地下水資源評價0001

1、地下水資源評價地下水水量評價：是對地下水源地或某一地區(qū)、某個含水層的補給量、儲存 量，允許開采量進(jìn)行計算的基礎(chǔ)上， 對所用計算方法的適宜性、水文地質(zhì)參數(shù)的 可靠性、資源計算結(jié)果精度、開采資源保證程度所做出的全面評價。水資源調(diào)查 評價工作，就是要回答一個地區(qū)或流域有多少水量 （包括地表水、地下水的地區(qū) 分布、時間變化、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、可靠程度）。同時還要研究社會經(jīng)濟發(fā)展需要多少水量（各種用水的現(xiàn)狀，近期和遠(yuǎn)景預(yù)測），以及供需平衡存在的問題。地下水資源評價方法：用于確定地下水資源數(shù)量的方法很多， 這里主要介紹一下4種評價方法：開 采一試驗法、補給疏干法、水文分析法、開采強度法。1、開采一試驗法在地下水的

2、非補給期（或枯水期）按接近取水工程設(shè)計的開采條件進(jìn)行較長 時間的抽水試驗，然后根據(jù)抽水量、水位降深動態(tài)或開采條件下的水量均衡方程 求解出水源地枯季補給量，并以此量作為水源地的允許開采量。1、1適用條件在水文地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)，如果一時很難查清補給條件而又急需做出評價 是，則可打勘探開采孔，并按開采條件（開采降深和開采量）進(jìn)行抽水試驗，根 據(jù)試驗結(jié)果可以直接評價開采量， 這種評價方法，對潛水或承壓水，對新水源地 或舊水源地擴建都能適用。對于含水性不均勻的巖溶地區(qū)最為常用。 主要適用于中小型水源地。該方法的缺點是不能做區(qū)域性的水資源評價。1、2計算方法完全按開采條件抽水，最好從旱季開始，延續(xù)一至數(shù)月

3、，從抽水到恢復(fù)水位 進(jìn)行全面貫徹，結(jié)果可能出現(xiàn)兩種情形：（1）穩(wěn)定狀態(tài)：在長期抽水過程中，如果水位達(dá)到設(shè)計降深并趨于穩(wěn)定狀 態(tài)，抽水量大于或等于需水量；抽停后，水位又能較快恢復(fù)到原始水位。則說明 抽水量小于開采條件下的補給量，按需水量開采是有補給保證的，這時，實際的 抽水量就是要求的開采量。（2）非穩(wěn)定狀態(tài)：如果水位達(dá)到設(shè)計降深并不穩(wěn)定，繼續(xù)下降；停抽后，雖 然水位有所恢復(fù)，但始終達(dá)不到原始水位，測說明抽水量已經(jīng)超過開采條件下的補給量，按需水量開采是沒有保證的，這時，可按下列方法評價開采量：在水位持續(xù)下降過程中，只有大部分漏斗開始等幅下降，降速大小同抽水量 成比例，則任意時段的水量均衡應(yīng)滿足下

4、式：加叫補）AtpF單位儲存量，ASM時段的水位降，mQ抽一平均抽水量 九Q*卜一開采條件下的補給量 由此得出：ASQ廠Q補+臨是開采條件下的補給量；二是含水層中消耗的其中抽水量有兩部分組成：儲存量。在抽水過程中，如果抽水量小于補給量，則水位應(yīng)發(fā)生等幅回升，這時 取負(fù)號，故，AS其中口 F取已求的平均值;iS石!為等幅回升速度。停抽時，°捕=0,由此得AS匕卜"爪結(jié)合水文地質(zhì)條件和需水量即可評價開采量，但由根據(jù)以上所求的Q補，此求得的卩補評價是偏保守的，因為，旱季抽水只能確定一年中最小的補給量, 所以Q詁用年平均補給量或多年平均補給量進(jìn)行評價。1、3實例某水源地位于基巖裂隙

5、水的富水地段，在0.2km2面積內(nèi)打了 12個鉆孔，最大孔距不超過300m在其中的三個孔中進(jìn)行了四個多月的開采抽水試驗，觀測 數(shù)據(jù)見表1 1。表1 1時段（月日）5.1亠5.255.2討 6.26.H6.106.1廣 6.196.26.30平均抽水（Q316927733平均降速（F0.470.090.940.540.14這些數(shù)據(jù)表明，在水位急速下降階段結(jié)束后，開始等幅持續(xù)下降，停抽或暫 時中斷抽水以及抽水量減少時，都發(fā)現(xiàn)水位有等幅回升現(xiàn)象。這說明抽水量大于 補給量。利用表1中的資料可列出五個方程式： 3169£*卜+0.47耳 2773&補+0.09 卩I 3262+0.94

6、1 3071&* 卜+0.54，| 2804儀補+0.19小為了全面考慮，把五個方程搭配聯(lián)解，求出聯(lián)立方程和和和和平均值26792871013723但hf|值變化較大,表1 2Q補I和嚇值，結(jié)果見表1 2。從計算結(jié)果看，由不同時段組合所求出的補給量相差不大, 可能是由于裂隙發(fā)育不均，降落漏斗擴展速度不勻所致。1 3。再利用水位恢復(fù)資料進(jìn)行復(fù)核Q補，數(shù)據(jù)及計算結(jié)果見表表1 3時段（月日）水位恢復(fù)值（maT（ m/d）平均抽水量（m/d）公式補給量（m/d）7.2"619.363.870AS27987.21 7.2619.363.33107AS2517平均值2657從以上計算結(jié)果

7、看，該水源地旱季的補給量在260r2700mVd之間，以此作 為開采量是完全有保證的。若不能滿足需水量的要求，還可以利用年內(nèi)暫時儲存 量，適當(dāng)增大允許開采量。但還應(yīng)考慮總的降深大小及評價開采后對環(huán)境的影響。2、補給疏干法根據(jù)水均衡的原理和以豐補欠的原則，把豐水期多余的地下水補給量（即大于開采量的那一部分補給量）平均分配到枯水期進(jìn)行開采的資源評價方法。2、1適用條件補償疏干法適用于蓄水范圍不大，僅有季節(jié)性補給，且有一定儲存量，能夠 其調(diào)節(jié)作用的季節(jié)性的調(diào)節(jié)水源地。在半干旱地區(qū)，降雨季節(jié)性分布極不均勻， 雨季時間短、降雨集中，地下水開采在旱季以來于消耗含水層的儲存量而在雨季 以回填被疏干的地下庫容

8、的形式進(jìn)行補給。開采量多少取決于允許降深范圍如何最大限度地利用儲存量的調(diào)節(jié)庫容。采用這種評價方法時，它要求具備以下兩個條件：一是可借用的儲存量必須 滿足旱季的連續(xù)穩(wěn)定開采；二是雨季補給必須在平衡當(dāng)時開采的同時， 保證能全 部補償借用的儲存量而非部分補償。2、2計算方法用補償疏干法評價，要進(jìn)行抽水試驗，要求有兩點：抽水量大小，必須造成 動水位等幅下降，以便觀測代表整個漏斗的下降值；抽水時間，應(yīng)包括觀測到整 個漏斗的等幅上升值。在旱季漏斗斗幅下降過程中，任意時間段內(nèi)儲存量的變化值，應(yīng)該等于該時段 抽出的水體積，即：I口fas = qm時段"內(nèi)漏斗的等幅下降值；Q 為抽水量m/dUF單位儲

9、存量；U給水度；F漏斗面積；當(dāng)漏斗擴展全區(qū)時，I嚇值接近常量，貝QiM Qi （tnQ1旱季的定量抽水量；0水位急速下降結(jié)束時刻U的水位降；】一旱季末時刻的水位降；（見下圖一抽水試驗過程圖）根據(jù)求出的口 F值，分兩步對開采量進(jìn)行評價。（1）計算開采量，旱季可能借用的儲存量，必須保證整個旱季連續(xù)開采， 所以旱季末期形成的最大水位降深不得超過設(shè)計的允許降深。設(shè)允許降深為胡，乩2一冷；旱季開采時間設(shè)為5，則At = 5 - to。由此可以得出開采量：7卄=» t小 i S因為is »£U,略去5更安全些。用上式求出的Q用，可保證旱季連續(xù)開采, 不會中斷，但不一定有補給保

10、證。（2）計算補給量和評價，等幅回升時的單位補償量和水位下降時的單位儲 存量相等。設(shè)雨季抽水過程中測得水位回升值為 岀S|，經(jīng)過時間為At,則單位時間內(nèi)補償 的水體積為pF兀如用b卜表示雨季的總補給時間，貝9雨季補給的水體積為AsWF瓦+QQ加嘰把這個體積分配為全年開采時：即得年平均補給量：邛卜 AsQ廠亦（臨+ Q2）QQ雨季開采量，為了供水安全，考慮到可能出現(xiàn)旱年系列時，應(yīng)從多年氣象周期出發(fā)，采用安全系數(shù)r=0.5給時間。Hio這時h卜=6卜I，T*卜I為勘察年的時間補2、3實例，允許降深某新建水源地，據(jù)勘探查明：含水層為厚層灰?guī)r，呈條帶狀分布，面積約 10k2?；?guī)r分布區(qū)有間歇性河，故巖

11、溶水的補給來源主要是季節(jié)性河水滲漏和 降水滲入。為了評價開采量，在整個旱季做了長期抽水試驗，試驗資料歸納如圖 1所示，勘察年的旱季時間5 = 253尺，兩季補給時間為T卄= 112大 規(guī)定為解：按旱季抽水資料求出I嚇值，Q(1®i7E)1.7 C 151)-10)nF = =W 匚=25800S I - Sr*14fS S把允許降深作為旱季末期的最大降深，令 5 = 253天，則Q開= HF=25000= 1的 l.r I Al7F得出取安全系數(shù)r=0.7, b卜=6嚴(yán)X 112二886幾E廣麗面（25朋g 喬沁tb = 1%3J2 /d由此可得，Q>Q幷，故Q廠呦 J，是有補

12、給保證又能取出來的開viz采量。3、水文分析法在查明水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，充分利用水文測流資料和測流控制區(qū)的含水 層面積，直接求出地下徑流模數(shù)，即單位時間點位面積含水層的補給量或地下 徑流量。3、1適用條件在水文地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)上，需查明地下水的天然補給量，作為有保證的區(qū)域 地下水資源，評價區(qū)域地下水資源的方法較多，但目前國內(nèi)采用研究地表徑流的 水文分析發(fā)比較成功。尤其在水文地質(zhì)條件復(fù)雜、研究程度又相對較低的巖溶水 或裂隙水分布區(qū)，用這種方法評價比較簡單有效。3、2計算方法根據(jù)地下徑流模數(shù)，可以間接推算區(qū)域地下水的天然補給量或地下徑流量:|Q = M F3 ,Q地下徑流量，叫M地下徑流模數(shù),3

13、. m -I' S * kmF含水層面積,由此可知，地下徑流模數(shù)是評價區(qū)域地下水資源的重要指標(biāo)，它受區(qū)域地下水的補給、徑流、排泄條件所控制。因此結(jié)合不同的水文地質(zhì)特征采用不同的方 法進(jìn)行評價:1、地下河系發(fā)育的巖溶區(qū)根據(jù)這種水文地質(zhì)特征，可選擇有控制性的暗河出口或泉群，測定其枯水期流量，同時圈定對應(yīng)的地下流域面積， 取流量和地下流域面積之比，就是要求 的地下徑流模數(shù)。2、地表河系發(fā)育的非巖溶區(qū)對于裂隙水或巖溶裂隙水和積極交替帶的孔隙水，補給量形成地下徑流后， 直接排入河谷變成河水流量的組成部分， 故可充分利用水文站現(xiàn)成的河流水文圖 來確定地下徑流模數(shù)。河水通常是由大氣降水和地下水補給，

14、在枯水期，河水流量幾乎全由地下水 維持，而洪水期河水流量的大部分為降水補給， 地下水補給量相對減少，甚至河 水倒流補給地下水，因此，利用河流水文圖時，必須從實際水文地質(zhì)條件出發(fā)， 將地下徑流量分割出來。目前，分割界限常由經(jīng)驗確定。 對巖性單一，集水面積較小的水文站，在流量過程圖上漲部分的起漲點至退水部分的退水轉(zhuǎn)折點之間連線，把該線以下部分作為基流量； 對巖性非均一，集水面積大的水文站，以枯水期平均流量代表基流量； 在沒有水文站時，也可沿河流上下游斷面布置簡易測流法，由上下游斷面的流量差可求的控制區(qū)的地下徑流量和相應(yīng)的地下徑流模數(shù)。 當(dāng)一個含水層和另一個模數(shù)已知的含水層一起被河流排泄時，可按下式

15、 計算未知含水層的模數(shù)，Q-MF未知含水層的徑流模數(shù),后/ S * km，5可對應(yīng)刨2的含水層面積,n?/；Q含水綜合體排泄地段上的基流量，人；叫和F1 已知的含水層面積和徑流模數(shù);3、3實例我國廣西水文地質(zhì)隊，在地蘇、大化等巖溶地區(qū)采用水文分析評價地下水資源，同時用實測流量進(jìn)行了檢驗。結(jié)果，平均準(zhǔn)確度達(dá)86%具體見表3 1。表3 1編號露頭類型地下徑流模數(shù)mi/s km補給面積km2計算流量mi/s實測流量mf/s準(zhǔn)確度%43地下河天窗1550.620.689163600.240.20834650.260.207710地下河出口0.004180.0720.089011140.0560.069

16、240440.1760.15588平均86.64、開采強度法：在大范圍的平原開采區(qū)，可將井位分布較均勻、水井流量相差不大的區(qū)域概 化成一個或幾個規(guī)則形狀的開采區(qū)，將分散井群的總流量概化為開采強度。然后 按非穩(wěn)定流的面積井公式去推算設(shè)計水位降深條件下的開采量或給定開采量條 件下某一時刻開采區(qū)中心的水位降深。這種方法即為開采強度法。4、1適用條件在井?dāng)?shù)很多，井位分散、開采面積很大的地區(qū)（這是農(nóng)業(yè)供水的特點），采用開采強度法計算開采量比較方便。4、2計算方法以無界承壓含水層中的矩形開采區(qū)為例，在矩形開采區(qū)內(nèi)，以（En）點為中心，取一微面積dF=dE dn,并把它看成開采量為dQ的一個井點，在此點井作

17、用下，開采區(qū)內(nèi)外將形成水位降深的非穩(wěn)定場，對任一點A（X、y）引起的水位降ds，用點函數(shù)表示：T導(dǎo)水系數(shù);A導(dǎo)壓系數(shù);t時間;r點井到A點的距離;A點的總水位降:-6-0'S=丄廠4u a'-(y-nrrii. 0 伽開采強度公式：eLS Cx, y* I） = =S * （ttppj + “僦職+ 鞏叫曲）+ 品（旳屁） 仲i<yI.牛I'm麗卩2星麗叭M2臥訥號扳幾分概率在資源評價中，人們最關(guān)心的地方時開采區(qū)的中心降深最大的部位，這里最易超過允許降深引起掉泵停產(chǎn)，故令 x=y=O,= S （口屮）,則S CD = P£如果淺水層厚度H過大，而水位將S

18、相對較小，即<0.1時，則可以直接近似用I 22如果0.1尿0.3時，要用耳H -h ）于無界含水層，計算結(jié)果不會過分歪曲實際。代替S,用給水度代替，結(jié)果得:11護(hù)二耳咀餘叫陽+寸（嚀陽+計（屆）+計嘰屁）其中的，表示開采漏斗內(nèi)淺水層的平均厚度；h表示任一點的動水位；ho代表開采區(qū)中心的動水位。4、3實例河北省冀縣、棗強、衡水地區(qū)，位于河北平原中部，有巨厚的第四紀(jì)沉積層， 形成良好的儲水條件。其中有兩個承壓水含水組，是目前工農(nóng)業(yè)供水的主要開采 層。上部含水組在地表下 150250m，下部含水組在 250350m之間。二含水 組均為中細(xì)砂組成。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，開采量逐年擴大，已經(jīng)形成以衡

19、水為中心的巨大開采漏 斗。實踐證明，由于距補給區(qū)很遠(yuǎn)，主要消耗彈性儲存量，所以形成非穩(wěn)定開采 動態(tài)：歷年水位下降大于水位回升，每年平均下降4.5m,開采量已經(jīng)失去補給保證。同時，下部含水組的水位下降快而回升慢，水位高于上部含水組，兩組的 開采漏斗也不重合。所以，兩個含水組之間的水力聯(lián)系并不明顯， 而有一定的獨 立性。為了滿足農(nóng)田水利化20 30%的規(guī)劃要求，應(yīng)對兩個含水組中的地下水資源 作出評價。為了簡單起見，本例僅摘錄上部含水組的計算結(jié)果， 說明計算和評價 方法。上部含水組的歷年開采資料統(tǒng)計在表 41中。表41年 月曰天數(shù)統(tǒng)計開采量開采面積開采強度漏斗中心水位降深矩形開采區(qū)概化圖196822

20、0 222207. 6440.0002126.701968.9.301968.9.30 1969.7.10283165. 06440.0001327.051969.7.10 1970.7.30385296. 36440.00017459.101970.7.30-1971.5.30304292.0313160.000168512.641971.5.30-1972.10.20508125.72131619.211972.10.20-1973.5.30222/131625.64Ill 44tm'LaLt SSflDl lylLy-12C0fl在邊界條件沒有完全查清以前，現(xiàn)有開采面積雖已超過1

21、000km2以上，但同河北平原面積相比還是很小的一部分，而且離補給區(qū)很遠(yuǎn)，含水層可視為無限大。 所以，仍屬局部開采區(qū)，采用開采強度法計算比較合適。確定水文地質(zhì)參數(shù)。把表 4 1中第一和第二兩行中的數(shù)據(jù)帶入公式7.05得:0.000212 X 505彳55U02000(ltU00132 - 0.OUO212) X 聽3誌2 X Ja X 505"2 X < X 505 +"551)020002 X 7a X 283*2 X y/x 283"E d，* =0.00258(2),計算19861973年的開采量，驗證所求參數(shù)的可靠性。分兩種情況可得上部含水組的參數(shù):

22、計算:開采區(qū)有同一開采強度的19861970年。開采面積為44km2。見表4 1中的圖示(1 )。1968 年，t=222 日，a=7.5X 104m2/d , lx=5500m,ly=2000m。求得公式中的 k5500Gt = f)J723皿 2 X 7.5 X 222 X 107查的s" (a, Q =0.272由此可得= 0.00022n*由此式可求出環(huán)。同理也可求出和換成年總開采量后，結(jié)果也列入2 f 該年總開采量為購X t "= 0.000" 222 x44 = 196出萬。當(dāng)年的統(tǒng)計開采量為207.3X 104m3/a。二者相比，計算的比實際的偏小5

23、.4%。 同理，可求得1969年和1970年的開采量，列入表42中。開采區(qū)有不同開采強度的1971 1973年。ILM開采面積為1346km2f見表 4 1 中（ 2）所示。 即 ）+ =這時開采強度不但歷年不同，不同地段也不一樣。所以對，1971年來說；虛線地段的中心水位降，按迭加原理為亦他譏如）年£r 飛一丄"占禹 護(hù)（UIM - t陽J 3 X護(hù)丁】科- *口丿表42中。項目1968196919773統(tǒng)漏斗中心水位降深6.707.059.1012.6419.2125.64計(m)1資m統(tǒng)計開采量（萬H）207.61165.06296.361656.384340.00/料卄VfZ工來Zr （ 八222283385304508222開采大數(shù)（d）計44開采強度0.00020.00010.0001算km23665結(jié)果開采量1m（萬 5196.34169.00280.001316開采強度0.00004240.00006950.000138km2開采量1m'（萬 51624.094338.753314.70誤差%-5.4+2.4-5.5-0.0195-0.028/10%表中