地下水資源計(jì)算與評價(jià)

地下水資源計(jì)算與評價(jià)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(diǎn)及分類2、地下水水量的計(jì)算3、地下水水量評價(jià)4、地下水水質(zhì)評價(jià)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(diǎn)及分類1.地下水資源

地下水資源是指對人類具有使用價(jià)值，而且在當(dāng)今科技水平和社會經(jīng)濟(jì)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(diǎn)①系統(tǒng)性；②流動(dòng)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(bǔ)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(jì)算1.地下水補(bǔ)給量計(jì)算2.地下水儲存量計(jì)算3.地下水允許開采量計(jì)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(jì)算

§1地下水補(bǔ)給量的計(jì)算

（1）地下水徑流量進(jìn)入含水層的地下水徑流量，可按下列公式計(jì)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(jì)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(jì)算

§1地下水補(bǔ)給量的計(jì)算

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

Q=F·α·X/365式中：

Q--日平均降水入滲補(bǔ)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(jì)算

§1地下水補(bǔ)給量的計(jì)算

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

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(jì)算降水滲入補(bǔ)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(jì)算

§1地下水補(bǔ)給量的計(jì)算

（3）農(nóng)田灌溉水和人工漫灌水入滲補(bǔ)給量根據(jù)灌入量、排放量減去蒸發(fā)量及其它消耗量進(jìn)行計(jì)算。（4）河、渠入滲補(bǔ)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(jì)算

§2地下水存儲量的計(jì)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)算

計(jì)算地下水的允許開采量是地下水資源評價(jià)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(dòng)力學(xué)中解析解的公式來計(jì)算求得允許開采量的方法。由于實(shí)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(jì)算出開采量，再用水均衡法計(jì)算補(bǔ)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)算

②計(jì)算步驟A.通過勘探試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)取得計(jì)算所需的各種參數(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(jì)算公式。C.計(jì)算開采量，檢查水位降深。D.進(jìn)行評價(jià)，當(dāng)未考慮補(bǔ)給條件時(shí)，應(yīng)計(jì)算地下水的補(bǔ)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(jì)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)算

Ⅱ.數(shù)值法在地下水資源評價(jià)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(jì)算步驟A.建立水文地質(zhì)概念模型B.建立計(jì)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(shí)間上離散計(jì)算域D.校正數(shù)學(xué)模型，用實(shí)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)算

E.驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證器可靠性，將計(jì)算值與實(shí)際觀測值進(jìn)行比較。F.模擬預(yù)報(bào)，進(jìn)行水資源評價(jià)修改后的模型可以用來預(yù)報(bào)開采方案下的水位降深的時(shí)空分布、預(yù)報(bào)合理的開采量，間接計(jì)算出補(bǔ)給量等，根據(jù)計(jì)算成果，可以做出全面的地下水評價(jià)。（2）主要以觀測資料統(tǒng)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)算2）單元區(qū)的主要補(bǔ)給源是大氣降水，可視為單項(xiàng)輸入3）地下水的排泄方式單一而集中，可視作單項(xiàng)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)算③評價(jià)方法應(yīng)用數(shù)學(xué)模型評價(jià)地下水資源時(shí)，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(bào)流量或開采量。流量預(yù)報(bào)在上式中，如果忽略很小量，則得：這時(shí)的Wi已在第一步確定，所以上式就是一般的預(yù)報(bào)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)算Ⅲ.開采抽水實(shí)驗(yàn)法①開采實(shí)驗(yàn)法適用條件含水層分布面積不大，試驗(yàn)期的下降漏斗有可能擴(kuò)展到所定邊界；含水層厚度較大，在試驗(yàn)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(bǔ)給源，常年補(bǔ)給或季節(jié)補(bǔ)給，但具體補(bǔ)給條件很復(fù)雜。②開采實(shí)驗(yàn)和方法的確定主要取決于含水層的可能補(bǔ)給源在常年補(bǔ)給為主地區(qū)，可做旱季變量開采試驗(yàn)，利用時(shí)段均衡關(guān)系解出補(bǔ)給量做為評價(jià)依據(jù)。在季節(jié)補(bǔ)給為主地區(qū)，宜做跨季定量抽水試驗(yàn)，利用補(bǔ)償疏干原理求出補(bǔ)給量評價(jià)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)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(dòng)干擾開采條件下②計(jì)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(jì)算

§3地下水允許開采量的計(jì)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(bǔ)給量和排泄量。D.確定水文地質(zhì)參數(shù)F.均衡計(jì)算,可開采資源量的評價(jià)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(jià)1、評價(jià)原則2、地下水資源評價(jià)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(jià)（1）評價(jià)原則為了客觀、準(zhǔn)確地評價(jià)地下水資源的數(shù)量，在實(shí)際工作中必須遵循以下原則：1、按流域或地下水系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)2、根據(jù)“四水轉(zhuǎn)化”的規(guī)律進(jìn)行評價(jià)3、根據(jù)“以豐補(bǔ)欠，調(diào)節(jié)平衡”的原則進(jìn)行評價(jià)4、可持續(xù)發(fā)展原則5、根據(jù)動(dòng)態(tài)和發(fā)展的原則進(jìn)行評價(jià)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(jià)（2）按照評價(jià)面積的大小分為區(qū)域地下水資源評價(jià)

一般是指面積較大的范圍內(nèi)進(jìn)行的評價(jià)，具體的說就是指一個(gè)地下水系統(tǒng)，其主要任務(wù)是定量評價(jià)地下水的補(bǔ)給資源量，估計(jì)地下水的可開采資源量。局部水源地地下水量評價(jià)針對某一供水水源進(jìn)行評價(jià)，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(hù)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(jià)（3）地下水開采量的分級《地下水資源分類分級標(biāo)準(zhǔn)》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(gè)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(jìn)行的專門研究和試驗(yàn)成果；②根據(jù)開采的動(dòng)態(tài)資料進(jìn)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(dòng)態(tài)資料，并對地下水允許開采量進(jìn)行系統(tǒng)的多年的均衡計(jì)算和評價(jià)；④提出水源地改造、擴(kuò)建及保護(hù)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(jià)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(gè)水文年以上的地下水動(dòng)態(tài)資料和互阻抽水試驗(yàn)或試驗(yàn)性開采抽水試驗(yàn)所計(jì)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(bǔ)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(jì)算和評價(jià)補(bǔ)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(hù)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(jià)質(zhì)特征；②初步掌握地下水補(bǔ)徑排條件及其動(dòng)態(tài)規(guī)律；③有據(jù)有觀測孔的抽水試驗(yàn)或枯水期的地下水動(dòng)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(jì)算允許開采量，提出合理的采用值；⑤初步論證補(bǔ)給量，提出擬建水源地的可靠性評價(jià)。（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(jià)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(jià)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(jià)

§1概論（1）評價(jià)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(jī)有害物質(zhì)：酚類、苯類、有機(jī)氯、有機(jī)磷、硝基、氨基化合物及其他工業(yè)排放的有機(jī)有害物質(zhì)。細(xì)菌、病毒等。（2）地下水質(zhì)量的分類標(biāo)準(zhǔn)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(jià)

§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(zhǔn)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(jià)

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價(jià)（1）鍋爐用水的水質(zhì)評價(jià)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(yán)重影響。①成垢作用

Ⅰ.

根據(jù)水質(zhì)分析資料計(jì)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(jià)

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價(jià)按鍋垢總量對成垢作用進(jìn)行評價(jià)時(shí)，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(jì)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(jià)

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

Kn＝0.25-0.5時(shí)，為軟硬垢水；

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

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價(jià)③腐蝕作用水的腐蝕性可以按腐蝕系數(shù)(Kk)進(jìn)行評價(jià)。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(shí)，為腐蝕性水；

當(dāng)Kk<0，且Kk+0.0503Ca2+>0時(shí)，為半腐蝕性水；Kk+0.0503Ca2+<0時(shí)，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(jià)

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價(jià)（2）地下水的侵蝕性評價(jià)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(qiáng)。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