第十三章 地下水资源
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13.1 地下水资源概念
(2)地下水资源与地表水资源相比——从以下几个方面 )地下水资源与地表水资源相比 从以下几个方面 比较: 比较: 空间分布:广而均匀; 空间分布:广而均匀; 时间调节性:地下含水系统是天然水库,动态稳定; 时间调节性:地下含水系统是天然水库,动态稳定; 水质:水质优,洁净,水温恒定,不易受到污染, 水质:水质优,洁净,水温恒定,不易受到污染,但 污染后很难治理; 污染后很难治理; 可利用性:一次性利用投资小,增减便利( 可利用性:一次性利用投资小,增减便利(增减井 ),但运用费用高 但运用费用高。 数),但运用费用高。 管理上:用户分散,管理相对困难。 管理上:用户分散,管理相对困难。
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三、可恢复性—天然可再生的资源均具有可恢性 可恢复性 天然可再生的资源均具有可恢性
水文循环:地下水通过水文循环使水量不断再生、 水文循环:地下水通过水文循环使水量不断再生、水质 也不断更新, 也不断更新,地下水的水文循环过程是通过补给与排泄两个 环节完成。 环节完成。 恢复能力:含水系统的恢复能力与水文循环的交替程度 恢复能力: 有关(潜水、承压水)。 )。既取决于可能补给水源水量的大小 有关(潜水、承压水)。既取决于可能补给水源水量的大小 降水量),又取决于含水系统接受补给的条件, ),又取决于含水系统接受补给的条件 (降水量),又取决于含水系统接受补给的条件,后者中最 重要的是地下水赋存条件与含水介质渗透能力。 重要的是地下水赋存条件与含水介质渗透能力。一个恢复性 很差的含水系统,其规模再大,储备水量再多, 很差的含水系统,其规模再大,储备水量再多,也会被用完 枯竭) 无以为继” (枯竭)——“无以为继”。 无以为继 可恢复性意义:是供水水源的必需条件。 可恢复性意义:是供水水源的必需条件。
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难点:系统边界不易确定; 难点:系统边界不易确定;系统划分时 边界有叠置; 边界有叠置;含水系统边界往往垮行政区 域;处于同一含水系统的若干水源地求算 可开采利用水量时,易造成水量重复计算; 可开采利用水量时,易造成水量重复计算; 重复计算和人为夸大水量,造成过渡开采, 重复计算和人为夸大水量,造成过渡开采, 引发环境问题。 引发环境问题。
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13.2 地下水资源的特征 地下水资源的系统性 地下水资源的可调节性 地下水资源的可恢复性
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13.2 地下水资源的特征 一、系统性
形成:地下水资源是按系统(含水系统) 形成:地下水资源是按系统(含水系统)形成与分布 系统响应:地下水是一个统一的整体(有水力联系), 系统响应:地下水是一个统一的整体(有水力联系), 系统内部任何一部分注入或排除水量,都会影响(波及) 系统内部任何一部分注入或排除水量,都会影响(波及) 整个系统。 整个系统。 因此,某含水系统可以利用的地下水资源, 因此,某含水系统可以利用的地下水资源,应该等于 整个系统所获得的补给量; 整个系统所获得的补给量; 管理:应当以含水系统为单元,统一评价及规划利用 管理:应当以含水系统为单元, 地下水资源。 地下水资源。
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裂隙水的系统性 导水的裂隙系统构成裂隙含水系统,大体可分两类。 导水的裂隙系统构成裂隙含水系统,大体可分两类。 一类是局部构造形成断层, 一类是局部构造形成断层,沿断层破碎带发育的带状含水 局部构造形成断层 体,宽度可以很狭小,也可达几十m或百 以上,长达几 宽度可以很狭小,也可达几十 或百m以上, 或百 以上 km甚至更远。它与周围的区域性裂隙联为一体。当地形条 甚至更远。 甚至更远 它与周围的区域性裂隙联为一体。 件有利时,断层带汇集周围裂隙中的地下水, 件有利时,断层带汇集周围裂隙中的地下水,可以给出相 当大的水量。在天然情况下,往往以泉的形式排泄。 当大的水量。在天然情况下,往往以泉的形式排泄。有时 它与一个或若干个含水层发生联系, 它与一个或若干个含水层发生联系,可以给出更多更稳定 的水量。 的水量。
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另一类是区域性裂隙构成的含水体。 另一类是区域性裂隙构成的含水体。当某种岩性的地 区域性裂隙构成的含水体 层发育了比较密集的构造裂隙或成岩裂隙, 层发育了比较密集的构造裂隙或成岩裂隙,在构造和 地形配合适当时,便可以形成此类含水系统。 地形配合适当时,便可以形成此类含水系统。水在裂 隙中运动比较通畅,若没有有利的储水构造, 隙中运动比较通畅,若没有有利的储水构造,很难保 证常年有水。因此, 证常年有水。因此,这类系统的给水能力在很大程度 上取决于构造条件,通常多为向斜盆地、 上取决于构造条件,通常多为向斜盆地、单斜断块盆 地,或者被其他弱透水地层掩阻的自流斜地等。Biblioteka 11二、地下水资源的可调节性
地下含水系统本身就是一个地下水库——具有水库的 具有水库的 地下含水系统本身就是一个地下水库 功能, 有天然的时间调节能力: 功能,即有天然的时间调节能力:一是含水介质对水 的流动起到阻滞作用,延长过水时间; 的流动起到阻滞作用,延长过水时间;二是地质构造 形成的“蓄水池” 如向斜盆地、 形成的“蓄水池”,如向斜盆地、断块盆地等可以蓄 贮水量。 贮水量。 可调节能力大小取决于:它滞蓄水量的能力, 可调节能力大小取决于:它滞蓄水量的能力, 地质构造的规模(容积大小);含水介质的性质, 地质构造的规模(容积大小);含水介质的性质,如 );含水介质的性质 给水度µ、厚度M。 给水度 、厚度 。
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在降水较多的大平原中部, 在降水较多的大平原中部,远离山前的部位地形 坡度平缓,含水层的颗粒细小, 坡度平缓,含水层的颗粒细小,地下径流处于滞缓或 基本停滞状态, 基本停滞状态,尽管山前的粗大沉积物可以吸收大量 降水及地表水流,但是, 降水及地表水流,但是,以地下径流方式所能输送的 水量,只能在一定范围内起主要补给作用。 水量,只能在一定范围内起主要补给作用。超出这个 范围,其数量则逐渐减少, 范围,其数量则逐渐减少,最后可以达到微不足道的 程度。这种情况下, 程度。这种情况下,必须根据具体情况来判别地下水 系统的范围,这是系统性表现最不明显的例子。 系统的范围,这是系统性表现最不明显的例子。
第十三章 地下水资源
13.1 地下水资源概念
(1)地下水资源的概念 ) 资源是指自然界存在且可被人类利用的一切 是指自然界存在且可被人类利用的一切。 资源是指自然界存在且可被人类利用的一切。地下水 是能被人类所利用的一种物质, 是能被人类所利用的一种物质,是一种不可或缺的宝贵资 供水,一定数量的水)。 源(供水,一定数量的水)。 地下水资源是水资源的一个组成部分。 地下水资源是水资源的一个组成部分。地下水与大气 地表水在水文循环过程中相互转化,因此, 水、地表水在水文循环过程中相互转化,因此,一个地区 的水资源是一个密切联系的有机整体。 的水资源是一个密切联系的有机整体。 地下水资源:能从某一地下水盆地中连续地、 地下水资源:能从某一地下水盆地中连续地、不至于 地下水盆地中连续地 引起不良结果所抽取的地下水量(柴崎达雄, 提出) 引起不良结果所抽取的地下水量(柴崎达雄,1982提出) 提出
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插图13-1 地下水资源分类示意图 插图
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二、补给资源 :可以恢复与再生,经常与外系统发生交换 可以恢复与再生, 影响因素:受气候变化影响, 影响因素:受气候变化影响,含水系统每年获得的补 给量与排泄量是有变化的,但从多年平均的角度看, 给量与排泄量是有变化的,但从多年平均的角度看,某 一含水系统多年平均的补给量与排泄量相等, 一含水系统多年平均的补给量与排泄量相等,其多年平 均的年补给量是个定值。 均的年补给量是个定值。 补给资源量:数值上等于含水系统多年平均年补给量。 补给资源量:数值上等于含水系统多年平均年补给量。 量纲:与流量表示相同, 量纲:与流量表示相同,m3/a。 。 补给资源决定了含水系统中地下水资源的可恢复性。 补给资源决定了含水系统中地下水资源的可恢复性。
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大致可以认为,凡具有共同补给来源, 大致可以认为,凡具有共同补给来源,而且此共同补 给来源的补给水量,在总补给量中占有较大比例时, 给来源的补给水量,在总补给量中占有较大比例时,则 作为同一个地下含水系统来对待,不然,则应作为不同 作为同一个地下含水系统来对待,不然, 的系统来考虑。 的系统来考虑。 降水稀少的干旱地区,如我国新疆和河西走廊等地, 降水稀少的干旱地区,如我国新疆和河西走廊等地,地 下水主要靠高山冰雪融化形成的地表径流在山前地带潜 入地下而获得补给。降水量很小,不能成为地下水的主 入地下而获得补给。降水量很小, 要补给源。在山前地带进入地下的水, 要补给源。在山前地带进入地下的水,不但成为当地潜 水的补给源, 水的补给源,而且也成为向盆地中部伸展的各种类型沉 积物中地下水的主要补给来源。因此, 积物中地下水的主要补给来源。因此,尽管从山前到盆 地小部沉积物的类型有变化, 地小部沉积物的类型有变化,其中水的补给来源却只有 一个,可以说是孔隙水表现系统性最明显的例子。 一个,可以说是孔隙水表现系统性最明显的例子。
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孔隙水的系统性 孔隙水的含水系统表现得很不明显, 孔隙水的含水系统表现得很不明显,因为它缺乏集中 的排泄点,而且含水系统的边界也不容易确定。 的排泄点,而且含水系统的边界也不容易确定。 孔隙水主要存在于松散堆积物中, 孔隙水主要存在于松散堆积物中,而后者按成因类型 的不同而有各自的分布范围,有时这也就是系统的范围。 的不同而有各自的分布范围,有时这也就是系统的范围。 但是常常需要考虑具体的补给、 但是常常需要考虑具体的补给、径流和排泄条件来确定其 范围。某一成因类型的松散沉积物, 范围。某一成因类型的松散沉积物,不但在剖面上只占一 定层位,而且在水平方向上也有一定的展布范围。 定层位,而且在水平方向上也有一定的展布范围。这个范 围有时构成一个单独的含水系统; 围有时构成一个单独的含水系统;但更常见的则是不同成 因类型沉积物互相衔接。由同—个搬运 个搬运——地积过程 如 地积过程(如 因类型沉积物互相衔接。由同 个搬运 地积过程 水流或冰流等)所形成的沉积物 由于沉积环境的改变, 所形成的沉积物, 水流或冰流等 所形成的沉积物,由于沉积环境的改变, 沉积类型也发生变化。 沉积类型也发生变化。