第3章 水資源量評價1.ppt

水資源的形成地表水資源量評價地下水資源量評價 內(nèi)容提要 第三章水資源量評價 第三章水資源量評價 水資源量的評價是水資源開發(fā)利用的很重要一個方面 其目的在于合理確定區(qū)域水資源的數(shù)量和可開采量 水資源評價是保證水資源持續(xù)發(fā)展的的前提 是水資源開發(fā)利用的基礎(chǔ) 水資源評價包括水資源數(shù)量評價 水資源質(zhì)量評價 水資源利用評價及綜合評價 地表水水資源的形成與分類降雨徑流蒸發(fā)地下水的形成與運(yùn)動 水資源的形成 3水資源量評價 水資源的形成 水資源的分類 降水 是水資源的主要收入項(xiàng) 對區(qū)域水資源起決定作用徑流 影響可取用的水量及其變化蒸發(fā) 出項(xiàng) 是影響區(qū)域水資源數(shù)量的因素之一 水資源變化量 S P R入 E R出 影響區(qū)域水資源量的要素 總的來講 水資源可分為地表水和地下水兩大類 地表水 主要包括 江 河 湖 庫和海洋地下水 主要包括 潛水 層壓水 上層滯水 3水資源量評價 降水 降水決定區(qū)域水資源的數(shù)量和時間 空間分布 對水資源的利用和保護(hù)起決定作用 由于降水量在時間分布上往往不均勻 所以 常用下面兩個指標(biāo)表示降水量的變化 年降水量的極值比Ks Xmax XminKs值反映了降水的年際變化情況 Ks值越大 年際變化越大 否則 越小 年降水量的變差系數(shù)Cv xCv值反映降水的年際變化情況 主要反映多年降水的離散度 Cv值越大 表示降水量的年際變化越大 3 1水資源的形成 3水資源量評價 降水 空間分布 西南 東南多 西北少 變差系數(shù)較大 河流年際變化有豐枯交替的特點(diǎn) 降水 3 1水資源的形成 3水資源量評價 徑流 河流的補(bǔ)給類型 河流根據(jù)其補(bǔ)給類型可以分為 1 雨水補(bǔ)給型 受降水的年際和年內(nèi)分配影響大 2 地下水補(bǔ)給型 經(jīng)過調(diào)節(jié) 季節(jié)性變化較小 3 冰川 溶雪水補(bǔ)給型 季節(jié)性顯著 在我國比重小 3 1水資源的形成 3水資源量評價 徑流 徑流的時空分布 徑流的區(qū)域分布全國從東南向西北遞減徑流的動態(tài)變化年徑流量的多年變化一般用年徑流量的變差系數(shù)CV來表示 一般而言CV值的大小按補(bǔ)給類型順序?yàn)?降水補(bǔ)給型 冰川融雪和降水混合型 地下水補(bǔ)給河流徑流的年內(nèi)變化 季節(jié)變化取決于補(bǔ)給來源和變化規(guī)律降水補(bǔ)給型 地下水補(bǔ)給河流 3 1水資源的形成 3水資源量評價 徑流 河川徑流的表示方法 表示徑流的特征值主要有 流量 Q 單位時間內(nèi)通過河流斷面的水量 徑流總量 W 某時段通過某斷面的總水量 徑流模數(shù) M 系指單位流域面積上平均產(chǎn)生的流量 徑流深度 Y 某時段測站以上流域面積上的平均總徑流量 水層厚度 單位為mm 徑流系數(shù) 同一時段內(nèi)流域面積上的徑流深度與降水量的比值 3 1水資源的形成 3水資源量評價 蒸發(fā) 蒸發(fā) 蒸發(fā)主要包括水面蒸發(fā)和陸面蒸發(fā) 1 水面蒸發(fā)水面蒸發(fā)主要反映當(dāng)?shù)氐拇髿庹舭l(fā)能力主要影響因素 氣溫 濕度 日照 輻射 風(fēng)速等 3 1水資源的形成 3水資源量評價 蒸發(fā) 蒸發(fā) 2 陸面蒸發(fā)陸面蒸發(fā)主要是指某地區(qū)或流域內(nèi)河流 湖泊 塘壩 沼澤等水體蒸發(fā) 土壤蒸發(fā)以及植物蒸騰量的總和 即陸地實(shí)際蒸發(fā)量 陸面蒸發(fā)量 流域平均降水深 流域平均徑流深影響因素 降水量 蒸發(fā)能力 區(qū)域氣候 我國陸面蒸發(fā)量的分布趨勢和年降水量一樣 由東南向西北遞減 3 1水資源的形成 3水資源量評價 蒸發(fā) 蒸發(fā) 干旱指數(shù)的概念和含義 干旱指數(shù) 是衡量一個地區(qū)降水量多寡 進(jìn)行水資源分析的一個重要參數(shù) 其定義為某一地區(qū)年水面蒸發(fā)量E0與年降水量P的比值 E0 P 1 表示氣候偏干旱 越大 越偏干旱 反之越濕潤我國干旱指數(shù)y在地區(qū)上的變化范圍很大 最低值小于0 5 如長江由南 東南沿海等地 最大值可大于100 如吐魯番盆地托克遜站 干旱指數(shù)高達(dá)318 9 3 1水資源的形成 3水資源量評價 蒸發(fā) 蒸發(fā) 3 1水資源的形成 3水資源量評價 地下水的形成和運(yùn)動 地下水分類 1 地下水的定義 1 地下水定義 埋藏在地表以下空隙中的水稱之為地下水 1 巖石的空隙性 1 十分致密堅(jiān)硬的花崗巖 其裂隙率也達(dá)0 02 一1 9 2 空隙的多少 大小 形狀 連通情況與分布規(guī)律 對地下水的分布與運(yùn)動具有重要影響 3 分類 空隙描述 孔隙度 裂隙度 溶隙度 水資源量評價 3 1水資源的形成 松散巖石顆粒間的空隙 稱為孔隙 松散巖土平均孔隙度 裂隙是指固結(jié)的堅(jiān)硬巖石 沉積巖 巖漿巖和變質(zhì)巖 在各種應(yīng)力作用下破裂變形而產(chǎn)生的空隙裂隙的方向 寬度 延伸長度 充填情況等 對水的運(yùn)動具有重要影響 溶隙可溶的沉積巖 巖鹽 石膏 石灰?guī)r 白云巖等 在地下水溶蝕下產(chǎn)生的空洞 溶隙 穴 的規(guī)模十分懸殊 大的溶洞長達(dá)幾十公里 而小的溶孔直徑僅幾毫米 巖溶發(fā)育帶巖溶率可達(dá)百分之幾十 而其附近巖石的巖溶率幾乎為零 巖石中水的存在形式 根據(jù)水在空隙中的物理狀態(tài) 水與巖石顆粒的相互作用等特征 一般將水在空隙中存在的形式分為五種 即 結(jié)合水 依靠靜電引力和表面力在巖石表明形成薄膜 不能自由運(yùn)動 與巖石性質(zhì)有關(guān) 顆粒越細(xì) 表面越大 結(jié)合水越多 重力水 當(dāng)薄膜厚度增加 表面力減弱 重力大于表面力 形成重力水 可自由運(yùn)動 是我們關(guān)注的重點(diǎn) 毛細(xì)水 地下水面以上巖石孔隙中由于毛細(xì)作用 形成一定高度毛細(xì)水帶 固態(tài)水 土壤冰凍層內(nèi)的水 氣態(tài)水 地下水面以上巖石孔隙中的水蒸氣 地下水的形成和運(yùn)動 水資源量評價 3 1水資源的形成 地下水的形成和運(yùn)動 地下水分類 2 含水層和隔水層的概念 能夠儲存并給出一定量水的巖層稱為含水層不具透水和給水能力的巖層稱為隔水層 兩者界限并不絕對 沒有絕對不透水的巖層 水資源量評價 3 1水資源的形成 地下水的形成和運(yùn)動 地下水分類 按埋藏條件可以分為潛水 承壓水 上層滯水 含水層 能夠透過并給出相當(dāng)數(shù)壇水的巖層 隔水層 是指不具透水和給水能力的巖層兩者的區(qū)分不是絕對的 形成含水層的條件 1 巖層要具有能容納重力水的空隙 2 具有儲存和聚集地下水的地質(zhì)條件巖層下有隔水層 使水不能向下漏失 水平方向有隔水層阻擋 以免水全部流空 只有這樣才能使運(yùn)動在巖層空隙中的地下水長期儲存下來 并充滿巖層空隙而形成含水層 3 具有充足的補(bǔ)給來源 水資源量評價 3 1水資源的形成 3 地下水類型的概念地面以下土層可以分為包氣帶和飽水帶 包氣帶土層中含有空氣 沒有被水充滿 其中含的水叫做土壤水 飽水帶土壤空隙被水充滿 含水量達(dá)到飽和 飽水帶中的水即為地下水 地下水的分類特點(diǎn) 包氣帶與飽水帶 分帶特征 水井 土壤水帶 中間帶 毛細(xì)水帶 飽水帶SaturatedZone 包氣帶VadoseZone 地下水面 包氣帶與飽水帶 包氣帶 VadoseZone 水的類型 水井 飽水帶 結(jié)合水孔角毛細(xì)水 懸掛毛細(xì)水 支持毛細(xì)水空隙空氣中的氣態(tài)水局部滯留重力水 包氣帶與飽水帶 包氣帶 VadoseZone 的特征 水井 飽水帶 大氣降水 地表水體的下滲 補(bǔ)給飽水帶 蒸發(fā) 蒸騰 向上滲流 地下水蒸發(fā) 厚度變化 地下水類型組合 上層滯水 潛水 承壓水 上升泉 隔水層 隔水層 透 水 層 測壓水位 潛水位 潛水位 地下水的分類特點(diǎn) 地下水的形成和運(yùn)動 水資源量評價 3 1水資源的形成 地下水的分類特點(diǎn) 1 上層滯水A 包氣帶中局部隔水層之上具有自由水面的重力水 B 其含水層厚度不大 只形成暫時性積水 C 因?yàn)檠a(bǔ)給完全靠大氣降水和地表水補(bǔ)給 因此水量受季節(jié)性影響非常明顯 有時甚至完全被蒸發(fā)掉 應(yīng)用 因此當(dāng)隔水層范圍小時 干旱季節(jié)干枯無水 只有隔水層范圍大時才可以做小型水源 但因接近地表 容易被污染 潛水 泉 地表水 隔水層 含水層 埋深 含水層厚度 可變 三維流動 2 潛水飽水帶中第一個具有自由表面的水帶 特征 A 具有自由表面B 由高水位向低水位流動C 分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)一致 通過包氣帶與地表相連 D 水位 流量 化學(xué)成分隨地區(qū) 時間不同而不同 應(yīng)用 分布范圍廣 補(bǔ)給來源廣 地表河流 大氣降水 凝結(jié)水等 含量豐富 埋藏淺 易開采 但因含水層之上無連續(xù)隔水層分布 故水體易污染和蒸發(fā) 地下水的分類特點(diǎn) 潛水的水力特征圖潛水的等水位線圖 平面流向圖 1 可以判斷與地表水的關(guān)系 補(bǔ)給還是排泄 2 判斷地下分水嶺的分布位置 在哪里 與地形是否吻合 隔水層 承 壓 水 潛水 3 承壓水充滿于上下兩個穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水 特征 A 有穩(wěn)定的隔水頂板存在 無自由水面 水體承重靜水壓力 與有壓管道水流相似 B 埋藏區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致 C 較深 受水文氣象 人為因素 季節(jié)因素影響小 是理想的水源 D 補(bǔ)給 外露地表時主要靠降水 地表水 上部潛水滲流補(bǔ)給 地下水的分類特點(diǎn) 潛水與承壓水相互轉(zhuǎn)化 天然條件下的轉(zhuǎn)化所有的承壓水歸根到底都是由潛水轉(zhuǎn)化而來的 承壓水從補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū) 一般經(jīng)歷的轉(zhuǎn)化過程為 潛水 承壓水 潛水 基巖 強(qiáng)透水層 弱透水層 承壓水 潛水 潛水 山前平原區(qū)地下水 潛水與承壓水相互轉(zhuǎn)化 人工條件下的轉(zhuǎn)化承壓水被開采 測壓水位降低到頂板以下 則轉(zhuǎn)化為潛水 天然地下水位 開采后地下水位 承壓水 潛水 潛水 承壓水 6 以下關(guān)于地下水類型的敘述中 錯誤的是哪一項(xiàng) A 隔水層上具有自由水面的地下水為潛水 B 能從地面自然涌出的地下水為泉水 C 通過管井從承壓水層中噴出地面的地下水為自流水 D 在巖溶裂隙中所含的地下水為巖溶裂隙水解析 A 潛水除了A中所述外 還要具體 靠近地面的第一個 這個特點(diǎn) 由自然界的水循環(huán)可知 地下水運(yùn)動既是自然界水的大循環(huán)的一個重要的有機(jī)組成部分 同時又獨(dú)立地參與自身的補(bǔ)給 徑流 排泄的小循環(huán) 我們將地下水這種補(bǔ)給 徑流 排泄無限往復(fù)進(jìn)行 稱為地下水的循環(huán) 這幾個過程是緊密聯(lián)系在一起的 是形成地下水運(yùn)動的一個完整 不可分割的過程 地下水的形成和運(yùn)動 地下水的循環(huán) 水資源量評價 3 1水資源的形成 1 地下水的補(bǔ)給來源 大氣降水 地表水 人工補(bǔ)給 除此之外 在一些高溫干旱沙漠地區(qū) 大氣凝結(jié)水也可為主要補(bǔ)給來源 2 地下水的排泄途徑 泉 河流 蒸發(fā) 人工排泄 3 地下水的徑流 地下水在地下遷移運(yùn)動的過程稱為地下水的徑流 地下水的形成和運(yùn)動 地下水的循環(huán) 水資源量評價 3 1水資源的形成 地下水的循環(huán)的特點(diǎn) 地下水徑流的特點(diǎn)主要有 流速緩慢 通常將其成為滲流多以層流狀態(tài)為主 只有在一些大的裂隙和溶隙及人工開采構(gòu)筑物流量集中的地方會出現(xiàn)紊流狀態(tài) 非穩(wěn)定 緩變流運(yùn)動 地下水的形成和運(yùn)動 水資源量評價 3 1水資源的形成 地下水的循環(huán)的特點(diǎn) 地下水徑流的規(guī)律通常用 達(dá)西線性滲透定律 V KJ Q KJA 適用 雷諾數(shù)1 10或非線性滲透定律 紊流 哲才公式 V KJ1 2層流 紊流 斯姆萊公式 V KJ1 m 地下水的形成和運(yùn)動 水資源量評價 3 1水資源的形成 2 地下水運(yùn)動的基本規(guī)律地下水運(yùn)動的基本規(guī)律又稱滲透的基本定律 在水力學(xué)中已有論述 二 地下水運(yùn)動的特點(diǎn)及其基本規(guī)律 1 線性滲透定律線性滲透定律反映了地下水層流運(yùn)動時的基本規(guī)律 是法國水力學(xué)家達(dá)西建立的 稱為達(dá)西定律 即 上式又可表示為 式中v 滲透速度 m d J 水力坡度 單位滲流途徑上的水頭損失 無量綱 達(dá)西定律 Darcy sLaw 適用于層流狀態(tài)滲透流速與水力梯度成正比 h 土樣 Q L Q 2020年2月3日 42 式表明滲透速度與水力坡度的一次方成正比 因此稱為線性 直線 滲透定律 滲透系數(shù)K是反映巖石滲透性能的指標(biāo) 其物理意義為 當(dāng)水力坡度為1時的地下水流速 過去許多資料都稱達(dá)西公式是地下水層流運(yùn)動的基本定律 其實(shí)達(dá)西公式并不是對所有的地下水層流都適用 而只有當(dāng)雷諾數(shù)小于1 10時地下水運(yùn)動才服從達(dá)西公式 測試題 在實(shí)驗(yàn)室中 根據(jù)達(dá)西定律測定某種土壤的滲透系數(shù) 將土樣裝在直徑d 30cm的圓筒中 在90cm的水頭差作用下 8小時的滲透水量為100L 兩測壓管的距離為40cm 該土壤的滲透系數(shù)為 A0 9m dB1 9m dC2 9m dD3 9m d 地表水水資源的形成與分類降雨徑流蒸發(fā)地下水的形成與運(yùn)動 地表水資源量評價 水資源量評價 地表水資源包括河流 湖泊 冰川等 地表水資源量包括這些地表水體的動態(tài)水量 地表水資源量的評價對于了解地表水資源的狀況 合理確定地表水資源開采量具有重要意義 由于河流徑流量是地表水資源的最主要組成部分 因此在地表水資源評價中常用河流徑流量表示地表水資源量 地表水資源評價 水資源量評價 水資源分區(qū) 為什么分區(qū) 由于影響河流徑流的許多因素 如氣象因素 流域下墊面因素等 具有地域性分布變化的規(guī)律 致使水資源相應(yīng)的呈現(xiàn)地域性分布的特點(diǎn) 也就是說 在相似的地理環(huán)境條件下 水資源的時空變化具有相似性 為了便于對區(qū)域水資源進(jìn)行研究 通常在水資源評價時先對水資源進(jìn)行分區(qū) 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 地表水資源的分區(qū)的原則 分區(qū)時應(yīng)遵照水資源地域性分布的特點(diǎn)和便于管理及資料獲取 應(yīng)遵循以下原則 1 區(qū)域地理環(huán)境條件的相似性與差異性 2 流域完整性 3 考慮行政與經(jīng)濟(jì)區(qū)劃界線 4 與其他區(qū)劃盡可能協(xié)調(diào)水資源分區(qū)方法 1 根據(jù)各地氣候條件和地質(zhì)條件分區(qū) 2 根據(jù)天然流域分區(qū) 3 根據(jù)行政區(qū)劃分區(qū) 水資源量評價 水資源分區(qū) 3 2地表水資源量評價 水資源量評價 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 河川水文現(xiàn)象的特征 周期性 年際及年內(nèi)變化的周期性特點(diǎn)確定性和隨機(jī)性 在一定的客觀條件下表現(xiàn)出確定的特征 但由于影響因素復(fù)雜 也表現(xiàn)出一些隨機(jī)性的特征 區(qū)域性 氣象因素和地理因素具有區(qū)域性 因此 河川水文現(xiàn)象有一定的區(qū)域性特征 河流水文計(jì)算的方法 成因分析法 建立水文特征值與影響因素間的函數(shù)關(guān)系 地理綜合法 基于同樣地理?xiàng)l件河川徑流特征相似性 用有資料地區(qū)預(yù)估無資料地區(qū)數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 對多年水文特征值觀測資料進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析來預(yù)測水文形勢 在解決實(shí)際問題時 應(yīng)本著 多種方法 綜合分析 合理選定 的原則 對采用的方法有所側(cè)重 河川水文計(jì)算的主要目的是通過徑流量的計(jì)算為取水工程和防洪工程的設(shè)計(jì)提供依據(jù) 河川徑流影響因素復(fù)雜 但也存在一定的規(guī)律性 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 河川徑流計(jì)算的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法 經(jīng)驗(yàn)頻率法 頻率的含義 河流水文計(jì)算中 頻率均指累積頻率 即等量或超量值的累積頻數(shù)與總觀測次數(shù)的比值 頻率計(jì)算的方法是 用實(shí)測的某河流水文特征值作為隨機(jī)樣本 計(jì)算各持征值相對應(yīng)的頻率 并將各級數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制在二維坐標(biāo)圖上 用目估方法通過點(diǎn)群中心繪制一條光滑的曲線 稱為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線 根據(jù)概率論的原理 選用某種頻率曲線 并采用適線的方法調(diào)整參數(shù) 以該理論頻率曲線作為外延的工具 得出不同頻率下的該種水文特征值作為設(shè)計(jì)依據(jù) 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 理論頻率曲線的意義 通常經(jīng)驗(yàn)頻率曲線由于觀測資料少 當(dāng)需要推求發(fā)生頻率小的徑流特征值時 需要外延 主觀性太大 因此 人們通過數(shù)學(xué)方法尋找符合與觀測數(shù)據(jù)符合的理論曲線來推求小頻率的徑流特征值 理論頻率曲線的推求 世界各國采用的理論頻率曲線不下十余種 我國目前主要應(yīng)用皮爾遜 型曲線對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得出理論頻率曲線 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 皮爾遜 型曲線介紹 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 水文隨機(jī)變量統(tǒng)計(jì)參數(shù) 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河流水文隨即變量的統(tǒng)計(jì)參數(shù) 均值 均方差 變差系數(shù) 偏差系數(shù) 河川徑流計(jì)算 頻率與重現(xiàn)期的關(guān)系 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 需要指出的是上述發(fā)生的概率僅是一種平均概率 并不是說百年一遇的洪水正好100年或100年內(nèi)一定會發(fā)生 河川徑流計(jì)算 理論頻率曲線中統(tǒng)計(jì)資料的要求 一致性即所收集資料應(yīng)屬于同類型 同條件下的資料 代表性一般要求有20年一30年的實(shí)測資料作為樣本 樣本系列越長 越能反映實(shí)際情況 實(shí)測系列越短 其代表性越差 可靠性即資料要可靠 注意對資料中精度不高的部分進(jìn)行重點(diǎn)審查并加以修正 以保證分析結(jié)果的客觀性與準(zhǔn)確性 獨(dú)立性河流水文統(tǒng)計(jì)分析中把河流水文現(xiàn)象看成是一種隨機(jī)事件 因此選用的資料應(yīng)具有一定的獨(dú)立性 彼此有關(guān)系的資料不能收入同一系列 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 資料的審查篩選 河流水文變量特征值的精度取決于資料的可靠程度 為保證質(zhì)量 應(yīng)對選用資料進(jìn)行審查篩選 主要分析其合理性和代表性 對一些離異較大的值要重點(diǎn)分析造成得原因 如特大使 特小值 此外 對于社會和經(jīng)濟(jì)等發(fā)生重大變革時期 如我國建國前 的資料也應(yīng)作為審查的重點(diǎn) 對水文資料的審查應(yīng)包括測站的沿革 斷面控制條件和測驗(yàn)方法 精度以及匯水面積等 通過審查篩選 剔除一些可信度不高的資料 保證所得到的樣本系列具有很好的代表性 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 資料的插補(bǔ)延展 目的 在實(shí)際中 由于某些原因 收集到的資料數(shù)量比較有限 代表性較差 或缺少某年觀測資料 為了減少樣本的抽樣誤差 提高統(tǒng)計(jì)參數(shù)的精度 對缺測資料應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行插補(bǔ)延展 以便使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法 方法 分析各水文變量之間的相關(guān)關(guān)系 用較長的水文資料系列插補(bǔ)相延展短期的水文資料系列 如缺少某年的流量觀測資料 但是 我們?nèi)绻凶罱^長時間的降水量資料 可以通過降水量與徑流量之間的相關(guān)關(guān)系來推求流量觀測資料 或者已知某個觀測站的某年最大洪水位 可以根據(jù)河川斷面情況推求最大洪水流量 水資源量評價 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 水資源量評價 年徑流量分析 分析內(nèi)容 年徑流量 多年平均年徑流量 正常年徑流量 設(shè)計(jì)年徑流量推求的方法應(yīng)該根據(jù)掌握的資料的情況 按照資料充分 資料不充分 無資料等幾種情況采用不同的方法來進(jìn)行推求 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 水資源量評價 地表水資源時空分布特征 空間分布 可通過河川徑流的等值線圖來反映 空間分布的不均可通過引水 調(diào)水措施來實(shí)現(xiàn)時間分布 主要通過其年際和年內(nèi)分布情況反映 空間分布的不均可通過水資源的調(diào)蓄來解決 如 修建水庫等 典型年法的介紹和應(yīng)用 3 2地表水資源量評價 河川徑流計(jì)算 水資源量評價 作業(yè) 1 某水文監(jiān)測占站監(jiān)測的年最大洪峰流量如下表 試做出其經(jīng)驗(yàn)頻率曲線并確定10年一遇的洪水位 2 若某水文站觀測的連續(xù)五年的平均流量分別為 310m3 s 365m3 s 380m3 s 345m3 s 309m3 s 求該樣本系列的均值 均方差和變差系數(shù) 3 2地表水資源量評價 地下水資源分類 地下水 資源 和 儲量 概念書本地下水資源 指有使用價值的各種地下水量的總稱 內(nèi)涵包括質(zhì)和量兩個方面20世紀(jì)50 60年代 我國用 儲量 概念表示地下水量70年代中期開始使用 地下水資源 概念取代 地下水儲量 概念地下水資源是指儲存和流動在含水系統(tǒng)中 對人類具有利用價值的地下水 廣義 地下淡水 鹵水 礦水 熱水等狹義 人類生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必需的地下淡水 地下水資源的特點(diǎn)流動性和可恢復(fù)性 與其他礦產(chǎn)資源的區(qū)別 不同的評價原則與方法 巨大的儲存空間和調(diào)蓄能力 與地表水的區(qū)別 地下水系統(tǒng)的平滑和滯后作用 流量穩(wěn)定 季節(jié)變化小 巨大庫容和調(diào)節(jié)能力 以豐補(bǔ)歉的原則系統(tǒng)性 按系統(tǒng) 水文地質(zhì)單元 進(jìn)行地下水資源評價評價中要考慮與地下水有關(guān)的經(jīng)濟(jì) 社會 技術(shù) 環(huán)境 生態(tài) 法律等因素 可利用資源 允許開采量 指具有現(xiàn)實(shí)意義的地下水資源 即通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的取水建筑物 在整個開采期內(nèi) 動水位不超過設(shè)計(jì)要求 水質(zhì)和水溫度化在允許范圍內(nèi) 不影響已建水源的正常開采 不發(fā)生危害性的環(huán)境地質(zhì)問題 并符合現(xiàn)行法規(guī)規(guī)定的前提下 單位時間 從水文地質(zhì)單元或水源的的范圍內(nèi)能夠取得的地下水資源 水量 3 3 2地下水資源評價的內(nèi)容 原則與一般程序 概念 地下水資源評價是在一定的天然和人工條件下 對地下水資源的質(zhì)和量在使用價值和經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行綜合分析 計(jì)算和論證 地下水資源評價的主要內(nèi)容 地下水水質(zhì)評價地下水水量評價 補(bǔ)給資源量 可開采量 開采后果分析評價 生態(tài) 環(huán)境影響評價 經(jīng)濟(jì)評價 簡單的成本核算和效益分析 其它相應(yīng)技術(shù)措施的分析評價 開采方案等 地下水資源評價的原則 三水 轉(zhuǎn)化 統(tǒng)一考慮與評價的原則地下水 地表水和降水是相互轉(zhuǎn)化的開采條件下 會改變自然轉(zhuǎn)化的狀態(tài)宗旨 充分利用含水層中的水量 合理奪取外部水的轉(zhuǎn)化以豐補(bǔ)歉的原則充分發(fā)揮地下水最為水庫的巨大調(diào)節(jié)作用 枯水季節(jié)和枯水年可動用部分儲存量 豐水季節(jié)和豐水年加以補(bǔ)償 但一般要求可開采資源量不能大于多年平均補(bǔ)給資源量 地下水資源評價的原則 考慮人類活動 化害為利的原則例如礦山疏干工程優(yōu)化地下水開采布局及其允許水位降 截取流量礦井地下水礦井水回收和利用不同目的和不同水文地質(zhì)條件區(qū)別對待的原則地下水盆地以豐補(bǔ)歉山區(qū)合理奪取地表水地質(zhì)穩(wěn)定地區(qū)水均衡條件評價最大開采量地質(zhì)環(huán)境脆弱區(qū)限制地下水水位降與開采量技術(shù) 經(jīng)濟(jì) 環(huán)境綜合考慮的原則 3 3 3 地下水資源補(bǔ)給量 Qb 和儲存量 W 計(jì)算1 地下水流流入量 側(cè)向補(bǔ)給量 式中 Qb 側(cè)向補(bǔ)給量 m3 d K 含水層滲透系數(shù) m dJ 地下水水力坡度 B 計(jì)算斷面寬度 m H 或M 潛水 或承在水 含水層厚度 m 2 降水滲入補(bǔ)給量式中 Qb 日均降水滲入補(bǔ)給量 m3 d 年均降水入滲系數(shù) A 降水滲入面積 m2 x 年降水量 m3 a 式中 h 年內(nèi)各次降雨的地下水位升幅 m h 各次降雨前地下水位的降速 m d t 為各次水位上升的時間 d xi 各次水位上升期間的降雨總量 m 給水度 3 河 渠滲入補(bǔ)給量式中 B 河 渠的補(bǔ)給寬度 m h1 hw 沿滲流補(bǔ)給方向岸邊與開采井群的動水位高度 m L 岸邊至井群的直線水平距離 m 4 灌溉水滲入補(bǔ)給量 1 采用地下水位資料計(jì)算式中 給水度 h 灌溉引起的年地下水升幅 m a A 灌溉面積 m2 2 利用灌溉定額計(jì)算式中 m 灌溉定額 m3 a 5 相鄰含水層垂向越流補(bǔ)給量式中 A 越流補(bǔ)給面積 m2 越流系數(shù) 1 d k 越流層垂向滲透系數(shù) m d m 越流層厚度 1TI h1 開采層的水位或開采漏斗的平均水位 m h2 相鄰含水層的水位 m 6 容積儲存量 WV 式中 Wv 含水層的容積儲存量 m3 V 含水層體積 m3 7 承壓含水層的彈性儲存量 Wc 式中 Wc 承壓含水層的彈性儲存量 m3 S 儲存系數(shù) 釋水系數(shù) hp 承壓含水層自頂板算起的壓力水頭高度 m 開采試驗(yàn)法 開采抽水法試驗(yàn)外推法補(bǔ)償疏干法 在未來水源地地段 進(jìn)行較長時間的抽水試驗(yàn) 根據(jù)開采量 降深 Q s 關(guān)系 對地下水可開采資源量進(jìn)行評價 適用條件 水文地質(zhì)條件復(fù)雜 一時難以查清而又急需作出水資源評價的地區(qū) 進(jìn)入水文地質(zhì)詳勘階段 必須進(jìn)行抽水試驗(yàn) 運(yùn)用開采試驗(yàn)法進(jìn)行可開采資源量評價 該方法主要適用于中小型水源地的地下水資源評價 開采抽水法是按實(shí)際抽水量進(jìn)行抽水試驗(yàn) 并對地下水進(jìn)行可開采資源量評價的一種方法 抽水時期 旱季 why 為了用抽水試驗(yàn)揭露當(dāng)?shù)氐叵滤难a(bǔ)給能力 一般選擇旱季開始抽水 延續(xù)時間 盡量延長抽水時間 在抽水量達(dá)到設(shè)計(jì)開采量后 一般至少為整個旱季 1個月 從抽水到恢復(fù)水位期間進(jìn)行全面觀測 水位觀測結(jié)果可能出現(xiàn)兩種情形 可開采量評價 在長期抽水過程中 如果水位達(dá)到設(shè)計(jì)降深并趨近穩(wěn)定狀態(tài) 即鉆孔水位下降值保持在一個穩(wěn)定的水平上 不再隨時間繼續(xù)下降 并且抽水量大于或等于需水量 停抽后 水位又能較快地恢復(fù)到原來的水平 這就表明實(shí)際抽水量小于開采條件下的補(bǔ)給能力 按需水量開采是有保證的 這時 實(shí)際的抽水量就是可開采資源量 開采試樣法 第一種情況 恢復(fù)曲線 水位降深曲線 水位觀測結(jié)果可能出現(xiàn)兩種情形 如果在長期定流量抽水過程中 井中水位不穩(wěn)定 特別是觀測孔水位具有持續(xù)下降的趨勢 停抽后 水位雖有恢復(fù) 但始終達(dá)不到原始水位 說明抽水量已超過開采條件下的補(bǔ)給能力 按此抽水量開采是沒有保證的 這時 需要進(jìn)行下列工作 近似直線下降 降深 時間曲線 單位儲存量法用開采情況下抽水穩(wěn)定 水位下降較均勻若干資料計(jì)算的水位資料式中 F為水位下降1m時儲存量的減少量 簡稱單位儲存量 m3 m S為 t時段的水位降深 m 用水位恢復(fù)資料進(jìn)行校驗(yàn)抽水量是由兩部分組成一是開采條件下的補(bǔ)給量 二是含水層中消耗的儲存量 開采試驗(yàn)法小結(jié) 用旱季抽水所求的補(bǔ)給量評價地下水可開采資源量結(jié)果是比較保守的 不同的開采條件下 Q補(bǔ)是有可能不同的 即Q補(bǔ)是一個與開采條件有關(guān)的變量 因此 為了更準(zhǔn)確評價可開采資源量 應(yīng)在開采過程中繼續(xù)進(jìn)行水位的長期觀測 逐步用多年平均補(bǔ)給量進(jìn)行評價 開采抽水法評價地下水可開采資源量 往往需要進(jìn)行相當(dāng)長的抽水試驗(yàn) 必然要花費(fèi)較多的人力 物力 因此 該方法只有在難以查清地下水補(bǔ)給條件而又急需進(jìn)行評價 且供水部門對用水量的保證程度要求又比較高時 才采用這種方法 實(shí)例 開采試驗(yàn)法 實(shí)例 試驗(yàn)外推法 根據(jù)多個流程的抽水量 降深關(guān)系 確定可開采資源量 適用條件 抽水設(shè)備能力限制 達(dá)不到實(shí)際需水量情況下含水層富水程度較好 補(bǔ)給充足要求 至少進(jìn)行三次降深最大抽水量盡量接近實(shí)際需水量最大降深盡量接近設(shè)計(jì)降深 注意事項(xiàng) 以穩(wěn)定流為基礎(chǔ)抽水水位降深不能太小利用該方法推算可開采量時 必須充分考慮地下水的補(bǔ)給情況 補(bǔ)償疏干法 充分利用含水層的儲水空間和調(diào)節(jié)能力 通過抽水試驗(yàn)進(jìn)行地下水可開采資源量的評價方法 適用條件 地下水補(bǔ)給在時間上分配不均勻含水層具有一定的調(diào)節(jié)能力 但分布面積有限必要條件 借用的儲存量滿足旱季開采量的需要雨季補(bǔ)給量除滿足當(dāng)前開采量外 還能補(bǔ)償旱季動用的儲存量 抽水井水位下降 流量過程線與補(bǔ)給關(guān)系 旱季 雨季 下降迅速 等速下降開采量大于旱季補(bǔ)給能力 評價步驟旱季開采量 通過求單位儲存量 繼而計(jì)算旱季開采量雨季補(bǔ)給量評價可開采資源量 計(jì)算旱季開采量 在旱季進(jìn)行開采抽水試驗(yàn) 因?yàn)楹导狙a(bǔ)給量基本沒有 完全靠疏干儲存量來維持抽水 再者由于蓄水構(gòu)造范圍有限 抽水降落漏斗極易擴(kuò)展到邊界 所以抽水過程中的水量均衡式為則式中 F為單位儲存量 m3 m Q抽為試驗(yàn)抽水量 m3 d t s為抽水過程中水位急速下降后開始平穩(wěn)等速下降的延續(xù)時間 d 和相應(yīng)的水位下降值 m 求出單位儲存量后 再根據(jù)含水層的厚度和取水設(shè)備的能力給出最大允許降深Smax 再查明整個旱季時間T旱 則可以計(jì)算旱季的開采量 Q開 即 式中 S0為開采抽水開始等幅下降時井中的水位降深 m 可根據(jù)地下水動力學(xué)的有關(guān)公式確定開始等幅下降的時間 計(jì)算雨季補(bǔ)給量 地下水雨季補(bǔ)給量除了保證雨季的開采外 多余部分就要補(bǔ)償疏干的儲存量 引起水位等幅回升 因此雨季補(bǔ)給量等于抽水量與補(bǔ)償疏干的儲存量之和 即 式中 F 為水位回升時的單位補(bǔ)償量 可以近似認(rèn)為與水位下降時的單位儲存相同 為水位回升速率 m d 可以根據(jù)旱季抽水試驗(yàn)資料求得 Q 抽為雨季抽水試驗(yàn)的抽水量 m3 d 評價可開采資源 如果地下水一年接受補(bǔ)給的時間為T雨 由此可以得到補(bǔ)給總量 Q補(bǔ) T雨 把補(bǔ)給總量分配到全年即得到年平均補(bǔ)給量 結(jié)論分析Q補(bǔ) Q開 則計(jì)算的Q開可作為可開采資源量 Q補(bǔ) Q開 則應(yīng)以Q補(bǔ)作為可開采資源量 考慮開采時水文氣象因素變化對開采的影響 為了安全起見 可開采資源量應(yīng)乘以一個小于1的安全系數(shù) 一般取0 5 1 使之總是小于補(bǔ)給量 以保證長期開采的需要 補(bǔ)償疏干法 實(shí)例 某新建水源地 據(jù)勘探查明 含水層為厚層灰?guī)r 呈條帶狀分布 面積約十平方公里 灰?guī)r分布區(qū)有間歇性河 故巖溶水的補(bǔ)給來源主要是季節(jié)性河水滲漏和降水滲入 為了評價開采量 在整個旱季作了長期抽水試驗(yàn) 試驗(yàn)資料歸納如下圖所示 勘查年的旱季時間t開 253天 雨季補(bǔ)給時間為T補(bǔ) 112天 允許降深規(guī)定為Smax 23米 抽水試驗(yàn)和恢復(fù)試驗(yàn)曲線 補(bǔ)償疏干法 實(shí)例 按旱季抽水資料求出 F值 求開采量 把允許降深作為旱季末期的最大降深 令t開 253天求補(bǔ)給量 分析當(dāng)?shù)囟嗄晁臍庀筚Y料后 取安全系數(shù)r 0 7 綜合計(jì)算結(jié)果 Q補(bǔ) Q開 故開采量1841 2m3 d是有補(bǔ)給保證又能取出來的開采量 3 3 4 6水均衡法適用于地下水埋藏較淺 補(bǔ)給與排泄較簡單且水文地質(zhì)條件易于查清的地區(qū) 式中 smax 最大允許降深 t 開采年限 一般取50 100a 按水均衡法汁算的開采量是整個均衡區(qū)的極限值 一般大于將來的實(shí)際開采量 要使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際開采量接近 應(yīng)根據(jù)具體的水文地質(zhì)條件和均衡要素測定的精度 乘以小于1的開采系數(shù) 3 3 4 7相關(guān)分析法主要用于穩(wěn)定型和調(diào)節(jié)型開采動態(tài)的水源地 或補(bǔ)給有余的舊水源地?cái)U(kuò)大開采時的地下水資源評價 3 3 4 8地下水文分析法1 巖溶管道截流總和法 2 地下徑流模數(shù)法 3 流量過程線分割法 4 水文分析法中的頻率分析 第2章水循環(huán)及水資源形成2 2水資源的形成2 2 1地表水資源的類型與形成 1 降水我國降水主要表現(xiàn)為時空分布的極端不均勻性降水量的年際變化程度用降水量的極值比Ka或年降水變異 變差 系數(shù)Cv值來表示 a 年降水量的極值比Ka計(jì)算公式 說明 Ka值越大 降水量年際變化越大 Ka值越小 降量年際變化越小 降水量年際越均勻 第2章水循環(huán)及水資源形成2 2水資源的形成2 2 1地表水資源的類型與形成 我國年降水量變化最大的地區(qū)是華北和西北地區(qū) 豐水年與枯水年比值為3 5倍 最大可達(dá)10倍 南方濕潤地區(qū)降水量的年際變化比較均勻 豐水年為枯水年的1 5 2 0倍 其中最適宜保持環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)平衡的Ka值為1 2左右 b 年降水量變差系數(shù)Cv 均方差 變差系數(shù)Cv 第2章水循環(huán)及水資源形成2 2水資源的形成2 2 1地表水資源的類型與形成 III 說明 年降水量的變差系數(shù)Cv為多年年降水量均方差與平均年降水量之比 比值越大 表示年降水量的年際變化越大 反之就越小 我國南方濕潤地區(qū)是全國年降水量變差系數(shù)變化最小的地區(qū) 一般在0 2以下 但東南沿南海某些經(jīng)常遭受臺風(fēng)襲擊的地區(qū) 由于受臺風(fēng)暴雨的影響 Cv值一般在0 25以上 淮河流域 黃河流域及華北地區(qū) 變差系數(shù)值介于0 25 0 35之間 東北的東部為0 20 0 25之間 西部為0 25 0 30之間 我國西北大部分地區(qū)值在0 40以上 第2章水循環(huán)及水資源形成2 2水資源的形成2 2 1地表水資源的類型與形成 2 徑流1 概念 流域上的降水 除去損失后 經(jīng)由地面和地下途徑匯入河網(wǎng) 形成流域出口斷面的水流 稱為河流徑流 簡稱徑流 徑流形成過程 降雨過程扣除損失蓄滲過程坡地漫流集流過程2 徑流的分類 a 按空間的存在方式分 地表徑流與地下徑流b 按形成水源的條件 降雨徑流 雪融水徑流和冰融水徑流表征徑流的特征值 流量Q 徑流總量Wt 徑流模數(shù)M 徑流深度Rt 徑流系數(shù) 解析法開采試驗(yàn)法水量均衡法水文分析法數(shù)值法 運(yùn)用地下水解析解 井流公式 對含水層進(jìn)行地下水可開采量進(jìn)行評價的方法 取水構(gòu)筑物井流公式評價方法和步驟局限性 取水構(gòu)筑物提取地下水的工程設(shè)施稱之為取水構(gòu)筑物取水構(gòu)筑物分類垂直取水構(gòu)筑物 井 管井 大口井 水平取水構(gòu)筑物 集水管 滲水管 滲渠抽水井分類潛水井 承壓水井 混采井完整井 非完整井穩(wěn)定流 非穩(wěn)定流單井抽水 群井抽水 地下水流向完整井的穩(wěn)定流 裘布依公式 裘布依公式的假設(shè)條件 潛水含水層承壓含水層 裘布依公式的假設(shè)條件 1 穩(wěn)定流 抽水產(chǎn)生穩(wěn)定的降落漏斗 漏斗半徑為 影響半徑 2 天然水力坡度為零 抽水時為了用流線傾角的正切代替正弦 則井附近的水力坡度不能大于0 25 3 含水層均質(zhì)各向同性 含水層的底板是隔水的 水平的 4 影響半徑的范圍內(nèi)無滲入 無蒸發(fā) 每個過水?dāng)嗝嫔狭髁坎蛔?在影響半徑的圓周上為定水頭邊界 5 降落漏斗范圍內(nèi)的地下水為平面二維流 徑向流 地下水流向完整井的非穩(wěn)定流 泰斯公式 承壓含水層泰斯假設(shè) 泰斯公式當(dāng)u 0 01時 簡化為 地下水流向完整井的非穩(wěn)定流潛水含水層潛水和承壓含水層非穩(wěn)定井流公式比較 泰斯公式假設(shè) 1 含水層是均質(zhì)的 各向同性 等厚 側(cè)向無限延伸 水平 2 抽水前天然狀態(tài)下地下水的水力坡度為零 3 完整井定流量抽水 4 含水層中水流服從達(dá)西定律 5 水頭下降引起的地下水的儲存量的釋放量是瞬時完成的 6 抽水井井徑無限小 Theis公式 群井抽水公式承壓含水層潛水含水層 1 根據(jù)實(shí)際水文地質(zhì)條件和開采方式 選定合適的井流解析公式 2 求取井流公式中各類水文地質(zhì)參數(shù) 3 計(jì)算各種開采方案下的水位降深 評價地下水可開采量 4 論證可開采量的保證程度 1 特點(diǎn)及使用條件a分布參數(shù)方法b評價地下水可開采資源量c簡單 直觀 快速 經(jīng)濟(jì)適用條件 理想條件下的水文地質(zhì)條件 如滿足泰斯假設(shè) 裘布依假設(shè)等可開采量的保證程度需通過其它方法論證 2 限制條件應(yīng)用條件太苛刻 邊界形狀 非均質(zhì) 各向異性 初始地下水面 承壓區(qū)和無壓區(qū)并存 且分界線隨時間變化 含水層有不均勻越流 存在天窗或有河床滲漏 水井抽水量恒定或某一階段恒定 含水層側(cè)向無限延伸 滲透區(qū)形狀矩形或圓形 下述情況 不宜用解析解 1 邊界形狀 尤其是供水邊界形狀極不規(guī)則時 2 含水層存在明顯的非均質(zhì)性和各向異性 3 邊界的位置 邊界上的水頭或流量隨時間變化 4 承壓區(qū)和無壓區(qū)在平面上并存 其間的分界線隨時間變化 5 含水層有不均勻越流 存在 天窗 或有河床滲漏 在未來水源地地段 進(jìn)行較長時間的抽水試驗(yàn) 根據(jù)開采量 降深 Q s 關(guān)系 對地下水可開采資源量進(jìn)行評價 適用條件 水文地質(zhì)條件復(fù)雜 一時難以查清而又急需作出水資源評價的地區(qū) 進(jìn)入水文地質(zhì)詳勘階段 必須進(jìn)行抽水試驗(yàn) 運(yùn)用開采實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行可開采資源量評價 該方法主要適用于中小型水源地的地下水資源評價 開采抽水法試驗(yàn)外推法補(bǔ)償疏干法 開采抽水法是按實(shí)際抽水量進(jìn)行抽水試驗(yàn) 并對地下水進(jìn)行可開采資源量評價的一種方法 抽水時期 旱季 why 為了用抽水試驗(yàn)揭露當(dāng)?shù)氐叵滤难a(bǔ)給能力 一般選擇旱季開始抽水 延續(xù)時間 盡量延長抽水時間 在抽水量達(dá)到設(shè)計(jì)開采量后 一般至少為整個旱季 1個月 從抽水到恢復(fù)水位期間進(jìn)行全面觀測 水位觀測結(jié)果可能出現(xiàn)兩種情形 可開采量評價 在長期抽水過程中 如果水位達(dá)到設(shè)計(jì)降深并趨近穩(wěn)定狀態(tài) 即鉆孔水位下降值保持在一個穩(wěn)定的水平上 不再隨時間繼續(xù)下降 并且抽水量大于或等于需水量 停抽后 水位又能較快地恢復(fù)到原來的水平 這就表明實(shí)際抽水量小于開采條件下的補(bǔ)給能力 按需水量開采是有保證的 這時 實(shí)際的抽水量就是可開采資源量 開采試驗(yàn)法 第一種情況 恢復(fù)曲線 水位降深曲線 水位觀測結(jié)果可能出現(xiàn)兩種情形 如果在長期定流量抽水過程中 井中水位不穩(wěn)定 特別是觀測孔水位具有持續(xù)下降的趨勢 停抽后 水位雖有恢復(fù) 但始終達(dá)不到原始水位 說明抽水量已超過開采條件下的補(bǔ)給能力 按此抽水量開采是沒有保證的 這時 需要進(jìn)行下列工作 單位儲存量法 開采試驗(yàn)法 第二種情況 近似直線下降 降深 時間曲線 單位儲存量法 用開采情況下抽水穩(wěn)定 水位下降較均勻若干資料計(jì)算的水位資料式中 F為水位下降1m時儲存量的減少量 簡稱單位儲存量 m3 m S為 t時段的水位降深 m 用水位恢復(fù)資料進(jìn)行校驗(yàn)抽水量是由兩部分組成一是開采條件下的補(bǔ)給量 二是含水層中消耗的儲存量 開采試驗(yàn)法小結(jié) 用旱季抽水所求的補(bǔ)給量評價地下水可開采資源量結(jié)果是比較保守的 不同的開采條件下 Q補(bǔ)是有可能不同的 即Q補(bǔ)是一個與開采條件有關(guān)的變量 因此 為了更準(zhǔn)確評價可開采資源量 應(yīng)在開采過程中繼續(xù)進(jìn)行水位的長期觀測 逐步用多年平均補(bǔ)給量進(jìn)行評價 開采抽水法評價地下水可開采資源量 往往需要進(jìn)行相當(dāng)長的抽水試驗(yàn) 必然要花費(fèi)較多的人力 物力 因此 該方法只有在難以查清地下水補(bǔ)給條件而又急需進(jìn)行評價 且供水部門對用水量的保證程度要求又比較高時 才采用這種方法 開采試驗(yàn)法 實(shí)例 開采試驗(yàn)法 實(shí)例 根據(jù)多個流程的抽水量 降深關(guān)系 確定可開采資源量 適用條件 抽水設(shè)備能力限制 達(dá)不到實(shí)際需水量情況下含水層富水程度較好 補(bǔ)給充足要求 至少進(jìn)行三次降深最大抽水量盡量接近實(shí)際需水量最大降深盡量接近設(shè)計(jì)降深 注意事項(xiàng) 1 以穩(wěn)定流為基礎(chǔ) 2 抽水水位降深不能太小 3 利用該方法推算可開采量時 必須充分考慮地下水的補(bǔ)給情況 充分利用含水層的儲水空間和調(diào)節(jié)能力 通過抽水試驗(yàn)進(jìn)行地下水可開采資源量的評價方法 適用條件 地下水補(bǔ)給在時間上分配不均勻含水層具有一定的調(diào)節(jié)能力 但分布面積有限必要條件 借用的儲存量滿足旱季開采量的需要雨季補(bǔ)給量除滿足當(dāng)前開采量外 還能補(bǔ)償旱季動用的儲存量 抽水井水位下降 流量過程線與補(bǔ)給關(guān)系 旱季 雨季 下降迅速 等速下降開采量大于旱季補(bǔ)給能力 評價步驟 1 旱季開采量 通過求單位儲存量 繼而計(jì)算旱季開采量 2 雨季補(bǔ)給量 3 評價可開采資源量 評價步驟之一 計(jì)算旱季開采量 在旱季進(jìn)行開采抽水試驗(yàn) 因?yàn)楹导狙a(bǔ)給量基本沒有 完全靠疏干儲存量來維持抽水 再者由于蓄水構(gòu)造范圍有限 抽水降落漏斗極易擴(kuò)展到邊界 所以抽水過程中的水量均衡式為則式中 F為單位儲存量 m3 m Q抽為試驗(yàn)抽水量 m3 d t s為抽水過程中水位急速下降后開始平穩(wěn)等速下降的延續(xù)時間 d 和相應(yīng)的水位下降值 m 評價步驟之一 計(jì)算旱季開采量 求出單位儲存量后 再根據(jù)含水層的厚度和取水設(shè)備的能力給出最大允許降深Smax 再查明整個旱季時間T旱 則可以計(jì)算旱季的開采量 Q開 即 式中 S0為開采抽水開始等幅下降時井中的水位降深 m 可根據(jù)地下水動力學(xué)的有關(guān)公式確定開始等幅下降的時間 評價步驟之二 計(jì)算雨季補(bǔ)給量 地下水雨季補(bǔ)給量除了保證雨季的開采外 多余部分就要補(bǔ)償疏干的儲存量 引起水位等幅回升 因此雨季補(bǔ)給量等于抽水量與補(bǔ)償疏干的儲存量之和 即 式中 F 為水位回升時的單位補(bǔ)償量 可以近似認(rèn)為與水位下降時的單位儲存相同 為水位回升速率 m d 可以根據(jù)旱季抽水試驗(yàn)資料求得 Q 抽為雨季抽水試驗(yàn)的抽水量 m3 d 評價步驟之三 評價可開采資源 如果地下水一年接受補(bǔ)給的時間為T雨 由此可以得到補(bǔ)給總量 Q補(bǔ) T雨 把補(bǔ)給總量分配到全年即得到年平均補(bǔ)給量 評價步驟之三 評價可開采資源 結(jié)論分析Q補(bǔ) Q開 則計(jì)算的Q開可作為可開采資源量 Q補(bǔ) Q開 則應(yīng)以Q補(bǔ)作為可開采資源量 考慮開采時水文氣象因素變化對開采的影響 為了安全起見 可開采資源量應(yīng)乘以一個小于1的安全系數(shù) 一般取0 5 1 使之總是小于補(bǔ)給量 以保證長期開采的需要 補(bǔ)償疏干法 實(shí)例 某新建水源地 據(jù)勘探查明 含水層為厚層灰?guī)r 呈條帶狀分布 面積約十平方公里 灰?guī)r分布區(qū)有間歇性河 故巖溶水的補(bǔ)給來源主要是季節(jié)性河水滲漏和降水滲入 為了評價開采量 在整個旱季作了長期抽水試驗(yàn) 試驗(yàn)資料歸納如下圖所示 勘查年的旱季時間t開 253天 雨季補(bǔ)給時間為T補(bǔ) 112天 允許降深規(guī)定為Smax 23米 抽水試驗(yàn)和恢復(fù)試驗(yàn)曲線 補(bǔ)償疏干法 實(shí)例 按旱季抽水資料求出 F值 求開采量 把允許降深作為旱季末期的最大降深 令t開 253天求補(bǔ)給量 分析當(dāng)?shù)囟嗄晁臍庀筚Y料后 取安全系數(shù)r 0 7 綜合計(jì)算結(jié)果 Q補(bǔ) Q開 故開采量1841 2m3 d是有補(bǔ)給保證又能取出來的開采量 1基本原理和均衡方程式2水量均衡法評價的主要步驟3均衡計(jì)算中的頻率分析4實(shí)例分析 1基本原理和均衡方程式 水量均衡法的基本原理 任一時間段的補(bǔ)給量和消耗量之差 等于地下水系統(tǒng)中水體積的變化量 天然條件下水量均衡方程式 或式中 Q補(bǔ)為計(jì)算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)各補(bǔ)給量總和 m3 d Q排為計(jì)算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)各排泄量總和 m3 d Q儲為計(jì)算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)儲存量的變化量 m3 d 天然多年均衡方程式 天然條件下 多年周期變化 可以用多年平均補(bǔ)給量之和或多年平均排泄量之和來計(jì)算地下水系統(tǒng)的補(bǔ)給資源量 式中 多年平均補(bǔ)給量之