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第七章 地下水资源与地下水系统
当自然条件有利、开采方案合理、开采强度较大时,夺取的
补给增量可以远远超过天然补给量。
注意2:开采时的补给增量不是无限制的。在计算补给增量时, 应全面考虑合理的袭夺,而不能盲目无限制地扩大补给增量。 从“三水”转化的总水资源的观点考虑。
注意3:计算补给量时,应以天然补给量为主,同时考虑合理
的补给增量。地下水的补给量是使地下水运动、排泄、水交
一、地下水资源的特点
4、可调节性 可调节性主要针对水量,指地下水在系统结构 的作用下,使不连续的降水和水量输入变为相对连 续、均匀输出的这种自然特性。 一般来说,地表水系统的水量调节能力较差, 水量、水位的动态变化与降水过程极为密切,滞后、 延迟效应均不明显,获得的降水补给量可以快速地 排出。
一、地下水资源的特点
得到运动不仅受重力作用,也可同时受静水压力作
用,局部地下水的运动方向可与地形坡向相反;
4. 地表水资源量主要决定于地表水流域范围和降水强 度,地下水资源量还与地表水入渗条件、岩层空隙 和含水层分布等因素相关; 5. 地表水易遭受污染,水质动态变化大,而降水、地
表水向下渗入能够滤去杂质等有害物质而达到自然
第七章 地下水资源与地下水 系统
§1 地下水资源的特点 §2 地下水资源分类 §3 地下水系统
思考:
地下水与地表水的共性?
地下水与地表水的差异性?
地下水与地表水的共性:
地球上水资源组成部分
均具有流动性和随时间变化性,均是可更新 和可再生的资源,均由大气降水转化而来; 根据自然界水循环特征分析,地表水与地下 水之间相互转化,联系密切,资源量存在很 大的重复性。
(二)储存量
注意3:
如果永久储存量很大(如含水层厚度大、分布又广的大型贮水构造), 每年适当动用一部分永久储存量,使其在100年或50年内总的水位降深 不超过取水设备的最大允许降深也是可以的。 例如,美国得克萨斯州高平原地下水源地,主要是消耗静储量来维持开 采,据计算,可持续开采40—50年。
标高/m
4、可调节性 与地表水相比,地下水更具有调节性。集中的
降水补给可积蓄在季节变动带中,然后缓慢释放,
缓慢径流的路程效应可平抑各处来水的波动,发挥 削峰填谷的作用。
§1 1、系统性
地下水资源的特点
2、流动性
3、可恢复性
4、可调节性
§2
地下水资源的分类
一、地下水储量分类
20世纪70年代前,采用H· A· 普洛特尼科夫地下水储 量分类:天然储量+开采储量
μ—含水层的给水度;
F—潜水含水层的面积(m2); h—潜水含水层的厚度(m) 。
(二)储存量
在承压含水层中,承压含水层除了容积储存量外,还有 弹性储存量(承压含水层压力水头的变化主要反映弹性水 的释放,称为弹性储存量)。 W弹=μ * · F· h
式中:W弹—承压水的弹性储存量(m3); μ *—贮水(或释水)系数; F —承压含水层的面积(m2); h —承压含水层自顶板算起的压力水头高度(m)。
联系的统一整体。
如:水井、水源地、含水层、含水岩组、含水系统
一、地下水资源的特点
2、流动性 地下水是流体,是动态资源,在补给、径流、排 泄的过程中,不断循环流动。地下水资源的数量 和质量随外界条件变化而变化。 可用地下水的流量表示地下水的数量。
一、地下水资源的特点
3、可恢复性 地下水资源的可恢复性(可再生性)是地下水资 源可持续利用的保证。地下水始终处于流动状态, 在不断接受外界水量和溶质补充的同时,也将系统 内部水量连同水中所含的物质排泄出去。 在天然条件下,补排水量多年间大体平衡,水 量和水质保持相对稳定。
100
118°
24.8 深23 650 21.8 衡53 550
滏阳河 滏阳新河
20.1 衡54 650
清凉江
邑42 21.6 633 景30 20.6 650
江江河
省界
20.7 景34 651
0
Q4
Ⅰ Ⅱ1
-100
Q3
Ⅱ2 Ⅲ1
-200
Q2
-300
Ⅲ2 Q1 Ⅳ
-400
-500
N
-600
-700 深15
地表水的入渗补给量、越流补给量和人工补给量等。
实际计算时,按天然状态和开采条件下两种情况进行。
(一)补给量
首先计算现实状态下地下水的补给量,然后再计算扩大开 采后可能增加的补给量。
后者称为补给增量(或称诱发补给量、激发补给量、开采
袭夺量、开采补充量等)。
1. 降水入渗的补给增量:
由于开采地下水形成降落漏斗,除漏斗疏干体积增加部分降 水渗入外,还使漏斗范围内原来不能接受降水渗入补给的地 区(例如沼泽、湿地等),腾出可以接受补给的储水空间, 因而增加了降水渗入补给量。 由于地下水分水岭向外扩展,增加了降水渗入补给面积,使 原来属于相邻均衡水区或水文地质单元)的一部分降水渗入 补给量,变为本漏斗区的补给量。
2000
年度
第四系各含水组地下水位动态曲线对比
(三)允许开采量
可开采量,指通过技术经济合理的取水构筑物,在整个开
采期内出水量不会减少,动水位不超过设计要求,水质和
§1
地下水资源的特点
一、地下水资源的概念
地下水资源–––有使用价值的各种地下水量的 总称,它属于整个地球水资源的一部分。
地下水的使用价值包括水质和水量两个方面。
二、地下水资源的特点
系统性
流动性 可恢复性 可调节性
二、地下水资源的特点
1、系统性 是指由一定的地质结构组织而成的、具有密切水力
地下水与地表水的差异性:
1. 地表水分布于地势低洼处,构成当地侵蚀基准面, 而地下水分布广泛; 2. 地表水分布受控于地形条件,而地下水分布则主要 受地层、岩性和构造控制;地表水流域范围受地形 分水岭控制,而地下水系统范围则不受地表水流域 影响,有时可大于地表水流域,有时可小于地表水 流域;
3. 地表水在重力作用下从上游向下游流动,而地下水
水平比例尺 地面标高(m) 23.2 钻孔编号 300 钻孔深度(m) 咸水顶底界面
0
10
20 km
含水层
Ⅰ
Ⅱ1 Ⅱ2 含水层组上下段分界线 Ⅱ 含水层组界线
衡水市第四系孔隙含水层组水文地质剖面示意图
山区
滹沱河冲积区 全淡水区
垂直补给 蒸发排泄 扩散混合
滏阳河冲洪积区 有咸水区
垂直补给 蒸发排泄 浅部垂直循环水流亚系统
冀枣衡漏斗底部越来越开阔、平展,呈整体
2 -2
饶阳 饶阳 安平 安平
安平 安平 饶阳 饶阳
0
12
全区水位呈整体下降趋势,1970-2000 年均下 衡水 衡水
冀州 冀州 降 1.28m。 枣强 枣强
14 -1 阜城阜城 16 -6 -18 武邑 武邑 -22 1 8 衡水 衡水 景县 景县 20 -26
(二)储存量
(二)储存量
注意1:
储存量在地下水运动交替和开采中起调节作用。
天然条件下,储存量呈周期性变化,有年周期或多年周期。
开采条件下,如果开采量不大于补给量,储存量仍呈周期性变化;
开采量超过补给量时,由储存量来补偿超过开采量,使储存量出现逐年 减少的趋势性变化。
(二)储存量
注意2:
16
22
阜城 景县
18
22
20
衡水
武邑
18
武邑
衡水
冀州 枣强 故城
20
枣强
22 24
故城
(A)1961年流场
(B)1975年流场
衡水市浅层地下水动力环境演化
安平 饶阳 安平 2
0
1980年后不均匀开采改变局部地下水径流方向 武强 武强
深州
2 6 水位呈整体下降趋势, 1975-2000全区平均累 阜城 4 阜城
二、我国地下水资源分类方案
国家计划委员会1989年颁布国家标准(GBJ27-88),建设部
2001年颁布《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001)中仍
执行该方案。
地下水资源划分为补给量、储存量和允许开采量三类:
(一)补给量
指天然状态或开采条件下,单位时间内,通过各种途径 进入含水层(或含水系统)的水量。 一般包括地下水径流补给量、大气降水的入渗补给量、
净化,因而地下水的动态变化相对缓慢和稳定;
6. 地下水有较大的储量和调蓄能力,这是地下水资源
和地表水资源的主要不同点。
全球地表水平均更新期16天,对降水反映迅速,储 量小,全球2.1×1012m3,地表水的调蓄能力很差。 地下水资源:地球上600米深度内淡水储量 10530×1012m3,为河网储量的5000倍,平均更新期 长达1400年,因而地下水资源对降水的反映远不如 地表水敏感。
动储量:单位时间内流经含水层(带)横断面的地下水体积, 即地下水的天然径流量; 静储量:地下水位年变动带以下含水层(带)中储存的重力 水体积; 调节储量:地下水位年变动带内重力水的体积; 开采储量:用技术经济合理的取水工程,能从含水层中取出 的水量,并要求开采期内不发生水量减少、水质恶化等不良 后果。
4. 相邻地段含水层的增加的侧向流入补给量:
由于降落漏斗的扩展,可夺取属于另一均衡地段(或含水系 统)地下水的侧向流入补给量。 某些侧向排泄量因漏斗水位降低,而转为补给增量。
5. 各种人工增加的补给量:
开采地下水后各种人工用水的回渗量增加而多获得的补给量。
注意事项:
注意1:补给增量不仅与水源地所处的自然环境有关。还与采 水构筑物种类、结构和布局(开采方案和开采强度)有关。