兩者之間的相互轉(zhuǎn)化關系 避免取水后相互影響 重復計算 二 建設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就地 就近 節(jié)約投資 3 地表和地下取水時 應不破壞生態(tài)環(huán)境 不產(chǎn)生相關的環(huán)境地質(zhì)災害 4 水源地應建立衛(wèi)生防