專門水文地質(zhì)學(xué) 08 地下水水量評(píng)價(jià)

地下水資源量評(píng)價(jià)的原則地下水資源量評(píng)價(jià)的內(nèi)容及精度地下水資源量評(píng)價(jià)的方法地下水水量評(píng)價(jià)

關(guān)于地下水資源評(píng)價(jià)概念尚無(wú)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，有人認(rèn)為：“對(duì)地下水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)空分布特征和開(kāi)發(fā)利用條件作出科學(xué)的、全面的分析和估計(jì)，稱為地下水資源評(píng)價(jià)?！钡叵滤Y源量評(píng)價(jià)的原則

目前，在國(guó)內(nèi)已有文獻(xiàn)中，對(duì)地下水資源評(píng)價(jià)原則的提法大同小異?？蓺w納為以下四條原則：（1）“三水”聯(lián)系，互相轉(zhuǎn)化，統(tǒng)一評(píng)價(jià)的原則。地下水是與大氣降水和地表水密切聯(lián)系的，地下水與地表水在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。開(kāi)采地下水時(shí)，使這種轉(zhuǎn)化更為明顯和加強(qiáng)。例如在河流岸邊開(kāi)采地下水時(shí)，開(kāi)采的補(bǔ)給增量，主要是由河水轉(zhuǎn)化而來(lái)；而河流的基流量又往往是由地下水轉(zhuǎn)化而來(lái)。因此，在評(píng)價(jià)區(qū)域地下水資源時(shí)，特別是在總的水資源不夠豐富的地區(qū)，應(yīng)注意評(píng)價(jià)在含水層開(kāi)采條件下，地表徑流的變化值，最好是將該區(qū)地表水與地下水統(tǒng)一評(píng)價(jià)，統(tǒng)一規(guī)劃，合理使用。地下水資源量評(píng)價(jià)的原則（2）以豐補(bǔ)欠，調(diào)節(jié)平衡的原則。含水層具有強(qiáng)大的調(diào)蓄功能，合理調(diào)控地下水位可以減少甚至避免蒸發(fā)損失。在旱季或旱年，可借用儲(chǔ)存量來(lái)滿足開(kāi)采；到雨季或豐水年，又可將借用的儲(chǔ)存量補(bǔ)償回來(lái)。這樣開(kāi)采，在旱年可能出現(xiàn)水位持續(xù)下降的趨勢(shì)，而到豐水年又可以回升，從而達(dá)到多年平衡。利用這一原則，必須注意區(qū)域水資源綜合平衡，合理截取雨洪水，以達(dá)到充分利用水資源的目的。地下水資源量評(píng)價(jià)的原則（3）考慮人類活動(dòng)增加或減少的補(bǔ)給量及排供結(jié)合的原則。評(píng)價(jià)地下水資源時(shí)，應(yīng)考慮評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)有無(wú)人工水利工程建設(shè)，例如修建水庫(kù)、開(kāi)挖渠道、運(yùn)河、礦井疏干等，會(huì)引起地下水增加或減少。應(yīng)考慮如何把這些水用于供水或灌溉的可能性，即考慮供、排結(jié)合的可能性。（4）安全開(kāi)采，防止產(chǎn)生環(huán)境地質(zhì)等不良后果的原則。在評(píng)價(jià)地下水資源時(shí)，必須對(duì)環(huán)境地質(zhì)等不良后果發(fā)生的可能性作出評(píng)價(jià)。對(duì)可能產(chǎn)生的不良后果，要作出預(yù)測(cè)和提出防治措施，以達(dá)到安全生產(chǎn)為原則。地下水資源量評(píng)價(jià)的原則地下水資源量評(píng)價(jià)的原則地下水資源量評(píng)價(jià)的內(nèi)容及精度地下水資源量評(píng)價(jià)的方法地下水水量評(píng)價(jià)區(qū)域地下水資源評(píng)價(jià)是指較大面積內(nèi)，對(duì)包括一個(gè)或若干個(gè)天然地下水系統(tǒng)，如大型的山間盆地、山前傾斜平原、沖積平原、構(gòu)造盆地等進(jìn)行的地下水資源評(píng)價(jià)。區(qū)域地下水資源評(píng)價(jià)方法主要是水均衡法和數(shù)值法。在平原區(qū)，條件簡(jiǎn)單時(shí)也可用解析法。水均衡法主要用來(lái)計(jì)算潛在開(kāi)采量。在一定條件下，如在有限的構(gòu)造內(nèi)、含水層的導(dǎo)水性較好的地區(qū)，也可用水均衡法計(jì)算可開(kāi)采量。地下水資源量評(píng)價(jià)的內(nèi)容區(qū)域地下水資源評(píng)價(jià)

局域水源地地下水資源評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要有以下兩點(diǎn)：一是根據(jù)水文地質(zhì)條件，布置經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理的取水構(gòu)筑物，預(yù)測(cè)出穩(wěn)定型或調(diào)節(jié)平衡型的允許開(kāi)采量，或在允許降深內(nèi)在一定期限的非穩(wěn)定型允許開(kāi)采量，即最大允許開(kāi)采量的評(píng)價(jià)；二是按具體的需水量來(lái)布置幾種不同的取水方案，通過(guò)計(jì)算對(duì)比，選出最佳方案。若為穩(wěn)定型和調(diào)節(jié)型開(kāi)采動(dòng)態(tài)，應(yīng)評(píng)價(jià)其保證程度；若為非穩(wěn)定型開(kāi)采動(dòng)態(tài)，應(yīng)做出水位預(yù)報(bào)，評(píng)價(jià)不同開(kāi)采期限內(nèi)的水位情況，做出水質(zhì)、水量是否能滿足供水要求的結(jié)論，并評(píng)價(jià)開(kāi)采后對(duì)環(huán)境是否會(huì)引起某些不良后果。局域水源地的地下水資源評(píng)價(jià)地下水資源量評(píng)價(jià)的內(nèi)容擴(kuò)建老水源地時(shí)，應(yīng)充分利用多年開(kāi)采動(dòng)態(tài)資料，可用相關(guān)分析法、系統(tǒng)理論法和下降漏斗法計(jì)算可擴(kuò)大的開(kāi)采量，并可用多年調(diào)節(jié)水均衡法來(lái)論證開(kāi)采量的保證程度。在水文地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，如一時(shí)難以查清水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)和邊界條件而又急需作出評(píng)價(jià)時(shí)，或其他方法難以運(yùn)用時(shí)，常采用開(kāi)采抽水試驗(yàn)法來(lái)評(píng)價(jià)地下水資源。評(píng)價(jià)時(shí)，還應(yīng)注意分析對(duì)相鄰水源地的影響和與其有水力聯(lián)系的礦山疏干的關(guān)系，并做出評(píng)價(jià)。對(duì)開(kāi)采后水質(zhì)的變化及其它不良后果，也應(yīng)作出評(píng)價(jià)。地下水資源量評(píng)價(jià)的內(nèi)容局域水源地的地下水資源評(píng)價(jià)

為了根據(jù)不同目的和具體水文地質(zhì)條件選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算評(píng)價(jià)方法，以得到不同精度的開(kāi)采量，便于開(kāi)發(fā)利用，有必要對(duì)允許開(kāi)采量進(jìn)行分級(jí)。我國(guó)1988年頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ27－88《供水水文地質(zhì)勘探規(guī)范》中，將允許開(kāi)采量分為A、B、C、D、E五級(jí)，各級(jí)的精度主要依據(jù)下列五個(gè)方面進(jìn)行分級(jí)：地下水允許開(kāi)采量的分級(jí)地下水資源量評(píng)價(jià)的精度（1）水文地質(zhì)條件的研究程度；（2）動(dòng)態(tài)觀測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)短；（3）計(jì)算所引用原始數(shù)據(jù)和參數(shù)的精度；（4）計(jì)算方法和公式的合理性；（5）補(bǔ)給的保證程度。各級(jí)允許開(kāi)采量精度的具體要求如下：E級(jí)：①據(jù)現(xiàn)有地下水資料，結(jié)合路線踏勘，概略了解區(qū)域水文地質(zhì)條件；②推測(cè)圈定的可能富水地段；③粗略評(píng)價(jià)地下水資源，估算允許開(kāi)采量。提交的成果精度要求一般為1：50萬(wàn)的比例尺。

D級(jí)：①初步查明含水層（帶）的空間分布及水文地質(zhì)特征；②初步圈定可能富水地段；③概略評(píng)價(jià)地下水資源，估算地下水允許開(kāi)采量。提交的成果精度要求一般為1：20萬(wàn)或1：5萬(wàn)的比例尺。地下水資源量評(píng)價(jià)的精度C級(jí)：①基本查明含水層（帶）的空間分布及水文地質(zhì)特征；②初步掌握地下水補(bǔ)徑排條件及其動(dòng)態(tài)規(guī)律；③根據(jù)有觀測(cè)孔的抽水試驗(yàn)或枯水期的地下水動(dòng)態(tài)資料所確定的有代表性的水文地質(zhì)參數(shù)；④結(jié)合開(kāi)采方案初步計(jì)算允許開(kāi)采量，提出合理的采用值；⑤初步論證補(bǔ)給量，提出擬建水源地的可靠性評(píng)價(jià)。提交的成果精度要求一般為1：2.5萬(wàn)或1：5萬(wàn)的比例尺。地下水資源量評(píng)價(jià)的精度B級(jí)：①查明擬建水源地的水文地質(zhì)條件與供水有關(guān)的環(huán)境水文地質(zhì)問(wèn)題，提出開(kāi)采地下水必需的有關(guān)含水層的資料和數(shù)據(jù)；②根據(jù)一個(gè)水文年以上的地下水動(dòng)態(tài)資料和抽水試驗(yàn)所計(jì)算出的水文地質(zhì)參數(shù)，論證水文地質(zhì)條件，掌握含水層的補(bǔ)給條件及供水能力；③建立或完善數(shù)學(xué)模型，結(jié)合具體的開(kāi)采方案，計(jì)算和評(píng)價(jià)補(bǔ)給量，確定允許開(kāi)采量；④預(yù)測(cè)開(kāi)采條件下地下水的水位、水量、水質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)各方面可能發(fā)生的變化；⑤提出保護(hù)和改善地下水水量和水質(zhì)的措施。提交的成果精度要求一般為1：1萬(wàn)或1：2.5萬(wàn)的比例尺。地下水資源量評(píng)價(jià)的精度A級(jí)：①為解決開(kāi)采水源地具體課題所進(jìn)行的專門研究和試驗(yàn)成果；②根據(jù)開(kāi)采的動(dòng)態(tài)資料進(jìn)一步完善地下水?dāng)?shù)學(xué)模型，并逐步建立地下水管理模型；③掌握三年以上水源地連續(xù)地開(kāi)采動(dòng)態(tài)資料，并對(duì)地下水允許開(kāi)采量進(jìn)行系統(tǒng)的多年的均衡計(jì)算和評(píng)價(jià)；④提出水源地改造、擴(kuò)建及保護(hù)地下水資源以及環(huán)境的具體措施。提交的成果精度要求一般為1：1萬(wàn)或1：2.5萬(wàn)的比例尺。地下水資源量評(píng)價(jià)的精度A級(jí)主要作為調(diào)節(jié)開(kāi)采制度、科學(xué)管理及改造擴(kuò)建水源地的依據(jù)；B級(jí)作為建設(shè)水源地，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)的依據(jù)；C級(jí)可為供水選擇水源地提供初步設(shè)計(jì)依據(jù)；D級(jí)和E級(jí)為建設(shè)項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)或?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供水源的依據(jù)。地下水資源量評(píng)價(jià)的精度地下水資源量評(píng)價(jià)的原則地下水資源量評(píng)價(jià)的內(nèi)容及精度地下水資源量評(píng)價(jià)的方法——地下水允許開(kāi)采量的計(jì)算方法地下水水量評(píng)價(jià)計(jì)算地下水的允許開(kāi)采量是地下水資源評(píng)價(jià)的核心問(wèn)題。計(jì)算允許開(kāi)采量的方法，也稱為地下水資源評(píng)價(jià)方法。允許開(kāi)采量的大小，主要取決于補(bǔ)給量，還與開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件及開(kāi)采方案有關(guān)。由于水文地質(zhì)條件的差異及不同勘察階段取得的水文地質(zhì)資料豐富程度不一，以及對(duì)成果的要求精度不同，可采用不同的計(jì)算方法。計(jì)算地下水允許開(kāi)采量的主要方法地下水允許開(kāi)采量的計(jì)算方法概述水量均衡法開(kāi)采試驗(yàn)法補(bǔ)償疏干法回歸分析法地下水水量

研究地下水存在的形式，應(yīng)該從開(kāi)采利用地下水的觀點(diǎn)出發(fā)。鑒于地下水是運(yùn)動(dòng)、變化的，所以除了研究天然地下水運(yùn)動(dòng)特征外，還要預(yù)測(cè)地下水被人工開(kāi)采后的特征。目前，被較多人所認(rèn)可的分類是直接按量進(jìn)行分類，即補(bǔ)給量、儲(chǔ)存量和排泄量。補(bǔ)給量天然補(bǔ)給量開(kāi)采補(bǔ)給量?jī)?chǔ)存量容積儲(chǔ)存量彈性儲(chǔ)存量排泄量天然排泄量允許開(kāi)采量天然補(bǔ)給量天然補(bǔ)給量：在開(kāi)采擾動(dòng)以前，在天然條件下存在的補(bǔ)給量，包括：垂向補(bǔ)給和側(cè)向補(bǔ)給兩個(gè)方面。入滲量越流量流入量流入量流出量蒸發(fā)量流出量開(kāi)采補(bǔ)給量：地下水在開(kāi)采條件下奪取過(guò)來(lái)的額外補(bǔ)給量。奪取河水補(bǔ)給越流補(bǔ)給人工補(bǔ)給分水嶺外移開(kāi)采補(bǔ)給量（1）容積儲(chǔ)存量：在大氣壓力下，含水層空隙所能容納的重力水體積。（2）彈性儲(chǔ)存量：超過(guò)大氣壓的天然壓力在降到大氣壓時(shí)，由于承壓含水層的彈性壓縮和水的彈性膨脹而從承壓含水層中釋放出來(lái)的重力水體積。

按埋藏條件不同，可分為容積儲(chǔ)存量和彈性儲(chǔ)存量。儲(chǔ)存量

地下水補(bǔ)給與排泄的不平衡，使地下水水位和儲(chǔ)存量隨時(shí)間而變化。補(bǔ)給期，地下水的補(bǔ)給量大于排泄量，多余的水便在含水層中儲(chǔ)存起來(lái)。H非補(bǔ)給期，地下水的消耗量大于補(bǔ)給量，含水層則減少儲(chǔ)存量來(lái)滿足地下水的排泄。H

儲(chǔ)存量排泄量

消耗量：脫離單元含水層的地下水流量，單位為m3/d?？紤]到地下水的開(kāi)發(fā)和利用，將消耗量分為兩部分，即天然排泄量和允許開(kāi)采量。

允許開(kāi)采量是指通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的取水構(gòu)筑物，在整個(gè)開(kāi)采期內(nèi)出水量不會(huì)減少、動(dòng)水位不超過(guò)設(shè)計(jì)要求、水質(zhì)和水溫在允許范圍內(nèi)變化，不影響已建水源地正常開(kāi)采、不發(fā)生危害性環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題的前提下，單位時(shí)間內(nèi)從含水系統(tǒng)中取得的水量，常用單位為m3/d、m3/a。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，允許開(kāi)采量就是合理的取水工程能從含水層中取出來(lái)，且不會(huì)引起一切不良后果的出水量。天然消耗量

天然消耗量：開(kāi)采前或開(kāi)采后按天然方式從含水層排出的水量，單位m3/d。應(yīng)當(dāng)注意的是，從開(kāi)采前到開(kāi)采后，天然消耗量是減少的。蒸發(fā)量：降深增大，埋深增大，包氣帶厚度增大越流排泄量：含水層水位下降，與越流層水頭差減小流出量：含水層水位下降，與下游水頭差減小開(kāi)采量的組成開(kāi)采狀態(tài)下的均衡方程式天然狀態(tài)下開(kāi)采狀態(tài)下的開(kāi)采量增加的補(bǔ)給量減少的天然排泄量可動(dòng)用的儲(chǔ)存量開(kāi)采量？允許開(kāi)采量前-后評(píng)價(jià)方法的選擇評(píng)價(jià)地下水資源時(shí)，雖有許多方法可以用來(lái)計(jì)算地下水的允許開(kāi)采量，但每一種方法都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件。因此，只有按具體水文地質(zhì)條件和可能取得的資料及勘察階段的要求選擇合適的計(jì)算評(píng)價(jià)方法，才能取得較好的效果。計(jì)算地下水允許開(kāi)采量的主要方法選擇評(píng)價(jià)方法時(shí)，對(duì)水文地質(zhì)條件方面主要應(yīng)考慮：①水文地質(zhì)單元的基本規(guī)律；②含水層、隔水層的性質(zhì)及埋藏條件，水文地質(zhì)參數(shù)在平面和剖面上的變化規(guī)律；③地下水的類型及形成地下水開(kāi)采量的主要來(lái)源；④有無(wú)地表水體存在，在開(kāi)采條件下與地下水的關(guān)系；⑤地下水水質(zhì)的變化規(guī)律；⑥評(píng)價(jià)區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用情況及對(duì)評(píng)價(jià)精度的要求。綜合考慮以上情況，再結(jié)合各種方法的適用條件來(lái)選擇一種，最好是幾種計(jì)算方法并用，以便相互驗(yàn)證。下面將區(qū)域和局域水源地的地下水資源評(píng)價(jià)，作一些簡(jiǎn)要的說(shuō)明。計(jì)算地下水允許開(kāi)采量的主要方法地下水允許開(kāi)采量的計(jì)算方法概述水量均衡法開(kāi)采試驗(yàn)法補(bǔ)償疏干法回歸分析法

水均衡法也稱為水量平衡法，是全面研究某一地區(qū)（均衡區(qū)）在一定時(shí)間段（均衡期）內(nèi)的地下水的補(bǔ)給量、儲(chǔ)存量和消耗量之間的數(shù)量轉(zhuǎn)化關(guān)系，通過(guò)平衡計(jì)算，評(píng)價(jià)地下水的允許開(kāi)采量。它是根據(jù)物質(zhì)（質(zhì)量）守恒定律和物質(zhì)轉(zhuǎn)化原理分析地下水循環(huán)過(guò)程，計(jì)算地下水量。實(shí)際上，它不僅是地下水資源計(jì)算與評(píng)價(jià)方法主要類型之一，在某些情況下，它又是其他類型計(jì)算與評(píng)價(jià)方法的指導(dǎo)思想與驗(yàn)證的依據(jù)。

水均衡法

天然狀態(tài)下開(kāi)采狀態(tài)下的開(kāi)采量前-后1．基本原理對(duì)一個(gè)均衡區(qū)（地段或水文地質(zhì)單元）的含水層來(lái)說(shuō)，在任一時(shí)段Δt內(nèi)補(bǔ)給量與消耗量之差，恒等于此含水層中水體積的變化量。據(jù)此可以建立水均衡方程式：

水均衡法

如果是穩(wěn)定型開(kāi)采動(dòng)態(tài)，則最大允許開(kāi)采量為：

如果是合理的消耗型開(kāi)采動(dòng)態(tài)，則為：式中，ΔQ消為減少的消耗量，即截取的排泄量；ΔQ補(bǔ)為開(kāi)采時(shí)增加的補(bǔ)給量；Smax為最大允許降深；T為開(kāi)采年限，一般取50—100a。

水均衡法

補(bǔ)給量（Q補(bǔ)）和消耗量（Q消）的組成項(xiàng)目很多，并且要準(zhǔn)確地測(cè)得這些數(shù)據(jù)往往也是困難的。但對(duì)某一個(gè)具體的地區(qū)來(lái)說(shuō)，常常不是包含全部項(xiàng)目，有的甚至非常簡(jiǎn)單。例如，在我國(guó)西北干旱氣候條件下的山前沖洪積扇地區(qū)，年降水量很少而蒸發(fā)強(qiáng)烈，雨水滲入補(bǔ)給（Q雨滲）幾乎可以忽略不計(jì)。如果山區(qū)基巖裂隙也不發(fā)育，則側(cè)向補(bǔ)給（Q流入）也可略去。當(dāng)含水層為較單一的砂卵礫石層，無(wú)越流補(bǔ)給，也沒(méi)有各種人工補(bǔ)給時(shí)，則地下水的補(bǔ)給量主要靠從山區(qū)流出的河水滲入補(bǔ)給（Q河滲）。開(kāi)采后，由于水位降低，可以使消耗項(xiàng)中的蒸發(fā)（Q蒸發(fā)）、溢出（Q溢出）都變?yōu)榱?。在這種條件下，水均衡方程可簡(jiǎn)化為：

水均衡法

準(zhǔn)確測(cè)定河流滲入量，是用水均衡法評(píng)價(jià)地下水資源的關(guān)鍵。如我國(guó)南方的巖溶水地區(qū)，主要補(bǔ)給來(lái)源是Q雨滲和Q河滲，其次是側(cè)向流入Q流入，消耗項(xiàng)中主要是Q溢出，其次是Q流出及Q蒸發(fā)。只要采用恰當(dāng)?shù)拈_(kāi)采方式，可以充分截取補(bǔ)給，減少消耗，則計(jì)算允許開(kāi)采量的公式可簡(jiǎn)化為：因此，在各種情況下，都應(yīng)按具體條件建立具體的水均衡方程式。

水均衡法

2．計(jì)算步驟第一步：劃分均衡區(qū)，確定均衡期，建立均衡方程。因?yàn)楦鱾€(gè)均衡要素是隨區(qū)域水文地質(zhì)條件不同而變化的，特別是當(dāng)計(jì)算面積較大時(shí)，均衡要素可能差別較大。因此，應(yīng)按均衡要素大體一致的情況進(jìn)行分區(qū)，分別計(jì)算后，再總加起來(lái)。劃分均衡區(qū)時(shí)，可以從大到小地劃分。一級(jí)分區(qū)。常以含水介質(zhì)成因類型和地下水類型的組合作為分區(qū)依據(jù)。例如在山前扇形地帶，可分為山區(qū)基巖裂隙水一承壓水區(qū)、扇形地頂部孔隙潛水區(qū)及中下部的孔隙潛水一承壓水區(qū)等。

水均衡法

二級(jí)分段。如果同一區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)條件還有較大差異，可以按不同的定量指標(biāo)劃分為若干段。分段指標(biāo)通常是含水層導(dǎo)水系數(shù)、給水度、水位埋深、動(dòng)態(tài)變幅及包氣帶巖性等。均衡期一般以年為單位，也可將旱季、雨季分開(kāi)來(lái)計(jì)算，這樣可以簡(jiǎn)化均衡方程中的項(xiàng)目。劃分了均衡區(qū)，確定了均衡期以后，分析各個(gè)區(qū)在這段時(shí)期內(nèi)有哪些均衡要素，便可以建立均衡方程。

水均衡法

第二步：確定每個(gè)區(qū)的各項(xiàng)均衡要素值。首先應(yīng)測(cè)定天然流場(chǎng)下各項(xiàng)補(bǔ)給量和消耗量，看是否均衡。然后再考慮增加開(kāi)采條件下的補(bǔ)給增量和可能減少的消耗量，以此作為地下水的允許開(kāi)采量。為了取得較準(zhǔn)確的計(jì)算資料，最好在每個(gè)均衡區(qū)選擇一個(gè)有代表性的地段做小范圍的均衡試驗(yàn)，實(shí)際測(cè)定各項(xiàng)均衡要素的數(shù)值，取得計(jì)算所需的參數(shù)，然后用以計(jì)算整個(gè)均衡區(qū)的各種補(bǔ)給量和消耗量。第三步：計(jì)算和評(píng)價(jià)。將各項(xiàng)均衡要素值代入均衡式中，計(jì)算出補(bǔ)給與消耗的差值，看地下水儲(chǔ)存量的變化是否與之相符，如果不符，審查各均衡要素的計(jì)算是否準(zhǔn)確，作適當(dāng)修改，使方程平衡為止。

水均衡法

評(píng)價(jià)時(shí)，可以將總補(bǔ)給量作為地下水的允許開(kāi)采量。如果儲(chǔ)存量很大，可以動(dòng)用時(shí)，應(yīng)確定最大允許降深值Smax，將此范圍內(nèi)的儲(chǔ)存量逐年分配到開(kāi)采量中，開(kāi)采期限一般取50一100a。在實(shí)際計(jì)算中，常常是根據(jù)多年的動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料分析，計(jì)算不同保證率典型年的水均衡，可評(píng)價(jià)允許開(kāi)采量的保證程度。

水均衡法

地下水允許開(kāi)采量的計(jì)算方法概述水量均衡法開(kāi)采試驗(yàn)法補(bǔ)償疏干法回歸分析法

在選定的水源地范圍內(nèi)，根據(jù)水文地質(zhì)條件，選擇合適的布井方案，打探采結(jié)合井。最好在旱季，盡量按開(kāi)采條件（開(kāi)采降深和預(yù)計(jì)開(kāi)采量）進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)期（一個(gè)月以上）的開(kāi)采性抽水試驗(yàn)。根據(jù)抽水試驗(yàn)的結(jié)果確定允許開(kāi)采量，這種方法就是開(kāi)采抽水試驗(yàn)法。

抽水試驗(yàn)可按兩種情況即穩(wěn)定狀態(tài)和非穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行。開(kāi)采抽水試驗(yàn)法1．穩(wěn)定狀態(tài)按設(shè)計(jì)需水量進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)采抽水試驗(yàn)，主井中或井群中心的動(dòng)水位應(yīng)在允許降深以內(nèi)，并能保持穩(wěn)定，各觀測(cè)孔中的水位也能保持穩(wěn)定；停抽后，水位又能較快地恢復(fù)到原始水位。動(dòng)水位歷時(shí)曲線見(jiàn)下圖。開(kāi)采抽水試驗(yàn)法這表明，在開(kāi)采過(guò)程中含水層內(nèi)建立了新的動(dòng)平衡，抽水量小于或等于抽水時(shí)的補(bǔ)給量，按這樣的抽水量開(kāi)采是完全有保證的。這時(shí)，實(shí)際抽水量就是允許開(kāi)采量。這種抽水試驗(yàn)，一般要求選在旱季進(jìn)行，如果旱季有保證，補(bǔ)給季節(jié)就更無(wú)問(wèn)題了。但這樣確定的允許開(kāi)采量是偏保守（?。┑?，在補(bǔ)給條件較好的地區(qū)，還可以適當(dāng)外推擴(kuò)大允許開(kāi)采量。開(kāi)采抽水試驗(yàn)法2．非穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)水位不穩(wěn)定，特別是觀測(cè)孔中的水位一直持續(xù)緩慢下降，停抽后水位雖有所恢復(fù)，但始終達(dá)不到原始水位。這說(shuō)明抽水量大于補(bǔ)給量，已消耗了儲(chǔ)存量。若按這樣的抽水量開(kāi)采，是得不到保證的。在這種情況下確定允許開(kāi)采量，可以通過(guò)分析抽水過(guò)程曲線，求出開(kāi)采條件下的補(bǔ)給量作為允許開(kāi)采量。開(kāi)采抽水試驗(yàn)法

在抽水初期，主井水位下降較快，隨即穩(wěn)定；而觀測(cè)井中水位仍持續(xù)下降，特別是距主井一定距離的觀測(cè)孔中水位不穩(wěn)定，降落漏斗在不斷擴(kuò)大。到后期，可能出現(xiàn)主井與觀測(cè)井水位同步等幅下降，說(shuō)明抽水量大于補(bǔ)給量。這時(shí)，任一時(shí)段Δt的抽水均產(chǎn)生水位下降ΔS。水位歷時(shí)曲線見(jiàn)上圖。假定抽水期內(nèi)沒(méi)有其他的消耗項(xiàng)，則這時(shí)的水均衡關(guān)系為：式中，Q抽為抽水總量（m3／d）；Q補(bǔ)為抽水條件下的補(bǔ)給量（m3／d）；ΔS為Δt（d）時(shí)段內(nèi)的水位下降值（m）；μF為水位下降1m時(shí)消耗的儲(chǔ)存量，簡(jiǎn)稱單位儲(chǔ)存量（m3/m）。開(kāi)采抽水試驗(yàn)法μ值往往難于準(zhǔn)確測(cè)得，特別是裂隙、巖溶含水層的μ值更難準(zhǔn)確確定。于是，在抽水時(shí)可用兩次以上不同流量進(jìn)行試驗(yàn)，用解聯(lián)立方程的辦法求出μF值，再計(jì)算抽水時(shí)的補(bǔ)給量。如有兩次不同抽水量Q抽1，Q抽2，分別得到兩個(gè)水位降速、和可建立聯(lián)立方程組：開(kāi)采抽水試驗(yàn)法

為了核對(duì)Q補(bǔ)的可靠性，可再按水位恢復(fù)資料進(jìn)行檢查。用這種方法求得的旱季補(bǔ)給量作為允許開(kāi)采量，是有充分保證的，但太保守。因?yàn)槌樗窃诤导具M(jìn)行的，沒(méi)有考慮雨季的降水補(bǔ)給量。因此，最好將抽水試驗(yàn)延續(xù)到雨季，用同樣方法求出雨季的補(bǔ)給量，再分別按雨季時(shí)間T雨和旱季時(shí)間T旱平均分配到全年。開(kāi)采抽水試驗(yàn)法用這種方法求得的允許開(kāi)采量可靠、準(zhǔn)確。但還應(yīng)用多年的氣象、水文資料論證其保證程度。不過(guò)，這種方法需進(jìn)行相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的抽水試驗(yàn)，耗費(fèi)人力、物力較大。它適用于水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，一時(shí)難以查清補(bǔ)給條件，而又急需作出評(píng)價(jià)時(shí)，或供水部門對(duì)水量的保證程度要求較高時(shí)的中小型水源地的水資源評(píng)價(jià)。另外，也可以根據(jù)旱季抽水資料和動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料，計(jì)算旱季補(bǔ)給量和全年暫時(shí)儲(chǔ)存量（調(diào)節(jié)儲(chǔ)量），以這兩者之和作為允許開(kāi)采量。開(kāi)采抽水試驗(yàn)法實(shí)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(gè)鉆孔，最大孔距不超過(guò)300m。在其中的三個(gè)孔中進(jìn)行了四個(gè)多月的開(kāi)采抽水試驗(yàn)，觀測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。

這些數(shù)據(jù)表明，在水位急速下降階段結(jié)束后，開(kāi)始等幅持續(xù)下降，停抽或暫時(shí)中斷抽水以及抽水量減少時(shí)，都發(fā)現(xiàn)水位有等幅回升現(xiàn)象。這說(shuō)明抽水量大于補(bǔ)給量。利用表中的資料可列出五個(gè)方程式：實(shí)例

用其中任意兩個(gè)方程便可解出Q補(bǔ)和μF值。為了全面考慮，把五個(gè)方程搭配聯(lián)解，求出Q補(bǔ)和μF值，結(jié)果見(jiàn)下表。從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，由不同時(shí)段組合所求出的補(bǔ)給量相差不大，但μF值變化較大，可能是由于裂隙發(fā)育不均，降落漏斗擴(kuò)展速度不勻所致。實(shí)例再用水位恢復(fù)資料進(jìn)行復(fù)核，數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。

從以上計(jì)算結(jié)果看，該水源地旱季的補(bǔ)給量在2600—2700m3／d之間，以此作為開(kāi)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(shí)儲(chǔ)存量，適當(dāng)增大允許開(kāi)采量。但還應(yīng)考慮總的降深大小及評(píng)價(jià)開(kāi)采后對(duì)環(huán)境的影響。實(shí)例地下水允許開(kāi)采量的計(jì)算方法概述水量均衡法開(kāi)采試驗(yàn)法補(bǔ)償疏干法回歸分析法

補(bǔ)償疏干法適用于含水層分布范圍有限，但厚度較大，有較大的蓄水空間可充分調(diào)節(jié)；并且僅有季節(jié)性補(bǔ)給，旱季沒(méi)有地下水補(bǔ)給來(lái)源，雨季有集中補(bǔ)給，補(bǔ)給量充足，含水層介質(zhì)滲透系數(shù)較大，易接受降水和地表水入滲補(bǔ)給。進(jìn)行地下水評(píng)價(jià)時(shí)，充分利用儲(chǔ)存量的調(diào)節(jié)作用維持開(kāi)采，在旱季騰出儲(chǔ)水空間，等雨季或豐水年得到全部補(bǔ)償，這樣可以大大增加地下水補(bǔ)給量，因而擴(kuò)大了地下水的開(kāi)采價(jià)值。這種方法稱為補(bǔ)償疏干法。補(bǔ)償疏干法使用條件

一是可借用的儲(chǔ)存量必須滿足旱季開(kāi)采；二是雨季的補(bǔ)給量除了滿足當(dāng)時(shí)開(kāi)采外，多余的補(bǔ)給量能把旱季借用的儲(chǔ)存量全部補(bǔ)償回來(lái)。補(bǔ)償疏干法評(píng)價(jià)的步驟（1）計(jì)算旱季的開(kāi)采量在旱季進(jìn)行開(kāi)采抽水試驗(yàn)，因?yàn)楹畬臃秶邢蓿⑶已a(bǔ)給量極小，基本上靠疏干含水層來(lái)維持抽水，所以抽水過(guò)程中水量均衡式為：式中：μF—單位儲(chǔ)存量(m3／m)；Q旱抽—旱季抽水量(m3／d)；

Δt、ΔS—抽水過(guò)程中水位急速下降后開(kāi)始平穩(wěn)等速下降的延續(xù)時(shí)間(d)和相應(yīng)的水位下降值(m)。

t0、s0—開(kāi)采抽水開(kāi)始等幅下降時(shí)間(d)及相應(yīng)的水位下降值(m)t1、s1—抽水的延續(xù)時(shí)間(d)和相應(yīng)的水位下降值(m)補(bǔ)償疏干法求出單位儲(chǔ)存量后，再根據(jù)含水層的厚度和最大設(shè)計(jì)降深Smax，查明整個(gè)旱季時(shí)間T，則可以計(jì)算旱季的每天最大開(kāi)采量(Q旱開(kāi))，即：式中：S0—抽水開(kāi)始等幅下降時(shí)井中的水位降深(m)。補(bǔ)償疏干法（2）計(jì)算雨季補(bǔ)給量地下水雨季補(bǔ)給量除了保證雨季的開(kāi)采外，多余部分會(huì)補(bǔ)償借用的儲(chǔ)存量，引起水位等幅回升。因此雨季補(bǔ)給量等于抽水量與補(bǔ)償量之和，即：

式中：μ′F-水位回升時(shí)的單位補(bǔ)償量，與水位下降時(shí)的單位儲(chǔ)存量近似相等；

ΔS′/Δt′-雨季水位回升速率（m／d），根據(jù)旱季至雨季的抽水試驗(yàn)資料求得；

Q雨抽-雨季抽水試驗(yàn)的抽水量（m3／d）

補(bǔ)償疏干法（3）評(píng)價(jià)允許開(kāi)采量如果地下水一年接受補(bǔ)給的時(shí)間為T雨，由此可以得到補(bǔ)給總量V雨補(bǔ)，把補(bǔ)給總量分配到全年，得到每天的補(bǔ)給量，為了安全起見(jiàn)，乘以一個(gè)小于1的安全系數(shù)γ(一般取0．5—1)：

補(bǔ)償疏干法補(bǔ)償疏干法根據(jù)以上計(jì)算，若Q補(bǔ)≥Q旱開(kāi)，則計(jì)算的Q旱開(kāi)可作為允許開(kāi)采量；若Q補(bǔ)<Q旱開(kāi)，則以Q補(bǔ)作為允許開(kāi)采量。計(jì)算實(shí)例

某水源地的含水層為厚層灰?guī)r，灰?guī)r分布區(qū)有間歇性河流通過(guò)，巖溶水的補(bǔ)給來(lái)源主要為季節(jié)性河水滲透和降雨滲入。為了評(píng)價(jià)可開(kāi)采量，在整個(gè)旱季做了長(zhǎng)期抽水試驗(yàn)，一直延續(xù)到雨季，試驗(yàn)結(jié)果：旱季試驗(yàn)抽水量為1761.7m3／d，抽水10d后井中水位降深S0＝5m，并開(kāi)始等幅下降，再延續(xù)抽水140d，水位降深至14.53m，隨后抽水流量變?yōu)?900m3／d，再延續(xù)抽水49d，水位降深升至2.83m（雨季）?？辈炷甑暮导緯r(shí)間為T旱＝253d，雨季補(bǔ)給時(shí)間T雨＝112d。根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，允許降深Smax＝23m，請(qǐng)計(jì)算該水源地的允許開(kāi)采量。

補(bǔ)償疏干法（1）按旱季抽水資料，求出μF

（2）計(jì)算旱季開(kāi)采量，Smax＝23m，S0＝5m，T旱＝253d補(bǔ)償疏干法（3）求雨季補(bǔ)給量

（4）允許開(kāi)采量評(píng)價(jià)

Q補(bǔ)大于Q旱開(kāi)，所以Q旱開(kāi)＝1841.2（m3／d）作為允許開(kāi)采量是有保證的。補(bǔ)償疏干法地下水允許開(kāi)采量的計(jì)算方法概述水量均衡法開(kāi)采試驗(yàn)法補(bǔ)償疏干法回歸分析法回歸分析法是根據(jù)開(kāi)采地下水的歷史資料或不同流量不同降深的抽水試驗(yàn)資料，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法找出流量與降深或與其他變量之間的相關(guān)關(guān)系，并依據(jù)這種關(guān)系外推未來(lái)開(kāi)采時(shí)的開(kāi)采量，或外推增大開(kāi)采量以后的水位降深?；貧w分析法在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，研究變量之間關(guān)系的密切程度，稱為相關(guān)分析；而研究變量之間的聯(lián)系形式，則稱為回歸分析。在實(shí)際應(yīng)用中，二者密切聯(lián)系，一般不加區(qū)別。相關(guān)關(guān)系，可分為以下幾種：如果自變量只有一個(gè)，則稱為一元相關(guān)或簡(jiǎn)相關(guān)；如果自變量有兩個(gè)以上，則稱為多元相關(guān)或復(fù)相關(guān)；如果只研究其中一個(gè)自變量對(duì)因變量的影響，而將其他自變量視為常量，則稱為偏相關(guān)；自變量為一次式，稱為線性相關(guān)；為高次式，稱為非線性相關(guān)?；貧w分析法（1）一元線性回歸在地下水資源評(píng)價(jià)中，常分析開(kāi)采量Q與水位降深S之間的相關(guān)關(guān)系，建立一元線性回歸方程。首先，要有一系列觀測(cè)統(tǒng)計(jì)資料，開(kāi)采量Q1，Q2，……，Qn，水位降深S1，S2，……，Sn。n為樣本數(shù)。據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，樣本數(shù)不能太小。