水資源開發(fā)及保護電子教案

1、第五章第五章 水資源數(shù)量評價水資源數(shù)量評價 7 地下水水源地地下水水源地供水能力的定量分析方法供水能力的定量分析方法 一、開采試驗法一、開采試驗法 按照設(shè)計開采條件（開采降深、開采量）或接近按照設(shè)計開采條件（開采降深、開采量）或接近 開采開采條件進行較長時間抽水試驗，根據(jù)抽水試驗資料條件進行較長時間抽水試驗，根據(jù)抽水試驗資料 確定可開確定可開采資源量的方法稱之為開采試驗法采資源量的方法稱之為開采試驗法 。 1）水位流量達到穩(wěn)定狀態(tài)）水位流量達到穩(wěn)定狀態(tài) 實際抽水量就是可開采量實際抽水量就是可開采量 2）抽水流量達到設(shè)計要求，但水位處于非穩(wěn)定狀態(tài)）抽水流量達到設(shè)計要求，但水位處于非穩(wěn)定狀態(tài) 水均

2、衡方程式為：水均衡方程式為： （Q抽抽-Q補補 ） t .F .S Q抽抽= Q補補 + .F .S/ t一、開采試驗法一、開采試驗法1、開采抽水法、開采抽水法7 地下水水源地供水能力的定量分析方法地下水水源地供水能力的定量分析方法2、試驗外推法試驗外推法QS 曲線類型曲線類型 確定依據(jù)確定依據(jù) 直線型：直線型： Q=A.S 在在 Q-S 坐標系內(nèi)為坐標系內(nèi)為直線直線 拋物線型：拋物線型： S=AQ+BQ2 在在 Q-S0 坐標系內(nèi)為直坐標系內(nèi)為直線線 指數(shù)型：指數(shù)型： Q=A.SB 在在 lgQ lgS 坐標系內(nèi)為直坐標系內(nèi)為直線線 對數(shù)型：對數(shù)型： Q=A+BlgS 在在 Q lgS 坐標

3、系內(nèi)為直坐標系內(nèi)為直線線 求解系數(shù)求解系數(shù)A、B 3）外推范圍）外推范圍 直線型：直線型： 1.5-1.75倍倍 其他曲線型：其他曲線型：1.75-2.0倍倍 一、開采試驗法一、開采試驗法二、二、 解析法解析法 1、概念概念 根據(jù)水文地質(zhì)條件和開采方案，選用地下水動根據(jù)水文地質(zhì)條件和開采方案，選用地下水動力學(xué)中相應(yīng)的的井流公式來計算井群的涌水量的方法稱之力學(xué)中相應(yīng)的的井流公式來計算井群的涌水量的方法稱之為解析法。為解析法。 2、評價的步驟、評價的步驟 （1） 水文地質(zhì)條件的概化水文地質(zhì)條件的概化 含水層均質(zhì)性概化含水層均質(zhì)性概化 含水層的邊界條件概化含水層的邊界條件概化 （2） 選擇正確的計算

4、公式建立數(shù)學(xué)模型選擇正確的計算公式建立數(shù)學(xué)模型 （3） 計算開采量計算開采量 （4） 評價補給量保證程度評價補給量保證程度二、二、 解析法解析法 3、井群干擾法、井群干擾法 井群干擾法適用于井?dāng)?shù)不多，抽水井比較集中的取水井群干擾法適用于井?dāng)?shù)不多，抽水井比較集中的取水方式，如城鄉(xiāng)供水，工礦企業(yè)供水等集中供水源地。由于方式，如城鄉(xiāng)供水，工礦企業(yè)供水等集中供水源地。由于這類水源地往往數(shù)個井同時開采，各井之間會相互干擾，這類水源地往往數(shù)個井同時開采，各井之間會相互干擾，在各井降深保持不變的情況下，每口井的出水量比單井抽在各井降深保持不變的情況下，每口井的出水量比單井抽水時要小，若欲使涌水量不變，則要增

5、大各井的降深。因水時要小，若欲使涌水量不變，則要增大各井的降深。因此在評價開采量時，要充分考慮多井的干擾問題。下面的此在評價開采量時，要充分考慮多井的干擾問題。下面的實例可以了解解析法的水量評價過程。實例可以了解解析法的水量評價過程。二、解析法二、解析法 實例計算實例計算 某水源地位于內(nèi)蒙古高原低山丘陵河谷地帶，某水源地位于內(nèi)蒙古高原低山丘陵河谷地帶，平均降水量為平均降水量為222mm，且集中在，且集中在7、8、9三個月；河谷寬三個月；河谷寬約約30m，河床除雨季外，常年干枯。河谷內(nèi)為第四系砂礫，河床除雨季外，常年干枯。河谷內(nèi)為第四系砂礫石堆積，含水層平均厚度為石堆積，含水層平均厚度為17m，

6、地下水埋深，地下水埋深2m，主要為，主要為降水和地表水補給。河谷兩側(cè)和底部是巖漿巖，表層強烈降水和地表水補給。河谷兩側(cè)和底部是巖漿巖，表層強烈風(fēng)化。風(fēng)化。 為了評價該水源地的可開采資源量，進行了勘探和試驗為了評價該水源地的可開采資源量，進行了勘探和試驗工作，勘探孔和試驗孔的布置如圖工作，勘探孔和試驗孔的布置如圖4.9所示。開采方案是沿所示。開采方案是沿河谷中心布置九口開采井，井距約河谷中心布置九口開采井，井距約1km。根據(jù)條件分析選。根據(jù)條件分析選用潛水完整井非穩(wěn)定流群井公式計算：用潛水完整井非穩(wěn)定流群井公式計算：3、井群干擾法、井群干擾法評價步驟：評價步驟： （1）水文地質(zhì)條件的概化）水文地

7、質(zhì)條件的概化n邊界條件：把河谷兩岸概化為直線平行不透水邊界，邊界條件：把河谷兩岸概化為直線平行不透水邊界，考慮基巖有風(fēng)化裂隙水補給，將含水層寬度由考慮基巖有風(fēng)化裂隙水補給，將含水層寬度由300m放寬至放寬至500m。n介質(zhì)條件：由于含水層沿河方向不均勻分布，分為介質(zhì)條件：由于含水層沿河方向不均勻分布，分為3個個塊段。井孔的布局以及映射見圖塊段。井孔的布局以及映射見圖4.10。二、解析法二、解析法3、井群干擾法、井群干擾法 （2）參數(shù)的選擇）參數(shù)的選擇n 根據(jù)抽水試驗的資料，求出了根據(jù)抽水試驗的資料，求出了3個試驗場段的水文地個試驗場段的水文地質(zhì)參數(shù)和平均值。詳見表質(zhì)參數(shù)和平均值。詳見表4.5。

8、n 對于疏干時間，由于區(qū)內(nèi)每年對于疏干時間，由于區(qū)內(nèi)每年7、8、9三個月為雨季，三個月為雨季，有降水和河水補給，故確定疏干時間為有降水和河水補給，故確定疏干時間為9個月（個月（275d）。）。二、解析法二、解析法表表4.5 試驗場參數(shù)及井的抽水量試驗場參數(shù)及井的抽水量井井?dāng)?shù)數(shù) 含含 水水 層層 第一段第一段 第二段第二段 第三段第三段平均值平均值開開采采總總量量(m3/d)疏疏干干時時間間(d)寬寬度度長長度度厚厚度度T=226.88 (m2/d) K=16.18 (m/d) a=2.84 103 (m2/d) T=490.56 (m2/d) K=29.73 (m/d) a=5.01 103

9、(m2/d)T=372.24 (m2/d) K=22.15 (m/d) a=5.47 103 (m2/d)T=363.23 (m2/d) K=22.99 (m/d ）a=4.44 103 (m2/d) (m)(m)(m)9500805117 井井 號號1391110125784980275 抽水量抽水量(m3/d)4003006008008005736724493863、井群干擾法、井群干擾法 （3）計算降深值）計算降深值n用用上述數(shù)據(jù)代入公式進行計算。由于平行邊界相距較近，上述數(shù)據(jù)代入公式進行計算。由于平行邊界相距較近，映射次數(shù)較多，所以采用表格形式進行計算較方便。例如映射次數(shù)較多，所以采用

10、表格形式進行計算較方便。例如先計算中心區(qū)先計算中心區(qū)10號井的降深值，首先從圖上查出實井和虛號井的降深值，首先從圖上查出實井和虛井與該井的距離井與該井的距離ri,算出算出ri2,分別計算出各場段分別計算出各場段i,利用井函數(shù)利用井函數(shù)表查得表查得W（i），然后代入公式，計算出），然后代入公式，計算出S10。計算時取了。計算時取了5次對稱映射，分別對中心區(qū)的次對稱映射，分別對中心區(qū)的11號、號、10號、號、12號和號和5號井進號井進行了計算，其結(jié)果依次為行了計算，其結(jié)果依次為6.84m、7.77m、6.80m、6.80m，僅占含水層平均厚度的僅占含水層平均厚度的40%45.7%。二、二、 解析法

11、解析法3、井群干擾法、井群干擾法 （4）評價評價n 根據(jù)該河谷段降水入滲量及河床潛流量的計算，按總開根據(jù)該河谷段降水入滲量及河床潛流量的計算，按總開采量采量4980m3/d計算，整個旱季才疏干含水層的一半，到雨計算，整個旱季才疏干含水層的一半，到雨季是可以得到補償?shù)?。因此，從水量平衡的角度來看，開季是可以得到補償?shù)?。因此，從水量平衡的角度來看，開采量是有保證的。除此以外，開采方案的最終確定還須考采量是有保證的。除此以外，開采方案的最終確定還須考慮生態(tài)保護問題，對未來地下水埋深的平面分布進行分析，慮生態(tài)保護問題，對未來地下水埋深的平面分布進行分析，并扣除生態(tài)用水量，余下的水量才是可供開發(fā)利用的。

12、并扣除生態(tài)用水量，余下的水量才是可供開發(fā)利用的。二、二、 解析法解析法4、開采強度法開采強度法 在井?dāng)?shù)很多，井位分散，開采面積較大的地區(qū)，當(dāng)井在井?dāng)?shù)很多，井位分散，開采面積較大的地區(qū)，當(dāng)井位分布均勻，各井開采量相差不大時，可將這個區(qū)域概化位分布均勻，各井開采量相差不大時，可將這個區(qū)域概化成規(guī)則的開采區(qū)，再把井群的開采量換算出開采強度，再成規(guī)則的開采區(qū)，再把井群的開采量換算出開采強度，再利用開采強度與水位之間的變化關(guān)系來推算設(shè)計降深時的利用開采強度與水位之間的變化關(guān)系來推算設(shè)計降深時的開采量的方法稱之為開采強度法。開采量的方法稱之為開采強度法。二、二、 解析法解析法三三 數(shù)值法數(shù)值法 （一）概述

13、（一）概述 1、數(shù)值法的優(yōu)點、數(shù)值法的優(yōu)點 隨著計算機的普及應(yīng)用，數(shù)值方法得到了迅速發(fā)展。近隨著計算機的普及應(yīng)用，數(shù)值方法得到了迅速發(fā)展。近20年來，數(shù)值法在地下水資源評價中得到廣泛的應(yīng)用，年來，數(shù)值法在地下水資源評價中得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)已成為地下水資源評價的最主要的方法。用數(shù)值法評現(xiàn)已成為地下水資源評價的最主要的方法。用數(shù)值法評價地下水資源，有著其它方法無法比擬的優(yōu)點：價地下水資源，有著其它方法無法比擬的優(yōu)點： 數(shù)值法可以解決復(fù)雜水文地質(zhì)條件和地下水開發(fā)利數(shù)值法可以解決復(fù)雜水文地質(zhì)條件和地下水開發(fā)利用條件下的地下水資源評價問題，如非均質(zhì)含水層、各用條件下的地下水資源評價問題，如非均質(zhì)含水層、

14、各類復(fù)雜邊界含水層、多層含水層地下水開采問題等類復(fù)雜邊界含水層、多層含水層地下水開采問題等；三三 數(shù)值法數(shù)值法 （一）概述（一）概述 1、數(shù)值法的優(yōu)點數(shù)值法的優(yōu)點 用數(shù)值法可進行地下水補給資源量和可開采資源量的評用數(shù)值法可進行地下水補給資源量和可開采資源量的評價；價； 通過對已知地下水動態(tài)（地下水位）的擬合，可以識別通過對已知地下水動態(tài)（地下水位）的擬合，可以識別水文地質(zhì)條件，如水文地質(zhì)參數(shù)、邊界條件、均衡項等，有水文地質(zhì)條件，如水文地質(zhì)參數(shù)、邊界條件、均衡項等，有助于進一步認識水文地質(zhì)條件；助于進一步認識水文地質(zhì)條件； 可以預(yù)測各種開采方案條件下地下水位的變化?？梢灶A(yù)測各種開采方案條件下地下

15、水位的變化。 （一）（一）概述概述 2、數(shù)值法特點、數(shù)值法特點 數(shù)值法是一種近似解法。它是以地下水運動的微分方程數(shù)值法是一種近似解法。它是以地下水運動的微分方程的定解問題為基礎(chǔ)，將表示水位隨時間和空間連續(xù)變化的的定解問題為基礎(chǔ)，將表示水位隨時間和空間連續(xù)變化的函數(shù)離散化，求得函數(shù)在有限結(jié)點（或網(wǎng)格）上的近似值。函數(shù)離散化，求得函數(shù)在有限結(jié)點（或網(wǎng)格）上的近似值。 例如地下水資源評價時，用解析法可以求出任意時間例如地下水資源評價時，用解析法可以求出任意時間和任意點的水位值，而數(shù)值法只能求出空間上有限個結(jié)點和任意點的水位值，而數(shù)值法只能求出空間上有限個結(jié)點在有限時刻的水位近似值，但只要近似值能滿足

16、精度要求，在有限時刻的水位近似值，但只要近似值能滿足精度要求，就可以用于解決實際水文地質(zhì)問題。就可以用于解決實際水文地質(zhì)問題。 三三 數(shù)值法數(shù)值法 （一）（一）概述概述 2、數(shù)值法的特點、數(shù)值法的特點 目前，用于水文地質(zhì)計算的數(shù)值法主要有有限差目前，用于水文地質(zhì)計算的數(shù)值法主要有有限差分法和有限單元法兩種。他們都是將描述地下水運分法和有限單元法兩種。他們都是將描述地下水運動的定解問題用不同的方式離散化，使復(fù)雜的定解動的定解問題用不同的方式離散化，使復(fù)雜的定解問題化成簡單的代數(shù)方程組，求得函數(shù)在有限結(jié)點問題化成簡單的代數(shù)方程組，求得函數(shù)在有限結(jié)點（或網(wǎng)格）上的不同時刻的近似值。數(shù)值法是一種（或網(wǎng)

17、格）上的不同時刻的近似值。數(shù)值法是一種“近似解法近似解法”。 三三 數(shù)值法數(shù)值法 （一）概述（一）概述 3、數(shù)值法的分類數(shù)值法的分類 1) 有限差分法有限差分法 有限差分法是一種經(jīng)典的數(shù)值計算方法。其基本思想有限差分法是一種經(jīng)典的數(shù)值計算方法。其基本思想是，用滲兩組正交的直線把計算區(qū)域剖分成有限個亞區(qū)域，是，用滲兩組正交的直線把計算區(qū)域剖分成有限個亞區(qū)域，用有限個離散的亞區(qū)域集合代替連續(xù)的滲流區(qū)，在這些離散用有限個離散的亞區(qū)域集合代替連續(xù)的滲流區(qū)，在這些離散點上用差商近似地代替微商，將微分方程及其定解條件化為點上用差商近似地代替微商，將微分方程及其定解條件化為各離散點上的代數(shù)方程（稱之為差分方

18、程），然后求解差分各離散點上的代數(shù)方程（稱之為差分方程），然后求解差分方程，從而得到微分方程的解在離方程，從而得到微分方程的解在離 散點上的近似值散點上的近似值 。三三 數(shù)值法數(shù)值法圖4-1 模擬區(qū)剖分網(wǎng)格圖TC6G3TC7TC3G2TC5TC4TC2TC1變流量邊界一般水頭邊界隔水邊界觀測井G2抽水井TC4圖 例 （一）概述（一）概述 3、數(shù)值法的分類、數(shù)值法的分類 2) 有限單元法有限單元法 有限單元法通常剖分成三角形，四邊形來求解偏微分方程有限單元法通常剖分成三角形，四邊形來求解偏微分方程定解問題一種有效的數(shù)值方法，隨著計算機的出現(xiàn)和發(fā)展，定解問題一種有效的數(shù)值方法，隨著計算機的出現(xiàn)和發(fā)

19、展，該方法已經(jīng)成功地用來研究和解決各種領(lǐng)域的許多問題。與該方法已經(jīng)成功地用來研究和解決各種領(lǐng)域的許多問題。與有限差分法相同，用有限單元法求解地下水流動問題時，也有限差分法相同，用有限單元法求解地下水流動問題時，也是通過區(qū)域剖分和插值方法將描述地下水流動的定解問題化是通過區(qū)域剖分和插值方法將描述地下水流動的定解問題化為代數(shù)方程組進行求解的，依據(jù)建立代數(shù)方程組的途徑不同，為代數(shù)方程組進行求解的，依據(jù)建立代數(shù)方程組的途徑不同，有限單元法又分為迦遼金法和里茲法有限單元法又分為迦遼金法和里茲法 三三 數(shù)值法數(shù)值法 （二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟 1水文地質(zhì)條件分

20、析水文地質(zhì)條件分析 研究和了解計算區(qū)域的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，是運用研究和了解計算區(qū)域的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，是運用數(shù)值法進行地下水資源評價的基礎(chǔ)。根據(jù)評價區(qū)的地質(zhì)、數(shù)值法進行地下水資源評價的基礎(chǔ)。根據(jù)評價區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、評價的任務(wù)、取水工程的類型、布局等。水文地質(zhì)條件、評價的任務(wù)、取水工程的類型、布局等。合理地確定計算區(qū)域以及邊界的位置和性質(zhì)。此外，對合理地確定計算區(qū)域以及邊界的位置和性質(zhì)。此外，對區(qū)域水文地質(zhì)條件的了解，還有助于下一步進行識別模區(qū)域水文地質(zhì)條件的了解，還有助于下一步進行識別模型。為此應(yīng)查明含水介質(zhì)條件、水的流動條件以及邊界型。為此應(yīng)查明含水介質(zhì)條件、水的流動條件以及邊界

21、條件等三方面條件等三方面。三三 數(shù)值法數(shù)值法 （1）查明含水層在空間的分布形狀（可用頂?shù)装宓戎稻€）查明含水層在空間的分布形狀（可用頂?shù)装宓戎稻€圖來表示）；查明含水介質(zhì)厚度的變化（可用含水層厚度等圖來表示）；查明含水介質(zhì)厚度的變化（可用含水層厚度等值線圖表示）；查明含水層透水性、儲水性的變化情況，做值線圖表示）；查明含水層透水性、儲水性的變化情況，做出含水層非均質(zhì)分區(qū)圖，即根據(jù)滲透系數(shù)出含水層非均質(zhì)分區(qū)圖，即根據(jù)滲透系數(shù)K和貯水系數(shù)和貯水系數(shù)s（或給水度（或給水度）進行分區(qū)；查明主含水層與其它含水層的水）進行分區(qū)；查明主含水層與其它含水層的水力關(guān)系，是否有天窗、斷層等溝通，還要查明弱透水層及相力

22、關(guān)系，是否有天窗、斷層等溝通，還要查明弱透水層及相鄰含水層的空間分布和厚度的變化鄰含水層的空間分布和厚度的變化。 1水文地質(zhì)條件分析水文地質(zhì)條件分析（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 （2）查明是承壓水還是無壓水流，或是承壓轉(zhuǎn)）查明是承壓水還是無壓水流，或是承壓轉(zhuǎn)為無壓區(qū)域；是層流還是紊流；是一維流、二維為無壓區(qū)域；是層流還是紊流；是一維流、二維流還是三維流；對復(fù)雜的巖溶水存在管流、非連流還是三維流；對復(fù)雜的巖溶水存在管流、非連續(xù)流時，也應(yīng)進行概化，便于選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)模續(xù)流時，也應(yīng)進行概化，便于選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。型。1水文地質(zhì)條件分析水

23、文地質(zhì)條件分析（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 （3）區(qū)域邊界定義了計算區(qū)的范圍，而邊界的性質(zhì)對地）區(qū)域邊界定義了計算區(qū)的范圍，而邊界的性質(zhì)對地下水資源評價結(jié)果有著較大的影響，因而查明邊界的空間下水資源評價結(jié)果有著較大的影響，因而查明邊界的空間分布形狀以及邊界的性質(zhì)，給出邊界值，是運用數(shù)值法進分布形狀以及邊界的性質(zhì)，給出邊界值，是運用數(shù)值法進行地下水資源評價的重要工作。行地下水資源評價的重要工作。 一般而言，應(yīng)把一個完整的地下水系統(tǒng)作為計算和評價一般而言，應(yīng)把一個完整的地下水系統(tǒng)作為計算和評價區(qū)域，且最好以天然邊界作為計算域的邊界，如地

24、表分水區(qū)域，且最好以天然邊界作為計算域的邊界，如地表分水嶺、地表水體、斷層接觸、侵入巖體接觸、地層界線等。嶺、地表水體、斷層接觸、侵入巖體接觸、地層界線等。1水文地質(zhì)條件分析水文地質(zhì)條件分析（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 實際水文地質(zhì)條件是十分復(fù)雜的，要想完善地建立描實際水文地質(zhì)條件是十分復(fù)雜的，要想完善地建立描述計算區(qū)地下水系統(tǒng)的數(shù)值模型是困難的。因此，應(yīng)根述計算區(qū)地下水系統(tǒng)的數(shù)值模型是困難的。因此，應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)條件和工作的目的，對實際的水文地質(zhì)條件據(jù)水文地質(zhì)條件和工作的目的，對實際的水文地質(zhì)條件進行簡化，抽象出能用文字、表格或圖

25、形等簡潔方式表進行簡化，抽象出能用文字、表格或圖形等簡潔方式表達地下水運動規(guī)律的水文地質(zhì)概念模型。這一過程稱為達地下水運動規(guī)律的水文地質(zhì)概念模型。這一過程稱為水文地質(zhì)條件的概化，水文地質(zhì)條件的概化，2建立水文地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型建立水文地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 其原則為：其原則為： 根據(jù)評價的目的要求，所概化的水文地質(zhì)概念模型根據(jù)評價的目的要求，所概化的水文地質(zhì)概念模型 應(yīng)反映地下水系統(tǒng)的主要功能和特征；應(yīng)反映地下水系統(tǒng)的主要功能和特征； 概念模型應(yīng)盡量簡單明了；概念模型應(yīng)盡量簡單明了； 概念模型應(yīng)能被用

26、于進一步的定量描述，以便于建立描概念模型應(yīng)能被用于進一步的定量描述，以便于建立描述符合研究區(qū)地下水運動規(guī)律的微分方程的定解問題述符合研究區(qū)地下水運動規(guī)律的微分方程的定解問題2建立水文地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型建立水文地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 水文地質(zhì)條件的概化通常包括以下幾個方面：水文地質(zhì)條件的概化通常包括以下幾個方面： 計算區(qū)幾何形狀的概化；計算區(qū)幾何形狀的概化； 含水層性質(zhì)的概化，如承壓、潛水或承壓轉(zhuǎn)無壓含水層性質(zhì)的概化，如承壓、潛水或承壓轉(zhuǎn)無壓 含水層，單層或多層含水層系統(tǒng)等；含水層，單層或多層含水層系統(tǒng)

27、等； 邊界性質(zhì)的概化；邊界性質(zhì)的概化； 參數(shù)性質(zhì)參數(shù)性質(zhì)(均質(zhì)或非均質(zhì)、各向同性或各向異性均質(zhì)或非均質(zhì)、各向同性或各向異性) 的概化；的概化； 地下水流狀態(tài)的概化，如二維流或三維流。地下水流狀態(tài)的概化，如二維流或三維流。2建立水文地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型建立水文地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 為了驗證所建立的數(shù)值模型是否符合實際，還要根據(jù)為了驗證所建立的數(shù)值模型是否符合實際，還要根據(jù)抽水試驗的水位動態(tài)來檢驗其是否正確，即在給定參數(shù)、抽水試驗的水位動態(tài)來檢驗其是否正確，即在給定參數(shù)、各補排量和邊界、初始條件下，通過比

28、較計算水位與實際各補排量和邊界、初始條件下，通過比較計算水位與實際觀測水位，驗證該數(shù)值模型的正確性。這一過程，稱為模觀測水位，驗證該數(shù)值模型的正確性。這一過程，稱為模型識別或水文地質(zhì)條件識別。識別既可以對水文地質(zhì)參數(shù)型識別或水文地質(zhì)條件識別。識別既可以對水文地質(zhì)參數(shù)進行識別，也可以對水文地質(zhì)邊界性質(zhì)、含水層結(jié)構(gòu)作進進行識別，也可以對水文地質(zhì)邊界性質(zhì)、含水層結(jié)構(gòu)作進一步的確認。一步的確認。3確定模擬期和預(yù)報期確定模擬期和預(yù)報期4水文地質(zhì)條件識別水文地質(zhì)條件識別（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 識別的判別準則為：識別的判別準則為：計算的地下

29、水流場應(yīng)與實際地下水流場基本一致，計算的地下水流場應(yīng)與實際地下水流場基本一致， 即兩者的地下水位等值線應(yīng)基本吻合；即兩者的地下水位等值線應(yīng)基本吻合；模擬期計算的地下水位應(yīng)與實際變化趨勢一致，模擬期計算的地下水位應(yīng)與實際變化趨勢一致， 即要求兩者的水位動態(tài)過程基本吻合；即要求兩者的水位動態(tài)過程基本吻合；實際地下水補排差應(yīng)接近于計算的含水層儲存量實際地下水補排差應(yīng)接近于計算的含水層儲存量 的變化值；的變化值；識別后的水文地質(zhì)參數(shù)、含水層結(jié)構(gòu)和邊界條件符識別后的水文地質(zhì)參數(shù)、含水層結(jié)構(gòu)和邊界條件符 合實際水文地質(zhì)條件。合實際水文地質(zhì)條件。4水文地質(zhì)條件識別水文地質(zhì)條件識別（二）數(shù)值法評價地下水資源的

30、一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 滿足以上準則，則認為數(shù)值模型反映了計算區(qū)的地滿足以上準則，則認為數(shù)值模型反映了計算區(qū)的地下水流動規(guī)律，可用于地下水資源評價和預(yù)報。反之，下水流動規(guī)律，可用于地下水資源評價和預(yù)報。反之，則需要對水文地質(zhì)概念模型進行適當(dāng)修改，以達到上述則需要對水文地質(zhì)概念模型進行適當(dāng)修改，以達到上述要求。識別過程不僅僅是對參數(shù)進行調(diào)整，而且包括適要求。識別過程不僅僅是對參數(shù)進行調(diào)整，而且包括適當(dāng)調(diào)整地下水的補排量、含水層結(jié)構(gòu)和邊界條件及邊界當(dāng)調(diào)整地下水的補排量、含水層結(jié)構(gòu)和邊界條件及邊界值。識別在數(shù)學(xué)運算中稱為解逆問題，由于參數(shù)、補排值。識別在數(shù)學(xué)運

31、算中稱為解逆問題，由于參數(shù)、補排量和邊界條件等可以存在多種組合，故一般逆問題具有量和邊界條件等可以存在多種組合，故一般逆問題具有多解性。在識別過程中，識別因素越少，則識別愈容易。多解性。在識別過程中，識別因素越少，則識別愈容易。識別方法有直接法和間接法，目前一般多用間接法，即識別方法有直接法和間接法，目前一般多用間接法，即試算法試算法。4水文地質(zhì)條件識別水文地質(zhì)條件識別（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法 5地下水資源評價和水位預(yù)報地下水資源評價和水位預(yù)報 經(jīng)過驗證的模型只能說是符合勘探試驗階段實際情況經(jīng)過驗證的模型只能說是符合勘探試驗階段

32、實際情況的模型，用來進行開采動態(tài)預(yù)報時，還應(yīng)考慮開采條件的模型，用來進行開采動態(tài)預(yù)報時，還應(yīng)考慮開采條件下可能出現(xiàn)的變化。一般來說，含水介質(zhì)的水文地質(zhì)參下可能出現(xiàn)的變化。一般來說，含水介質(zhì)的水文地質(zhì)參數(shù)變化不大，但邊界條件和地下水的補給排泄條件可能數(shù)變化不大，但邊界條件和地下水的補給排泄條件可能會隨開采發(fā)生變化。特別是抽水試驗降深不夠大，延續(xù)會隨開采發(fā)生變化。特別是抽水試驗降深不夠大，延續(xù)時間不夠長時，邊界條件的時變問題尚未充分暴露，此時間不夠長時，邊界條件的時變問題尚未充分暴露，此時運用識別后的模型進行地下水開采動態(tài)的水位預(yù)報時，時運用識別后的模型進行地下水開采動態(tài)的水位預(yù)報時，要依據(jù)邊界條

33、件的可能變化情況做出修正。要依據(jù)邊界條件的可能變化情況做出修正。 （二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟（二）數(shù)值法評價地下水資源的一般步驟三三 數(shù)值法數(shù)值法第五章第五章 水資源數(shù)量評價水資源數(shù)量評價8 地下水資源評價的精度與分級地下水資源評價的精度與分級 地下水資源評價工作的深入程度往往與供水水文地質(zhì)調(diào)查的地下水資源評價工作的深入程度往往與供水水文地質(zhì)調(diào)查的階段性有關(guān)。由于各調(diào)查階段投入的工種、工作量、運用的方法、階段性有關(guān)。由于各調(diào)查階段投入的工種、工作量、運用的方法、耗用的時間和經(jīng)費不同，所提交的成果其用途也不同。有的作為耗用的時間和經(jīng)費不同，所提交的成果其用途也不同。有的作為地下水資源開

34、發(fā)利用遠景規(guī)劃的制定依據(jù)；有的可用于水源地及地下水資源開發(fā)利用遠景規(guī)劃的制定依據(jù)；有的可用于水源地及其主體工程技術(shù)設(shè)計，而有的只能為水源地初步可行性研究使用。其主體工程技術(shù)設(shè)計，而有的只能為水源地初步可行性研究使用。 為了使評價的精度與評價的目的相適應(yīng)，全國礦產(chǎn)儲量委員為了使評價的精度與評價的目的相適應(yīng)，全國礦產(chǎn)儲量委員會于會于1994年頒布了年頒布了地下水資源分類分級標準地下水資源分類分級標準（GB1521894）。有關(guān)標準是考慮地下水資源的特點和勘察階段與工程設(shè)計）。有關(guān)標準是考慮地下水資源的特點和勘察階段與工程設(shè)計階段的對應(yīng)性階段的對應(yīng)性，地下水開采技術(shù)和經(jīng)濟的可行性，沿用礦產(chǎn)資源，地下

35、水開采技術(shù)和經(jīng)濟的可行性，沿用礦產(chǎn)資源儲量分級辦法制定的。儲量分級辦法制定的。8 地下水資源評價的精度與分級地下水資源評價的精度與分級 這些標準主要根據(jù)工作區(qū)水文地質(zhì)條件的研究程度和地下這些標準主要根據(jù)工作區(qū)水文地質(zhì)條件的研究程度和地下水資源的研究程度，對所提交的地下水資源量及可開采量（標水資源的研究程度，對所提交的地下水資源量及可開采量（標準中稱之為允許開采量）數(shù)據(jù)劃分五個級別，分別用大寫的英準中稱之為允許開采量）數(shù)據(jù)劃分五個級別，分別用大寫的英文字母文字母A、B、C、D、E表示。其中表示。其中A、B、C級規(guī)定為探明資源級規(guī)定為探明資源量，量，D級為推斷資源量，級為推斷資源量，E級為預(yù)測資源

36、量。級為預(yù)測資源量。 標準規(guī)定衡量評價精度的兩個依據(jù)是工作區(qū)水文地質(zhì)條件的標準規(guī)定衡量評價精度的兩個依據(jù)是工作區(qū)水文地質(zhì)條件的研究程度和地下水資源的研究程度。研究程度和地下水資源的研究程度。 其中水文地質(zhì)條件主要包括含水層特征，地下水補給、徑流、其中水文地質(zhì)條件主要包括含水層特征，地下水補給、徑流、排泄條件及邊界條件，地下水水化學(xué)特征；排泄條件及邊界條件，地下水水化學(xué)特征；8 地下水資源評價的精度與分級地下水資源評價的精度與分級 地下水資源研究程度包括水文地質(zhì)試驗的種類、方法，地下水資源研究程度包括水文地質(zhì)試驗的種類、方法，地下水動態(tài)觀測資料的精度及觀測序列的長短，地下水資源地下水動態(tài)觀測資料

37、的精度及觀測序列的長短，地下水資源計算模型的正確與否以及資源評價方法的合理性，計算所引計算模型的正確與否以及資源評價方法的合理性，計算所引用的原始數(shù)據(jù)和水文地質(zhì)參數(shù)的精度，地下水補給保證程度用的原始數(shù)據(jù)和水文地質(zhì)參數(shù)的精度，地下水補給保證程度等。等。 由于該標準基本沿用了傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)的觀點，如側(cè)重由于該標準基本沿用了傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)的觀點，如側(cè)重于水源地的評價、采用允許開采量的提法，未能體現(xiàn)地下水于水源地的評價、采用允許開采量的提法，未能體現(xiàn)地下水系統(tǒng)和水資源規(guī)劃、科學(xué)管理的基本思想，所以，這些標準系統(tǒng)和水資源規(guī)劃、科學(xué)管理的基本思想，所以，這些標準仍有一定的局限性，但總體來講，仍有一定的指導(dǎo)

38、和借鑒作仍有一定的局限性，但總體來講，仍有一定的指導(dǎo)和借鑒作用?，F(xiàn)將有關(guān)標準綜合歸納如下：用?，F(xiàn)將有關(guān)標準綜合歸納如下：8 地下水資源評價的精度與分級地下水資源評價的精度與分級 一一 A 級級1、評價結(jié)果的作用：、評價結(jié)果的作用： 作為大型水源地開采及改擴建設(shè)計的作為大型水源地開采及改擴建設(shè)計的 依據(jù)依據(jù) 按按1：2.5 萬或萬或1:1萬的精度提供圖件對應(yīng)于供水水萬的精度提供圖件對應(yīng)于供水水 文地質(zhì)調(diào)查的開文地質(zhì)調(diào)查的開 采階段。采階段。2、研究程度：有、研究程度：有3年以上連續(xù)開采及水位年以上連續(xù)開采及水位,開采量開采量,水質(zhì)動態(tài)水質(zhì)動態(tài) 觀測資料。觀測資料。3、以水文地質(zhì)單元為基礎(chǔ)、以水文

39、地質(zhì)單元為基礎(chǔ), 對地下水可開采量進行多年均衡對地下水可開采量進行多年均衡 計算、評價，計算、評價， 有較完善的地下水滲流場的數(shù)學(xué)模型。有較完善的地下水滲流場的數(shù)學(xué)模型。4、對開采過程中地質(zhì)環(huán)境、對開采過程中地質(zhì)環(huán)境問題進行專題研究問題進行專題研究,提出合理開采提出合理開采 地下水的具地下水的具 體方案和措施。體方案和措施。 8 地下水資源評價的精度與分級地下水資源評價的精度與分級 二二 B 級級 1、評價結(jié)果的作用評價結(jié)果的作用：作為水源地技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計的依據(jù)作為水源地技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計的依據(jù)按按1：2.5萬或萬或1:1萬的精度提供圖件萬的精度提供圖件 對應(yīng)于供水水文地質(zhì)對應(yīng)于供水水文地

40、質(zhì)調(diào)查的詳堪階段。調(diào)查的詳堪階段。 2、研究程度：進一步進行勘探工程和水文地質(zhì)試驗、研究程度：進一步進行勘探工程和水文地質(zhì)試驗,進行進行 開開采采1 年以上動態(tài)觀測工作年以上動態(tài)觀測工作,并對關(guān)鍵性問題進行專題并對關(guān)鍵性問題進行專題 研究建立水文研究建立水文 地質(zhì)概念模型。地質(zhì)概念模型。 3、采用多孔抽水試驗、采用多孔抽水試驗,動態(tài)觀測等資料計算不同分區(qū)的動態(tài)觀測等資料計算不同分區(qū)的 水水 文地質(zhì)文地質(zhì) 參數(shù)參數(shù), 用均衡法用均衡法,數(shù)值法對對水源地的可采資源量進數(shù)值法對對水源地的可采資源量進行計算和對比。行計算和對比。 4、論證水源地最優(yōu)開采、論證水源地最優(yōu)開采方案方案,預(yù)測長期開采條件下可

41、能出現(xiàn)預(yù)測長期開采條件下可能出現(xiàn) 的問題。的問題。8 地下水資源評價的精度與分級地下水資源評價的精度與分級 三三 C 級級 1、評價結(jié)果的作用評價結(jié)果的作用：作為城鎮(zhèn)作為城鎮(zhèn) 廠礦供水規(guī)劃的依據(jù)廠礦供水規(guī)劃的依據(jù) 按按1：2.5萬或萬或1:5萬的精度提供圖件對應(yīng)于供水水萬的精度提供圖件對應(yīng)于供水水 文地質(zhì)調(diào)查的初堪階段文地質(zhì)調(diào)查的初堪階段 2、研究程度：通過水文地質(zhì)測繪、研究程度：通過水文地質(zhì)測繪,物探物探,抽水試驗抽水試驗,水質(zhì)水質(zhì) 分分 析析,3年以上動態(tài)觀測工作年以上動態(tài)觀測工作,基本查明主要基本查明主要 水文地質(zhì)水文地質(zhì) 條件條件 3、采用多孔抽水試驗、采用多孔抽水試驗,動態(tài)觀測等資料

42、計算水文地質(zhì)參數(shù)動態(tài)觀測等資料計算水文地質(zhì)參數(shù), 選用合適的方法對水源地的可采資源量進行初步的評價選用合適的方法對水源地的可采資源量進行初步的評價 4、對井深、對井深,井徑井徑,井的井的布局等提出建議布局等提出建議8 地下水資源評價的精度與分級地下水資源評價的精度與分級 四四 D 級級 1、評價結(jié)果的作用評價結(jié)果的作用：作為省作為省,市政府工農(nóng)業(yè)規(guī)劃的依據(jù)市政府工農(nóng)業(yè)規(guī)劃的依據(jù) 按按1：5萬或萬或1:10萬的精度提供圖件萬的精度提供圖件 2、研究程度：進行水文地質(zhì)測繪、研究程度：進行水文地質(zhì)測繪,初步查明地下水的埋初步查明地下水的埋 藏藏, 分布分布,類型及動態(tài)規(guī)律類型及動態(tài)規(guī)律,圈出宜井區(qū)圈

43、出宜井區(qū) 3、初步查明水文地質(zhì)條件、初步查明水文地質(zhì)條件,采用物探和抽水試驗取得參數(shù)采用物探和抽水試驗取得參數(shù), 用均衡法對地下水資源量進行概略計算用均衡法對地下水資源量進行概略計算 4、初步評價地下水的開采條件及可能出現(xiàn)的環(huán)境地質(zhì)問題、初步評價地下水的開采條件及可能出現(xiàn)的環(huán)境地質(zhì)問題8 地下水資源評價的精度與分級地下水資源評價的精度與分級 五五 E 級級 1、E級評價結(jié)果可以作為全國或大區(qū)遠景規(guī)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)劃的級評價結(jié)果可以作為全國或大區(qū)遠景規(guī)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)劃的依據(jù)，提交的成果一般按依據(jù)，提交的成果一般按1：20萬的精度要求。萬的精度要求。 2、水文地質(zhì)研究程度：根據(jù)現(xiàn)有的區(qū)域自然地理、區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)研究程度：根據(jù)現(xiàn)有的區(qū)域自然地理、區(qū)域地質(zhì)和少量的民井資料，利用已有的地質(zhì)圖和航衛(wèi)片，進行一些和少量的民井資料，利用已有的地質(zhì)圖和航衛(wèi)片，進行一些路線調(diào)查，對區(qū)域地下水埋藏條件、含水層的分布和導(dǎo)水性路線調(diào)查，對區(qū)域地下水埋藏條件、含水層的分布和導(dǎo)水性有一個概略推斷，圈出宜井區(qū)或富水地段。有一個概略