地下水資源計算與評價

地下水資源計算與評價第1頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄1、地下水資源的特點及分類2、地下水水量的計算3、地下水水量評價4、地下水水質(zhì)評價第2頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一章

地下水資源的特點及分類1.地下水資源

地下水資源是指對人類具有使用價值，而且在當(dāng)今科技水平和社會經(jīng)濟條件下，能夠開發(fā)的地下水。具有社會屬性和自然屬性。2.地下水資源的特點①系統(tǒng)性；②流動性；③可恢復(fù)性；④可調(diào)節(jié)性3.地下水資源的分類①補給量；②存儲量；③允許開采量第3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算1.地下水補給量計算2.地下水儲存量計算3.地下水允許開采量計算第4頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§1地下水補給量的計算

（1）地下水徑流量進入含水層的地下水徑流量，可按下列公式計算：

Q=K·I·B·M式中：Q--地下水徑流量（m3/d）；K--滲透系數(shù)（m/d）；

I--天然狀態(tài)或開采條件下的地下水水力坡度；

B--計算斷面的寬度（m）M—含水層厚度（m）。第5頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§1地下水補給量的計算

（2）降水入滲補給量降水入滲的補給量，可按下列公式計算：1）當(dāng)采用降水入滲系數(shù)計算時

Q=F·α·X/365式中：

Q--日平均降水入滲補給量（m3/d）；

F--降水入滲的面積（㎡）；

α--年平均降水入滲系數(shù)；

X--年降水量（m）。第6頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§1地下水補給量的計算

2）在地下水徑流條件較差、以垂直補給為主的潛水分布區(qū)，計算降水滲入補給量時

Q=μ·F·∑△h/365式中：

∑△h/365--年內(nèi)每次降水后，地下水水位升幅之和（m）。

3）地下水徑流條件良好的潛水分布區(qū)，可用數(shù)值法計算降水滲入補給量。第7頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§1地下水補給量的計算

（3）農(nóng)田灌溉水和人工漫灌水入滲補給量根據(jù)灌入量、排放量減去蒸發(fā)量及其它消耗量進行計算。（4）河、渠入滲補給量根據(jù)勘察區(qū)上下游斷面的流量差或河渠滲入的有關(guān)公式確定。第8頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§2地下水存儲量的計算

（1）潛水含水層的儲水量

W=μ·V式中：

W--地下水的儲存量（m3）；μ--潛水含水層的給水度；

V--潛水含水層的體積（m3）（2）承壓水含水層的彈性儲存量

W=F·S·h式中：

W--地下水的彈性儲存量（m3）；F--含水層的面積（m2）；

S--彈性釋水系數(shù)；h--承壓水含水層自頂板算起的壓力水

頭高度（m）第9頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算

計算地下水的允許開采量是地下水資源評價的核心問題。（1）以滲流理論為基礎(chǔ)的方法（包括解析法和數(shù)值法）Ⅰ.解析法

即用地下水動力學(xué)中解析解的公式來計算求得允許開采量的方法。由于實際情況不能完全符合選用公式的假定條件，常常是用解析公式計算出開采量，再用水均衡法計算補給量來論證其保證程度。①選擇公式，包括穩(wěn)定流公式、非穩(wěn)定流公式、承壓井公式、潛水井公式等第10頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算

②計算步驟A.通過勘探試驗或?qū)嶒炄〉糜嬎闼璧母鞣N參數(shù)，如滲透系數(shù)K、含水層厚度M、導(dǎo)水系數(shù)T、重力給水度μ和彈性給水度μ*、水頭分布H等。B.擬定開采方案，確定計算公式。C.計算開采量，檢查水位降深。D.進行評價，當(dāng)未考慮補給條件時，應(yīng)計算地下水的補給量，論證開采量的保證程度。③解析法的適用條件適用于含水層均質(zhì)和各向同性、邊界條件較簡單、可概化為計算公式要求的模式。第11頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算

Ⅱ.數(shù)值法在地下水資源評價中常用的數(shù)值法有兩種，即有限單元法和有限差分法。①計算步驟A.建立水文地質(zhì)概念模型B.建立計算區(qū)的數(shù)學(xué)模型這里指的是用偏微分方程及其定解條件構(gòu)成的數(shù)學(xué)模型，定解條件包括邊界條件和初始條件。C.從空間和時間上離散計算域D.校正數(shù)學(xué)模型，用實際測得的水頭值來校正模型方程、參數(shù)和邊界條件。

第12頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算

E.驗證數(shù)學(xué)模型驗證器可靠性，將計算值與實際觀測值進行比較。F.模擬預(yù)報，進行水資源評價修改后的模型可以用來預(yù)報開采方案下的水位降深的時空分布、預(yù)報合理的開采量，間接計算出補給量等，根據(jù)計算成果，可以做出全面的地下水評價。（2）主要以觀測資料統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)的方法（回歸分析法、系統(tǒng)理論法和開采抽水實驗法）Ⅰ.回歸分析法

開采區(qū)開采量和降深的關(guān)系、開采量和降雨量第13頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算的關(guān)系，開采量和地表水側(cè)滲量或灌水回滲量的關(guān)系雖然相互依賴，但變量關(guān)系不確定，這種關(guān)系統(tǒng)稱為相關(guān)關(guān)系。根據(jù)研究的變量數(shù)目和相關(guān)性質(zhì)不同，可分為：1）一元線性相關(guān)分析；2）多元線性相關(guān)分析；3）多元非線性相關(guān)分析。Ⅱ.系統(tǒng)理論法（黑箱法）①系統(tǒng)理論法適用條件1）水文地質(zhì)單元是穩(wěn)定的第14頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算2）單元區(qū)的主要補給源是大氣降水，可視為單項輸入3）地下水的排泄方式單一而集中，可視作單項輸出其中表示tn以前降雨形成的徑流，絕大部分已經(jīng)排除含水層，尚有很小的徑流量參與其中，所以很小。②第15頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算③評價方法應(yīng)用數(shù)學(xué)模型評價地下水資源時，通常分兩步工作：一是確定權(quán)函數(shù)，二是利用確定的權(quán)函數(shù)預(yù)報流量或開采量。流量預(yù)報在上式中，如果忽略很小量，則得：這時的Wi已在第一步確定，所以上式就是一般的預(yù)報方程。第16頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算Ⅲ.開采抽水實驗法①開采實驗法適用條件含水層分布面積不大，試驗期的下降漏斗有可能擴展到所定邊界；含水層厚度較大，在試驗期或開采期有一定儲存量可起調(diào)節(jié)作用；已知含水層的可能補給源，常年補給或季節(jié)補給，但具體補給條件很復(fù)雜。②開采實驗和方法的確定主要取決于含水層的可能補給源在常年補給為主地區(qū)，可做旱季變量開采試驗，利用時段均衡關(guān)系解出補給量做為評價依據(jù)。在季節(jié)補給為主地區(qū)，宜做跨季定量抽水試驗，利用補償疏干原理求出補給量評價開采量。第17頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算（3）以水均衡理論為基礎(chǔ)的方法（水量均衡法）①基本原理在天然條件下無人類活動干擾開采條件下②計算步驟A.劃分均衡區(qū)第18頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算B.確定均衡期C.確定均衡要素均衡要素是指均衡方程中各種補給量和排泄量。D.確定水文地質(zhì)參數(shù)F.均衡計算,可開采資源量的評價第19頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章地下水資源評價1、評價原則2、地下水資源評價分類3、地下水開采量的分級第20頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章

地下水資源評價（1）評價原則為了客觀、準確地評價地下水資源的數(shù)量，在實際工作中必須遵循以下原則：1、按流域或地下水系統(tǒng)進行評價2、根據(jù)“四水轉(zhuǎn)化”的規(guī)律進行評價3、根據(jù)“以豐補欠，調(diào)節(jié)平衡”的原則進行評價4、可持續(xù)發(fā)展原則5、根據(jù)動態(tài)和發(fā)展的原則進行評價第21頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章

地下水資源評價（2）按照評價面積的大小分為區(qū)域地下水資源評價

一般是指面積較大的范圍內(nèi)進行的評價，具體的說就是指一個地下水系統(tǒng)，其主要任務(wù)是定量評價地下水的補給資源量，估計地下水的可開采資源量。局部水源地地下水量評價針對某一供水水源進行評價，其主要任務(wù)是確定在開采地段內(nèi)通過取水構(gòu)筑物，能保證長期開采條件下的開采量，并預(yù)測未來的水位、水質(zhì)以及采取相應(yīng)的保護措施。第22頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章

地下水資源評價（3）地下水開采量的分級《地下水資源分類分級標準》根據(jù)工作區(qū)水文地質(zhì)條件的研究程度和地下水資源的研究程度，對所提交的允許開采量劃分為五個級別，分別用大寫的英文字母A、B、C、D、E表示。A級：①具有為解決開采水源地具體課題所進行的專門研究和試驗成果；②根據(jù)開采的動態(tài)資料進一步完善地下水?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)地開采動態(tài)資料，并對地下水允許開采量進行系統(tǒng)的多年的均衡計算和評價；④提出水源地改造、擴建及保護地下水資源以及環(huán)境的具體措施。（開采階段）第23頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章

地下水資源評價B級：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)問題，提出開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)一個水文年以上的地下水動態(tài)資料和互阻抽水試驗或試驗性開采抽水試驗所計算出的水文地質(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)合具體的開采方案，計算和評價補給量，確定允許開采量；④預(yù)測開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提出保護和改善地下水水量和水質(zhì)的措施。（勘探階段）C級：①基本查明含水層（帶）的空間分布及水文地第24頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章

地下水資源評價質(zhì)特征；②初步掌握地下水補徑排條件及其動態(tài)規(guī)律；③有據(jù)有觀測孔的抽水試驗或枯水期的地下水動態(tài)資料所確定的有代表性的水文地質(zhì)參數(shù)；④結(jié)合開采方案初步計算允許開采量，提出合理的采用值；⑤初步論證補給量，提出擬建水源地的可靠性評價。（詳查階段）D級：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概略評價地下水資源，估算地下水允許開采量。（普查階段）E級：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推測圈定的可能富水地段；③粗略評價地下水資源，估算允許開采量。第25頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章

地下水水質(zhì)評價

§1概論（1）評價因子的選擇常規(guī)組分：K+、Na+、

Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4、Cl-、NO-2

、NO-3、NH4+、pH、溶解性總固體、總硬度、DO、COD等常見有毒金屬和非金屬物質(zhì)：Hg、Cr、Cd、Pb、As、F、CN-等有機有害物質(zhì)：酚類、苯類、有機氯、有機磷、硝基、氨基化合物及其他工業(yè)排放的有機有害物質(zhì)。細菌、病毒等。（2）地下水質(zhì)量的分類標準Ⅰ類：主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量。第26頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章

地下水水質(zhì)評價

§1概論Ⅱ類：主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量。Ⅲ類：以人體健康基準值為依據(jù)。主要是適用于集中式生活飲用水水源及工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水。Ⅳ類：以工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)用水和工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后，可作為生活飲用水。Ⅴ類：不宜飲用，其他用水可根據(jù)用水目的選用。第27頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價（1）鍋爐用水的水質(zhì)評價蒸汽鍋爐中的水處在高溫高壓條件下，水在鍋爐中可以發(fā)生成垢作用、腐蝕作用和起泡作用等各種不良的化學(xué)反應(yīng)，對鍋爐的正常使用造成嚴重影響。①成垢作用

Ⅰ.

根據(jù)水質(zhì)分析資料計算鍋垢的總重量：

H0＝S+C+36γFe2++17γAl3++20γMg2++59γCa2+式中：H0—鍋垢的總重量(mg／L)；S—懸浮物重量(mg／L)

C—膠體重量(SiO2+A12O3+Fe2O3+…)((mg／L)；

γFe2+，γAl3+…—各離子的含量(meq／L)。第28頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價按鍋垢總量對成垢作用進行評價時，水可分為：

H0<125mg／L為鍋垢很少的水；

Ho=125~250mg／L為鍋垢較少的水；

Ho=250~500mg／L為鍋垢較多的水；

Ho>500mg／L為鍋垢很多的水Ⅱ.硬垢數(shù)量常用下式計算：

Hh＝SiO2+20γMg2++68（γCl-+γSO42--γNa+-γK+）式中：Hh—硬垢總量(mg／L)；

SiO2—二氧化硅重量(mg／L)。

γMg2+,γCl-

，γSO42-

，γNa+，γK+—各離子的含量(meq／L)。第29頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價對鍋垢的性質(zhì)進行評價時，可采用硬垢系數(shù)(Kn)，即Kn＝Hh/H0。當(dāng)Kn<0.25時，為軟垢水；

Kn＝0.25-0.5時，為軟硬垢水；

Kn>0.5時，為硬垢水。②氣泡作用起泡作用可用起泡系數(shù)（F）評價。起泡系數(shù)據(jù)鈉、鉀的含量計算：F=62γNa++78γK+當(dāng)F<60時，為不起泡的水；當(dāng)F＝60—200時，為半起泡的水；當(dāng)F>200時，為起泡的水。

第30頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價③腐蝕作用水的腐蝕性可以按腐蝕系數(shù)(Kk)進行評價。對酸性水：Kk＝1.008（γH++γAl3++γFe2++γMg2+-γCO32--γHCO3-）對堿性水：Kk＝1.008（γMg2+-γHCO3-）按腐蝕系數(shù)(Kk)將水分為：當(dāng)Kk>0時，為腐蝕性水；

當(dāng)Kk<0，且Kk+0.0503Ca2+>0時，為半腐蝕性水；Kk+0.0503Ca2+<0時，為非腐蝕性水（其中，Ca2+的單位以mg/L表示）。

第31頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價（2）地下水的侵蝕性評價①分解性侵蝕Ⅰ.一般酸性侵蝕是水中的氫離子與氫氧化鈣起反應(yīng)，使混凝土溶濾破壞。其反應(yīng)式為：Ca（OH）2+2H+＝Ca2++2H2O一般酸性侵蝕性主要取決于水的pH值，pH值越低，水對混凝土的侵蝕性越強。Ⅱ.碳酸侵蝕是水中侵蝕性CO2與水泥中碳酸鈣的反應(yīng)，形成易溶于水的重碳酸鈣