地下水可持续开采量与地下水功能评价的关系
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地质勘测报告地下水资源评估与利用潜力分析地质勘测报告地下水资源评估与利用潜力分析1. 引言地下水资源在现代社会中占据着重要地位,是人类生活和生产活动中不可或缺的重要组成部分。
本报告旨在对某地区的地下水资源进行评估与潜力分析,为该地区的水资源管理和利用提供科学依据。
2. 研究区域概况2.1 地理位置本研究区域位于XX省,地理位置纬度为X至X,经度为X至X。
2.2 地质概况该地区主要地质构造为XX山脉,地层以X岩层和X岩层为主要组成部分。
地形以山丘和平原为主,地下水主要分布于岩石裂隙和河谷地下。
3. 数据采集与分析方法3.1 数据采集通过现场勘测和实验室分析,收集了该地区的地下水位、地下水水质、地下水渗透性等相关数据。
3.2 数据分析方法采用统计学方法对数据进行整理和分析,并结合地质图、地貌图等资料,综合评估该地区的地下水资源状况。
4. 地下水资源评估4.1 地下水位根据收集到的地下水位数据,绘制了地下水位等值线图。
结果显示,该地区地下水位总体呈现出平稳的状态,埋深较浅部分地区地下水位较高。
4.2 地下水水质地下水水质评估是判断地下水资源利用潜力的重要指标。
通过对地下水水质数据的分析,发现该地区的地下水水质整体较好,符合饮用水标准。
4.3 地下水渗透性地下水渗透性对地下水开采与利用具有重要影响。
通过渗透性试验数据的分析,得出该地区地下水渗透性较好,地下水储存能力较高。
5. 地下水资源利用潜力分析5.1 地下水补给量地下水补给量是评估地下水资源利用潜力的重要因素。
结合降雨量和地下水位变化等数据,计算出了该地区地下水的补给量。
结果显示,地下水补给量稳定且充足。
5.2 地下水可持续开采量考虑到地下水资源的可持续利用性,结合地下水补给量和开采量的关系,推算出了该地区的地下水可持续开采量。
研究结果显示,该地区的地下水开采量低于可持续开采量的水平。
6. 结论与建议本报告通过对地下水资源进行评估与潜力分析,得出以下结论和建议:6.1 结论(1)该地区地下水位总体稳定,部分地区地下水位较高,具备较好的开采潜力。
矿山开采对地下水资源的影响评估在当今社会,矿产资源的开采对于经济发展和工业生产具有至关重要的作用。
然而,我们不能忽视矿山开采所带来的一系列环境问题,其中对地下水资源的影响尤为显著。
矿山开采过程通常包括露天开采和地下开采两种方式。
露天开采需要大规模地剥离表层土壤和岩石,这不仅直接破坏了地表的水文系统,还可能改变地下水的补给和径流条件。
地下开采则往往会导致地下岩层的结构和应力发生变化,从而影响地下水的储存和流动。
首先,矿山开采活动可能会破坏地下含水层的结构。
在开采过程中,为了获取矿产资源,常常需要进行爆破、挖掘等操作,这些行为可能导致含水层的断裂、错动和坍塌。
一旦含水层的结构受到破坏,其储水能力就会大大降低,甚至可能完全失去蓄水功能。
其次,矿山开采容易引发地下水污染。
采矿过程中使用的化学药剂、设备排放的废水以及矿石中的有害物质,都有可能通过渗透、泄漏等途径进入地下水中,从而造成水质恶化。
这些污染物不仅会影响地下水的使用价值,还可能对生态系统和人类健康构成威胁。
例如,重金属污染可能导致慢性疾病的发生,而有机物污染则可能影响水生生物的生存和繁殖。
此外,矿山开采还可能改变地下水流场。
由于开采活动造成的岩层变形和孔隙度变化,地下水的流动路径和速度可能会发生改变。
这可能导致部分地区地下水位下降,形成降落漏斗,而在其他地区则可能出现水位上升,引发洪涝等问题。
同时,地下水流场的改变还可能影响地下水的补给和排泄关系,进而影响整个区域的水资源平衡。
为了评估矿山开采对地下水资源的影响,我们需要采用多种方法和技术。
首先,水文地质勘察是必不可少的。
通过对矿区地质结构、含水层特征、地下水补给和排泄条件等方面的详细调查,可以为后续的评估提供基础数据。
其次,监测地下水的水位、水质和流量变化也是重要的手段。
通过建立长期的监测站点,实时掌握地下水的动态变化情况,有助于及时发现问题并采取相应的措施。
此外,数值模拟技术也可以用于预测矿山开采对地下水资源的影响。
使用测绘技术进行地下水资源调查的步骤与要点地下水作为重要的水资源之一,对于人类的生活和经济发展起着关键的作用。
而要充分利用地下水资源,就需要进行全面的调查和评估。
测绘技术作为一种重要的手段,可以提供准确、全面的地下水信息,为地下水资源的有效管理和利用提供有力支持。
本文将介绍使用测绘技术进行地下水资源调查的步骤与要点。
一、地下水调查的目的和必要性地下水调查的目的在于获取地下水的空间分布、水量储量、水质状况等信息,从而为地下水资源的合理开发利用提供科学依据。
地下水资源的调查对于解决水资源短缺、灌溉农田、工业用水等具有重要意义。
二、地下水调查的步骤1. 项目准备阶段在进行地下水资源调查前,需要明确调查的区域范围、调查目标和要求,制定合理的调查计划和方案。
同时,需要准备相关的测绘仪器设备和工具,确保调查的顺利进行。
2. 地质勘探与分析地质勘探是地下水调查的基础,通过采集地质资料,包括地层岩性、构造特征、断裂带等,对地下水的分布进行预测和评估。
地质勘探需要使用地质雷达、地质钻探等测绘技术,以获取准确的地质信息。
3. 地下水位测量地下水位测量是地下水调查的重要内容之一,可以通过使用水位计等仪器对井中的水位进行测量,并记录数据。
通过连续多次的测量和记录,可以推断地下水位的垂直分布和变化趋势。
4. 地下水含量测定地下水含量测定是评估地下水储量和可持续开采量的重要依据。
常用的地下水测量方法包括水井水位变化法、介质水分含量测定等。
通过对不同地点的采样和检测,可以获得地下水的含量和质量信息。
5. 地下水质评价地下水质评价是地下水调查的核心内容之一,包括对地下水中溶解性物质、微生物、放射性物质等的检测和分析。
通过测定不同位置的水样,可以评价地下水的适用性和污染程度,为地下水资源的合理利用提供科学依据。
6. 数据整理与分析在完成地下水调查后,需要对获得的大量数据进行整理和分析。
通过对数据的处理和解读,可以了解地下水的空间分布和变化趋势,为地下水资源管理和开发决策提供支持。
地下水资源的开发利用和保护地下水资源,是指储存在地下岩层中的水,是人类生产和生活必不可少的水资源之一。
随着全球人口的增加和经济的发展,对地下水的需求不断增加,这使得地下水的开发也越来越重要。
然而,地下水资源的开发利用不当,也会对环境和社会产生危害。
因此,本文将探讨地下水资源的开发利用和保护。
一、地下水资源的开发利用1.地下水资源的开发现状目前,全球各国广泛开展了地下水的开发利用。
我国地下水资源丰富,特别是在干旱和半干旱地区,地下水开发对于维持当地的农业生产和居民生活至关重要。
然而,随着经济的发展和人口的增加,并不断引起地下水资源的减少,污染和质量下降等问题。
由此,如何合理开发利用地下水资源成为了一个亟待解决的问题。
2.地下水资源的开发利用原则合理开发利用地下水资源,需要遵循以下原则:(1)以可持续发展为前提,确保保护地下水资源的重要性和不可替代性。
(2)优先满足人民生产生活需求,特别是在突发环境事件和紧急自然灾害情况下的应急需求。
(3)遵守法律法规,落实地下水资源的所有权和使用权。
(4)保护生态环境,防止因地下水开发利用对生态环境造成的危害。
3.地下水资源的开发利用方式为了合理开发利用地下水资源,我们需要采用以下方式:(1)科学的地下水资源管理方式。
规划合理的开发利用地下水资源的计划和方案,实行定期检查,并及时采取有针对性的措施。
(2)建设高效的地下水利用设施。
在开发利用地下水资源过程中,建立和维护科学、严密和高效的地下水利用设施。
特别是要采取先进的技术,提高地下水利用的效率和节能环保。
(3)重视地下水资源的保护。
严格控制地下水资源的开采量,防止过度开发而引起的地下水量减少。
同时,着重加强地下水资源的保护,制定严格的保护措施以防止因生产生活等活动对地下水资源造成的污染和破坏。
二、地下水资源的保护1.地下水资源的保护现状地下水资源的保护是人类应当严肃对待的一个问题,但是目前,地下水资源保护的措施并不充分,未来地下水保护的压力将逐步加大。
水文地质学基础_中国地质大学(武汉)中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.海洋与大陆之间、海洋内部之间的水分交换都称为大循环。
参考答案:错误2.弱透水层顺层方向不传输水,在垂向上能够传输水量。
参考答案:正确3.在河间地块潜水含水层排泄区打井,通常井越深,井中水位。
参考答案:越高4.达西定律中的过水断面是指包括砂颗粒和空隙共同占据的面积。
参考答案:正确5.因为钾离子大量地参与形成不溶于水的次生矿物和易被植物所摄取,故地下水中钾离子的含量要比钠离子少的多。
参考答案:正确6.地下水中常见的主要7种离子是因为这些元素在地壳中含量高。
参考答案:错误7.地下水的天然排泄方式主要有()。
参考答案:径流和蒸发与蒸腾8.地下水补给的研究内容,包括()。
参考答案:补给来源、补给量和补给条件9.在干旱-半干旱地区的盆地中心,可以通过挖沟排水或植树,降低地下水位,改变地下水的排泄方式,以达到防治土壤次生盐渍化的目的。
参考答案:正确10.在洪积扇顶部打井,井打的越深,井中水位埋深也越大。
参考答案:正确11.黄河下游冲积平原中的地下水,通常可以获得黄河水的补给。
参考答案:正确12.脆性岩层中发育的构造裂隙其导水性通常好于塑性岩层中的构造裂隙。
参考答案:正确13.可溶岩包括()。
参考答案:卤化物岩、硫酸盐岩、碳酸盐岩14.垂向发育的岩溶形态,如溶蚀裂隙、落水洞、溶斗和竖井只发育在非饱和(或包气带)系统中。
参考答案:错误15.地下水资源评价及管理应该根据行政区划来进行。
参考答案:错误16.地下水可持续开采量就是等于含水系统的补给资源量。
参考答案:错误17.在自然及人为因素影响下,地下水资源处于不断变动之中,补给资源也需要动态评价。
参考答案:正确18.不合理开发地下水会减小河流的基流,甚至导致河流断流。
参考答案:正确19.人类活动改变地下水的天然动态是通过增加新的补给来源或新的排泄去路。
参考答案:正确20.层状结构的可溶岩层,岩溶发育通常在隔水岩层的上层面。
地下水资源评价原则与方法一、评价原则。
1. 可持续性原则。
这可持续性可重要啦!就像我们过日子,不能今天把钱都花光,明天就没饭吃了一样。
对于地下水资源,我们得想着以后呢。
不能一下子把地下水抽得太多,要保证它能一直为我们服务。
比如说,在干旱地区,如果过度开采地下水,以后可能就没水可用啦,那可就惨咯。
所以在评价的时候,得看看开采量是不是在地下水可以持续供应的范围内,要给地下水留条“活路”呀。
2. 系统性原则。
地下水可不是孤立存在的哦。
它就像一个大家庭里的一员,和地表水、土壤水还有大气降水都有着千丝万缕的联系呢。
就好比一家人,互相影响、互相帮忙。
所以在评价地下水资源的时候,不能只盯着地下水本身,得把它周围的这些“亲戚”都考虑进去。
比如说,地表水的多少可能会影响到地下水的补给,如果只看地下水,就可能得出错误的结论。
3. 科学性原则。
这科学性就像是我们做事得讲道理一样。
评价地下水资源得用科学的方法,不能瞎猜。
要通过实地调查、测量数据这些靠谱的方式来了解地下水的情况。
比如说,要知道地下水的储量,就得用专业的仪器去测量它的水位、水量,然后根据科学的公式去计算。
可不能像小孩子过家家,随便说个数就当是地下水资源量啦。
4. 实用性原则。
这个原则就是要让我们的评价有用处呀。
我们评价地下水资源不是为了好玩儿,而是为了能够在实际中对地下水进行合理的开发利用和保护。
如果评价出来的结果对实际的水资源管理没有帮助,那可就是白费劲啦。
就像我们做一件衣服,得能穿出去才行,不能做个只能看不能用的东西。
二、评价方法。
1. 水量均衡法。
这就像是算收支账一样。
把地下水的收入(比如降水入渗补给、地表水补给等)和支出(像人工开采、蒸发排泄等)都算清楚。
如果收入比支出多,那地下水可能就比较充足;要是支出太多,那可能就有问题啦。
就像我们每个月的工资和花销一样,得算明白才能知道自己的经济状况呢。
不过这个方法也有点麻烦,要把所有的收支项目都找全可不容易。
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地下水资源评价地下水水量评价:是对地下水源地或某一地区、某个含水层的补给量、储存量,允许开采量进行计算的基础上,对所用计算方法的适宜性、水文地质参数的可靠性、资源计算结果精度、开采资源保证程度所做出的全面评价;水资源调查评价工作,就是要回答一个地区或流域有多少水量包括地表水、地下水的地区分布、时间变化、质量标准、可靠程度;同时还要研究社会经济发展需要多少水量各种用水的现状,近期和远景预测,以及供需平衡存在的问题;地下水资源评价方法:用于确定地下水资源数量的方法很多,这里主要介绍一下4种评价方法:开采—试验法、补给疏干法、水文分析法、开采强度法;1、开采—试验法在地下水的非补给期或枯水期按接近取水工程设计的开采条件进行较长时间的抽水试验,然后根据抽水量、水位降深动态或开采条件下的水量均衡方程求解出水源地枯季补给量,并以此量作为水源地的允许开采量;1、1适用条件在水文地质条件复杂地区,如果一时很难查清补给条件而又急需做出评价是,则可打勘探开采孔,并按开采条件开采降深和开采量进行抽水试验,根据试验结果可以直接评价开采量,这种评价方法,对潜水或承压水,对新水源地或旧水源地扩建都能适用;对于含水性不均匀的岩溶地区最为常用;主要适用于中小型水源地;该方法的缺点是不能做区域性的水资源评价;1、2计算方法完全按开采条件抽水,最好从旱季开始,延续一至数月,从抽水到恢复水位进行全面贯彻,结果可能出现两种情形:1稳定状态:在长期抽水过程中,如果水位达到设计降深并趋于稳定状态,抽水量大于或等于需水量;抽停后,水位又能较快恢复到原始水位;则说明抽水量小于开采条件下的补给量,按需水量开采是有补给保证的,这时,实际的抽水量就是要求的开采量;2非稳定状态:如果水位达到设计降深并不稳定,继续下降;停抽后,虽然水位有所恢复,但始终达不到原始水位,测说明抽水量已经超过开采条件下的补给量,按需水量开采是没有保证的,这时,可按下列方法评价开采量:在水位持续下降过程中,只有大部分漏斗开始等幅下降,降速大小同抽水量成比例,则任意时段的水量均衡应满足下式:μF?S=(Q抽−Q补)tμF—单位储存量,m3S—t时段的水位降,mQ抽—平均抽水量m3d⁄Q补—开采条件下的补给量m3d⁄由此得出:Q 抽=Q补+μFSt其中抽水量有两部分组成:一是开采条件下的补给量;二是含水层中消耗的储存量;在抽水过程中,如果抽水量小于补给量,则水位应发生等幅回升,这时St应取负号,故,Q 补=Q抽+μFSt其中μF取已求的平均值;St为等幅回升速度;停抽时,Q抽=0,由此得Q 补=μFSt根据以上所求的Q补,结合水文地质条件和需水量即可评价开采量,但由此求得的Q补评价是偏保守的,因为,旱季抽水只能确定一年中最小的补给量,所以Q补用年平均补给量或多年平均补给量进行评价;1、3 实例某水源地位于基岩裂隙水的富水地段,在面积内打了12个钻孔,最大孔距不超过300m;在其中的三个孔中进行了四个多月的开采抽水试验,观测数据见表1—1;表1—1这些数据表明,在水位急速下降阶段结束后,开始等幅持续下降,停抽或暂时中断抽水以及抽水量减少时,都发现水位有等幅回升现象;这说明抽水量大于补给量;利用表1中的资料可列出五个方程式:①3169=Q+μF补+μF②2773=Q补+μF③3262=Q补+μF④3071=Q补+μF⑤2804=Q补和μF值,结果见表1—2;为了全面考虑,把五个方程搭配联解,求出Q补表1—2从计算结果看,由不同时段组合所求出的补给量相差不大,但μF值变化较大,可能是由于裂隙发育不均,降落漏斗扩展速度不匀所致;,数据及计算结果见表1—3;再利用水位恢复资料进行复核Q补表1—3从以上计算结果看,该水源地旱季的补给量在~m3/d之间,以此作为开采量是完全有保证的;若不能满足需水量的要求,还可以利用年内暂时储存量,适当增大允许开采量;但还应考虑总的降深大小及评价开采后对环境的影响;2、补给疏干法根据水均衡的原理和以丰补欠的原则,把丰水期多余的地下水补给量即大于开采量的那一部分补给量平均分配到枯水期进行开采的资源评价方法;2、1适用条件补偿疏干法适用于蓄水范围不大,仅有季节性补给,且有一定储存量,能够其调节作用的季节性的调节水源地;在半干旱地区,降雨季节性分布极不均匀,雨季时间短、降雨集中,地下水开采在旱季以来于消耗含水层的储存量而在雨季以回填被疏干的地下库容的形式进行补给;开采量多少取决于允许降深范围如何最大限度地利用储存量的调节库容;采用这种评价方法时,它要求具备以下两个条件:一是可借用的储存量必须满足旱季的连续稳定开采;二是雨季补给必须在平衡当时开采的同时,保证能全部补偿借用的储存量而非部分补偿;2、2计算方法用补偿疏干法评价,要进行抽水试验,要求有两点:抽水量大小,必须造成动水位等幅下降,以便观测代表整个漏斗的下降值;抽水时间,应包括观测到整个漏斗的等幅上升值;在旱季漏斗斗幅下降过程中,任意时间段内储存量的变化值,应该等于该时段抽出的水体积,即:μFS=QtS—时段t内漏斗的等幅下降值;Q—为抽水量m3/dμF—单位储存量;μ—给水度;F—漏斗面积;当漏斗扩展全区时,μF值接近常量,则:μF=Q1ts=Q1(t1−t0)s1−s0Q1—旱季的定量抽水量;s0—水位急速下降结束时刻t0的水位降;s1—旱季末时刻的水位降;见下图—抽水试验过程图根据求出的μF值,分两步对开采量进行评价;1计算开采量,旱季可能借用的储存量,必须保证整个旱季连续开采,所以旱季末期形成的最大水位降深不得超过设计的允许降深;设允许降深为S max,s=S max−S0;旱季开采时间设为t开,则t=t开−t0;由此可以得出开采量:Q开=μF S max−S0t开−t0≈μF S max−S0t开因为t开t0,略去t0更安全些;用上式求出的Q开,可保证旱季连续开采,不会中断,但不一定有补给保证;2计算补给量和评价,等幅回升时的单位补偿量和水位下降时的单位储存量相等;设雨季抽水过程中测得水位回升值为S,经过时间为t,则单位时间内补偿的水体积为μF st ;如用t补表示雨季的总补给时间,则雨季补给的水体积为(μF st+Q2)t补;把这个体积分配为全年开采时:即得年平均补给量:Q 补=t补365(μFst+Q2)Q2—雨季开采量,为了供水安全,考虑到可能出现旱年系列时,应从多年气象周期出发,采用安全系数r=~;这时t补=rT补,T补为勘察年的时间补给时间;2、3实例某新建水源地,据勘探查明:含水层为厚层灰岩,呈条带状分布,面积约10km2;灰岩分布区有间歇性河,故岩溶水的补给来源主要是季节性河水渗漏和降水渗入;为了评价开采量,在整个旱季做了长期抽水试验,试验资料归纳如图1所示,勘察年的旱季时间t开=253天,两季补给时间为T补=112天,允许降深规定为S max=23m;解:按旱季抽水资料求出μF值,μF=Q1(t1−t0)s1−s0=1761.7(150−10)14.53−5=25880m3d⁄把允许降深作为旱季末期的最大降深,令t开=253天,则Q 开=μFS max−S0t开=2588023−5253=1841.2m3d⁄取安全系数r=,t补=rT补=0.7×112=88.6天,得出Q 补=t补365(μFst+Q2)=88.6365(25880×11.549+1900)=1963.32m3d⁄由此可得,Q补>Q开,故Q开=1841m3d⁄,是有补给保证又能取出来的开采量;3、水文分析法在查明水文地质条件的基础上,充分利用水文测流资料和测流控制区的含水层面积,直接求出地下径流模数,,即单位时间点位面积含水层的补给量或地下径流量;3、1 适用条件在水文地质勘察的基础上,需查明地下水的天然补给量,作为有保证的区域地下水资源,评价区域地下水资源的方法较多,但目前国内采用研究地表径流的水文分析发比较成功;尤其在水文地质条件复杂、研究程度又相对较低的岩溶水或裂隙水分布区,用这种方法评价比较简单有效;3、2 计算方法根据地下径流模数,可以间接推算区域地下水的天然补给量或地下径流量:Q=M?FQ—地下径流量,m3s⁄M—地下径流模数,m3s?km2⁄F—含水层面积,km2由此可知,地下径流模数是评价区域地下水资源的重要指标,它受区域地下水的补给、径流、排泄条件所控制;因此结合不同的水文地质特征采用不同的方法进行评价:1、地下河系发育的岩溶区根据这种水文地质特征,可选择有控制性的暗河出口或泉群,测定其枯水期流量,同时圈定对应的地下流域面积,取流量和地下流域面积之比,就是要求的地下径流模数;2、地表河系发育的非岩溶区对于裂隙水或岩溶裂隙水和积极交替带的孔隙水,补给量形成地下径流后,直接排入河谷变成河水流量的组成部分,故可充分利用水文站现成的河流水文图来确定地下径流模数;河水通常是由大气降水和地下水补给,在枯水期,河水流量几乎全由地下水维持,而洪水期河水流量的大部分为降水补给,地下水补给量相对减少,甚至河水倒流补给地下水,因此,利用河流水文图时,必须从实际水文地质条件出发,将地下径流量分割出来;目前,分割界限常由经验确定;①对岩性单一,集水面积较小的水文站,在流量过程图上涨部分的起涨点至退水部分的退水转折点之间连线,把该线以下部分作为基流量;②对岩性非均一,集水面积大的水文站,以枯水期平均流量代表基流量;③在没有水文站时,也可沿河流上下游断面布置简易测流法,由上下游断面的流量差可求的控制区的地下径流量和相应的地下径流模数;④当一个含水层和另一个模数已知的含水层一起被河流排泄时,可按下式计算未知含水层的模数,M2=Q−M1F1F2M2—未知含水层的径流模数,m3s?km2⁄;F2—对应M2的含水层面积,km2;Q—含水综合体排泄地段上的基流量,m3s⁄;M1和F1—已知的含水层面积和径流模数;3、3实例我国广西水文地质队,在地苏、大化等岩溶地区采用水文分析评价地下水资源,同时用实测流量进行了检验;结果,平均准确度达86%;具体见表3—1;表3—14、开采强度法:在大范围的平原开采区,可将井位分布较均匀、水井流量相差不大的区域概化成一个或几个规则形状的开采区,将分散井群的总流量概化为开采强度;然后按非稳定流的面积井公式去推算设计水位降深条件下的开采量或给定开采量条件下某一时刻开采区中心的水位降深;这种方法即为开采强度法; 4、1 适用条件在井数很多,井位分散、开采面积很大的地区这是农业供水的特点,采用开采强度法计算开采量比较方便; 4、2 计算方法以无界承压含水层中的矩形开采区为例,在矩形开采区内,以ξη点为中心,取一微面积dF=d ξd η,并把它看成开采量为dQ 的一个井点,在此点井作用下,开采区内外将形成水位降深的非稳定场,对任一点Ax 、y 引起的水位降ds,用点函数表示:ds =dQ 4πT ∫e τ−r 24aτt 0dτT —导水系数; A —导压系数; t —时间;r —点井到A 点的距离; A 点的总水位降:S (x,y,t )=ε4μ∗a ∫(∫e −(x−ξ)24aτ√πτl xl x∮e −(y−π)24aτ√πτl x−l y)t0dτ开采强度公式:S (x ,y ,t )=εt 4μ∗[S ∗(α1,β1)+S x (α1,β2)+S x (α2,β1)+S x (α2,β2)] α1=x 2√at , α2=x 2√at , β1=2√at ,β2=2√atS x(α,β)=∫φ(√τ̅)φ(√τ̅)1dτ̅,φ(z)=√xe z2dzz——几分概率S∗(α,β )的数值查表;在资源评价中,人们最关心的地方时开采区的中心降深最大的部位,这里最易超过允许降深引起掉泵停产,故令x=y=0,=S x(α,β),则S(t)=εtμ∗S x(α,β)其中α=x2√at,β=y2√at,如果浅水层厚度H过大,而水位将S相对较小,即SH<时,则可以直接近似用于无界含水层,计算结果不会过分歪曲实际;如果<SH <时,要用12h c(H2−h2)代替S,用给水度μ代替μ∗,结果得:H2−h2=εt2μh c[S x(α1,β1)+S x(α1,β3)+S x(α2,β1)+S x(α2,β2)]H2−h02=εt2μh c S x(α,β)其中的h c=12(H−h),表示开采漏斗内浅水层的平均厚度;h表示任一点的动水位;h代表开采区中心的动水位;4、3 实例河北省冀县、枣强、衡水地区,位于河北平原中部,有巨厚的第四纪沉积层,形成良好的储水条件;其中有两个承压水含水组,是目前工农业供水的主要开采层;上部含水组在地表下150—250m,下部含水组在250—350m之间;二含水组均为中细砂组成;随着工农业的发展,开采量逐年扩大,已经形成以衡水为中心的巨大开采漏斗;实践证明,由于距补给区很远,主要消耗弹性储存量,所以形成非稳定开采动态:历年水位下降大于水位回升,每年平均下降,开采量已经失去补给保证;同时,下部含水组的水位下降快而回升慢,水位高于上部含水组,两组的开采漏斗也不重合;所以,两个含水组之间的水力联系并不明显,而有一定的独立性;为了满足农田水利化20—30%的规划要求,应对两个含水组中的地下水资源作出评价;为了简单起见,本例仅摘录上部含水组的计算结果,说明计算和评价方法;上部含水组的历年开采资料统计在表4—1中;表4—1在边界条件没有完全查清以前,现有开采面积虽已超过1000km2以上,但同河北平原面积相比还是很小的一部分,而且离补给区很远,含水层可视为无限大;所以,仍属局部开采区,采用开采强度法计算比较合适;1确定水文地质参数;把表4—1中第一和第二两行中的数据带入公式得: 6.7=0.000212×222μ∗S x2×√a×2222×√×2227.05=0.000212×505μ∗S x(2×√a×5052×√×505)+(0.000132−0.000212)×283μ∗S2×√a×2832×√×283可得上部含水组的参数:α=7.5×104m2d⁄,μ∗=2,计算1986—1973年的开采量,验证所求参数的可靠性;分两种情况计算:①开采区有同一开采强度的1986—1970年;开采面积为44km2;见表4—1中的图示1;1968年,t=222日,a=×104m2d,lx=5500m,ly=2000m;求得公式中的α=2√αt =2×√7.5×222×104=0.372β=l2√at=0.2362查的S x(α,β)=0.272由此可得6.7=ε68×2220.00258×0.272ε68=0.0002该年总开采量为ε68×t×F=0.0002×222×44=196.33万m2y⁄;当年的统计开采量为×a;二者相比,计算的比实际的偏小%;同理,可求得1969年和1970年的开采量,列入表4—2中;②开采区有不同开采强度的1971—1973年;开采面积为1316km2,见表4—1中2所示;这时开采强度不但历年不同,不同地段也不一样;所以对1971年来说,虚线地段的中心水位降,按迭加原理为:S71=ε68t1194μ∗S x(x′2×√atl′2×√at+(ε69−ε68)(t1194−t222)μ∗S x(x′2×√atl′2×√at)+(ε70−ε69)(t1194−t505)μ∗S x(x′2×√atl′2×√at)+(ε71−ε70)(t1194−t890)2μ∗[S x(x′2×√a(t1194−t890)l′−y2×√a(t1194−t890))+S x(x′2×√a(t−t)l′+y2×√a(t−t))]由此式可求出εη1;同理也可求出εη2和εη3;换成年总开采量后,结果也列入表4—2中;表中数字比较证明,计算结果和统计结果资料很相近,最大误差均在10%以内;可见,所求参数和采用的公式基本上符合本区的实际情况;3,按规划的需水量预测漏斗中心水位降深,根据规划要求,水利化程度为20%,灌溉标准为200-300m3/y 亩时,需水量和预测的水位降深,列入表4—3中;表4—3目前采用的取水工具,主要是吸程60m 的深井泵,去掉平均埋深后,允许降深以50m 左右为宜;从表中数字可见,从1977年开始以后的水位降深均以超过允许降深,部分井将发生抽空吊泵,除非更换设备,否则不可能保持正常开采;4,按控制降深50m 计算开采量和回灌量;为了保持正常开采,要用人工补给法控制水位降深;按规划要求,在1980年前,漏斗中心水位应当控制在50m 以内;因此,每年平均允许下降约3m;计算结果列入表4—4中;表4—4从历年规划的需水量中减去上表中的开采量,即得历年缺少的水量,这就是应当进行的回灌量;计算结果列入表4—5中;表4—5结果表明,1980年前必需的回灌量占需水量的31—64%;按这个比例进行回灌,才能保证规划的需水量;否则,就要中断开采;但是,按这个比例回灌能否成功,还有待实践研究;。
地下水资源可持续性评价的指标及其标准陈江;陈立【摘要】有效的保护、管理、可持续利用地下水是水资源研究的核心目标之一,地下水可持续性评价是实现该目标的前提.现从环境、经济、社会3个方面探讨了地下水可持续性评价指标体系的建立思路,设计了11个评价指标,介绍了相应指标的计算方法和标准,不同地区可选择不同的指标集合做差异性评价.这些评价指标涵盖了当前地下水资源面临的主要制约因素,反映了人类活动对地下水的影响,对区域地下水资源可持续性评价有实际的借鉴意义.【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2010(008)006【总页数】3页(P118-120)【关键词】地下水;可持续;指标;评价【作者】陈江;陈立【作者单位】中国地质科学院,水文地质环境地质研究所,石家庄,050061;中国地质科学院,水文地质环境地质研究所,石家庄,050061【正文语种】中文【中图分类】P641.8地下水可持续性评价指标的建立有着不同的考虑角度,造成不同的研究区域、内容要选择不同的评价指标。
国际水文地质学家协会和地下水科学领域的学者做了一些工作[1-3],建立了一系列的地下水评价指标和相对完整的体系,从指标的建立原则、标准和实用性评价方面做了阐述,旨在建立统一的地下水可持续性指标模式和指标集合,在此基础上的不同区域可持续性评价将具备可比性。
以往的地下水可持续性评价指标体系包括地下水承载力体系和驱动模型指标体系,从自然环境、经济、社会3个方面展开,划分不同的指标类型,然后细化指标构成,从而反映水资源的利用程度,并根据经济发展规划和环境容许度等参数对未来的可持续利用状况做出评价[4]。
1 评价指标建立的标准冯尚友[5-7]较系统地提出了关于水资源可持续利用的测度理论,认为水资源可持续利用的最终实现是其所在流域(地区)内整个水资源─生态环境─社会经济复合系统功能的体现,只有系统有序稳定的演化,才能使系统永续持久的发展。
地下水可持续评价指标的选择应该考复合系统的完整要求,体现地下水的生态环境稳定性、水资源均衡性、社会经济可持续性。
如何进行地下水资源的调查与评价地下水是人类生活和经济活动中重要的水资源之一。
对于地下水资源的调查与评价,不仅能够帮助我们了解地下水的分布和利用潜力,还可以为地下水的合理开发和保护提供科学依据。
本文将探讨如何进行地下水资源的调查与评价,并提出一些相关的方法和技术。
第一部分:地下水资源调查的目的和重要性地下水是地球表面之下的水体,主要存在于地下水层中。
对地下水资源进行调查和评价,是为了全面了解地下水的分布和特征,以及地下水的储量和质量情况。
只有充分了解地下水资源的状况,才能科学地指导地下水的利用和保护。
地下水资源调查主要包括地下水资源的分布调查、水文地质调查、水文地球化学调查、地下水动力学调查等内容。
通过这些调查,可以获取地下水的基本信息,了解地下水的分布范围、储量和开采潜力,以及地下水对周边环境的影响等。
第二部分:地下水资源调查的方法和技术1. 地下水资源分布调查地下水资源分布调查主要采用地球物理勘探方法,如地震勘探、电磁法勘探、重力法勘探等。
这些方法可以通过测量地下的物理场参数,如地震波速度、电阻率和重力场强等来推断地下水的分布和储量情况。
2. 水文地质调查水文地质调查主要通过地质钻探、地下水位观测、地下水样品采集等方法获取地下水的相关信息。
地质钻探可以获取地下水层的厚度、产水层的性质和规模等信息;地下水位观测可以了解地下水的动态变化;地下水样品采集可以分析地下水的化学成分和污染情况。
3. 水文地球化学调查水文地球化学调查是对地下水中溶解物质的成分和分布进行分析和评价。
通过对地下水样品进行化学分析,可以了解地下水中的主要离子、溶解氧、矿物质含量等地球化学参数,以及地下水的富集和污染情况。
4. 地下水动力学调查地下水动力学调查是通过地下水位和地下水流速等参数研究地下水的运移规律和水文特征。
通过现场测量和数学模型分析,可以确定地下水的水力梯度、水文特征和水文统计参数,为地下水资源的开发和利用提供科学依据。
地下水资源的评价与利用分析地下水是自然界中重要的水资源之一,对人类社会的发展和生态环境的维护起着至关重要的作用。
本文将从地下水资源的评价和利用角度出发,探讨地下水资源的现状和未来潜力。
一、地下水资源的评价地下水资源的评价是对地下水的储量、化学性质、水质和水文特征等方面进行综合评估的过程。
通过地下水资源的评价,我们可以了解地下水的蓄水能力、供水能力以及对生态环境的影响程度。
评价地下水资源主要依据以下几个方面。
首先是地下水储量的评估。
通过对地下水井位、水位、水质、补给量以及补给区域的调查分析,我们可以初步估计出地下水资源的储量。
其次是地下水水质的评估。
地下水水质的好坏直接影响到地下水的安全利用,因此对地下水的主要污染物如硝酸盐、重金属等进行监测和分析非常重要。
最后是地下水的水文特征评价。
水文特征包括地下水层位、补给衰减规律、水化学特征等,这些特征对地下水的开发利用具有重要的指导作用。
二、地下水资源的利用分析地下水资源的合理利用是保障人民生活用水安全和实现可持续发展的重要保障。
但是,地下水资源的利用过程中也存在一些问题和挑战。
首先,地下水资源的开采量必须与补给量相匹配。
如果地下水过度开采,将会导致地下水位下降、地表沉降或者水质退化等问题,进而影响到生态环境和人民的生活。
因此,科学合理地确定地下水开采量非常重要。
其次,地下水开发利用必须注意保护地下水水质。
地下水中可能含有一定浓度的重金属、污染物等,如果不经过适当的处理,直接使用地下水可能会对人们的健康造成危害。
因此,在地下水利用过程中,必须建立完善的水质保护制度,保证地下水的安全利用。
最后,地下水利用还要考虑到生态环境的保护。
地下水与地表水、土壤等之间存在紧密的相互作用关系,地下水的超采或过度利用会直接影响到生态系统的稳定性和健康。
因此,在地下水利用规划和管理中,必须充分考虑生态环境的需求,确保地下水的合理利用。
结论地下水资源是宝贵的自然资源,其评价和利用对于社会的可持续发展至关重要。
科技论坛地下水资源评价的原则与内容彭晓东(黑龙江省第六地质勘察院,黑龙江哈尔滨150000)地下水资源评价的概念目前尚无统一的定义。
一般理解为:对地下水资源的质量、数量的时空分布特征和开发利用条件作出科学的、全面的分析和估计,称为地下水资源评价。
地下水资源评价包括水质评价和水量评价,水质评价是水量评价的前提,水量评价是地下水资源评价的核心。
1地下水资源评价的原则地下水资源评价原则有许多提法,内容大体相近,现归纳为以下3条原则:1.1可持续利用原则地下水资源评价应在可持续发展的前提下进行。
可持续发展理论的实质是强调资源利用、经济增长、环境保护和社会发展协调一致,既能满足当代人需要,又不损害后代人满足需要的能力。
地下水资源的可持续利用,就是在保证生态良性循环的前提下,地下水系统能永久持续提供一定水资源量,以满足经济增长、社会发展的需要。
在区域地下水资源评价时,应在不发生不良生态和环境效应条件下,提供当今时代与未来时代均可以持续利用的水量。
1.2“三水”相互转化,统一评价的原则大气降水、地表水和地下水是相互联系、相互转化的统一体。
地表水和地下水均接受大气降水补给并通过蒸散发作用将水分排放到大气中去,而地下水与地表水也在不断的相互转化进行着水量交换。
如河流的基流量是由地下水转化而来的,在河流岸边开采地下水时,地下水的开采补给量主要来自河水。
因此,在地下水资源评价中,研究解决好地表水与地下水转化关系要从水资源量整体考虑,避免重复计算,应按地下水系统或地表水流域,考虑地表水、地下水取用条件及经济技术合理性及环境效应,实行地下水、地表水统一评价、统一规划、合理开发利用。
1.3“以丰补欠”合理调控原则含水层系统具有强大的调蓄功能,合理调控地下水水位可以减少甚至避免蒸发损失。
在季节性降雨补给发育的地区,可以充分利用储存量的调节作用,在旱季或干旱年,借用储存量以满足开采,到丰水季节或丰水年,将借用的储存量补给回来。
收稿日期:2007-11-15;修订日期:2007-12-26科技项目:国家重点基础性研究项目(编号:2006CB403401)和国家科技支撑计划项目(编号:2007BAD69B02)资助。
作者简介:张光辉(1959-),男,研究员,博士生导师,从事区域水循环演化和地下水可持续利用研究。
E-mail:Huanjing@heinfo.net地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA第27卷第6期2008年6月Vol.27,No.6Jun.,20081问题的提出地下水不仅是水资源的组成部分,也是生态和地质环境不可缺少的要素。
由于区域地下水位持续下降,西北内陆地区的生态环境急剧退化[1],华北平原出现了严重的地面沉降等环境地质问题[2]。
因此,如何实现人与自然和谐理念条件下的地下水可持续利用,已成为21世纪地下水科学研究的热点课题[3-10]。
地下水可持续开采量和地下水功能评价都试图解答上述问题,近年来备受关注[4-17]。
地下水可持续开采量与地下水功能评价的关系张光辉,严明疆,杨丽芝,刘中培ZHANGGuang-hui,YANMing-jiang,YANGLi-zhi,LIUZhong-pei中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄050061InstituteofHydrogeologyandEnvironmentalGeology,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Shijiazhuang050061,Hebei,China摘要:针对中国北方地下水评价中偏重资源而对地下水的生态功能和地质环境功能重视不足的问题,立足于流域尺度的地下水循环系统和地下水的自然属性,突出协调综合发挥地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能的目标,从地下水可持续开采量与地下水功能的理念基础、评价原则和评价机理3个方面探讨二者的内在关联性,认为它们同源于人与自然和谐的理念,都以流域尺度的地下水循环系统为研究主体,以保护生态与地质环境为目标,彼此相互促进和相互支撑。
地下水功能评价是合理确定地下水可持续开采量的充分条件,地下水可持续开采量的合理确定是实现地下水功能评价目标的必要条件;如果二者缺一,则地下水的生态功能或地质环境功能难以得到有针对性的保护。
关键词:地下水功能;可持续开采量;生态与地质环境约束;互相支撑;综合效益最佳中图分类号:P641.8文献标志码:A文章编号:1671-2552(2008)06-0875-07ZhangGH,YanMJ,YangLZ,LiuZP.Relationshipbetweenthegroundwatersustainableyieldandgroundwaterfunctionassessments.GeologicalBulletinofChina,2008,27(6):875-881Abstract:IngroundwaterassessmentsinnorthernChina,moreattentionispaidtoresources,whilelessimportanceisattachedtotheecologicalfunctionandgeologicalenvironmentfunctionofgroundwater.Inregardtothisproblemandbasedonthegroundwatercir-culationsystemonacatchmentscaleandnaturalattributesofgroundwater,thispaperfocusesoncoordinateandgiveplaytothere-sourcefunction,ecologicalfunctionandgeologicalenvironmentfunctionofgroundwateranddiscussestheinternalrelationbetweenthegroundwatersustainableyieldandgroundwaterfunctionswithrespecttotheirconcepts,assessmentprincipleandassessmentmecha-nism.Itisthoughtthattheyoriginatefromthesameconceptofharmonybetweenmanandnature,takethecatchment-scaleground-watercirculationsystemastheresearchobjectandtheprotectionoftheecologicalandgeologicalenvironmentasthetargetandpro-moteandsupporteachother.Thegroundwaterfunctionassessmentistodeterminerationallytheconditionsforthegroundwatersus-tainableyieldandtherationaldeterminationofthegroundwatersustainableyieldistheprerequisiteforachievingthetargetofground-waterfunctionassessments.Ifoneofthemislacking,thenitisdifficulttoprotectecologicalfunctionsorgeo-environmentalfunctionsofgroundwaterwithaclearaim.Keywords:groundwaterfunction;groundwatersustainableyield;constraintsoftheecologicalandgeologicalenvironment;supportingeachother;comprehensivebenefit・水文地质・环境地质・工程地质・地质通报GEOLOGICALBULLETINOFCHINA2008年自1915年Lee[18]提出地下水可开采量(又称允许开采量(safeyield))的概念以来,经过Meinzer[19]、Cokling[20]、Banks[21]、Suter[22]和Zeizel[23]不断完善和明确其“在经济、技术合理,不破坏原来水质、不产生不良环境后果前提下可以从地下含水层系统中抽取的水量”的理念[1],在20世纪70—90年代被广泛应用。
但是,近30年来仍然出现了诸多与大规模开采地下水相关的生态和地质环境问题,例如地下水位降落漏斗的范围不断向纵深拓展,导致许多地区生态环境退化、地面沉降、海水入侵地下淡水系统等问题日趋严重。
Frans等[4]的研究表明,即使实际开采量远低于允许开采量,也会发生同样的生态或地质环境问题。
因此,近年来有关地下水可持续开采量及其功能评价的研究日益深入,但是二者之间是什么关系尚无人探讨,这是需要阐明的问题,它对于地下水的可持续利用研究具有积极的促进作用。
本文从它们的理念基础、评价原则和评价机理3个方面进行了探讨,并阐明了二者相互促进的内在关系。
2理念基础的关联“可持续开采量”(SustainableYield)是指具有一定补给来源和储存能力的地下水系统,在遵循自然水循环规律和地下水流动原理(如水量均衡)的基础上,不超过多年平均补给量且保证地下水系统能够及时达到新的平衡条件下的可开采量,它不挤占维持生态和地质环境稳定所需的水量。
它的实质是在生态与环境承载力允许的条件下可以永续开采的地下水量,其可开采量在经济、技术合理理念下进一步突出了生态和环境保护的目标,强调在生态和地质环境友好模式下的地下水可利用量[2-6]。
“地下水功能”(GroundwaterFunction)是指地下水的质和量及其在空间、时间上的变化对人类社会和环境所产生的作用或效应,主要包括地下水的资源供给功能(简称资源功能)、生态环境维持功能(简称生态功能)和地质环境稳定功能(简称地质环境功能),它们共存于由水量、水质、水动力流场和含水介质体(地层)耦合构成的地下水系统中,彼此依存,相互制约,任一功能被过度强化(利用)都会引起其他功能的响应变化。
地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能是统一的有机整体,它们各自的承载力有限,具有区位特征,它们的综合可利用性也是有限的,不仅与地下水系统的埋藏条件、补给、径流、排泄条件密切相关,还与当地的降水、蒸发、地形地貌和地质构造控水状况有密切的关系[9]。
地下水的资源功能(GroundwaterResource-function,记作B1)是指具备一定的补给、储存和更新条件的地下水资源的供给保障作用或效应,具有相对独立、稳定的补给源和水的供给保障能力。
地下水的生态功能(GroundwaterEcologicalFunction,记作B2)是指地下水系统对陆表植被、湖泊、湿地或土地质量良性维持的作用或效应,如果地下水系统发生变化,则生态环境出现响应的改变。
地下水的地质环境功能(GroundwaterGeologicEnvironmentFunction,记作B3)是指地下水系统对其所赋存的地质环境的稳定性具有支撑和保护的作用或效应,如果地下水系统发生变化,则地质环境出现响应的改变[9]。
无论是地下水可持续开采量,还是地下水功能评价,都是试图针对由于区域地下水位不断下降引发的生态和地质环境问题,寻求一种规范人们开发利用地下水行为的科学依据,使人类活动更符合自然规律,达到提高生产、生活用水过程中保障生态和地质环境安全的能力,出发点完全一致。
从图1可以看出,地下水可持续开采量和地下水功能评价的主体是相同的,都处于气候变化和生产、生活及生态耗水的影响圈层之下,面对如何实现地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能在和谐条件下的可持续利用,同时它们都力求实现人类活动与地下水功能状态之间和谐友好。
在这一系统图1地下水各功能之间及其与外部影响因素的关系Fig.1Relationshipsbetweenvariousgroundwaterfunctionsandbetweenthesefunctionsandtheirexternalinfluencefactors876第27卷第6期图2华北地下水补给量、开采量与降水量之间的关系Fig.2RelationshipbetweentherechargeandpumpageofgroundwaterandprecipitationintheNorthChina中,气候变化是不可调控的变量,它不仅影响一个地区地下水的补给量,还影响人类的用水强度和规模(图2)。