浅层地下水资源评价

浅层地下水评价一、概念及内容•对地下水资源的数量、质量、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【1】•是地下水资源合理开发和管理的基础.•地下水资源评价包括数量评价和质量评价两个方面.【1】二、目的及意义•大区域的地下水资源评价通常只评价天然资源.成果的精度一般较低，主要为国民经济规划提供依据，为工业布局、城市和城镇建设的规模和分布、工农业用水量的分配等决策提供资料我们评价地下水资源的目的，是为了开采、利用地下水.所以更重要的是开采资源的评价.•随着工农业的发展和人口的不断增加，对地下水的需求正迅速增长，因此，必须要进一步查清地下水资源的数量、质量及其时空分布特点，掌握水资源的补给、径流、排泄规律，这是具有及其重要的现实意义和深远的历史意义的事情【1】三、评价方法•水均衡分析法（最多）；•水文分析法；•地下水动力学法；•开采试验法；•其它模拟方法等。1、水均衡分析法•通过建立水量平衡方程式,并测定方程式中有关的收入项和支出项,来评价地下水资源量的方法,具有应用范围广、方便易用等优点,比较适用于大面积地下水资源评价【2,3】。•基本原理：任一时间段的补给量和消耗量之差，等于地下水系统中水体积的变化量1.1水量组成1.2水量均衡方程式：•U总补一U总排=μ△h•U总补一地下水总补给量;•U总排一地下水总排出量;•μ一给水度;•△h计算时段始末地下水位变幅.1.3U总补：•降雨入渗补给：•Up=aPF•Up一降雨量;F一计算区面积;a一降雨入渗系数.•河道渗漏补给量:•Ur=kJLt•k---含水层平均渗透系数；J---水力坡度；L—河道补给长度•侧向补给量:•Ug=kWJ•W一周边含水层过水断面.1.3U总补：•渠系渗漏补给量:Uc=mQ引•m一渠系渗漏补给系数;Q引一渠首引水量•田间回归补给量:=βQ灌•β---田间回归补给系数；Q灌---灌溉净用水量•越流补给量:Uz=FRt△H•R---越流系数；t---计算时间；△H---水头差•U总补=Up+Ur+Ug+Uc+Uf+Uz1.4U总排•地下水排出量包括地下水实际开采量、潜水蒸发量、河道排泄量、侧向流出量和越流排泄量等.•地下水实际开采量:Vα=∑FiMi•Fi一不同作物的种植面积;Mi一不同作物的井灌定额.•潜水蒸发量:Vc=ε0CF•ε0一水面蒸发量;C一潜水蒸发系数;F一蒸发面积.•此外，还有河道排泄量、侧向流出量和越流排泄量，计算方法同地下水补给量.把上述5项相加即可得总排泄量.【1】2、地下水可采量•地下水的可采量,不仅和地下水的补给量、排泄量有着密切的关系,而且和灌区的需水过程以及灌区周围的生态环境也有着密切的关系。【4】•地下水的可采量是指在经济合理、技术可能且不发生因开采地下水而造成地下水位持续下降、水质恶化、地面下沉等水环境问题和对生态环境无不良影响的情况下,允许从地下含水层抽取的最大水量。从地下水的排泄量即地下水的消耗途径分析,地下水的开采实际上就是在和潜水蒸发、侧向流出争水的一个过程,地下水的实际开采量大,则潜水蒸发量和侧向流出量就小,反之就大。【4】2、地下水可采量•地下水的可采量是地下水资源评价的核心问题。目前,许多评价报告在这个问题上比较含糊。•一是凭“经验”或“参考资料”确定“开采系数”来计算地下水的可采量;•二是以规划水平年的理论开采量来“确定”地下水的可采量;•三是凭“认为”某评价报告的结论比较合理来“认定”地下水的可采量。•以上三种方法显然都缺乏可靠的依据和充分的论证,因而成果资料难以评价和认定。2、地下水可采量•Q允———允许开采量;•Q入———开采条件下地下水侧向流入量;•Q出———开采条件下地下水侧向流出量;•W———开采条件下评价区内各种垂向量的代数和;•μ———评价区含水层给水度;•F———评价区面积;•Δh———设计水位降深(或允许水位降深);•Δt———设计开采期。3、水文分析法•地下水水文分析法是仿照水文学原理，通过对地表水测流资料的分析来计算地下水系统在一定时间内(常取一个水文年)的流量一般采用流量过程线分割法来计算地下水资源。•由于常年有水河流的补给来源大多为大气降水与地下水.在枯水期间，河水流量几乎全部由地下水维持;在洪水期间，河水绝大部分为降水补给，地下水补给量所占比重极少，甚至河水补给地下水.因此，可以充分利用水文站现成的河流水文图(即流量过程图)结合具体的水文地质条件，如含水层的埋藏条件，地下水与河水水力联系特点等，对地表水的流量过程线进行深入分析，就可以把流量过程曲线上补给河水的地下径流分割出来.【1】3、水文分析法•若把评价区内各河流的水文图上的地下径流都分割出来，即可得该区的地下水径流量.该法一般用于流域地下水资源的评价中。•需要指出的是，用枯水期河流流量(相当于地下水排泄入河的流量)来计算全年总地下径流量显然是偏小的.此外，当丘陵山区中的河谷冲积层厚度较大时，河谷冲积层潜水流出量应单独进行计算，列入总地下径流量中.但流域面积较大时，包括几个不同的含水岩组时，则有必要结合枯季测流，将全流域的地下径流量按各个含水岩组枯季流量之比进行分配，以便分别计算其地下径流模数.【1】4、降深比拟法•降深比拟法是利用已知水源地(或开采区)的实际降落漏斗中心的最大降深，根据水文地质条件和水动力条件相似的原则，用比拟法求出未来开采井群区的最大下降值.将求得的最大下降值与实际开采的允许下降值对比，论证所定开采量的合理性.•有时，尚难以确定今后的开采动态能否达到稳定，为使计算结果更切合实际，可利用稳定流和非稳定流干扰井群公式进行多种方法的对比计算.降深比拟法一般用在基岩或岩溶地区，水文地质条件较为复杂，而开采区已有的资料比较丰富;同时要有较充沛的补给条件，且降水入渗补给为主要补给源.四、对地下水水质评价•水资源评价要坚持“水量水质并重”的原则,因此,地下水水质是地下水资源评价的重要内容。目前,许多评价报告在地下水水质评价上比较笼统。根据多年防病改水、盐碱地治理、机井抽水和工程水文地质勘察资料显示,潜水含水层的水质随深度和季节变化而不同。五、评价要素及其获取•在地下水资源评价中,获取精确的计算面积尤其重要。MAPGIS是一个集当代先进的图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能、计算机科学为一体的高效大型中文智能GIS软件系统【5】。•充分利用MAPGIS强大的图形和属性数据库处理与管理功能,获取精确的地下水资源评价计算分区面积。然后,利用MAPGIS库管理工具获取不同分区的属性库,亦即MAPGIS属性库。基于这些属性库,按不同水位埋深、不同岩性、不同植被、不同流域、不同县市等统计得到平原区面积表、灌区面积表、非灌区面积表。【6】六、发展趋势：•地下水资源评价,除了采用物理数学方法,还应当利用包括同位素技术在内的化学方法,以及包气带求取补给的方法,多通道获取地下水补给量的信息,以提高地下水资源评价的信度。•利用环境同位素求取地下水储留时间(年龄),对于确定地下水的资源属性(补给资源与储存资源的比例、参与现代水循环的程度)十分有用[6]。国内已经采用的确定地下水年龄的环境同位素有3H、D、18O、14C、36Cl、32Si等[7,8],尽管这些方法都还不够成熟,目前还难以达到精确定量的程度,但却是富有潜力的地下水资源评价工具。参考文献：•【1】杜晓舜，夏自强.浅层地下水资源评价的研究[A].商丘师范学院学报.第19卷第2期.63页.•【2】左强,李品芳,等.农业水资源利用与管理[M].北京:高等教育出版社,2003.8790.•【3】夏岑岭,赵人俊,卞传恂.水资源评价水文模拟方法[J].安徽水利科技,1994,(1):27.•【4】贺同良,吉永军.关于地下水资源评价的几点看法.新疆水利.2006,3:10~11•【5】吴信才.MAPGIS地理信息系统[M].北京:电子工业出版社,2004.1.•【6】钟瑞森,董新光,刘丰,王水献.干旱区地下水资源综合评价模式[A],灌溉排水学报,第25卷第2期,85.•【7】王瑞久.太原西山的同位素水文地质[J].地质学报,1985,4:345-355.•【8】周炼,刘存富,姜山,等.河北沧州地区地下水36Cl示踪[J].矿物岩石地球化学通报,2001,20(4):418-420.