第七章 地下水资源与地下水系统

07第七章⽔⽂地质参数的计算第七章⽔⽂地质参数的计算⽔⽂地质参数是表征含⽔介质⽔⽂地质性能的数量指标，是地下⽔资源评价的重要基础资料，主要包括含⽔介质的渗透系数和导⽔系数、承压含⽔层的储⽔系数、潜⽔含⽔层的重⼒给⽔度、弱透⽔层的越流系数及⽔动⼒弥散系数等，还有表征与岩⼟性质、⽔⽂⽓象等因素的有关参数，如降⽔⼊渗系数、潜⽔蒸发强度、灌溉⼊渗补给系数等。

⽔⽂地质参数常通过野外试验、实验室测试及根据地下⽔动态观测资料采⽤有关理论公式计算求取，或采取数值法反演求参等。

第⼀节给⽔度⼀、影响给⽔度的主要因素给⽔度（µ）是表征潜⽔含⽔层给⽔能⼒或储⽔能⼒的⼀个指标，给⽔度和饱⽔带的岩性有关，随排⽔时间、潜⽔埋深、⽔位变化幅度及⽔质的变化⽽变化。

不同岩性给⽔度经验值见表7.l。

⼆、给⽔度的确定⽅法确定给⽔度的⽅法除⾮稳定流抽⽔试验法（参考《地下⽔动⼒学》等⽂献）外，还常⽤下列⽅法：1．根据抽⽔前后包⽓带上层天然温度的变化来确定p 值根据包⽓带中⾮饱和流的运移和分带规律知，抽⽔前包⽓带内⼟层的天然湿度分布应如图 7.1中的 Oacd 线所⽰。

抽⽔后，潜⽔⾯由 A 下降到 B （下降⽔头⾼度为功），故⽑细⽔带将下移，由aa ＇段下移到bb ＇段，此时的⼟层天然湿度分布线则变为图中的Oacd 。

对⽐抽⽔前后的两条湿度分布线可知，由于抽⽔使⽔位下降，⽔位变动带将给出⼀定量的⽔。

根据⽔均衡原理，抽⽔前后包⽓带内湿度之差，应等于潜⽔位下降Δh 时包⽓带（主要是⽑细⽔带）所给出之⽔量（µΔh ）即h W W Z i i n i i=-∑=µ)(121故给⽔度为h W W Z i i n i i-=∑=)(121µ (7.1)式中：△Z i ——包⽓带天然湿度测定分段长度（m ）；△h ——抽⽔产⽣的潜⽔⾯下移深度（m ）；W 1i ，W 2i ；——抽⽔前后△Z i 段内的⼟层天然湿度（％）；n ——取样数。

第7章地下水取水工程7.1 地表水取水工程概述7.1.1地下水水源地的选择水源地的选择，对于大中型集中供水，关键是确定取水地段的位置与范围；对于小型分散供水而言，则是确定水井的井位。

它不仅关系到水源地建设的投资，而且关系到是否能保证水源地长期经济、安全地运转和避免产生各种不良环境地质作用。

水源地选择是在地下水勘察基础上，由有关部门批准后确定的。

7.1.1.1集中式供水水源地的选择进行水源地选择，首先考虑的是能否满足需水量的要求，其次是它的地质环境与利用条件。

1．水源地的水文地质条件取水地段含水层的富水性与补给条件，是地下水水源地的首选条件。

因此，应尽可能选择在含水层层数多、厚度大、渗透性强、分布广的地段上取水。

如选择冲洪积扇中、上游的砂砾石带和轴部、河流的冲积阶地和高漫滩、冲积平原的古河床、厚度较大的层状与似层状裂隙和岩溶含水层、规模较大的断裂及其他脉状基岩含水带。

在此基础上，应进一步考虑其补给条件。

取水地段应有较好的汇水条件，应是可以最大限度拦截区域地下径流的地段；或接近补给水源和地下水的排泄区；应是能充分夺取各种补给量的地段。

例如在松散岩层分布区，水源地尽量靠近与地下水有密切联系的河流岸边；在基岩地区，应选择在集水条件最好的背斜倾没端、浅埋向斜的核部、区域性阻水界面迎水一侧；在岩溶地区，最好选择在区域地下径流的主要径流带的下游，或靠近排泄区附近。

2．水源地的地质环境在选择水源地时，要从区域水资源综合平衡观点出发，尽量避免出现新旧水源地之间、工业和农业用水之间、供水与矿山排水之间的矛盾。

也就是说，新建水源地应远离原有的取水或排水点，减少互相干扰。

为保证地下水的水质，水源地应远离污染源，选择在远离城市或工矿排污区的上游；应远离已污染（或天然水质不良）的地表水体或含水层的地段；避开易于使水井淤塞、涌砂或水质长期混浊的流砂层或岩溶充填带；在滨海地区，应考虑海水入侵对水质的不良影响；为减少垂向污水渗入的可能性，最好选择在含水层上部有稳定隔水层分布的地段。

第七章地下水资源评价第一节概述“地下水资源”指有利用价值得、本身又具有不断更替能力得各种地下水量得总称,它属于地球整个水资源得一部分。

地下水有利用价值必定包括水质与水量两个方面,地下水能够构成资源首先就是因为它有利用价值,这就是由质来决定得;而其来源多少则就是由量来体现。

所谓地下水资源评价主要指在水质评价得前提下对水量得评价。

地下水资源评价就是供水水文地质勘察得根本性任务,它要求在一定得天然及人工条件下,对地下水水量及水质作出定量评价。

其中主要解决两个问题,即符合给定水质条件下得允许开采量与补给得保证程度。

地下水资源评价具体内容包括下列几个方面:1.地下水水质评价:即根据不同用户得要求,就是否会产生严重恶化等方面得预测。

2.地下水量评价:根据水文地质条件与拟订得需水量,确定开采方案及开采量;并应探讨其补给保正程度以及就是否需要进行人工补给等。

3.开采技术条件得评价:主要指开采期内水位下降值就是否会超过技术允许得范围;地下水对取水构筑物就是否可能出现腐蚀作用以及水井可能得使用年限等。

4.评价开采地下水时可能产生得影响:如对邻近现有得取水工程、其它水利工程经济效益得干扰与地面沉降等。

5.开采时就是否需要特殊得地下水资源保护措施(包括水源地卫生防护措施)。

第二节地下水资源得组成一、地下水资源分类地下水资源分类得目得不仅仅就是为了进一步弄清地下水资源得一些基本概念,更重要得就是使分类能客观地反映地下水资源形成得基本规律以及它得经济意义,便于我们在实践中对它进行研究与定量评价。

正确地进行地下水资源分类,对供水水文地质勘测、试验与长期观察工作有直接得指导意义,同时也就是地下水资源评价得基础理论之一。

为此,长期以来国内外不少学者对地下水资源分类进行了不少研究,提出了各种各样分类方案。

下面就国内外常见得地下水资源分类作一些简要介绍。

(一)国外地下水资源分类1.前苏联普洛特尼柯夫储量分类普氏分类将地下水储量分成静储量、调节储量、动储量与开采储量四大类。

第七章地下水的补给与排泄补给：recharge径流：runoff排泄：discharge补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。

7．1 地下水的补给补给––––含水层或含水系统从外界获得水量的过程。

1．大气降水（precipitation）入渗机理：1）活塞式下渗（piston type infiltration）→Green–Ampt模型：求地表处的入渗率（稳定时v→K）（P49,公式5–14；P65，图7–3），累积入渗量。

2）捷径式下渗（short-circuit type infiltration），或优势流（preferential flow）。

降水→地下水储量增加→地下水位抬高→势能增加。

降水转化为3种类型的水：①地表水，地表径流（一般降水的10 ~ 20%产生为地表径流）；②土壤水，腾发返回大气圈（一般大于50%的降水转为土壤水，华北平原有70%的降水转化为土壤水）；③地下水，下渗补给含水层（一般20 ~ 30%降水渗入地下进入含水层）。

渗入地面以下的水：①滞留于包气带→土壤水，通过腾发ET（evapotranspiration）→返回大气圈；②其余下渗补给含水层→地下水。

因此，落到地面的降水归结为三个去向：（1）地表径流；（2）土壤水（腾发返回大气圈）；（3）下渗补给含水层。

入渗补给地下水的水量：q x=X-D-∆S式中：q x ––––降水入渗补给含水层的量；X ––––年降水总量；D ––––地表径流量；∆S ––––包气带水分滞留量。

单位：mm 水柱。

降水入渗系数（α）––––补给地下水的量与降水总量之比。

Xq x =α （小数或%表示） 一般α =0.2 ~ 0.5。

定量计算（入渗系数法）：Q=α·X ·F （注意单位统一，X ：mm/a ，F ：km 2，Q ：m 3/a ） 影响降水入渗补给的因素：① 降水量大小：雨量大，α大；雨量小，α小；② 降水强度：间歇性的小雨，构不成对地下水的有效补给（如华北平原，一次降水<10mm 的为无效降雨）；连绵小雨有利于补给；集中暴雨→一部分转化为地表径流→不利于补给；③ 包气带岩性：K 大，有利于入渗；K 小，不利于入渗；④ 包气带厚度：厚，入渗量小，河北平原存在“最佳埋深”，一般4 ~ 6m ，地下水位在“最佳埋深”时，入渗补给量最大，入渗系数α也最大；⑤ 降雨前期土壤含水量：含水量高，有利于补给；含水量低，不利于补给；⑥ 地形地貌：坡度大→地表径流量大→不利于补给；地势平缓，有利于补给； ⑦ 植被覆盖情况：植被发育，有利于拦蓄雨水和入渗；但浓密的植被，尤其是农作物，蒸腾量大，消耗的土壤水分多，不利于补给。

第七章地下水的补给径流与排泄我们认为：世界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的，规律是可以认识并可以利用的。

地下水是自然界广泛存在的非常重要的物质，对它运动规律我们从微观上已经进行过一些研究，如达西线性渗透定律，V = Kl；讨论了结合水、①毛细水的运动规律；学习了地下水化学成分的形成与变化。

而在宏观上关于地下水的运动，只在自然界水循环中作过简单的介绍。

在以下几章里，将分别介绍地下水水质、水量的时空变化规律。

这个变化的：过程——地下水的动态；数量关系——地下水的均衡；结果——地下水资源。

在“自然界水循环”当中讲到：水文循环——大气水、地表水、地壳浅部水之间的相互转化过程。

（发生在海 陆之间的叫大循环；发生在海海与陆陆内部的叫小循环。

）地质循环——地球浅部层圈与深部层圈之间水分的相互转化过程。

地下水经常不断地参与着自然界的水循环，我们把下面三个概念（过程）叫做* 地下水循环——地下水的补给、径流与排泄过程。

* ①补给——含水层（含水系统）从外界获得水量的过程。

* ②径流——水由补给处向排泄处的运动过程。

* ③排泄——含水层（含水系统）失去水量的过程。

地下水在补给、径流、排泄过程中，不断的进行着水量的交换和运移。

由于水是盐分和热量的良好的溶剂和载体，所以在水量交换的同时，也伴随着水化学场和温度场的响应的变化。

即水量、盐量、热量都在变化。

这些变化的特点决定了含水层（含水系统）中水量、水质、水温的分布规律。

因此，在做地下水研究时，只有搞清地下水的补、径、排规律或特点，才能正确的评价水资源，才能更合理的利用地下水，更有效的防范地下水害。

* 一、地下水的补给——含水层（含水系统）从外界获得水量的过程。

研究地下水的补给，主要研究如下三个问题：a. 补给源：大气降水、地表水、凝结水、相邻含水层（含水系统）的水以及人工补给水源。

b. 补给条件：主要是发生补给的地质—水文地质条件，如补给方式和补给通道的情况等。

c. 补给量：含水层（含水系统）获得了多少水。

第一章：地下水资源的基本概念1.1 水资源的概念及其重要性1.2 地下水资源的定义与分类1.3 地下水资源的分布与利用1.4 地下水资源的价值与功能第二章：地下水资源污染的原因及危害2.1 地下水资源污染的定义与分类2.2 地下水资源污染的主要原因2.3 地下水资源污染的危害与影响2.4 地下水资源污染的监测与评价第三章：地下水资源污染防治的法律与政策3.1 地下水资源污染防治的相关法律法规3.2 地下水资源污染防治的政策与措施3.3 地下水资源污染防治的监管与管理3.4 地下水资源污染防治的国际合作第四章：地下水资源污染防治的技术方法4.1 地下水资源污染防治的基本原则4.2 地下水污染治理的技术方法4.3 地下水污染防控的技术手段4.4 地下水污染修复的案例分析第五章：地下水资源污染防治的实践与案例5.2 地下水资源污染防治的实践经验5.3 地下水资源污染防治的成功案例5.4 地下水资源污染防治的未来展望第六章：地下水污染风险评估与管理6.1 地下水污染风险评估的方法与步骤6.2 地下水污染风险源识别与管理6.3 地下水污染风险评估的案例分析6.4 地下水污染风险防范与应急响应第七章：地下水污染防治规划与设计7.1 地下水污染防治规划的原则与方法7.2 地下水污染防治规划的编制步骤7.3 地下水污染防治设施的设计与建设7.4 地下水污染防治规划案例分析第八章：地下水污染防治的监督与执法8.1 地下水污染防治的监管机构与职责8.2 地下水污染防治的法律法规执行8.3 地下水污染防治的执法手段与措施8.4 地下水污染防治的违法行为法律责任第九章：公众参与与教育宣传9.1 地下水污染防治的公众参与意义9.2 地下水污染防治的公众参与方式9.4 地下水污染防治的公众参与案例分析第十章：地下水资源污染防治的未来趋势10.1 地下水资源污染防治的新理念与技术10.2 地下水资源污染防治的国际发展趋势10.3 地下水资源污染防治的挑战与机遇10.4 地下水资源污染防治的长期研究与行动方向重点和难点解析重点环节一：地下水资源的定义与分类解析：理解地下水资源的定义及其在地球水循环中的作用是教学重点。

⽔资源保护规划第七章⽔资源保护规划第⼀节概述⽔资源保护是⽔资源综合规划的⼀个重要组成部分，在综合考虑⽔资源的⾃然属性和社会属性、⽔资源开发利⽤现状和规划的前提下，更注重⽔资源的承载能⼒及节约保护，以促进⽔环境质量的改善和⽔⽣态的良性循环。

要实现⽔资源保护，改善⽔环境，必须控制污染物⼊河量。

根据污染物⼊河量和纳污能⼒，确定⼊河污染物控制量和削减量，并拟定污⽔处理设施建设规划。

针对温岭市⽔环境污染的具体情况，提出针对地表⽔资源、地下⽔资源污染的防治措施。

对于⽔源地，划分⽔源地保护区，并提出针对地表⽔⽔源地、地下⽔源地的保护措施。

第⼆节⽔功能区划分和⽔质保护⽬标合理划分⽔（环境）功能区对保护⽔源、改善环境、维护⽣态平衡、合理利⽤⽔资源、促进经济发展具有重要意义，⽔域功能区划分是实现⽔资源综合开发、合理利⽤、积极保护、科学管理的基础。

⼀、地⾯⽔（环境）功能区划分和⽔质⽬标根据温岭市地⾯⽔（环境）功能区划分和温岭⽬前的⽔资源状况，温岭市共划分地表⽔功能区14个，见表7-1。

由表7-1可知，温岭市⽔域污染严重，⼤部分功能区⽔质⽆法达到主导功能⽔质要求，⽔质现状和2010年⽬标⽔质差距甚⼤，⽔环境保护和治理的任务重、难度⼤。

⼆、⽔功能区⽔质⽬标拟定1.根据⽔功能区⽔质现状、排污状况、不同⽔功能区的特点、⽔资源配置对⽔功能区的要求以及当地技术经济等条件，拟定⽔功能区现状条件与规划条件（2020年）下的⽔质⽬标。

2.拟定⽔质⽬标依据的⽔质标准是《地表⽔环境质量标准》（GB 3838-2002），并参照《渔业⽔质标准》（GB 11607-89），《景观娱乐⽤⽔⽔质标准》（GB 12941-91）等。

3.拟定⽔功能区⽔质⽬标:①⽔功能区⽔质类别；②⽔功能区⽔质现状；表7-1 温岭市地表⽔功能区划分③相邻⽔功能区的⽔质要求；④⽔功能区排污现状与相应的规划；⑤⽤⽔部门对⽔功能区⽔质的要求，包括现状和规划；⑥社会经济状况及特殊要求；⑦⽔资源配置对⽔域的总体安排。

第一章绪论1、简述水资源的含义、分类、特征？含义:人类生产生活及生命生存,不可替代的自然资源与环境资源就是在一定的经济技术条件下能够为社会直接利用或待利用,参与自然界水分循环影响国民经济的淡水。

分类:地表水与地下水资源;天然水资源与调节性水资源;消耗性与非消耗性水资源。

特征:资源的循环性、储量的有限性、时空分布的不均匀性、利害两重性、用途广泛性、不可替代性、水量的相互转化性。

3、简述中国水资源状况及开发利用存在问题？状况:人均占有量不足;时间、空间分布极不均匀;空间:耕地面积与水,河流分配。

时间:夏多冬少;水系:湖泊较多,多数分布在湿润区。

干旱、半干旱地区河流稀少。

开发利用存在问题:需水量不断增加,供需矛盾尖锐,南方水质型、北方水量型缺;污染继续发展,加剧水资源缺乏;用水浪费,利用率偏低;干旱、半干旱地区水资源过度开发,环境问题突出,地下水利用程度过高;管理水平有待提高,4、简述中国水资源面临的挑战？水旱灾害依然频繁并有加重趋势/农业用地减少农业用水短缺程度加剧/水土流失尚未得到有效控制,生态脆弱/污染负荷急剧增加,加重了水体污染第二章水循环及水资源形成3、简述全球水资源状况及开发利用趋势？状况:全球农业用水占第一位(69%),工业用水第二位(23%)可复原比例最高,居民用水第三位(8%)人均占有量不断提高;世界各地用水量差异极大,发达国家多为工业用水54%,发展中国家多为农业用水80%;近年来用水量发展中国家增加幅度达,发达国家趋于稳定。

开发利用趋势:农业用水量及农业用水中不可复原的水量最高/工业用水由于不可恢复水量最低,将提高工业用水技术、降低用水量定额、加大节水力度、大幅度提高用水重复利用率/水资源的开发将更为重视经济、环境与生态的良性协调发展。

5、简述地表水资源的类型与形成河流、湖泊、沼泽、冰川、永久积雪。

陆地上的水通过蒸发作用(江、河、湖、水库等蒸发)上升到大气中形成积云,然后以降水的形式降落到陆地表面形成径流。

地下水资源与地下水文地下水是地下蓄水层中的独立水体，是自然界中最重要的淡水资源之一。

地下水文研究则是关于地下水在地质、水文等方面的运动、分布和使用的科学。

本文将对地下水资源与地下水文进行探讨。

一、地下水资源的形成与特点地下水是由地表降雨、地表径流、地下径流等通过渗透作用进入地下蓄水层的水。

由于其具有重要的地质和水文特点，成为了重要的水资源。

1. 地下水的形成地下水的形成与大气水循环密切相关。

地表降水通过渗透，逐渐进入地下蓄水层形成地下水。

其中，渗透过程中的毛管上升、重力作用、土壤水分吸引力等力量共同作用，促使水分向下渗透。

2. 地下水的特点地下水具有以下几个特点：（1）较为稳定：地下水蓄水层的温度、压力、浊度等相对较稳定，不易受到外界环境的影响。

（2）运动迟缓：地下水运动速度相对较慢，一般为几十米到几百米每年。

因此，地下水是一种相对稳定的水源。

（3）地下水储量丰富：地下蓄水层储量巨大，虽然在地下水资源利用过程中有着一定的局限性，但总体上储量较丰富。

二、地下水文的研究对象地下水文研究主要内容包括地下水的赋存状态、地下水的运动规律、地下水的分布特征等。

1. 地下水的赋存状态地下水赋存状态可分为几种类型：可自由流动的溪流、湖泊等地下水系统；受到地下岩土层阻隔或夹层围裹的非自流水系统；以及深层地下水系统等。

对于不同类型的地下水系统，其赋存状态和分布特征也各有不同。

2. 地下水的运动规律地下水的运动规律主要受到两个因素的影响：地下水位差和地下水的渗透性。

地下水位差是地下水流动的驱动力，而地下水的渗透性则决定了地下水运动的速度和流向。

3. 地下水的分布特征地下水的分布特征主要与地层结构、地下水位、地下水质等因素密切相关。

不同地域的地下水分布特征差异较大，针对特定地区的地下水分布特征的研究对于地下水资源的合理利用具有重要意义。

三、地下水资源与地下水文的利用与保护地下水资源的利用与保护是人类生活、农业和工业发展的重要问题。