地下水潜力评价方法研究.ppt

地下水潜力评价方法研究,中国地质科学院水文地质环境地质研究所 王贵玲 2002.1.15,地下水潜力评价方法研究,（一）、地下水潜力评价 现状 （二）、问题的提出 （三）、基 本 概 念 （四）、评价方法与步骤 （五）、实例研究 （六）、结论,（一）、地下水潜力评价现状,地下水潜力评价是地下水资源评价的一个主要内容。目前，地下水资源评价的理论已经基本成熟，主要采用的方法有均衡法、数值法、解析法等。但对地下水潜力的评估一般采用“开采程度”的概念，以采补平衡为基础，即： 地下水开采量 开采系数 = 可开采资源量 如果开采系数为1，说明达到平衡，这一地区的地下水潜力为零。 根据这一概念，一般认为开采系数小于0.3为潜力巨大地区，开采系数大于1.2为严重超采区。 另外，在地下水供需分析中，也曾从地下水利用的具体部门提及了地下水利用潜力。但是，该评价方法使地下水资源评价与利用相互脱节，地下水潜力概念不统一，不便于地下水的管理与开发利用。,（二）、问题的提出（1）,开采系数的给出，只考虑了地下水的持续开采，而没有充分考虑环境、污染、节水等方面的因素，特别对于河北平原，由于整个地区开采系数几乎均大于1，在一些地区甚至已达4以上，用这一参数已远不能完全反应该地区地下水开发利用前景。 经计算， 河北省平原区多年平均地下水可开采资源量为74亿m3。津京以南地区多年平均地下水可开采资源量为60亿m3,该地区1998年地下水实际开采量为126亿m3，平均开采系数为2.1。其中，中浅层水开采量99亿m3，占总开采量的90%；深层水开采量28亿m3，占总开采量的22%。分行业地下水用水量中，农业灌溉用水为98亿m3，占总用水量的78%；工业用水为15亿m3，占总用水量的12%；其他用水量占总用水量的10%。,（二）、问题的提出（2）,为了保证地下水资源可持续利用，又要满足国民经济可持续发展，地下水潜力评价，应充分考虑下列内容与现象： （1）、从水均衡的角度，地下水严重超采，已经是区域性不具备“潜力”的地区； （2）、地下水占总水资源消耗量的89%，少量的地表水已经得到充分利用； （3）、农业是水资源开发利用的大户，占78%； （4）、主要城市存在地面沉降、岩溶塌陷等环境地质问题，地下水水质恶化趋势严重； （5）、微咸水资源丰富。 因此，为了提供出能反应地下水综合现状的数据，从而为国家经济规划服务，无论从实际应用还是理论的角度，均要求对地下水潜力进行重新定义、评价。,（三）、基 本 概 念（1）,地下水潜力是指一个特定地区，一定评价深度内，在一定技术经济条件和环境约束下的地下水可增加的利用量，包括开采潜力和利用潜力两个方面。 根据这一定义，地下水潜力可从现状潜力、环境潜力和技术经济潜力三个方面进行综合评价。 地下水现状潜力是指在现有技术经济和环境状况条件下地下水利用量；地下水环境潜力是指在现有技术经济条件下，一定环境状况时增加的地下水利用量；地下水技术经济潜力是指采取一定的技术经济措施维持或改善现有的环境状况时增加的地下水利用量。,（三）、基 本 概 念（2）,地下水潜力系数； Q地下水开采量(m3/a)； P地下水可开采量(m3/a)； T地下水利用变化量(m3/a)； A可开采资源增加量(m3/a)； i=1,2,n j=1,2,k,（三）、基 本 概 念（3）,其中： T1农业节水量（m3/a）；T2工业节水量（m3/a）； T3生活节水量（m3/a）；T4污水再利用水量（m3/a）； T5矿坑排水利用量（m3/a）；,其中： A1微咸水利用量（m3/a）； A2一定环境约束条件下，如改变地下水位下降和地面沉降速度等，增加或减少的地下水开采量（m3/a）； A3增加评价深度扩大用水量（m3/a）； A4未知区扩大利用量（m3/a）； ,（四）、评价方法与步骤（1）,水 资 源 综 合 潜 力,地 下 水 潜 力,地 表 水 潜 力,环境潜力,经济技术潜力,现状潜力,开 采 潜 力,利 用 潜 力,（四）、评价方法步骤（2）,水资源综合潜力评价,地表水综合潜力评价,地下水综合潜力评价,现状潜力,环境潜力,技术经济潜力,现状潜力,环境潜力,技术经济潜力,地表水环境演化,地表污水 、劣质水直接利用,地表水环境治理和污水、劣质水综合利用,城镇、工农业节水，提高水的综合利用率,引境外水，地下水地表水的联合调度,地下水环境： 海水（咸水）入侵、水质演化、地下水污染、地下水位（上升）下降等,与水有关的地质灾害 ：岩溶塌陷、地面沉降等,地下污水、劣质水直接利用,地下水环境治理： 海水入侵控制、水质改良、污染防治、缓解地下水位下降等， 和污水、劣质水综合利用,与水有关的地质灾害防治：岩溶塌陷处理、地面沉降控制等,城镇、工农业节水，提高水的综合利用率,引境外水，地下水地表水的联合调度,（四）、评价方法步骤（3）,步骤1、地下水资源可开采量评价 在充分研究评价区水文地质条件的基础上，采用传统的地下水资源评价方法，如均衡法、数值法、解析法、类比法等，计算地下水资源可开采量。 步骤2、地下水开采量调查 通过政府统计、土地利用、农业结构、工矿企业统计等方法，全面掌握评价区地下水开采量。 步骤3、地下水开采的环境效应研究 重点研究评价区地下水开采引起的主要环境地质问题，进行系统评价。 （1）研究地下水开采引起的水位持续下降 （2）地下水开采引起的地面沉降 （3）岩溶塌陷的研究 （4）水质恶化的研究 另外，还要研究海水入侵、土地盐碱化等问题，通过综合评价，确定维持一定环境状况时的地下水可利用量。,步骤4、地下水利用的技术经济潜力评价 地下水技术经济潜力评价方法：在对历史和现有的环境状况进行评价分析的基础上，着重分析环境治理、引水和节水措施等因素对地下水可开采量的影响，进而评价潜力。地下水技术经济潜力从地下水开采现状来看，着重要考虑工农业特别是农业节水、微咸水利用和污水治理回用的潜力。 步骤5、潜力系数的计算 通过对地下水各种潜力的评价，应用公式（1）计算出一个地区地下水综合潜力系数。 步骤6、地下水潜力评价 根据步骤5的计算结果，如果潜力系数小于1，说明地下水尚有潜力，可以在节水、环境治理的基础上，根据国民经济规划，适当增加开采；如果潜力系数等于1，说明地下水开采已处于临界值，地下水资源量能够满足目前经济建设需要，但不能进一步扩大开采；如果潜力系数大于1，说明地下水开采量应进行限制，并同时调整国民经济规划。,（四）、评价方法步骤（4）,（五）、实例研究（基本概况 ）,唐山地区位于北纬39004000，东经1170011830，包括唐山市、丰润县、丰南市、汉沽农场、芦台农场的全部和唐海县中西部、滦县西南部、滦南县西部、迁西县南部、迁安县西南部10个县市农场，面积为4951.83km2。地势北高南低，东高西低，由北向南依次为低山丘陵、山前冲洪积扇平原和海积平原。区内多年平均气温11.1，多年平均降雨量607.76mm，多年平均蒸发量为1682.83mm。 平原区第四系孔隙水含水层主要分为山前冲洪积全淡水的浅层含水组和海积平原上咸下淡的潜水承压含水组。山前冲洪积扇全淡水的浅层含水组在扇轴部和中部以Q4和Q3的卵砾石为主，在扇中部以粗砂砾石为主，在扇前缘和扇间带以Q4和Q3的中细砂为主。海积平原上咸下淡的潜水承压含水组的深层承压含水层以Q2Q1的细砂、粉砂为主，含水层变薄，相对隔水的粘性土层增多且增厚。,（五） 、实例研究（地下水资源与现状潜力分析 ）,1、现状潜力研究 应用均衡法计算，全区淡水天然资源量为8.9698亿m3/a，其中山区为0.9229亿m3/a，山前冲洪积扇全淡水区浅层水为6.9283亿m3/a，海积平原深层承压水为1.1186亿m3/a。全区淡水可开采资源量为7.2319亿m3/a，其中山区为0.6939亿m3/a，山前冲洪积扇全淡水区浅层水为5.5286亿m3/a，海积平原深层承压水为0.9893亿m3/a。 唐山平原现状总开采量为9.8421亿m3/a，平均开采系数为1.51，总盈余量为-3.3240亿m3/a。其中全淡水区开采量为8.1582亿m3/a，平均开采系数为1.48，盈余量为-2.6295亿m3/a；咸水区深层淡水现状开采量为1.6839亿m3/a，平均开采系数为1.70，盈余量为-0.6945亿m3/a。全淡水区以滦县开采系数最大，为2.12；以丰南市开采系数最小，为0.96。咸水区深层淡水以汉沽农场开采系数最大，为4.75；以丰润县开采系数最小，为0.31。,（五） 、实例研究（地下水环境潜力分析）,2、地下水环境潜力分析,（1）地下水开采与水位下降的关系,地下水开采系数与水位平均年下降速率关系,地下水开采系数与水位最大年下降速率关系,（五） 、实例研究（地下水环境潜力分析）,（2）地下水开采与地面沉降关系,地下水开采系数与地面沉降速率关系图,0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4,（五） 、实例研究（地下水环境潜力分析）,（3）地下水开采与地下水质量的关系,各行政区地下水开采系数与水质的关系图,（五） 、实例研究（地下水环境潜力分析）,地下水开采系数与环境综合质量的关系图,地质灾害发生较多的唐山市及地下水开采程度最高的汉沽农场，环境质量差，而丰润县、丰南市地下水开采程度较高，又是中工业分布区，其环境质量较差，滦南县、滦县环境地质问题较少，虽然地下水开采程度较高，但是其环境质量较好。,（五） 、实例研究（地下水技术经济潜力分析 ）,3、地下水技术经济潜力分析,（1）农业灌溉节水,农业节水潜力为1.1469亿m3/a,（五） 、实例研究（地下水技术经济潜力分析 ）,（2）微咸水、咸水利用,唐山地区微咸水天然资源和可开采资源量 (2-3g/l),23g/L微咸水分布面积为654km2，天然资源量为1.2619亿m3/a，可开采资源量为1.0269亿m3/a,（五） 、实例研究（地下水技术经济潜力分析 ）,（3）污水处理回用,唐山市19911999年工业废水排放量图,唐山市19911999年平均工业废水排放量为0.7868亿m3/a，且有上升趋势，1999年排放量为0.9414亿m3/a。各煤矿排水量2000年为1.0272亿m3/a，除赵各庄矿和林西矿利用了0.3175亿m3/a外，有0.7098亿m3/a外排。仅这两项，唐山市就可增加水量1.4966亿m3/a。,（五） 、实例研究（地下水综合