第八章 地下水資源評價

第八章地下水資源評價第一頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§1概述一、地下水資源的特點地下水資源，既不同于固體礦產資源，也不同于地表水資源，有它自己的特點?？梢愿爬橄到y性和整體性、流動性、可恢復性、可調節(jié)性等四個方面的特點。

1、系統性和整體性

所謂系統性和整體性，是指由一定的地質結構組織而成的、具有密切水力聯系的統一整體。第二頁，共五十頁，2022年，8月28日一、地下水資源的特點

1、系統性和整體性人類對地下水資源的認識從水井(水源地)評價發(fā)展到含水層、含水巖組，直到含水系統整體評價。過去，人們把具有密切水力聯系的統一整體，人為分割為相互獨立的含水層或單元，分別進行水量、水質的評價，并用這種評價結果指導地下水資源的開發(fā)利用，結果導致各地爭水、水質惡化、環(huán)境質量日趨下降。第八章地下水資源評價

§1概述第三頁，共五十頁，2022年，8月28日一、地下水資源的特點

2、流動性

地下水資源是流體，在補給、徑流、排泄的過程中，不斷循環(huán)流動，因此地下水資源是動態(tài)資源。地下水資源的數量和質量隨外界條件變化而變化。在任一地點獲取的地下水量，都是以周圍地段甚至整個系統的水量為代價的。那種將流經本地區(qū)(段)的地下水視為已有的資源觀，顯然違背了水資源流動性這一客觀事實

第八章地下水資源評價

§1概述第四頁，共五十頁，2022年，8月28日一、地下水資源的特點

3、可恢復性

又稱為循環(huán)再生性。地下水始終處于流動狀態(tài)，在不斷接受外界水量和溶質補充的同時，也將系統內部水量連同水中所含的物質排泄出去。

在天然條件下，補、排水量在多年間可以大體平衡，各地段水量和水質保持相對穩(wěn)定。在地下水開發(fā)利用過程中，如果系統排出的水量不超過某一特定值，則大部分水量可以通過外界的補給得到補償。

地下水資源的可恢復性是地下水資源可持續(xù)利用的保證。

第八章地下水資源評價

§1概述第五頁，共五十頁，2022年，8月28日一、地下水資源的特點

4、可調節(jié)性

調節(jié)性主要是針對水量而言，指地下水在系統結構的作用下，使不連續(xù)的降水和水量輸入變?yōu)橄鄬B續(xù)、均勻輸出的這種自然特性。一般來說，地表水系統的水量調節(jié)能力較差，水量、水位的動態(tài)變化與降水過程極為密切，滯后、延遲效應均不明顯，獲得的降水補給量可以快速地排出。第八章地下水資源評價

§1概述第六頁，共五十頁，2022年，8月28日一、地下水資源的特點

4、調節(jié)性

與地表水相比，地下水更具有調節(jié)性。集中的降水補給可積蓄在季節(jié)變動帶中，然后緩慢釋放，緩慢徑流的路程效應可平抑各處來水的波動，發(fā)揮削峰填谷的作用。

第八章地下水資源評價

§1概述第七頁，共五十頁，2022年，8月28日二、地下水資源評價的原則（1）可持續(xù)利用的原則（2）“三水”相互轉化，統一評價的原則（3）以豐補欠，調節(jié)平衡的原則三、地下水資源評價的內容（1）地下水水質評價（2）地下水水量評價（3）開采技術條件評價（4）環(huán)境影響評價（5）防護措施評價第八章地下水資源評價

§1概述第八頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§1概述

§2地下水資源量的計算§3地下水水質評價

第九頁，共五十頁，2022年，8月28日地下水資源的分類

20世紀70年代以前，我國采用前蘇聯的地下水儲量分類，即分為動儲量、靜儲量、調節(jié)儲量和開采儲量四類。

動儲量：單位時間內流經含水層（帶）橫斷面的地下水體積，即地下水的天然徑流量；

靜儲量：地下水位年變動帶以下含水層（帶）中儲存的重力水體積；

調節(jié)儲量：地下水位年變動帶內重力水的體積；

開采儲量：用技術經濟合理的取水工程，能從含水層中取出的水量，并要求開采期內不發(fā)生水量減少、水質惡化等不良后果。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十頁，共五十頁，2022年，8月28日地下水資源的分類

20世紀70年代后期，我國提出了自己的地下水資源分類，該方案于于1989年由國家計劃委員會正式批準為國家標準(GBJ27-88)。中華人民共和國建設部于2001年頒布的國家標準《供水水文地質勘察規(guī)范》(GB50027-2001)中仍執(zhí)行該方案。該方案將地下水資源劃分為補給量、儲存量和允許開采量三類：

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日一、補給量及其計算

定義：在天然或開采條件下，單位時間內以各種形式和途徑進入區(qū)內含水層（計算均衡區(qū)含水層或含水系統）的水量補給形式：大氣降水滲入、地表水滲入、地下水側向徑流、越層補給，人工回灌補給等方式分類：天然補給量：天然狀態(tài)下，進入計算區(qū)含水層的水量。開采補給量（補給增量）：擴大開采后可能增加的補給量或在開采條件下由于水文地質條件改變奪取的額外補給量。（開采補給量是地下水在開采條件下奪取過來的額外補給量。）第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日一、補給量及其計算開采補給量的組成：地表水的補給增量降雨入滲的補給增量相鄰含水層的越流補給增量相鄰地段含水層增加的側向入流補給量。各種人工增加的補給量開采補給量的特點：開采前并不參與所研究的含水層單元地下水的水量均衡，而僅在開采激化下，由于改變了水動力條件后才被奪取過來。所以開采補給量和天然補給量不同。一般開采規(guī)模越大，激化程度越強，而可能奪取的開采補給量也越多。因此，補給量是評價地下水資源保證程度的重要依據。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日一、補給量及其計算補給量的計算1、降水補給量的計算：Q降=αPF2、越流補給量：Q越=F△H(K’/m’)3、灌溉水入滲補給量：灌溉渠系入滲補給量：Q渠=Q引m

m=v（1-η）田間回歸補給量：Q渠=β渠Q渠灌

Q井=β井Q井灌4、側向補給量：Q側=KiF5、河道滲漏補給量：W河=(Q上-Q下)(1-λ)(L/L’)第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日二、儲存量及其計算

定義：指地下水在補給與排泄過程中，某一時間段內在含水層（或含水系統）中儲存的重力水體積。在潛水含水層中，儲存量的變化主要反映為水體積的改變，稱為體（容）積儲存量，可用下式計算：

W=μ·F·h

式中：W—地下水的儲存量(m3)；

μ—含水層的給水度；

F—潛水含水層的面積(m2)；

h—潛水含水層的厚度(m)

。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日二、儲存量及其計算

在承壓含水層中，壓力水頭的變化主要反映彈性水的釋放，稱為彈性儲存量，可按下式計算：

W彈＝μ*·F·h

式中：W彈—承壓水的彈性儲存量(m3)；

μ*—貯水(或釋水)系數；

F

—承壓含水層的面積(m2)；

h

—承壓含水層自頂板算起的壓力水頭高度(m)。第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日二、儲存量及其計算按地下水儲存量的動態(tài)分（一般針對潛水）：天然調節(jié)儲存量：指在一個地下水補給周期中，含水層中最高與最低水位之間的容積儲存量。固定儲存量：指在一個地下水補給周期中（通常為一年或多年）最低水位以下含水層中的容積儲存量?？煞譃槿斯ふ{節(jié)儲存量和永久儲存量。人工調節(jié)儲存量：指地下水受周期補給的條件下，采取人工的方法，暫時支出的固定儲存量，但這部分固定儲存量可在地下水豐水期時或采用人工回灌地下水時，地下水接受大量的補給而得到補充。永久儲存量：指采用技術經濟合理的取水建筑物無法獲得的容積儲存量或通過技術經濟合理的取水建筑物雖然能獲得這部分容積儲存量，但在整個開采期內地下水動態(tài)（水質和水量等）會發(fā)生惡化和產生危害性的工程地質現象而不允許開采的儲存量。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日三、允許開采量及其計算

又稱可開采量，指通過技術經濟合理的取水構筑物，在整個開采期內出水量不會減少，動水位不超過設計要求，水質和水溫變化在允許范圍內，不影響已建水源地正常開采，不發(fā)生危害性環(huán)境地質現象等前題下，單位時間內從含水系統或取水地段中能夠取得的水量。

簡言之，允許開采量就是用合理的取水工程，能從含水系統或取水地段中取得出來，但不會引起一切不良后果的最大出水量。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日三、允許開采量及其計算允許開采量與開采量的關系允許開采量與開采量是不同的概念。開采量是指目前正在開采的水量或預計開采量，它只反映了取水工程的產水能力。開采量不應大于允許開采量；否則，會引起不良后果。允許開采量的大小取決于地下水的補給量和儲存量的大小，同時還受技術經濟條件的限制。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日三、允許開采量及其計算

計算地下水的允許開采量是地下水資源評價的核心問題。計算允許開采量的方法，也稱為地下水資源評價方法。

由于各地水文地質條件的差異，已有資料詳細程度不同，以及對計算成果要求的精度不同，可以采用不同的計算方法。

目前應用較廣泛的計算方法主要有水量均衡法、解析法、數值法、相關外推法、開采抽水法和“黑箱法”等。為了保證計算結果的準確性，在實際工作中應根據資料情況、評價的目的和計算方法的適用范圍選用多種方法計算，以便進行比較、驗證。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

1、基本原理

水量均衡法是水量計算中最常用、最基本的方法。一個均衡區(qū)內的含水層系統，在任一時段Δt內補給量與排泄量之差，恒等于此含水層系統中水體積的變化量。據此可以建立水均衡方程式：

Q補＝Q流入＋Q越入＋Q河滲＋Q雨滲＋Q人補（m3/d）；

Q排＝Q流出＋Q越出＋Q溢出＋Q蒸發(fā)＋Q實開（m3/d）第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

1、基本原理

由前述對允許開采量的分析可知，如果是穩(wěn)定型開采動態(tài)，則允許開采量為：如果是合理的消耗型開采動態(tài)，則為：式中，ΔQ排減少的排泄量

；ΔQ補為開采時增加的補給量；Smax為最大允許降深；T為開采年限，一般取50－100a。第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

1、基本原理

補給量Q補和排泄量Q排的組成項目很多，要根據具體條件來確定它們的組成，從而建立水均衡方程。例如，我國南方的巖溶水地區(qū)，主要補給來源是Q雨滲和Q河滲，其次是側向流入Q流入，排泄項中主要是Q溢出，其次是Q流出及Q蒸發(fā)。只要采用恰當的開采方式，可以充分截取補給，減少排泄，則計算允許開采量的公式可簡化為：

Q允開≈Q雨滲十Q河滲

用補給量作為允許開采量第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

2、計算步驟

步驟1：劃分均衡區(qū)

（1）在區(qū)域地下水資源量計算中，以地下水系統邊界圈定的范圍為均衡區(qū)；（2）局域地下水水量計算中，均衡區(qū)需要人為劃分，均衡區(qū)的邊界盡量選擇天然邊界或地下水交換量容易確定的邊界；（3）如果均衡區(qū)面積大，水文地質條件復雜，均衡要素差別大，還可以根據含水介質成因類型和地下水類型的組合作為分區(qū)依據。例如在基巖山區(qū)－平原地區(qū)，可分為基巖山區(qū)裂隙水、平原區(qū)松散孔隙水等一級子區(qū)；第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

2、計算步驟

步驟1：劃分均衡區(qū)

（4）如果同一區(qū)內的水文地質條件還有較大差異，可以按不同的定量指標劃分為若干段。分段指標通常是含水層導水系數、給水度、水位埋深、動態(tài)變幅及包氣帶巖性等，以便于測定均衡要素為原則。

步驟2：確定均衡期

均衡期一般以年為單位，也可將旱季、雨季分開來計算，這樣可以簡化均衡方程中的項目。第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

步驟3：確定均衡要素，建立均衡方程

均衡要素指通過均衡區(qū)的邊界流入和流出水量項的總稱。進入的水量項稱為補給項，流出的水量項稱為排泄項。（1）分析各個均衡區(qū)有哪些均衡要素；（2）確定天然條件下補給量和排泄量；（3）確定開采條件下的補給增量和可能減少的消耗量；（4）建立均衡方程。第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

步驟3：確定均衡要素，建立均衡方程為了取得較準確的計算資料，最好在每個均衡區(qū)選擇一個有代表性的地段做小范圍的均衡試驗，實際測定各項均衡要素的數值，取得計算所需的參數，然后用以計算整個均衡區(qū)的各種補給量和排泄量。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

2、計算步驟

步驟4：計算和評價

（1）計算：將各項均衡要素值代入均衡式中，計算出補給量與排泄量的差值，看地下水儲存量的變化是否與之相符，如果不符，審查各均衡要素的計算是否準確，作適當修改，使方程平衡為止。

（2）評價：一般以可能減少的排泄量加上實際已開采量作為總的允許開采量，或以總補給量作為允許開采量的極限。（3）如果儲存量很大，可以動用時，應確定最大允許降深值Smax，將此范圍內的儲存量逐年分配到開采量中，開采期限一般取50-100a。第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

2、計算步驟

步驟4：計算和評價

（4）在實際計算中，常常是根據多年的動態(tài)觀測資料分析，計算不同保證率典型年的水均衡，可評價允許開采量的保證程度。某水源地的水均衡計算結果見表9-1。

從表9-1中可見，枯水年是負均衡，即每年計劃增開3185×104m3時，尚需借用儲存量2398×104m3，使區(qū)域水位降深增加2.68m，但在平水年可節(jié)余5198×104m3，是可以將枯水年借用量補償回來的。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

2、計算步驟

表9-1某水源地水均衡計算結果（單位：104m3）典型年份Q雨滲Q流入Q河滲Q補ΔQ＝Q補-Q排ΔS（m）枯水年（保證率p＝97％）42780419903266-23985198-2.68+3.02平水年（保證率p＝50％）83680470068646典型年份Q計開Q農開Q工開Q排枯水年（保證率p＝97％）318522162635664平水年（保證率p＝50％）318502633448第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日水量均衡法

3、適用條件

水量均衡法原則上可以適用于任何水文地質條件和開采條件：（1）可做區(qū)域資源評價，也可用于局部資源評價；（2）適用于山區(qū)基巖裂隙水，更適合于平原區(qū)的孔隙水；（3）可用于潛水區(qū)，也可用于承壓水區(qū)。但因均衡要素不易測準，所以目前主要用于平原潛水區(qū)。

第八章地下水資源評價

§2地下水資源量計算第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§1概述

§2地下水資源量的計算§3地下水水質評價

第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日地下水資源評價概述

按流域或地區(qū)對水資源的數量、質量、時空分布特征和開發(fā)利用條件作出全面的分析評價，是水資源規(guī)劃、開發(fā)、利用、保護和管理的基礎工作，為國民經濟和社會發(fā)展提供水決策依據。包括地下水水質評價和地下水水量評價，水質評價是水量評價的前提，水量評價則是評價工作的核心。

第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價水質評價的分類：按水的用途分：供水水質評價、養(yǎng)殖業(yè)用水水質評價、風景游覽水體的水質評價、水環(huán)境質量評價按評價時段分：回顧評價、現狀評價、影響評價按評價范圍分：局部地段的水質評價、區(qū)域性的水質評價按評價對象分：地下水水質評價、地表水水質評價各種不同目的的用水對水質都有其要求和標準，這是供水水質評價的原則。飲用水水質評價工業(yè)用水水質評價方法第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價飲用水水質評價生活飲用水的水質直接影響著人體健康和人民生命安全，因此，對水質要求很嚴格。生活飲用水水質的基本要求水的感官性狀良好水中所含化學物質及放射性物質不得危害人體健康水中不得含有病原微生物第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價飲用水水質評價一、對飲用水物理性質的要求無色、無味、無臭、不含可見物、清涼可口（7-19℃）第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價飲用水水質評價二、對飲用水中普遍溶解鹽類的評價普通鹽類：Cl-、SO42-、HCO3-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe、Mn、Sr、Be等水中溶解性總固體（礦化度）：≤1g/L水的硬度：145mg/L≤（180-270）≤450mg/L硫酸鹽（SO42-）：≤250mg/L碘（I-）鍶（Sr）和鈹（Be）：≤0.003mg/L。天然水中含量甚微。銅（Cu）和鋅（Zn）：≤1.0mg/L.人體必需元素氧化亞鐵和錳：Fe≤0.3mg/L，Mn≤0.1mg/L。影響水的味道第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價飲用水水質評價三、對飲用水中有毒物質的限制砷：≤0.01mg/L。毒性較大，超過0.1mg/L能麻痹細胞的氧化還原過程，使人患溶血性貧血，并有致癌作用。硒：≤0.01mg/L。毒性較強，蓄積作用明顯，易引起慢性中毒，損害肝臟和骨骼的功能。但同時有是必須的微量元素。鎘：≤0.005mg/L。毒性很強，能在細胞中蓄積，可使腸胃肝腎受損，還能使骨骼軟化變脆，產生骨痛病。鉻：≤0.05mg/L。刺激和腐蝕人體消化系統，破壞鼻內軟骨，甚至可至肺癌。汞：≤0.001mg/L。蓄積性毒物，可使人的中樞神經、消化道及腎臟受損，使細胞的蛋白質沉淀，形成細胞原漿毒。鉛：≤0.01mg/L。蓄積性毒物，使高級神經活動發(fā)生障礙，產生中毒癥狀，甚至侵入骨髓內，使人癱瘓。第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價飲用水水質評價四、對飲用水細菌及有機污染物的限量1.細菌指標：大腸桿菌：100ml水樣中不得檢出細菌總數：≤100CFU/L2.有機污染指標：氨氮（NH4+）：≤0.5mg/L亞硝酸氮（NO2-）：≤0.01mg/L。組織缺氧中毒，重者導致呼吸循環(huán)衰弱。硝酸鹽氮（NO3-）：≤10mg/L。多為動物尸體分解的產物。磷酸鹽：PO43-:≤5mg/L硫氫化物：≤0.02mg/L。有臭味，有毒。第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價飲用水水質評價在進行飲用水水質評價時，應以最新標準為依據，并可適當結合地方標準一起考慮。進行水質評價，需將勘查區(qū)所取水樣分析資料，逐項與標準對照比較，只有全部符合標準的水才能作為飲用水。如果個別項目超標，則看經過人工處理后能否達到標準要求，若能，則應指出必須經過處理后才能作為飲用水。第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價農田灌溉用水水質評價根據農田灌溉用水水質標準，灌溉用水的水溫應適宜，不超過35℃。實際上，我國北方和南方不同農作物區(qū)對水溫的要求也有所差別。在我國北方以10～15℃為宜，在南方水稻生長區(qū)以15～

25℃為宜，過低或過高的灌溉水溫對農作物生長都不利。水中所含鹽類成分也是影響農作物生長和土壤結構的重要因素。對農作物生長而言，最有害的是鈉鹽，尤以NaHCO3

危害為最大，它能腐蝕農作物根部，使作物死亡，還能破壞土壤的團粒結構；其次是氯化鈉它能使土壤鹽化變成鹽土，使農作物不能正常生長，甚至枯萎死亡。第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價農田灌溉用水水質評價（一）（前蘇聯）按灌溉系數評價灌溉系數是指土層上有某一水層全部蒸發(fā)后留下的鹽類，能使1.2m土層積鹽，使大多數作物不能生長，這個水層厚度（m）即為灌溉系數。第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價農田灌溉用水水質評價

（二）用鈉吸附比（A）進行評價（美國）鈉吸附比是指水中的Na+與Ca2++Mg2+含量的相對比值，其計算公式如下：A>20時，為有當害的水；A=15～20時，為有害邊緣水；A<8時，相當安全的水。第四十三頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價農田灌溉用水水質評價（三）用鹽度、堿度和礦化度進行評價第四十四頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價農田灌溉用水水質評價（四）綜合危害定義：水中的氧化鈣、氧化鎂等其他有害成分與鹽害、堿害一起對農作物和土壤的危害危害程度：取決于水中所含各種可熔鹽的總量評價指標：可溶解固體（TDS）表示第四十五頁，共五十頁，2022年，8月28日第八章地下水資源評價

§3地下水資源評價地下水水質評價工業(yè)用水水質評價不同生產部門對水質的要求不同。一、鍋爐用水的水質評價（成垢作用、起泡作用、腐蝕作用）成垢作用：當水被煮沸時，水中的一些離子、化合物可以相互作用而發(fā)生沉淀，并依附于鍋爐壁上