地下水資源評價

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(jì)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

2、的非補給期（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：（抽 補）一單位儲存量，一時段的水位降，抽一平均抽水量補一開采條件下的補給量由此得出：抽 補 一其中抽水量有兩部分組成：一是開采條件下的補給量；二是含水層中消耗的 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 -應(yīng) 取負(fù)號，故，補 抽 一其中 取已求的平均值；一為等幅回升速度。停抽時，抽=0,由此得補 一根據(jù)以上所求的 補，結(jié)合水文地質(zhì)條件和需水量即可評價開采量，但由 此求得的 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， 所以補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水的富水地段，在 0.2km2面積內(nèi)打了 12個鉆

5、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 0表1 1時段（月 日）5.1 5.255.26 6.26.7 6.106.11 6.196.20 6.30平均抽水（）31692773307130712804平均降速（）0.470.090.940.540.14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=補+0.472773=補+0.093262=補+0.943071=補+0.542804=補+0.1

6、9為了全面考慮，把五個方程搭配聯(lián)解，求出 補和 值，結(jié)果見表12。表12聯(lián)立方程和和和和平均值補267928132688265927101042473611763723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，但 值變化較大,可能是由于裂隙發(fā)育不均，降落漏斗擴展速度不勻所致。再利用水位恢復(fù)資料進(jìn)行復(fù)核 補，數(shù)據(jù)及計算結(jié)果見表13表13時 （月 日）水位恢復(fù)值（mD一(m/d)平均抽水量（m/d）公式補給量3(m/d )7.2 7.619.363.870補一27987.21 7.2619.363.33107補抽2517平均值2657從以上計算結(jié)果看，該水源地旱季的補給量在2600 27

7、00m3/d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的形式進(jìn)行補給。開采量多少取決于允許

8、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：一時段內(nèi)漏斗的等幅下降值；3Q 為抽水重m/d一單位儲存量；一給水度；一漏斗面積；當(dāng)漏斗擴展全區(qū)時，值接近常量，則：

9、( )一旱季的定量抽水量；一水位急速下降結(jié)束時刻 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 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 ，；旱季開采時間設(shè)為開，則 開 。由此可以得出開采量：開 開開因為開 ，略去 更安全些。用上式求出的 開，可保證旱季連續(xù)開采， 不會中斷，但不一定有補給保證。(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，經(jīng)過時間為，則單位時間內(nèi)補償?shù)乃w積為 一。如

10、用 補表示雨季的總補給時間，則雨季補給的水體積為(一 )補。把這個體積分配為全年開采時：即得年平均補給量：補/、補(一 )一雨季開采量，為了供水安全，考慮到可能出現(xiàn)早年系列時，應(yīng)從多年 氣象周期出發(fā)，采用安全系數(shù) r=0.5 1。這時補 補，補為勘察年的時間補 給時間。2、3實例某新建水源地，據(jù)勘探查明：含水層為厚層灰?guī)r，呈條帶狀分布，面積約10。灰?guī)r分布區(qū)有間歇性河，故巖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 開大，兩季補給時間為 補 大，允許降深規(guī)定為。解：按旱季抽水資料求出 值，( ) ( )把允

11、許降深作為旱季末期的最大降深，令開天，則取安全系數(shù)r=0.7,補 補天,得出由此可得，補 開，故開，是有補給保證又能取出來的開采量。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

12、接推算區(qū)域地下水的天然補給量或地下徑流量：Q地下徑流量，M地下徑流模數(shù),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

13、數(shù)。河水通常是由大氣降水和地下水補給，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

14、的含水層一起被河流排泄時，可按下式計算未知含水層的模數(shù)，一未知含水層的徑流模數(shù)，一對應(yīng)的含水層面積，；含水綜合體排泄地段上的基流量，和 一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31c表31編R露頭類型地下徑流模數(shù)m3/s km補給面積km2計算流量m3/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0.004180.0720.089011140.0560.069240440.17

15、60.15588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（ 己“）點為 中心，取一微面積dF二d± d”，并把它看成開采量為dQ的一個井點，在此點井 作用

16、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一導(dǎo)水系數(shù);A導(dǎo)壓系數(shù)；t一時間；r一點井到A點的距離;A點的總水位降：( )開采強度公式：(,) 一二幾分概率的數(shù)值查表。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=0,，則() 一其中 一,如果淺水層厚度H過大，而水位將S相對較小，即-0.1時，則可以直接近似用于無界含水層，計算結(jié)果不會過分歪曲實際。如果0.1一0.3時，要用 一代替S,用給水度 代替，結(jié)果得: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

17、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

18、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 月日天數(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1968.2.20 1968.9.30222207. 6440.0002126.70L1 44km1Y1968.9.30 1969.7.10283165. 06440.0001327.05LJJ1969.7.10 1970.7.30385296. 36440.00017459.10“ 3 圳Q

19、”Y1970.7.30-1971.5.30304292.0313160.000168512.641971.5.30-1972.10.20508125.72131619.211972.10.20-1973.5.30222/131625.64在邊界條件沒有完全查清以前，現(xiàn)有開采面積雖已超過1000km2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。(1)確定水文地質(zhì)參數(shù)。把表 41中第一和第二兩行中的數(shù)據(jù)帶入公式可得上部含水組的參數(shù)：，=0.00258(2),計算19861973年的開采量，驗證所求參數(shù)的可靠

20、性。分兩種情況 計算：開采區(qū)有同一開采強度的19861970年。開采面積為44km2。見表41中的圖示(1)。查的1968 年，t=222 日，a=7.5 104m2/d , lx=5500m,ly=2000m。求得公式中的由此可得該年總開采量為萬 。當(dāng)年的統(tǒng)計開采量為207.3 104m%。二者相比，計算的比實際的偏小5.4%同理，可求得1969年和1970年的開采量，列入表4 2中。開采區(qū)有不同開采強度的1971 1973年。開米面積為1316km2,見表4 1中（2）所小。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：由此式可求出。

21、同理也可求出 和。換成年總開采量后，結(jié)果也列入 表42中。年彳項目196819691970197119721973統(tǒng)計資料漏斗中心水位降深（m）6.707.059.1012.6419.2125.64統(tǒng)計開采量（萬）207.61165.06296.361656.384340.00/開采天數(shù)（d）222283385304508222計算結(jié)果44,_2 km開采強度0.00020.0001360.000165開采量（萬）196.34169.00280.001316,_2 km開采強度0.00004240.00006950.000138開采量（萬）1624.094338.753314.70誤差%-5.4+2.4-5.5-0.0195-0.028/表中數(shù)字比較證明，計算結(jié)果和統(tǒng)計結(jié)果資料很相近，最大誤差均在 10% 以內(nèi)?？梢?，所求參數(shù)和采用的公式基本上符合本區(qū)的實際情況。(3),按規(guī)劃的需水量預(yù)測漏斗中心水位降深， 根據(jù)規(guī)劃要求，水利化程度 為20%,灌溉標(biāo)準(zhǔn)為200-300m3/y畝時，需水量和預(yù)測的水位降深，列入表 4 3中。表43開采規(guī)劃預(yù)計降深水禾1化程度灌溉標(biāo)準(zhǔn)m3/y 畝需水量m3/y km2開采強度m/d75年76年77年7