地下水开发与利用第2章.

第2章地下水动态监测2.1地下水位与地下水开采量的关系地下水位的变化反映了地下水均衡状态的变化情况。当某含水层（含水系统）中地下水的储存量变化是由开采量的变化引起时，其地下水位与开采量之间的关系可以用下式定量描述：潜水：承压水：tHQtHQ*潜水：承压水：tQH*tQH在已知地下水开采量的变化量时，可根据上式预测地下水位的变化。2.2地下水水位监测地下水水位监测是地下水动态监测的一种。除了地下水水位监测以外，地下水动态监测还包括地下水水质监测、地下水水温监测、地下水开采量监测和泉水流量监测。具体内容参见《地下水动态监测规程》（DZ／T0133—1994）。《地下水动态监测规程》规程规定了对地下水动态长期监测网点的布设、监测项目及要求监测和试验资料的整编与分析、地下水水情预报、地下水均衡试验及报告编制等项工作的基本要求。地下水水位监测方法包括：钟响法、浮标式水尺读数法、水位计法、水位仪法。响钟法最为普遍，用于地下水位埋深较浅浮标式水尺读数法水位计法包括：音响式水位计、浮标式水位计、灯显式水位计、电测水位计、简易充气水位计。音响式水位计、浮标式水位计、灯显式水位计采用导线与水面接触时构成回路，发光、发声或者显示。应防止孔壁漏水误报。水位仪法包括：仪表式水位仪、无感应水位仪、SKS-01型半自动测井仪和自记水位仪。造价高，要求高，在特殊工作时使用。2.3地下水动态图件制作地下水动态监测统计表多年动态曲线及综合曲线单井地下水水位动态变化曲线包括：单井年内地下水水位动态变化曲线和单井年际地下水水位变化曲线。★认识表2.4：地下水动态成因基本类型及主要特征多年冻土区地下水什么是越流？多年动态曲线及综合曲线潜水等水位线图与承压水等水压线图（1）潜水等水位线图通过潜水等水位线图，可以分析如下水文地质问题：1）潜水面的坡度2）潜水的流向3）潜水的埋藏深度4）潜水含水层的厚度5）地下水的径流强度6）潜水与地表水体的关系7）布置取水井与排水沟8）布置水质采样点多年动态曲线及综合曲线潜水等水位线图与承压水等水位线图（1）承压水等水压线图通过承压水等水压线图，可以分析如下水文地质问题：1）水压面的坡度2）承压水的流向3）承压水的承压高度4）地下水的径流强度多年动态曲线及综合曲线流网在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一系列等水头线与流线相交组成的网格称为流网。什么是流线？（1）流网具有如下性质：1）各向同性介质中，流线与等水头线垂直。2）各向同性介质中，流网中每一网格的边长之比为常数。3）在层状非均值介质中，若各层厚度相等且地下水平行于层面流动时，各层内部等水头线分布间隔一直，流线密度与含水层渗透系数一致：渗透系数大，则流线密；渗透系数小，则流线疏。多年动态曲线及综合曲线流网4）在层状非均值介质中，若各层厚度相等且地下水垂直于层面流动时，各层内部流线分布间隔一直，等水头线密度与含水层渗透系数相反：渗透系数大，则等水头线密；渗透系数小，则等水头线疏。多年动态曲线及综合曲线流网5）在层状非均值介质中，若各层厚度相等且地下水既不平行于层面流动，也不垂直于层面流动时，地下水流线在通过具有不同渗透系数的两层边界时，会像光线通过一种介质进入另一种介质一样，发生折射，且服从以下规律：2121tantanKK多年动态曲线及综合曲线流网6）在各向异性介质中，流线与等水头线一般不呈正交关系。只有当等水头线与各向异性主方向一致时，流线才与等水头线正交。8）若两个透水性不同的介质相邻时，一个介质中的流网为曲边正方形，则地下水越过界面进入另一个介质时流网变成曲边矩形。多年动态曲线及综合曲线流网9）含水层中存在强渗透性透镜体时，流线向其汇聚；存在若渗透性透镜体时，流线将绕流。多年动态曲线及综合曲线流网10）隔水断层两侧的流网，存在水头差。11）在同一渗流区，除奇点外，流线与等水头线各自不能相交。流网的绘制——徒手绘制法1）确定边界条件。2）根据边界条件绘制容易确定的等水头线或流线。流网的绘制——徒手绘制2）根据边界条件绘制容易确定的等水头线或流线。此外，根据补给区（源）和排泄区（汇）可以判断流线的趋势：流线总是由源指向汇。当渗流场中的补给点或排泄点不止一个时，首先要确定分流线（虚拟的隔水边界）。3）根据流网的性质对流网进行完善。习题例题1已知某向斜盆地，有一承压砂岩含水层，由大气降水补给，以泉的形式呈线状排泄，水位稳定。含水层等厚均质各向同性，平面上流线平行，其剖面如图。点A与B、C与D、E与F分别在同一铅直面上。A、C、E是沿隔水顶板流线上的三个点；B、D、F是沿隔水底板流线上的三个点。请回答以下问题：（1）绘出向斜盆地的流网图。（2）标出并比较A与B、C与D、E与F的测压高度和测压水头的大小。（用=、＞或＜表示）习题例题2已知山前倾斜平原有一厚度很大的第四系潜水含水层，含水层为均质各向同性，被一条南北延长的不完整河流切割。右侧地下水向河流排泄，左侧河流补给地下水。无垂向入渗和蒸发（W=0），河流左岸有一口不完整井进行长时间抽水，并已趋向稳定。请绘出平面和剖面流网图，反映地下水与河、井水之间的补排关系。流网的水文地质意义1）由等水头线可以确定渗流场内任一点的水头值。2）由流线可以判断地下水的流动方向。3）可以通过等水头线确定的渗流场内任一点的水头值计算该点上的渗透压强。4）可以计算出水力坡度。5）能够计算出渗流速度6）可以根据以下公式计算出流网内的单宽流量。7）若相邻两条等水头线间的水头差相同，则可通过等水头线的疏密定性判断地下水的径流强度。8）可以根据流线追踪污染物质的运输。9）确定深埋地下的盲矿体的位置。niiislHKq12.4地下水水质监测与处理地下水水质监测网的布设地下水水质监测网的布设可参考本书2.2.2。布置原则：监测点网的布置应根据水文地质条件，地下水开发利用状况，污染源分布等环境因素综合考虑。只有在地下水污染调查的基础上，才能很好地布置监测点网。按地下水观测网的用途可分为基本观测网和专用观测网。前者是掌握区域性大面积地下水，在开发利用前后和开采过程中，年内年际的动态变化规律和发展趋势，区域性水资源统一规划，地下水资源评价，合理开发利用及地下水资源管理等提供依据；后者主要是为水源地和为其他专门问题而布设的。2.4地下水水质监测与处理地下水水质监测网的布设监测对象主要是有害物质排放量大、危害性大的污染源、重污染区、重要的供水水源地等。观测点的布置方法，主要应根据污染物在地下水中的扩散形式来确定。地下水的供水水源地，必须布设1~2个监测点。水源地面积大于3~5km2时，应适当增加监测点。在水源分布区每5~10km2布设1个监测点。对于点状污染源，可自排污点由密而疏布点，以控制污染带长度和观测污染物弥散速度。对线状污染源，基本未污染的地段可设1个断面或1个监测点以对面状污染源的监测，可用网格法均匀布置监测点线。对不同类型的地下水或不同含水层组，应分别设置监测点。监测井孔最好选择那些常年使用的生产井，以确保水样能代表含水层真实的化学成分。2.4地下水水质监测与处理水样的采取、保存和运输进行地下水水质监测，通常在水位变化的特征期分别进行采样，以监测水质的季节性变化。在地下水受污染的地区，可适当增加采样次数和分析项目。2.4.2.1采取水样需考虑的因素（1）温度变化对地下水水质的影响（2）二氧化碳对地下水水质的影响（3）气体的挥发（4）取样瓶对地下水水质的影响（5）地下水水质对人体健康的影响2.4地下水水质监测与处理水样的采取、保存和运输水样采集和保管方法，在污染水文地质调查中尤为重要。因为正确的采样和保存水样，使样品保持原来各种物质成分，是保证分析化验结果符合实际情况的重要环节。所采集样品，不但要求有代表性，而且还要求样品在保存和运送期间，不致有所变化，以免造成不客观的分析结果2.4.2.2采取水样的基本要求（1）水样的代表性进行地下水水质监测所采取的水样，要求必须能代表天然条件下的客观水质情况。水样的采取、保存和运输2.4.2.2采取水样的基本要求（2）水样的采取数量水样采取的数量（容量），取决于分析项目的多少与所要求的精度。简分析需取水量500~1000ml，全分析需取水量2000~3000ml，专门分析所取水样的数量（容量）则应根据具体分析项目而定（表2.6）。（3）对取样瓶的要求采集水样容器一般应使用具有磨口塞的硬质细口玻璃瓶或聚乙烯、聚丙烯塑料瓶。当水样中含多量油类或其他有机物时，以玻璃瓶为宜，当主要测定微量金属离子时，以吸附性较小的塑料瓶为好，重点测定二氧化硅时最好用塑料瓶。一般硬质玻璃容器，可用硫酸清洁液浸泡，或用碱、肥皂水清洗。优质塑料桶可用2％硝酸溶液浸泡24h，或用合成洗涤剂洗涤。最后均用清水洗净，取水样时，必须再用所采水样冲洗2~3次，以保证水样具有真正的代表性。水样的采取、保存和运输2.4.2.2采取水样的基本要求（4）取样要求1）采取水样时，应缓慢注入瓶中，严防杂物混入，取样瓶顶部应预留10~20mm的空间。2）在井（孔）中采样时，动作要轻。3）采样过程中尽量避免或减轻样品与大气接触。4）采取某些特殊项目的水样时，需同时加入稳定剂。5）水样取好后，要立即封好瓶口并进行标记。（5）原始记录水样的采取、保存和运输2.4.2.3水样的保存和送验要求（1）取样完成后要及时送验。（2）送验时，要填好样单并注明，交化验人员当面验收。（3）水样若不能立即封存，要采取措施存放。地下水水质分析项目简分析全分析特殊专门分析地下水水化学成分的分析方法地下水化学成分的分析通常有两种情况：一是野外现场测定，二是在实验室测定。野外测定地下水化学成分通常用的设施有水质分析箱和流动检测车。地下水化学成分的野外测定方法见表2.8。比色法：以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。地下水水化学成分的分析方法容重法：即“滴定法”。该方法是将一种已知准确浓度的试剂溶液，即标准溶液，滴加到被测物质的溶液中，直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应为止，然后根据试剂溶液的浓度和用量，计算被测物质的含量。地下水水化学成分的分析方法点滴分析法：在小块滤纸或带凹槽的瓷板上用一滴或数滴被测溶液和试剂进行反应，借生成物的斑点或有色物质的生成，从而确定被测物质中含有哪些元素、离子或官能团。特点为取样量少，反应灵敏，操作简便、迅速。试剂法：通过某种特殊试剂与被测定化学成分发生反应的原理来定性检测的方法。如凝胶法是通过观察有无凝胶形成作为反应的终点。此法操作比较简单，经济，不需要专用测定设备，可以进行定性测定。仪器分析法：是利用各种学科的基本原理，采用电学、光学、精密仪器制造、真空、计算机等先进技术探知物质化学特性的分析方法。物理指标地下水的物理性质主要包括：颜色、气味、味道、透明度、温度、密度、导电性和放射性等。技术参数：透明度计筒长：330mm内径：25mm，透明筒身刻度标记：有，总长33cm筒底：有白色瓷片，内有黑色图形出水口：螺纹连接，硅胶出水管筒身支架：304不锈钢底脚架：承重三脚支架操作步骤：1．将充分混匀的水样转移至透明度圆筒中，使圆筒装满。2．眼睛自管口垂直向下观察，同时打开下端出水口的开关，下到刚能辨认出底部的黑色图形时，停止放水。3．记录水柱的高度（mm），视线水平液位线读数。4．重复以上步骤测定两次，取其平均值；5．结果计算：透明度=水柱高度（记录精确到10mm）主要化学成分地下水的化学成分常常以离子、分子、化合物以及游离气体的状态存在。（1）碳酸根离子、重碳酸根离子、氢氧根离子。通常采用酸标溶液滴定法。测定方法为：1）取适量水样于50mL锥形瓶中，加入4滴酚酞指示剂，摇匀。当溶液呈红色时，用盐酸标准溶液滴定至刚刚褪至无色，记录盐酸标准溶液用量（V1）。2）向上述锥形瓶中加入4滴甲基橙指示剂，摇匀。继续用盐酸标准溶液滴定至溶液由橘黄色刚刚变为橘红色为止。记录盐酸标准溶液总用量（V2）。主要化学成分（2）硫酸根离子。通常采用EDTA-钡（铅