地下水资源量的计算与评价ppt课件

1地下水资源的特征和分类2计算地下水容许开采量的主要方法3地下水资源评价，第十章地下水资源量的计算和评价，01.06.2020，1，1地下水资源的特征和分类，地下水资源是具有使用价值的各种地下水量的总称，是地球水资源整体的一部分。 地下水的使用价值包括水质和水量两方面。 能否成为有利用价值的资源，首先取决于水质。 在水质满足利用要求的前提下，看看其资金可利用的数量是多少。 因此，地下水资源的评价应该同时进行水质和水量的评价。 地下水量的计算和评价比水质评价复杂得多。 一般所说的地下水资源的评价，是以水质满足要求为前提，重点评价水量。 因此，地下水的不同量往往被称为资源。 上一章论述了水质评价。 本章讨论水量的计算和地下水资源评价。 01.06.2020、供水水文地质调查的主要任务之一是明确地下水的水质和水量，进行地下水资源的评价。 地下水量处于地下水的补给和排泄的动平衡，随着自然和人为的变化而变化。 特别是在大量开采地下水后，地下水补给排泄条件发生变化，给地下水量的准确计算带来很多困难。 这使人们研究了不同的计算方法，同时也出现了描述地下水量的不同术语和分类。 1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，一、地下水资源的特征，(1)可恢复性：人工开采地下水时，只要开采量不超过一定的限度，井附近的地下水位就会下降，地下水的储存量会暂时减少，但如果停止开采，水位会逐渐恢复到原来的位置，即补充地下水的储存量。 这就是地下水恢复性，与一般矿产资源的重要区别。 固体矿物，开采少，补偿性质没有恢复，石油等液体矿物也是如此。 地下水可以不断地得到补给和更新，开采后可以补充和恢复，但也不是没有得到，用不完的。 大量开采也会导致地下水资源的消耗和枯竭。 1地下水资源特征与分类，01.06.2020，(2)系统性(或活动性与周围环境的密切相关性):地下水与周围环境(气候、水文条件和地质条件等)密切相关，因此多具有流动性和活动性，尤其与地表水的关系更为密切，常可相互转化。 这种联系反映在含水层的平面和剖面边界条件中，包括地下水补给和排泄条件。 液体矿物也有流动性，但多在开采时出现。 外部环境对其他矿物也有影响，但只反映在地质历史时代。 考虑到地下水的流动性，地下水的流量可以表示地下水的量。 (3)调节性(或者储存量的偏差):地下水在含水层中处于经常补给和消耗持续的新旧交替的过程中。 补给丰富、消费量大的，含水层积蓄多馀的水，增加地下水的储存量补给少或暂时停止的，用储存的地下水维持消费，减少储存量。 储量的这个变动，在地下水的补给、流出、排泄以及开采过程中发挥着调节作用。 这种性质在其他矿产资源中是没有的。 某含水盆地具有相当的调整能力。 例如山西母子关泉域的储蓄能力为14108m3。 利用这一性质，可以人工储蓄，增加开采量。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，二是地下水资源量的分类，50-60年代，国内广泛采用HA原子能科夫地下水储量分类(四大储量)。 他把地下水的储量分为以下四类。动储量：指每单位时间流过含水层(带)横截面的地下水体积，即指地下水的天然流量的静储量：调节储存于地下水位年变动带以下的含水层(带)的重力水体积的储量：指地下水位年变动带内的重力水体积，1地下水资源的特征和分类，01.06.2020、 开采储量(专水、容许开采量):技术经济合理的取水工程可以从含水层中提取的水量，在预定开采期内不会发生水量减少、水质恶化等不良影响。 这种分类在一定程度上反映了地下水量在天然状态下的客观规律，对我国当时的地下水资源评价起到了一定的作用。 然而，有一些缺点需要改进。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，许多学者考虑到地下水量的特殊性，认为不应用“储量”这个术语来表达地下水量，应该转换成“地下水资源”。 有人把地下水资源分为天然资源和开采资源，也有人把补给资源、储藏资源和开采资源。 有人认为“资源”的意思应该既包含量又包含质量，单指水量时用资源来表现不恰当，最好用地下水的各种量来表现。 目前我国很多人主张将地下水资源量分为补给量、储量和容许开采量(或可开采量) 3种，既不使用储量也不使用资源，直接称为地下水的各种量。 让我们把重点放在这个分类上。 1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，1，1 .补给量：补给量是指天然状态和开采条件下，每单位时间从各条路线进入该单元含水层(带)的水量(m3/a )。 补给源有降水的侵入、地表水的侵入、地下水的侧向流入和垂直越流、各种人工补给。 实际计算在天然状态和开采条件两方面进行。 事实上。 许多地区的地下水已经开采到一定程度，很少维持天然状态。 因此，首先计算实际地下水补给量，然后计算开采扩大后可能增加的补给量。 后者称为补给增量(或诱发补给量、诱发补给量、开采掠夺量、开采补充量等)。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，由于降水渗透的补给增量：开采地下水形成了下降漏斗，漏斗疏干体积增加，除了降水渗透外，漏斗范围内不能接受降水渗透补给的地区(如沼泽地、湿地等)开放了可接受补给的储水空间，降水渗透补给量增加另外，由于地下水分水岭向外扩展，降水的侵入补给面积增加，本来属于相邻獾圈的危机和水文地质单元的降水的侵入补给量的一部分成为本漏斗区的补给量。 来自地表水的补给增量：当取水工程接近地表水时，开采地下水降低漏斗扩展到地表水，可以增大本来补给地下水的地表水补给量，也可以使本来不补给地下水，进而排出地下水的地表水变成补给地下水。 这就是开采时地表水对地下水的补给增量。 1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，相邻含水层的溢流补给增量：由于开采含水层的水位下降，与相邻含水层的水位差增大，增加溢流量，相邻含水层原来开采含水层后得到溢流补给，成为补给开采层。 来自邻近地区的含水层增加的侧向流入补给量：通过下降漏斗的扩展，可以夺取属于另一个均衡地区(或含水系)的地下水的侧向流入补给量。 或者，由于漏斗的水位下降，某侧方排泄量转向补给的增加。 各种人工增加的补给量：包括开采地下水后各种人工用水的浸出量增加得到的补给量。 1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，补给增量大小不仅是水源地的自然环境。 同时，采水结构的种类、结构和配置，即与开采方案和开采强度有关。自然条件有利，开采方案合理，开采强度大，夺取的补给增量远远超过天然补给量。 例如在邻近河地区取水，沿岸布井开采时，得到了大量地表水的渗透补给量，远多于原来的天然补给量，成为可开采量的主要组成部分。 但是，开采时的补给增量也不是无限制的。 只不过是从上述补给增量的来源夺取了本计算带水层和含水系以外的水量。 从地下水资源整体的角度来看，邻近地区、邻近层的地下水资源也必须开发利用。 这里补给量增加了，那里减少了。 从“三水”转换的总水资源角度来看，如果河水已经开发利用，这里将进一步加大开采强度，大量夺取河水补给增量，地表水资源将减少。 因此，在计算补给增量时，必须全面考虑合理的袭击，不能盲目地无限扩大补给增量。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，计算补给量时，应以天然补给量为主，考虑合理的补给增量。 地下水补给量是地下水运动、排泄、水交替的主要原因，保持水源地的连续长期开采。 允许开采量主要取决于补给量。 因此，计算补给量是地下水资源评价的核心内容。 (补给量的计算请参照动态和均衡)。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，2，2 .储量：储量储存在单元含水层中的重力水体积(m3)。 (1)潜水含水层的储存量也称为容积储存量，可由下式计算： (V=FM)(M含水层厚度)式中： w地下水的储存量(m3)含水层的供水度(小数或百分比) v潜水含水层的体积(m3)。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，(2)受压含水层除容积储量外，还有弹性储量，式中： w受压水的弹性储量(m3)； *-蓄水(或放水)系数(弹性供水度)(无原因) f-受压含水层面积(m2) h-受压含水层顶板的压力水头高度(m )。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，地下水水位随时间变化，地下水储量随时间变化。 这是因为地下水的补给和排泄不均衡。 地下水储量在地下水运动交替和地下水开采过程中发挥调节作用。 在天然条件下，地下水储量周期性变化，主要有年周期和不同长度的年周期。 一般要计算一年的最大储量和最小储量。 在开采条件下，如果开采量在补给量以下，储藏量周期性变化的开采量超过补给量时，用储藏量补充该部分的开采量，使储藏量呈逐年减少的倾向变化。 1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，有人称一定期间内的最小储量为永久储量或静态储量。 一定周期内不变化的存储量。 最大储量和最小储量的差称为暂时储量，相当于调节储量。 在地下水流出较少的地区，暂时储量的数量较多，接近补给量，因此可以将其作为容许开采量。 一般来说，在计算容许开采量时，不能考虑永久储量。 如果推动它，地区地下水位将呈逐年持续下降的趋势，地下水源枯竭，1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，但如果永久储量大(如含水层厚度大、分布广的大型储水结构)，每年适当推动部分永久储量，100年或50年内总水位将使取水设备的最大允许深度达到例如，美国德克萨斯州高平原的地下水源地，主要消耗静储量维持开采，计算可持续开采的时间为40至50年。1地下水资源的特征和分类，01.06.2020， 3、3 .允许开采量(或者可开采量)允许开采量(或者可开采量)经过技术经济合理的取水构筑物，开采期间出水量不减少，动水位不超过设计要求，水质和水温的变化在允许范围内， 在不影响建设水源地正常开采、不发生危害性环境地质现象等问题上，单位时间内可以从该水文地质单元或取水地区开采含水层的水量。 其一般流量单位为m3/d、m3/a等简单单单位，地下水的容许开采量(或可开采量)是指在预期时期，通过经济合理、技术可行的措施，在不造成生态环境恶化的前提下容许来自含水层的最大水量。 (m3/d或m3/a )，1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，开采量和开采量是不同的概念。 开采量是指现在开采中的水量或者开采预定量，只反映了取水工程的生产能力。 开采量不得超过允许开采量的话，可能会导致不好的结果。 允许开采量的大小由地下水的补给量和储藏量的大小决定的同时，也受到技术经济条件的限制。 为了说明这种关系，必须分析开采量的组成。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，地下水在开采前由于天然补给排泄形成了不稳定的天然流场。 雨季补给量大于消耗量，含水层内储量增加，水位上升，流速增大雨季后，消耗量超过补给量，储量减少，水位下降，流速减少。 补给和消费总是这样不平衡发展，形成了不稳定的天然流场。 1地下水资源的特点和分类，01.06.2020，人工开采地下水时，总是增加定量地下水排泄点，改变地下水的天然排泄条件，即天然流场重叠人工流场。 这破坏了补给和消耗之间的自然平衡，试图确立新的开采状态下的平衡。 开采初步，由于人工开采量增加，必须减少地下水储量，降低开采地区水位，形成下降漏斗。 随着漏斗的扩大，流场发生变化，减少天然排泄量，促进补给量的增加就是补给的增加。 1地下水资源特征与分类，01.06.2020，开采状态下可用以下水均衡方程式表示：式中： q互补开采前天然补给量(m3/d )； q补充： -开采时的补给增量(m3/d) q系列： -开采前的天然排泄量(m3/d) q系列： -开采时的自然排泄量减少值(m3/d) q开始： -人工开采量(m3/d )-含水层的供水度f-开采时引起水位下降的面积(m2)t-开采时间(d )h-t时间段在开采的影响范围内的平均水位下降(m 1因为地下水资源的特征和分类，01.06.2020，开采前的天然补给量和天然排泄量在一个周期大致相等，即q补q列，所以该方程式的开采量实质上由3个部分构成，即，(1)增加的补给量(q补)； 也就是说，可以将开采时夺取的多馀补给量称为开采夺取量，2 .水文地质开采结构的特征，1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，(2)减少的天然排泄量(q列)，例如开采后的潜水蒸发消耗量的减少，泉流量的减少或消失，侧向流出量的减少等。 该部分水量实质上是取水结构拦截的天然补给量，可称为开采量。 其最大限度等于天然排泄量，接近天然补给量的(3)活动用储存量()是含水层中永久储存量提供的一部分。 (缺水期抽水)，1地下水资源的特征和分类，01.06.2020，明确了开采量的组成，可以按各组成部分决定容许开采量。(1)只能容许和合理夺取开采量的增加，对已建水源地的开采和已开采含水层的水量没有影响的地表水的补给增加，也要考虑到综合的水资源，统一合理的时间表。 (2)尽可能切除因容许开采量而减少的天然排泄量，但也应考虑已经利用的天然排泄量。 例如，一个大泉是风景区。 开采后的泉水流量不得减少或枯竭，破坏观光景观。 天然补