供水水文地質(zhì)16

第九章地下水資源管理§1地下水管理的基本概念§2開采地下水產(chǎn)生的負(fù)環(huán)境效應(yīng)及防治§3地下水資源的人工補(bǔ)給§4地下水資源管理模型

作業(yè)14§1地下水管理的基本概念一、地下水管理的內(nèi)容、任務(wù)和目的二、地下水資源管理的必要性三、允許開采量的確定四、地下水的環(huán)境容量返回一、地下水管理的內(nèi)容、任務(wù)和目的內(nèi)容：地下水資源的保護(hù)、合理開發(fā)與最佳利用。任務(wù)：確定和控制地下水源的允許抽水量；制定區(qū)域各類供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；把地下水資源、經(jīng)濟(jì)、人口和環(huán)境作為統(tǒng)一系統(tǒng)進(jìn)行分析和預(yù)測，并在地下水資源評價(jià)的基礎(chǔ)上，編制地下水合理開發(fā)利用規(guī)劃，統(tǒng)籌安排區(qū)域地下水資源分配；監(jiān)測和預(yù)報(bào)地下水動(dòng)態(tài)，實(shí)施地下水水質(zhì)局部防治措施；協(xié)調(diào)、監(jiān)督和管理各部門、各單位之間的計(jì)劃用水，制止不合理開發(fā)；建立地下水管理模型和管理體系，完善管理系統(tǒng)，采用經(jīng)濟(jì)法律和行政手段，強(qiáng)化管理措施。主要目的：防止由于人為的不合理活動(dòng)及不合理的地下水資源開發(fā)造成的環(huán)境公害，實(shí)現(xiàn)地下水資源的可持續(xù)利用。返回二、地下水資源管理的必要性地下水作為重要的供水水源在人類生存和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要的作用。由于地資源分布和儲存的不平衡和需水量過于集中，目前世界上不少國家尤其是在一些大城市在開采利用地下水時(shí)因缺乏合理布局和科學(xué)的估算，最終導(dǎo)致水位大幅度下降以致地下水源枯竭，由此產(chǎn)生的環(huán)境公害突出。為了合理開發(fā)利用和保護(hù)地下水資源，防止過量開采產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，必須加強(qiáng)地下水資源的管理工作。返回三、允許開采量的確定

地下水管理的目標(biāo)，具體來說就是允許開采量的確定。允許開采量的確定不僅取決于水文地質(zhì)因素，多半還涉及社會經(jīng)濟(jì)方面的因素。允許抽水量的概念可歸納如下幾方面：1、在水均衡方面允許抽水量一般不應(yīng)超出年平均補(bǔ)給量；2、經(jīng)濟(jì)方面抽水費(fèi)用不應(yīng)超過某一標(biāo)準(zhǔn)；3、不會引起水質(zhì)惡化或地面沉降等公害；4、不能與有關(guān)地下水資源法律相抵觸。同時(shí)滿足上述四個(gè)條件的抽水量就可看成是安全抽水量。返回四、地下水的環(huán)境容量地下水的環(huán)境容量是指為了不產(chǎn)生地下水公害（如地面沉降等），在某一限度內(nèi)所應(yīng)保持的地下水位或與該水位相應(yīng)的地下水抽水量。地下水的環(huán)境容量本質(zhì)上與前述允許量的概念相同。但也有人主張?jiān)诖_定環(huán)境容量時(shí)，應(yīng)主要著眼于社會因素，即根據(jù)社會價(jià)值體系對居民環(huán)境的依存關(guān)系來考慮，也就是說必須保障居民的生存權(quán)與安全。返回§2開采地下水產(chǎn)生的公害一、區(qū)域地下水位大幅度下降二、引起地面沉降三、引起巖溶地面塌陷四、引起地下水水質(zhì)惡化返回一、區(qū)域地下水位大幅度下降在地下水資源評價(jià)中已論述過，要想使水源地能保證長期開采，就必須使開采量小于或等于開采條件下的補(bǔ)給量。開采量超過了補(bǔ)給量，就不能得到長期取水的保證。過量開采的結(jié)果，必然使動(dòng)水位出現(xiàn)大幅度的持續(xù)下降。水位下降一方面會使開采條件惡化、自流井?dāng)嗔鳌尉鏊繙p少、含泥砂量增加、吊泵等。返回二、引起地面沉降地面沉降是指某一區(qū)域內(nèi)由于開采地下水或其他地下流體導(dǎo)致的地表淺部松散沉積物壓實(shí)或壓密引起的地面標(biāo)高下降的現(xiàn)象，又稱做地面下沉或地陷。地面沉降的危害是多方面的，其主要危害表現(xiàn)為地面標(biāo)高損失，繼而造成雨季地表積水，防泄洪能力下降；沿海城市低地面積擴(kuò)大、海堤高度下降而引起海水倒灌；海港建筑物破壞，裝卸能力降低；地面運(yùn)輸線和地下管線扭曲斷裂；城市建筑物基礎(chǔ)下沉脫空開裂，橋梁凈空減小，影響通航，深井井管上升，井臺破環(huán)，城市供水及排水系統(tǒng)失效；農(nóng)村低洼地區(qū)洪澇積水，使農(nóng)作物減產(chǎn)等。返回三、引起巖溶地面塌陷巖溶地面塌陷指覆蓋在溶蝕洞穴之上的松散土體，在外動(dòng)力或人為因素作用下產(chǎn)生的突發(fā)性地面變形破壞，其結(jié)果多形成圓錐形塌陷坑。多發(fā)生于碳酸鹽巖、鈣質(zhì)碎屑巖和和鹽巖等可溶性巖石分布地區(qū)。以碳酸鹽巖溶塌陷最常見。誘發(fā)因素多樣，因抽水引發(fā)巖溶塌陷的機(jī)率最大。抽水等人類工程活動(dòng)中產(chǎn)生的巖溶地面塌陷與自然產(chǎn)生的巖溶地面塌陷相比，不僅規(guī)模大、突發(fā)性強(qiáng)，且常出現(xiàn)在人口聚集地區(qū)，對地面建筑物、道路等遭到破壞，給人民生活、生產(chǎn)及生命安全帶來危害。2010年1月，湖南寧鄉(xiāng)縣地面塌陷導(dǎo)致福泉小學(xué)一棟單層教學(xué)樓從地面上消失，操場變成了一個(gè)直徑80多米的“天坑2010年6月8日，湖南寧鄉(xiāng)縣大成橋鎮(zhèn)發(fā)生地面沉塌事件，一戶民居廁所突然沉降消失巖溶地面塌陷形成機(jī)理返回四、引起地下水水質(zhì)惡化

在地下水開采過程中引起水動(dòng)力、水化學(xué)條件的改變，面使水中的某些化學(xué)及微生物成分含量增加，使水質(zhì)不斷變差，以致超出規(guī)定的使用標(biāo)準(zhǔn)，而影響地下水的使用價(jià)值。返回§3地下水資源的人工補(bǔ)給地下水人工補(bǔ)給是人們運(yùn)用已掌握的有關(guān)地下水的科學(xué)方法，人為地調(diào)節(jié)地下水開采與補(bǔ)給關(guān)系，造成補(bǔ)給、徑流、排泄的新均衡的方法。其實(shí)質(zhì)是借助某些工程設(shè)施將地表水自流或用壓力注入地下含水層，以便增加地下水的補(bǔ)給量。一、人工補(bǔ)給地下水的目的1、補(bǔ)充地下水源，增大含水層的儲存量，進(jìn)行季節(jié)性和多年性調(diào)整；2、控制地面沉降；3、防止或減少海水入侵含水層；4、改變地下水的水質(zhì)；5、改變地下水溫度；6、保持地?zé)崴⑻烊粴夂褪偷貙拥膲毫?。二、人工補(bǔ)給地下水的水源和水質(zhì)要求

水源：地表水（江河、湖泊、水庫、池塘），工業(yè)回水和工業(yè)廢水，城鎮(zhèn)公共供水（自來水），地下水等。其中以地表水為主。補(bǔ)給水源不僅要有足夠的水量，而且要符合一定的水質(zhì)要求，若水質(zhì)較差就必須經(jīng)過凈化和適當(dāng)處理后才能用作回灌水源。確定回灌水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一般應(yīng)注意以下3原則：（1）回灌水源的水質(zhì)要比原地下水的水質(zhì)好，最好達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)；（2）回灌后不公引起區(qū)域地下水水質(zhì)變壞和受污染；回灌中不應(yīng)含有能使井管和過濾器腐蝕的特殊離子或氣體。三、地下水人工補(bǔ)給方法和適用條件1、直接法。一般采用坑塘、水庫、渠道、凹地、古河道、礦坑等地表工程設(shè)施及淹沒灌溉等手段，使地表水自然滲入含水層。一般表土層應(yīng)有較好的滲透性，如砂土、粉土、礫石、卵石等；包氣帶厚度以10~20cm為宜，若地下不太深處有隔水層，則可挖掘淺井或渠道，揭露下覆含水層。該方法的工程設(shè)施比較簡單，基建費(fèi)用不大，便于管理，但占地面積大，效率低。2、間接法—誘導(dǎo)補(bǔ)給法在河流或其它地表水體（如渠道、池塘、湖泊等）附近鑿井，抽取地下水，使地下水位降低，從而增大地表水和地下水的水頭差，誘導(dǎo)地表水大量滲入。此法一般在砂、卵石地層效果好。當(dāng)抽水量達(dá)一定量時(shí)，形成的降落漏斗面可以低于地表水體的底部，這時(shí)地表水由滲透轉(zhuǎn)為滲漏補(bǔ)給地下水返回§4地下水資源管理模型所謂地下水資源管理模型是指為達(dá)到某項(xiàng)既定管理目標(biāo)，應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)求解最優(yōu)化的技術(shù)方法所建立的一組數(shù)學(xué)模型．即模型由目標(biāo)函數(shù)和約束條件組成。目標(biāo)函數(shù)是最優(yōu)化技術(shù)中相應(yīng)管理目標(biāo)的極大值或極小值。地下水管理目標(biāo)可以是地下水水位、流量、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益及環(huán)境效益。在地下水管理中的目標(biāo)函數(shù)常見有兩類：第一類是在一定的條件下尋求供水或排水工程的最優(yōu)方案，如①在規(guī)定的水位條件下與實(shí)際水位之間差值(水位降深)的總和最??；②在規(guī)定降深條件下總出水量最大；第二類是在滿足供水或排水工程要求下尋求工程經(jīng)濟(jì)效益最大或成本費(fèi)用最低的方案，如①獲得單位體積水的成本最低，②在規(guī)定的期限內(nèi)所得的凈收益最多。約束條件包括技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境等方面的約束。如①水力學(xué)約束，諸如地下水流狀態(tài)方程約束、水位約束、水量約束等，②水質(zhì)約束，包