第九章地下水資源量的計算與

1、第九章第九章 地下水資源量的計算與評價地下水資源量的計算與評價不可再生礦產(chǎn)資源與儲量術(shù)語解釋不可再生礦產(chǎn)資源與儲量術(shù)語解釋地質(zhì)儲量：在地層中，某種礦產(chǎn)的總量。地質(zhì)儲量按開采價值劃分為表內(nèi)儲量和表外儲量。 表內(nèi)儲量表內(nèi)儲量是指在現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，有開采價值并能獲得社會經(jīng)濟(jì)效益的地質(zhì)儲量。 表外儲量表外儲量是指在現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，開采不能獲得社會經(jīng)濟(jì)效益的地質(zhì)儲量，但當(dāng)?shù)V產(chǎn)價格提高或工藝技術(shù)改進(jìn)后，某些表外儲量可以轉(zhuǎn)變?yōu)楸韮?nèi)儲量可采儲量：是指在現(xiàn)代工藝技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下，能從儲油層中采出的那一部分油量?？稍偕Y源水資源概念可再生資源水資源概念(與不可再生資源對比)水資源水資源廣義水資源（英國大百

2、科全書）：水資源是自然界任何形態(tài)的水，包括氣態(tài)水、液態(tài)水和固態(tài)水。只是對地球水分的簡單描述有用嗎？只是對地球水分的簡單描述有用嗎？狹義水資源：參與陸地水循環(huán)參與陸地水循環(huán)的液態(tài)水（一個水文年），在現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可直接被利用、水質(zhì)滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的水量。地表水資源地表水資源（目前使用的定義，屬于狹義定義）河流徑流量，是一種年復(fù)一年不斷更新的水資源（陸地水循環(huán)量）地下水資源地下水資源(地下水補(bǔ)給量) (天然條件下，多年均地下水補(bǔ)給量地下水補(bǔ)給量地下水排泄量)在一個水文年內(nèi)，地下水所獲得的補(bǔ)給量（地下水循環(huán)量）水資源水資源地表水資源地下水資源重復(fù)量一、水資源評價的內(nèi)容一、水資源評價的內(nèi)容 水資源

3、評價主要是指對水資源數(shù)量、質(zhì)量時空分布特征和開發(fā)利用條件的分析論證。 評價的重點(diǎn)對象一般是在現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下便于開發(fā)利用的淡水資源，特別是能迅速恢復(fù)補(bǔ)充的地表水和地下水。水資源的使用價值取決于水的質(zhì)量和數(shù)量兩個方面。 水資源評價包括水質(zhì)評價和水量評價，水質(zhì)評價是水量評價的前提，水量評價則是評價工作的核心。 通常所講的水資源評價往往是就水量評價而言的，又稱水資源數(shù)量評價。 地下水的使用價值包括水質(zhì)和水量兩個方面。它是否能成為有使用價值的資源，首先由水質(zhì)決定的。在水質(zhì)符合利用要求的前提下。看其可資利用的數(shù)量有多少。 因此，地下水資源評價，應(yīng)同時進(jìn)行水質(zhì)和水量的評價。地下水量的計算和評價比水質(zhì)評價

4、復(fù)雜得多；一般所說的進(jìn)行地下水資源評價，都是在水質(zhì)符合要求的前提下，著重對水量進(jìn)行評價。 水資源數(shù)量評價的內(nèi)容包括：評價區(qū)各種天然水?dāng)?shù)量的時空分布規(guī)律的研究；各種水量的計算及其資源歸屬的分析；可利用量的估算；各類水利用現(xiàn)狀的調(diào)查及其開發(fā)前景的預(yù)測；論證解決供需矛盾的可能途徑、控制調(diào)配水資源應(yīng)采取的工程措施及對策建議等等。 供水水文地質(zhì)勘察的主要任務(wù)之一就是要查明地下水的水質(zhì)和水量，進(jìn)行地下水資源評價。地下水量是處在地下水補(bǔ)給與排泄的動平衡中。是隨著自然和人為因素的改變而變化的。特別是在大量開采地下水后，會引起地下水補(bǔ)給、排泄條件的改變，紿地下水量的準(zhǔn)確計算帶來不少困難。 地下水資源是按一定的地

5、下水系統(tǒng)分布埋藏的，不論是孔隙水、裂隙水還是巖溶水，系統(tǒng)內(nèi)部的水是一個有機(jī)整體，具有密切的水動力聯(lián)系和水化學(xué)組分遷移聚集的完整性。 正確認(rèn)識地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，是評價地下水資源的基礎(chǔ)。特別是在區(qū)域地下水水量評價時，更要注意與外圍地區(qū)的水量聯(lián)系，避免出現(xiàn)水量固化在計算區(qū)和水量重復(fù)計算的問題。 地下水資源量應(yīng)按完整的地下水系統(tǒng)來進(jìn)行。若指定的評價區(qū)僅為地下水系統(tǒng)的某個部分，水量計算時，計算區(qū)應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大，使之覆蓋一個完整的系統(tǒng)。如果評價區(qū)包容若干個地下水系統(tǒng)，則應(yīng)按地下水圈劃的結(jié)果，逐一評價。二、根據(jù)二、根據(jù)“三水轉(zhuǎn)化三水轉(zhuǎn)化”的規(guī)律進(jìn)行評價的規(guī)律進(jìn)行評價 在水文循環(huán)過程中，大氣降

6、水、地表水、地下水是相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化的統(tǒng)一體。一方面，地表水、地下水接受降水的補(bǔ)給并通過蒸散作用將水分釋放到大氣中；另一方面，地表水與地下水也不斷進(jìn)行著水量交換。 就某種意義上說，地表水資源和地下水資源都是“三水轉(zhuǎn)化”的中間產(chǎn)物。 自然條件下，大時空尺度三水轉(zhuǎn)化的數(shù)量和運(yùn)動規(guī)律往往具有宏觀的穩(wěn)定性，大氣水、地表水、地下水之間保持一定的水量轉(zhuǎn)化比例，各地區(qū)水資源的數(shù)量及各種水的更新周期也大體固定。 根據(jù)降水集中程度不同 在時間上可有雨季、旱季，豐水年、平水年、枯水年之分， 在地域上有干旱區(qū)、半干旱區(qū)、濕潤區(qū)之別。 與之相對應(yīng)，地表水量、地下水量也存在季節(jié)性的變化和多年周期的波動現(xiàn)象。不同季節(jié)或

7、不同年份其補(bǔ)給量可以相差很大。 所以，要注意資源量評價與水量評價在時間概念上的差別，避免以枯水年或豐水年份的補(bǔ)給量作為開采條件下水量補(bǔ)給保證程度的論證依據(jù)。 水量轉(zhuǎn)化的問題不僅存在于地表水系統(tǒng)和地下水系統(tǒng)之間，即使在同一系統(tǒng)相鄰子系統(tǒng)之間也是存在的，試圖規(guī)定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格界定轉(zhuǎn)化量的歸屬，往往是不切合實(shí)際的，在實(shí)際工作中，因?yàn)榭紤]到地表水系統(tǒng)和地下水系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)形態(tài)、水動力特征等各方面的明顯差別，地表水資源量評價和地下水資源量評價往往是分開進(jìn)行的，某些水量的重復(fù)計算總是難免的。 根據(jù)三水轉(zhuǎn)化的規(guī)律，對各系統(tǒng)間的水量耦合關(guān)系進(jìn)行分析，在大體確定地表水資源量和地下水資源量的同時，通常考慮兩者的重復(fù)計

8、算量決定取舍，以保證整體水資源量上的整合。至于水資源的開發(fā)利用條件的分析，則應(yīng)綜合考慮地表水、地下水取用條件的經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理性及環(huán)境效應(yīng)，按地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度的思路進(jìn)行，不應(yīng)再將兩者分開。三、根據(jù)發(fā)展變化的觀點(diǎn)進(jìn)行評價三、根據(jù)發(fā)展變化的觀點(diǎn)進(jìn)行評價 隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，人類控制、開發(fā)水資源的能力也會越來越強(qiáng)，一些現(xiàn)代方法利用、開發(fā)的水都有可能成為今后水資源評價的新對象，如海水淡化，陸地劣質(zhì)水的資源化，土壤水的調(diào)控，冰川水、深層地下水的開發(fā)，生態(tài)用水的評價與保護(hù)等等。 1 1地下水資源的特點(diǎn)及分類地下水資源的特點(diǎn)及分類一、地下水資源的特點(diǎn)一、地下水資源的特點(diǎn) 地下水資源，既不同于礦產(chǎn)資源也

9、不同于地表水資源，有它自己的特點(diǎn)。v可恢復(fù)性可恢復(fù)性a處于全球水循環(huán)體系之中b在水資源的評價中要以補(bǔ)給量為核心 v活動性及與周圍環(huán)境的密切聯(lián)系性活動性及與周圍環(huán)境的密切聯(lián)系性v調(diào)節(jié)性調(diào)節(jié)性( (或儲存量的可變性或儲存量的可變性) ) 取決于含水層的規(guī)模和含水介質(zhì)特點(diǎn)取決于含水層的規(guī)模和含水介質(zhì)特點(diǎn)v可恢復(fù)性可恢復(fù)性 當(dāng)人工開采地下水時，在多數(shù)情況下，只要開采量不超過一定限度，雖然井附近的地下水位要降低，使地下水的儲存量暫時減少，但只要停止開采，水位又可逐漸恢復(fù)原位，即地下水的儲存量又得到了補(bǔ)充；這就是地下水的可恢復(fù)性。 固體礦產(chǎn)，開一點(diǎn)就少一點(diǎn)。沒有恢復(fù)補(bǔ)償性質(zhì)，石油等液體礦產(chǎn)也是如此。地下水

10、雖然可以不斷得到補(bǔ)給和更新，開采后可以補(bǔ)充恢復(fù)，但也不是取之不盡、用之不竭的。如果大量超采，也會造成地下水資源的消耗甚至枯竭。v活動性及與周圍環(huán)境的密切聯(lián)系性活動性及與周圍環(huán)境的密切聯(lián)系性 由于地下水與周圍環(huán)境（氣候，水文條件及地質(zhì)條件等）有密切的聯(lián)系，所以大都具有流動或活動性，特別是與地表水聯(lián)系得更加密切，常?？梢曰ハ噢D(zhuǎn)化。這種聯(lián)系反映在含水層的平面和剖面邊界條件上。包括地下水的補(bǔ)給和排泄條件。 考慮到地下水的流動性，可用地下水的流量表示地下水的數(shù)量。由于人工開采地下水后，其邊界條件可能發(fā)生變化。使地下水的流動狀態(tài)改變，所以地下水的天然流量也不能完全反映地下水可被開采利用的數(shù)量。v調(diào)節(jié)性調(diào)節(jié)

11、性( (或儲存量的可變性或儲存量的可變性) ) 地下水在含水層中始終處在不斷地補(bǔ)給和消耗的新舊交替過程中。補(bǔ)給和消耗量在不同年份或季節(jié)是不同的，特別是補(bǔ)給量隨時間變化較大。 當(dāng)補(bǔ)給豐富、大于消耗時，含水層就把多余的水蓄集起來使地下水的儲存量增加；當(dāng)補(bǔ)給較少或暫時停止時，又可用儲存的地下水維持消耗，使儲存量減少。儲存量的這種可變性，在地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄及開采過程中均起著調(diào)節(jié)作用。這種性質(zhì)是其它礦產(chǎn)資源所不具備的。 二、地下水資源量的分類二、地下水資源量的分類 50一60年代國內(nèi)曾廣泛采用HA普洛特尼科夫的地下水儲量分類。他將儲量分為如下四類。 動儲量： 靜儲量： 調(diào)節(jié)儲量： 開采儲量： 該

12、分類在一定程度上反映了地下水量在天然狀態(tài)下的客觀規(guī)律，對我國當(dāng)時地下水資源評價工作起過一定的作用。但它存在一些需要改進(jìn)的缺點(diǎn)。 這種四大儲量分類方法認(rèn)為，將動儲量加上調(diào)節(jié)儲量作為開采儲量。這種認(rèn)識與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)。因?yàn)闆]有考慮到開采條件下地下水流場的變化，而是建立在天然流場的情況下進(jìn)行計算，所以不準(zhǔn)確。 目前，我國較多的人主張將地下水資源量分為補(bǔ)給量、儲存量和允許開采量(或可開采量)三類，既不用儲量也不用資源，直接叫作地下水的各種量。 補(bǔ)給量：補(bǔ)給量：是指天然狀態(tài)或開采條件下，單位時間從各種途徑進(jìn)入該單元含水層(帶)的水量。補(bǔ)給來源：補(bǔ)給來源：有降水滲入、地表水滲入、地下水側(cè)向流入和垂向越流，以

13、及各種人工補(bǔ)給。 注意：計算補(bǔ)給量時，應(yīng)按自然狀態(tài)和開采條件下兩種情況進(jìn)行。 實(shí)際上，許多地區(qū)的地下水都已有不同程度的開采，很少有保持天然狀態(tài)的情況。因此，首先是計算現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下地下水的補(bǔ)給量，然后再計算擴(kuò)大開采后可能增加的補(bǔ)給量。這后一種稱為補(bǔ)給增量補(bǔ)給增量(或稱誘發(fā)補(bǔ)給量、激發(fā)補(bǔ)給量、開采襲奪量、開采補(bǔ)充量等)。 來自地表水的補(bǔ)給增量：來自地表水的補(bǔ)給增量： 當(dāng)取水工程靠近地表水時，由于開采地下水使水位下降漏斗擴(kuò)展到地表水體?？墒乖瓉硌a(bǔ)給地下水的地表水補(bǔ)給量增大，或使原來不補(bǔ)給地下水，甚至排泄地下水的地表水體變?yōu)檠a(bǔ)給地下水。這就是開采時地表水對地下水的補(bǔ)給增量。來自降水入滲的補(bǔ)給增量：來自降

14、水入滲的補(bǔ)給增量： 由于開采地下水形成降落漏斗，除漏斗疏干體積增加部分降水滲入外，還使漏斗范圍內(nèi)原來不能接受降水滲入補(bǔ)給的地區(qū)(例如沼澤、濕地等)，騰出可以接受補(bǔ)給的儲水空間，因而增加了降水滲入補(bǔ)給量。 此外，由于地下水分水嶺向外擴(kuò)展，增加了降水滲入補(bǔ)給面積。使原來屬于相鄰均衡地段(或水文地質(zhì)單元)的一部分降水滲入補(bǔ)給量，變?yōu)楸韭┒穮^(qū)的補(bǔ)給量。降水入滲的補(bǔ)給量，可按下列公式計算：按降水入滲系數(shù)計算時：式中：Q日平均降水入滲補(bǔ)給量（m3/d）； F降水入滲的面積（m2）； 年平均降水入滲系數(shù)； X年降水量（mm）。在地下水徑流條件較差，以垂直補(bǔ)給為主的潛水分布區(qū)：計算降水入滲補(bǔ)給量時：式中： 一

15、年內(nèi)每次降水后，地下水水位升幅之和； 潛水含水層的給水度。h來自相鄰含水層越流的補(bǔ)給增量：自相鄰含水層越流的補(bǔ)給增量： 由于開采含水層的水位降低，與相鄰含水層的水位差增大?？墒乖搅髁吭黾踊蚴瓜噜徍畬釉瓉韽拈_采含水層獲得越流補(bǔ)給，變?yōu)檠a(bǔ)給開采層。來自相鄰地段含水層增加的側(cè)向流入補(bǔ)給來自相鄰地段含水層增加的側(cè)向流入補(bǔ)給量：量： 由于降落漏斗的擴(kuò)展，可奪取屬于另一均衡地段(或含水系統(tǒng))地下水的側(cè)向流入補(bǔ)給量?；蚰承﹤?cè)向排泄量因漏斗水位降低，而轉(zhuǎn)為補(bǔ)給增量。來自各種人工增加的補(bǔ)給量：來自各種人工增加的補(bǔ)給量： 包括開采地下水后各種人工用水的回滲量增加而多獲得的補(bǔ)給量。 補(bǔ)給增量的大小，不僅與水源地所

16、處的自然環(huán)境有關(guān)：同時還與采水建筑物的種類、結(jié)構(gòu)和布局，即開采方案和開采強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)自然條件有利、開采方案合理、開采強(qiáng)度較大時，奪取的補(bǔ)給增量可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過天然補(bǔ)給量。例如 在傍河地段取水沿岸布井開采時，可獲得大量地表水的入滲補(bǔ)給增量，并遠(yuǎn)大于原來的天然補(bǔ)給量成為可開采量的主要組成部分。但是，開采時的補(bǔ)給增量也不是無限制的。從上述補(bǔ)給增量的來源可以看出，它無非是奪取了本計算含水層或含水系統(tǒng)以外的水量。 從整個地下水資源的觀點(diǎn)來看，鄰區(qū)、鄰層的地下水資源也要開發(fā)利用。這里補(bǔ)給量增加了那里就減少了。 從“三水”轉(zhuǎn)化的總水資源的觀點(diǎn)考慮，如果河水已被規(guī)劃開發(fā)利用，這里再加大開采強(qiáng)度，大量奪取河水的補(bǔ)給

17、增量，則會減少了地表水資源。因此，在計算補(bǔ)給增量時，應(yīng)全面考慮合理的襲奪而不能盲目無限制地擴(kuò)大補(bǔ)給增量。 計算補(bǔ)給量時，應(yīng)以天然補(bǔ)給量為主，同時考慮合理的補(bǔ)給增量。地下水的補(bǔ)給量是使地下水運(yùn)動、排泄、水交替的主導(dǎo)因素，它維持著水源地的連續(xù)長期開采。允許開采量主要取決于補(bǔ)給量。因此，計算補(bǔ)給量是地下水資源評價的核心內(nèi)容。儲存量：是指儲存在單元含水層中的重力水體積。 潛水含水層的儲存量，也稱為容積儲存量，可用下式計算：W地下水儲存量（m3）； 含水巖石的給水度(小數(shù)或百分?jǐn)?shù))：V潛水單元含水層的體積（m3）。VW承壓含水層除了容積儲存量外，還有彈性儲存量，可按下式計算： 承壓水的彈性儲存量(m3)

18、； 貯水(或釋水)系數(shù)(無因次)；F單元承壓含水層的面積(m2)；h承壓含水層自頂板算起的壓力水頭高度(m)。hF彈W彈W 由于地下水的水位常常是隨時間而變化的。地下水儲存量也隨時而異。這是由于地下水的補(bǔ)給與排泄不均衡而引起的。地下水的儲存量在地下水的運(yùn)動交替和地下水開采過程中起著調(diào)節(jié)作用。 在天然條件下，地下水的儲存量呈同期性的變化，主要有年周期，還有不同長短的多年周期。一般應(yīng)當(dāng)計算一年內(nèi)最大儲存量和最小儲存量。在開采條件下，如果開采量不大于補(bǔ)給量，儲存量仍呈周期性變化，在開采量超過補(bǔ)給量時，就由儲存量來補(bǔ)償這部分超過的開采量，使儲存量出現(xiàn)逐年減少的趨勢性變化。 有人將一定期限內(nèi)的最小儲存量

19、稱為永久儲存量或靜儲量永久儲存量或靜儲量；它是在一定周期內(nèi)不變的儲存量。最大與最小儲存量之差稱為為暫時儲存量暫時儲存量，相當(dāng)于調(diào)節(jié)儲量。 在地下水徑流微弱的地區(qū)。暫時儲存量的數(shù)量可以很大，幾乎接近補(bǔ)給量，可以將它作為允許開采量。在一般情況下，計算允許開采量時不能考慮永久儲存量。如果動用了它，就會出現(xiàn)區(qū)域地下水位逐年持續(xù)下降的趨勢，導(dǎo)致地下水源枯竭。 如果永久儲存量很大(如含水層厚度大、分布又廣的大型貯水構(gòu)造)，每年適當(dāng)動用一部分永久儲存量，使在100年或50年內(nèi)總的水位降不超過取水設(shè)備的最大允許降深也是可以的。例如，美國得克薩斯州高平原地下水源地，主要是消耗靜儲量來維持開采，據(jù)計算，可持續(xù)開采

20、40一50年。 允許開采量允許開采量( (或可開采量或可開采量) )： 是指通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的取水構(gòu)筑物，在整個開采期內(nèi)出水量不會減少、動水位不超過設(shè)計要求、水質(zhì)和水溫變化在允許范圍內(nèi)、不影響已建水源地正常開采、不發(fā)生危害性環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象等前提下，單位時間內(nèi)從該水文地質(zhì)單元或取水地段開采含水層中可以取得的水量。 允許開采量的計算和確定，應(yīng)符合下列要允許開采量的計算和確定，應(yīng)符合下列要求：求：取水方案在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理。在整個開采期內(nèi)動水位不超過設(shè)計值，出水量不會減少。水質(zhì)、水溫的變化不超過允許范圍。不發(fā)生危害性的環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象和影響已建水源地的正常生產(chǎn)。 其常用的流量單位為m3/d或m3/h

21、或m3a等。簡言之，允許開采量就是用合理的取水工程能從含水層中取得出來，還不會引起一切不良后果的最大出水量。 允許開采量與開采量是不同的概念。開采量是指目前正在開采的水量或預(yù)計開采量，它只反映了取水工程的產(chǎn)水能力。開采量不應(yīng)大于允許開采量；否則，會引起不良后果。允許開采量的大小，是由地下水的補(bǔ)給量和儲存量的大小決定的；同時，還受技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的限制。 地下水在開采以前，由于天然的補(bǔ)給、排泄，形成了一個不穩(wěn)定的天然流場。雨季補(bǔ)給量大于消耗量，含水層內(nèi)儲存量增加，水位抬高，流速增大；雨季過后，消耗量大于補(bǔ)給量，儲存量減少水位下降，流速減小。補(bǔ)給與消耗總是這樣不平衡的發(fā)展著，形成一個不穩(wěn)定的天然流場。

22、 這種不平衡的發(fā)展過程，具有年和多年的周期性。從一個周期的時間來看，這段時間的總補(bǔ)給量和總消耗量是接近相等的；如果不相等。則含水層中的水就會逐漸被疏干，或者水會儲滿含水層而溢出地表。 在人工開采地下水時，增加了一個經(jīng)常定量的地下水排泄點(diǎn)，改變了地下水的天然排泄條件。即在天然流場上又疊加了一個人工流場。這既破壞了補(bǔ)給、消耗之間的天然動平衡，又力圖建立新的、開采狀態(tài)下的動平衡。 在開采最初階段，由于增加了一個人工開采量，必須減少地下水的儲存量，使開采地段水位下降形成一個降落漏斗。隨漏斗擴(kuò)大，流場發(fā)生了變化，使天然排泄量減少，促使補(bǔ)給量增加，即為補(bǔ)給增量。 在開采狀態(tài)下，可以用下面水均衡方程表示：t

23、hFQQQQ開排排補(bǔ)補(bǔ)）（）（Q式中： Q補(bǔ)開采前的天然補(bǔ)給量(m3/d)；Q補(bǔ)開采時的補(bǔ)給增量(m3/d)；Q排開采前的天然排泄量(m3/d)；Q排開采時天然排泄量減少值(m3/d)；Q開人工開采量(m3/d)； 含水層的給水度；F開采時引起水位下降的面積（m2）；t開采時間(d)；h在t時間段內(nèi)開采影響范圍內(nèi)的平均水位降(m)。 由于開采前的天然補(bǔ)給量與天然排泄量在一個周期內(nèi)是近似相等的，即排補(bǔ)QQ上式可簡化為： thFQQQ排補(bǔ)開 這個方程表明，開采量實(shí)質(zhì)上是由三部分組成的。即：(1)增加的補(bǔ)給量(Q補(bǔ))，也就是開采時奪取的額外補(bǔ)給量，可稱為開采奪取量； (2)減少的天然排泄量（Q排），

24、如開采后潛水蒸發(fā)消耗量的減少、泉流量減少甚至消失、側(cè)向流出量的減少等。這部分水量實(shí)質(zhì)上就是由取水構(gòu)筑物截獲的天然補(bǔ)給量，可稱為開采截取量。它的最大極限等于天然排泄量，接近于天然補(bǔ)給量； (3)可動用的儲存量( ),是含水層中永久儲存量所提供的一部分。 明確了開采量的組成，就可以按各個組成部分來確定允許開采量。允許開采量中補(bǔ)給增量部分，只能合理地奪取。不能影響已建水源地的開采和已經(jīng)開采含水層的水量；地表水的補(bǔ)給增量。也應(yīng)從總的水資源考慮，統(tǒng)一合理調(diào)度。thF 允許開采量中減少的天然排泄量，應(yīng)盡可能地截取，但也應(yīng)考慮已經(jīng)被利用的天然排泄量。 例如，有的大泉是風(fēng)景名勝地。由于增加開采后泉的流量可能減

25、小，甚至枯竭，破壞了旅游景觀。這也是不允許的。 截取天然補(bǔ)給量的多少與取水建筑物的種類、布置地點(diǎn)、布置方案及開采強(qiáng)度有關(guān)。 如果開采方案不佳，則只能截取部分天然補(bǔ)給量。只有選擇最佳開采方案及開采強(qiáng)度，才能最大限度地截取天然補(bǔ)給量。 因此，在計算允許開采量時，只要天然排泄量尚未加以利用，就可以用天然補(bǔ)給量或天然排泄量作為開采截取量。 允許開采量中可動用的儲存量，應(yīng)慎重確定。首先要看永久儲存量是否足夠大，再看現(xiàn)時的技術(shù)設(shè)備最大允許降深是多少，然后算出從天然低水位至區(qū)域允許最大降深動水位這段含水層中的儲存量，按l00年或50年平均分配到每年的開采量中，作為允許開采量的一部分。 三、地下水量之間的關(guān)系

26、三、地下水量之間的關(guān)系 地下水各種量之間是相互聯(lián)系的,并且是不斷轉(zhuǎn)化、交替的。 永久儲存量或叫靜儲量是指儲存水的那部分空間體積始終在含水，并不是說那部分水是永久儲存不變的。它仍然會轉(zhuǎn)化為排泄的水流走，再由補(bǔ)給來的水補(bǔ)充，同樣參加水循環(huán)。 只有極少數(shù)在特殊條件下形成的地下水，如處在封閉構(gòu)造中的沉積水，才沒有補(bǔ)給、排泄量，而只有靜儲量。 大多數(shù)自然條件下的地下水都是由補(bǔ)給量轉(zhuǎn)化為儲存量。儲存量又轉(zhuǎn)化為排泄量，處在不斷的水交替過程中。在開采條件下所取出來的水，都是由儲存量中轉(zhuǎn)化來的。由于儲存量的減少，可以奪取更多的補(bǔ)給量來補(bǔ)充；同時，又截取了部分天然補(bǔ)給量，則使天然排泄量減少。 各種量的數(shù)量關(guān)系為：

27、Q天補(bǔ)-Q天排=Q儲若在均衡周期內(nèi)，則Q儲0，上式變?yōu)椋涸陂_采狀態(tài)下：Q實(shí)開Q補(bǔ)十 Q排+Q儲Q允開Q補(bǔ)十 Q排+Q儲或Q允開Q補(bǔ)十 Q天補(bǔ)+Q儲式中：Q天補(bǔ)一天然補(bǔ)給量； Q天排一天然排泄量；Q儲一儲存變化量： Q實(shí)開實(shí)際開采量；Q允開允許開采量；Q補(bǔ)補(bǔ)給增量； Q排減少的排泄量；Q補(bǔ)一合理的開采奪取量；Q儲一可動用的儲存量； Q天補(bǔ)截取的天然補(bǔ)給量。進(jìn)行地下水的水量評價，應(yīng)具備下列資進(jìn)行地下水的水量評價，應(yīng)具備下列資料料勘察區(qū)含水層的巖性、結(jié)構(gòu)、厚度、分布規(guī)律、水力性質(zhì)、富水性以及有關(guān)參數(shù)。含水層的邊界條件、地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件。水文、氣象資料和地下水動態(tài)觀測資料。初步擬定的取水構(gòu)

28、筑物類型和布置方案。地下水的開采現(xiàn)狀和今后的開采規(guī)劃。進(jìn)行地下水的水量評價時，宜按下列步驟進(jìn)行進(jìn)行地下水的水量評價時，宜按下列步驟進(jìn)行根據(jù)初步估算的地下水水量和擬定的開采方案，計算取水構(gòu)筑物的開采能力和區(qū)域動水位。確定開采條件下能夠取得的補(bǔ)給量，包括補(bǔ)給量的增量、蒸發(fā)與溢出的減量。根據(jù)需水量和水源地類型（常年的、季節(jié)性或非穩(wěn)定型的）論證在整個開采期內(nèi)的開采和補(bǔ)給的平衡。確定允許開采量。計算和評價地下水水量時，計算時段的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定：補(bǔ)給量充足，水文地質(zhì)單元具有多年調(diào)蓄能力時，可采用多年平均，作為計算時段。補(bǔ)給量不充足，水文地質(zhì)單元調(diào)蓄能力不大時，可采用需水保證率年份作為計算時段。介于上述

29、兩者之間，可采用連續(xù)枯水年組或設(shè)計枯水年組作為計算時段。2 2計算地下水允許開采量計算地下水允許開采量的主要方法的主要方法 計算地下水的允許開采量是地下水資源評價的核心問題。 計算允許開采量的方法，也稱為地下水資源評價方法。允許開采量的大小，主要取決于補(bǔ)給量，還與開采的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件及開采方案有關(guān)。 目前。已有計算方法約二三十種。依據(jù)不同原則，學(xué)者們對眾多計算方法作了多種分類。教材根據(jù)計算方法的主要理論基礎(chǔ)、所需資料及適用條件。選用了表9.1的分類，在實(shí)際勘查中?？蓳?jù)具體條件，選擇一種或幾種方法進(jìn)行計算與評價，以相互比較論證與擇優(yōu)。當(dāng)能夠確定勘察區(qū)地下水在開采條件下的各項(xiàng)均衡要素時，宜采用水均衡

30、法計算和確定允許開采量。在地下水的補(bǔ)給以地下水徑流為主，含水層的厚度不大、儲存量很少且下游又允許疏干的情況下，可采用地下水?dāng)嗝鎻搅髁糠ù_定允許開采量，其值不宜大于最小的地下水徑流量。水源地具有長期開采的動態(tài)資料，證明地下水有充足的補(bǔ)給，且能形成較穩(wěn)定的水位下降漏斗時，可根據(jù)總出水量與區(qū)域漏斗中心處的水位下降的相關(guān)關(guān)系，計算單位下降系數(shù)，并應(yīng)結(jié)合相應(yīng)的補(bǔ)給量確定擴(kuò)大開采時的允許開采量。含水層埋藏較淺，開采期間地表水能充分補(bǔ)給時，可根據(jù)取水構(gòu)筑物的型式和布局，采用有關(guān)岸邊滲入公式確定允許開采量。需水量不大，且地下水有充足補(bǔ)給時，可只計算取水構(gòu)筑物的總出水量作為允許開采量。當(dāng)?shù)叵滤畬僦芷谛匝a(bǔ)給，且有

31、足夠的儲存量，采用枯水期疏干儲存量的方法計算允許開采量時，宜符合下列要求： 能夠取得的部分儲存量，應(yīng)滿足枯水期的連續(xù)開采，且抽水孔中動水位的下降不超過設(shè)計要求。 應(yīng)保證被疏干的部分儲存量能在補(bǔ)給期間得到補(bǔ)償。 利用泉作為供水水源時，根據(jù)泉的動態(tài)觀測資料，結(jié)合地區(qū)的水文、氣象資料，評價泉的允許開采量時，宜分別符合下列規(guī)定： 需水量顯著小于泉的枯水流量時，可根據(jù)泉的調(diào)查和枯水期的實(shí)測資料直接進(jìn)行評價。 需水量接近泉的枯水流量時，可根據(jù)泉流量的動態(tài)曲線和流量頻率曲線進(jìn)行評價，也可建立泉流量的消耗方程式進(jìn)行評價。 需水量大于泉的枯水流量時，如有條件，宜在枯水期進(jìn)行降低水位的試驗(yàn)，確定有無擴(kuò)大泉水流量的

32、可能性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行評價。利用暗河作為供水水源時，可根據(jù)枯水期暗河出口處的實(shí)測流量評價允許開采量。如有長期觀測資料，也可結(jié)合地區(qū)的水文、氣象資料，根據(jù)暗河的流量頻率曲線進(jìn)行評價。在暗河分布地區(qū)，某個地段的允許開采量可采用地下徑流模數(shù)法概略評價，也可選擇合適的斷面，通過天然落水洞、豎井或抽水孔進(jìn)行抽水，計算過水?dāng)嗝嫔系目倧搅髁窟M(jìn)行評價。勘察區(qū)與某一開采區(qū)的水文地質(zhì)條件基本相似，且開采區(qū)已具有多年的實(shí)際開采資料時，根據(jù)兩地區(qū)的典型比擬指標(biāo)，可采用比擬法評價勘察區(qū)的允許開采量。布置群井開采地下水時，允許開采量可根據(jù)群孔抽水試驗(yàn)的總出水能力和開采條件下的相應(yīng)補(bǔ)給量，并結(jié)合設(shè)計要求的動水位，反復(fù)試算和

33、調(diào)整后確定。水文地質(zhì)條件復(fù)雜，補(bǔ)給條件難以查明時，可采用開采性抽水試驗(yàn)的實(shí)測資料直接（或適當(dāng)推算）確定允許開采量。注：當(dāng)實(shí)測的總出水量大于或等于需水量，動水位能較快達(dá)到穩(wěn)定且不超過設(shè)計要求，停抽后動水位又能較快恢復(fù)時，抽水試驗(yàn)的時間不宜太長，否則應(yīng)符合本規(guī)范第.條的要求。當(dāng)采用數(shù)值法計算允許開采量時，應(yīng)符合下列要求：水文地質(zhì)條件的概化。）宜以完整的水文地質(zhì)單元作為計算區(qū)。）按含水層的巖性結(jié)構(gòu)、水力性質(zhì)、導(dǎo)水特征等，可分區(qū)概化為：潛水或承壓水，均質(zhì)或非均質(zhì)，各向同性或各向異性，單層、雙層或多層。）地下水流狀態(tài)，可根據(jù)其特征分別概化為穩(wěn)定流或非穩(wěn)定流，一維流、二維平面流或剖面流，準(zhǔn)三維流或三維流。

34、）計算區(qū)邊界可概化為給定地下水水位（水頭）的一類邊界，或給定側(cè)向徑流量的二類邊界；或給定地下水側(cè)向流量與水位關(guān)系的三類邊界。 數(shù)值模型的建立。）計算區(qū)網(wǎng)格剖分的疏密，應(yīng)與相應(yīng)勘察階段的資料相適合，布局合理。）按含水層特征分區(qū)，給出水文地質(zhì)參數(shù)的初始估算值。如需在模型識別過程中調(diào)整分區(qū)，應(yīng)與其水文地質(zhì)特征相符合。）宜采用擬合校正方法反求水文地質(zhì)參數(shù)，識別和檢驗(yàn)數(shù)值模型；數(shù)值模型的識別和檢驗(yàn)，必須利用相互獨(dú)立的不同時段的資料分別進(jìn)行。）利用非穩(wěn)定流試驗(yàn)資料識別模型，應(yīng)使地下水位的實(shí)際觀測值與模擬計算值的變化曲線，趨勢一致，并采用使得水位擬合均方差等目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小，作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。）利用穩(wěn)定流試驗(yàn)資

35、料識別模型，模擬的流場應(yīng)與實(shí)測流場的形態(tài)一致，且地下水流向應(yīng)相同。地下水預(yù)報。）對計算區(qū)的大氣降水和河川徑流進(jìn)行水文分析，評價平、枯、豐不同年份的降水量和徑流量，作為地下水預(yù)報的基礎(chǔ)。）根據(jù)預(yù)測分時段給出預(yù)報的外部條件，包括預(yù)報期間的邊界的流量、水位、垂向交換的水量等。必要時，可建立相應(yīng)的統(tǒng)計模型或計算區(qū)外圍的區(qū)域大模型進(jìn)行計算。）對給定的方案或各種可行的開采方案進(jìn)行預(yù)報，應(yīng)論證其是否滿足給定的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的約束條件。）預(yù)報成果的精度，可采用地下水預(yù)報模型進(jìn)行地下水均衡計算的結(jié)果，進(jìn)行分析和評定。在確定允許開采量的過程中，如需計算各抽水孔內(nèi)或鄰近孔內(nèi)的水位下降值時，應(yīng)考慮由于三維流、紊流、

36、孔損等因素的影響而產(chǎn)生的水位附加下降值。1 1 非開采井降深非開采井降深：地層降深(各種公式計算值、數(shù)值模型計算值)2 2 開采井內(nèi)降深開采井內(nèi)降深：地層降深(公式計算值、數(shù)值模型計算值)井損與三維流的影響產(chǎn)生的附加下降值當(dāng)含水層參數(shù)求出以后，可用以下方法近似計算附加降深值1 已知T、S(或)2 用泰斯公式，計算井壁管rw處的地層水頭損失sw3 井損與三維流等附加降深 實(shí)際觀測井內(nèi)抽水降深值 sw多數(shù)情況下，詳查階段的水文地質(zhì)勘查，用下列方法確定允許開采量： 1 用帶觀測孔的單孔抽水試驗(yàn)資料確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)，初步確定擬建水源地的產(chǎn)水能力。 2 預(yù)測擬建水源地開采后水環(huán)境的變化，可用解析解

37、公式，若解析解公式難以滿足要求，也可用數(shù)值方法計算開采后的水環(huán)境變化。 3 利用預(yù)測的水位、降深等變化程度，以及地下水補(bǔ)給量與開采量的相對大小關(guān)系(整個水文地質(zhì)單元或明顯影響區(qū))，評價允許開采量。 多數(shù)情況下，勘探階段的水文地質(zhì)勘察，用下列方法確定允許開采量 1 用群孔抽水試驗(yàn)資料計算含水層參數(shù)，確定水源地的產(chǎn)水能力；2 水源地運(yùn)行后的水環(huán)境變化，用數(shù)值模型預(yù)測；3 利用預(yù)測的水位、降深、潛水流量、潛水蒸發(fā)等變化程度，以及地下水補(bǔ)給量與開采量的相對大小關(guān)系(整個水文地質(zhì)單元或明顯影響區(qū))，評價允許開采量。 一、 以滲流理論為基礎(chǔ)的方法一）如何選擇公式 地下水動力學(xué)中介紹了許多井流公式，選用時應(yīng)

38、考慮以下幾方面: （一）根據(jù)地下水開采動態(tài)類型或從水文地質(zhì)條件分析，判定是采用穩(wěn)定流公式還是非穩(wěn)定流公式。 自然界大都是非穩(wěn)定流，但在就地補(bǔ)給條件較好的地區(qū)，有似穩(wěn)定流出現(xiàn)時，選用穩(wěn)定流公式計算，既簡便，又可得到較好的成果。例如在有地表水補(bǔ)給的河谷地區(qū)，或在降水豐富、補(bǔ)給條件又好的地區(qū)均可用穩(wěn)定流公式計算。 （二）考慮地下水類型、含水介質(zhì)性質(zhì)和邊界條件。選擇承壓水井還是潛水井的公式；依據(jù)均質(zhì)還是非均質(zhì)，無限邊界還是有限邊界，有無滲入補(bǔ)給和越流補(bǔ)給等，分別選用不同的公式。 （三）根據(jù)擬定的開采方案選用相應(yīng)的公式?？紤]取水構(gòu)筑物的類型、結(jié)構(gòu)、布局、井距等，一般盡量采用完整井互相干擾的穩(wěn)定流或非穩(wěn)定

39、流公式計算。也可以采用開采強(qiáng)度法。即概化為單位面積的開采量。一、簡易評價法一、簡易評價法 已經(jīng)開發(fā)多年的舊水源地，為了擴(kuò)大開采，需要判明水源地的開采潛力，要求進(jìn)行水源地地下水允許開采量評價。這時，可根據(jù)開采過程中的多年動態(tài)資料，計算地下水允許開采量。（一）根據(jù)已有開采量和水位變幅求允（一）根據(jù)已有開采量和水位變幅求允許開采量許開采量 收集多年的開采動態(tài)資料，以年水位變幅h（通常取水文年的起點(diǎn)或終點(diǎn)的水位差）為縱軸，以對應(yīng)年的開采量為橫軸，在直角坐標(biāo)紙上做散點(diǎn)圖。如果歷年的補(bǔ)給量基本穩(wěn)定，則散點(diǎn)分布的趨勢將接近直線。在直線上或其延長線上，取變幅h0的開采量，就是要求的允許開采量。 這種方法符合均

40、衡開采的原理。在多年開采過程中，如果開采量補(bǔ)給量，則有正均衡h0；如果開采量補(bǔ)給量，則有負(fù)均衡h0。現(xiàn)取h0時的開采量補(bǔ)給量，顯然這是保持均衡開采條件下的最大開采量，故為允許開采量。 這種方法適用于歷年開采量都有變化的潛水或承壓水的水源地。但是對那些隨開采量增加而開采補(bǔ)給量也不斷增大的水源地?？赡芷x直線相關(guān)，因而方法失效。（二）根據(jù)補(bǔ)給量和水位變幅求允許開采量 在缺少開采量記錄，但有歷年水位動態(tài)資料的水源地，可用歷年的補(bǔ)給量代替允許開采量，按類似的圖解法求出允許開采量。這時，仍以年水位變幅為縱軸，以歷年的補(bǔ)給量（通常用地表水的均衡法計算）為橫軸，在直角坐標(biāo)紙上做出散點(diǎn)圖，如果歷年的補(bǔ)給量相對

41、穩(wěn)定，則散點(diǎn)的分布趨勢仍呈直線關(guān)系。在直線或其延長線上，取h0的補(bǔ)給量就相當(dāng)允許開采量。 該方法的原理仍是均衡開采。同前段不同的地方，是從地表水均衡計算中求出歷年的地下水補(bǔ)給量，再把h0時的補(bǔ)給量做為允許開采量。 這種方法，主要適用于同地表水有密切水力聯(lián)系的潛水或承壓水的水源地，以便借助地表水的均衡關(guān)系，找出歷年的地下水補(bǔ)給量，但是對那些在開采過程中不斷有補(bǔ)給量加入的水源地，散點(diǎn)圖可能偏離直線相關(guān)，方法失效。（三）根據(jù)水位變幅為零的年份求允許開（三）根據(jù)水位變幅為零的年份求允許開采量采量 在水源地的歷年動態(tài)資料中，如果能夠選出一個年初和年終的水位接近一致的水文年。這一年恰好滿足均衡開采的要求，

42、則從該年的均衡計算中可以直接求出允許開采量。 這種方法，主要適用于潛水水資源，對于沒有越流補(bǔ)給的承壓水，年初年終的水位不可能趨向一致，顯然是無效的。 即使在越流補(bǔ)給的承壓含水層中有可能形成年初和年終的均衡狀態(tài)時，由于越流補(bǔ)給量很難求準(zhǔn)，應(yīng)用這種方法也比較困難。（四）根據(jù)達(dá)西定律求允許開采量（四）根據(jù)達(dá)西定律求允許開采量 在潛水或承壓水的水源地中，根據(jù)勘探試驗(yàn)資料定出過水?dāng)嗝鍭和滲透系數(shù)K，再從長期開采的水位觀測中求出平均水力坡度J，按達(dá)西定律求得補(bǔ)給量： QAKJ 這個補(bǔ)給量可做為允許開采量的上限。 這種方法，沒有考慮垂向補(bǔ)給量。所以只能適用于沒有滲入補(bǔ)給或越流補(bǔ)給的水平衡；忽略了水力坡度隨開

43、采量增減的變化。故對開采量逐年增多的水源地不太適用。（五）根據(jù)流網(wǎng)估算允許開采量（五）根據(jù)流網(wǎng)估算允許開采量 在有多年開采量和水位記錄的舊水源地中，按水位記錄劃出流網(wǎng)可計算側(cè)向補(bǔ)給量Q側(cè)。再把水源地的均衡區(qū)看做一個集中參數(shù)系統(tǒng)。從下列均衡式：Q側(cè)Q垂F+Q開 中心計算垂向補(bǔ)給量Q垂。最后把補(bǔ)給量Q補(bǔ)Q側(cè)Q垂做為水頭h的函數(shù)。便可求出預(yù)定開采水平時的允開采量。式中：F是均衡區(qū)面積，是平均儲水系數(shù)。是均衡區(qū)水頭的平均變化量，Q是開采量。具體做法如下： 先求Q側(cè)，根據(jù)均衡區(qū)的水頭實(shí)測資料，劃出歷年或一個水文年不同季節(jié)的等水頭線，據(jù)此再劃出流網(wǎng)。 在各向同性含水層中，每一網(wǎng)格都接近曲線正邊形，hb，所

44、以每一網(wǎng)格的流量Q可按達(dá)西定律計算： QTbTh設(shè)均衡區(qū)的總流帶數(shù)為Nf，水頭下降帶數(shù)為Nd，Q側(cè)為側(cè)補(bǔ)量，h為均衡區(qū)的水頭下降值，則有：Q側(cè)NfQ，或QHNdh，或h把Q和h代入式，即得整個均衡區(qū)的側(cè)補(bǔ)量計算式：Q側(cè)T h f側(cè)NQdNhdfNN 再求Q垂。按實(shí)測的動態(tài)資料。先求F，再用式計算對應(yīng)的Q側(cè)，并統(tǒng)計各自的開采量Q開，最后按 Q側(cè)Q垂F+Q開 式計算垂向補(bǔ)給量：Q垂FQ開Q側(cè) 由上式可以推出定開采水平時的補(bǔ)給量，做為允開采量的上限，實(shí)際資料證明，地面沉降往往和垂向補(bǔ)給量有相關(guān)關(guān)系，所以從Q補(bǔ)中分離出來的Q垂又為預(yù)測地面降速提供了很好依據(jù)。 此外，還有以穩(wěn)定流為基礎(chǔ)的下降漏斗法、補(bǔ)給

45、帶寬度法、開采系數(shù)比擬法水文地質(zhì)條件比擬法等。它們不需要多年的動態(tài)資料。只要一次統(tǒng)調(diào)的開采量和水位資料就可計算。計算結(jié)果比較粗略。但方法簡單。正確運(yùn)用也有一定使用價值。這里從略。 綜合上述所有評價方法，都是在一定水質(zhì)條件下以均衡開采的補(bǔ)給量做為允許開采量。如果有些水源地盡管滿足均衡開采，但補(bǔ)給的是咸水或劣質(zhì)水。則計算的允許開采量毫無意義。這時可根據(jù)抽水條件的允許降深確定開采量。如采用咸淡水均衡法、淡水漏斗法等。二、開采試驗(yàn)法二、開采試驗(yàn)法 含水層分布面積不大，試驗(yàn)期的下降漏斗有可能擴(kuò)展到所有邊界；含水層厚度較大，在試驗(yàn)期或開采期有一定儲存量可起調(diào)節(jié)作用；已知含水層的可能補(bǔ)給源，常年補(bǔ)給或季節(jié)補(bǔ)

46、給，但具體補(bǔ)給條件很復(fù)雜。一時很難查清。 在這類地區(qū)擬建中小型水源地時，如按一般方法進(jìn)行復(fù)雜而精度不高的勘察和計算，還不如打勘探開采井或采用已有的生產(chǎn)進(jìn)行開采試驗(yàn)，直接評價開采量更可靠些。 開采試驗(yàn)的時間和方法主要取決于含水層的可能補(bǔ)給源：在常年補(bǔ)給為主地區(qū)，可做旱季變量開采試驗(yàn)，利用時段均衡關(guān)系解出補(bǔ)給量做為評價依據(jù)；在季節(jié)補(bǔ)給為主地區(qū)，宜做跨季定量抽水試驗(yàn)，利用補(bǔ)償疏干原理求出補(bǔ)給量評價開采量。具體方法如下：（一）常年補(bǔ)給為主地區(qū)（一）常年補(bǔ)給為主地區(qū) 這類地區(qū)雖有常年補(bǔ)給源，但水文地質(zhì)條件復(fù)雜，一般很難查清補(bǔ)給邊界和補(bǔ)給量。如果需水量不大，而又急需做出評價時，最好按下列條件進(jìn)行開采試驗(yàn)：

47、試驗(yàn)時間安排在旱季后期，延續(xù)一至數(shù)月，抽水量必須等于或大于需水量。 滿足未來的需水量要求，抽水期間宜由小到大調(diào)節(jié)抽水量，形成若干落程：從抽水到恢復(fù)進(jìn)行全面觀測，隨時劃出開采動態(tài)歷時曲線。結(jié)果可能出現(xiàn)兩種開采動態(tài)。 （1）穩(wěn)定動態(tài)：在按等于或大于需水量的抽水期間，動水位降到設(shè)計降深以前便相對穩(wěn)定下來。停抽后的動水位又能恢復(fù)到原始水位。這就說明，在一定開采水平上可以形成均衡開采。按需水量開采顯然是有補(bǔ)給保證的，這時的實(shí)際抽水量就是要求的開采量。開采動態(tài)歷時曲線如圖10-13。 （2）非穩(wěn)定動態(tài)：按等于或大于需水量抽水后，動水位降到設(shè)計降深仍不停止，持續(xù)下降。如果減少抽水量，也有水位回升，但停抽后的

48、動水位遲遲不能恢復(fù)到原始水位。這說明，抽水量已經(jīng)超過開采條件下的可能補(bǔ)給量。按需求量開采沒有保證。開采動態(tài)的歷時曲線如圖10-14。 出現(xiàn)這種動態(tài)時，可按時段均衡法分離補(bǔ)給量做為開采量。因?yàn)?，?dāng)下降漏斗已經(jīng)擴(kuò)展到含水層邊界后，動水位便開始等幅下降。降速大小同抽水量成比例。所以任一時段的水量均衡都應(yīng)滿足下式：FS（Q抽Q補(bǔ)）t F是漏斗范圍內(nèi)動水位下降一米時提供的儲存量（m2）簡稱單位儲存量?？梢暈槎ㄖ?；S為t時段水位的等幅下降值（米）；Q抽是時段的平均抽水量（米3/日）；Q補(bǔ)為開采條件下的補(bǔ)給量（米3/日）。由上式得解出Q抽得 Q抽Q補(bǔ)F 結(jié)果說明，抽水量由兩部分組成 ，一是開采條件下的補(bǔ)給量

49、；二是含水層消耗的儲存量。我們的任務(wù)就是把包括在抽水量中的兩部分水量設(shè)法分解出來。以便用補(bǔ)給量評價開采量。ts方法之一：求出給水度和降落漏斗面積，根據(jù)抽水水位降速 算出 ，即儲存消耗量。即：tSFtstSFQ抽補(bǔ)Q方法二，用不同抽水流量的水位降速解聯(lián)立方程求出F值，再求補(bǔ)給量。也可以利用抽水量相對穩(wěn)定，動水位接近等幅下降的若干時段資料。如圖10-14中的 Q1抽， Q2抽等，分別代入上式組成代數(shù)方程組，再用消元法解出Q補(bǔ)和F值。 11ts22ts聯(lián)立求解222111tSFQQtSFQ補(bǔ)抽補(bǔ)抽Q112212tStSQ抽抽QF121122122tStStSQQQ抽抽抽補(bǔ)Q為了核對所求Q補(bǔ)的可靠性。

50、可用水位恢復(fù)資料進(jìn)行檢查。停抽后，有水位回升，漏斗收縮。停抽時，Q抽0，由此又得簡單式：這里F應(yīng)取消元法解出的平均值； 表示水位的等幅回升速度。 33tsFQ補(bǔ)33ts 根據(jù)以上所求的Q補(bǔ)做為開采量，無疑是有補(bǔ)給保證的，但沒有考慮雨季可能引起的補(bǔ)給增量，可用長觀資料求出來。設(shè)雨季的水位變幅為h，則補(bǔ)給增量為Fh，把它分配為全年使用加入開采量中，即得：365hQFQ補(bǔ)開實(shí)例：實(shí)例：某水源地，位于基巖裂隙水的富水地段。在0.2平方公里面積內(nèi)打了12個鉆孔，最大孔距不超過300米。在其中三孔中進(jìn)行了四個多月的抽水試驗(yàn)，觀測數(shù)據(jù)列入表10-1中。表表10-1時段（月、日）5.1-5.255.26-6.

51、26.7-6.106.11-6.196.20-6.30平均抽水量（米3/日）31692773326230712804平均降速（米/日）0.470.090.940.540.14 在抽水過程中，水位急劇下降結(jié)束，開始等幅持續(xù)下降；抽水量減少和暫時中斷抽水或停抽后都發(fā)現(xiàn)有水位等幅回升現(xiàn)象。這說明抽水量已經(jīng)大于補(bǔ)給量，可以按式 計算Q補(bǔ)和F值。將表10-1中的數(shù)據(jù)代入上式得：365hQFQ補(bǔ)開3169Q補(bǔ)0.47F2773Q補(bǔ)0.09F3262Q補(bǔ)0.94F3071Q補(bǔ)0.54F2804Q補(bǔ)0.14F考慮到數(shù)據(jù)的合理性的，把五個方程搭配聯(lián)解求出Q補(bǔ)和F值，結(jié)果列入表10-2中。 表表(10-2)聯(lián)立方

52、程編號和和和和平均值Q補(bǔ)26792813268826592710F1042473611763723 數(shù)據(jù)證明，各時段的補(bǔ)給量比較穩(wěn)定，但F值變化較大，這可能是裂隙發(fā)育不均和漏斗展速不均的反映。 用水位恢復(fù)資料核對Q補(bǔ)時，原始數(shù)據(jù)和計算結(jié)果列入表10-3中表(10-3)日）（米/ts時段（月、日）水位恢復(fù)值（米）平均抽水量（米3/日）公式補(bǔ)給量（米3/日）7.27.619.363.870式27987.217.2619.963.83107式2517平均值 2658 綜合以上的計算結(jié)果，可以做出這樣的評價結(jié)論：本區(qū)補(bǔ)給量有限，如果開采量超過2700米3/日，則會破壞均衡開采，引起水位持續(xù)下降：有保證

53、的開采量宜在26002700米3/日之間。在短期內(nèi)，允許超過這個數(shù)值，暫時借用儲存量，但應(yīng)保證豐水季節(jié)補(bǔ)償回來。本區(qū)尚缺乏長觀資料。無法計算雨季的補(bǔ)給增量。應(yīng)立即著手長期觀測工作。（二）季節(jié)補(bǔ)給為主地區(qū)（二）季節(jié)補(bǔ)給為主地區(qū) 這類地區(qū)的常年補(bǔ)給量很少或沒有，不可能滿足需水要求，雖然在雨季有補(bǔ)給源，但時間短、又集中，如果不及時利用就要自然消耗掉。所以，在勘察中容易得出不適開采或沒有補(bǔ)給保證的評價結(jié)論。然而，季節(jié)補(bǔ)給為主地區(qū)有可改造的水量均衡關(guān)系，只要因勢利導(dǎo)使水量均衡向有利于開采的方向發(fā)展。就可增加補(bǔ)給量，擴(kuò)大開采量。 在天然條件下，旱季補(bǔ)給不足時消耗儲存量，水位下降；到雨季補(bǔ)給充足時補(bǔ)償儲存量

54、，水位回升。 在開采條件下這種天然分配過程?？上蛴欣_采的方向發(fā)展。旱季補(bǔ)給不足時，可以暫借儲存量，保證連續(xù)開采；雨季補(bǔ)給時，借助于疏干的含水層空間和增大水位差的作用，增大補(bǔ)給量，除保證開采外，多余的可以補(bǔ)償儲存量，留下一個旱季再借用。枯水年和豐水年之間也有類似的分配關(guān)系。 充分利用這種補(bǔ)償疏干原理，即旱季或枯水年暫借儲存量。雨季或豐水年補(bǔ)償儲存量，即能增加補(bǔ)給量，又可擴(kuò)大開采量。這就叫以豐補(bǔ)欠的評價方法。 采用這種評價方法時，水文地質(zhì)條件應(yīng)滿足兩個要求：一是雨季允許借用的儲存量必須滿足旱季連續(xù)開采的要求，而不能中斷開采；二是雨季補(bǔ)給時除了用于當(dāng)時的開采外，多余的補(bǔ)給量必須把借用的儲存量全部補(bǔ)

55、償回來，而不是部分補(bǔ)回。三、要注意計算區(qū)流域內(nèi)水資源總量的合理優(yōu)化配置。 因此，可按下列條件進(jìn)行開采試驗(yàn)，第一，試驗(yàn)時間應(yīng)當(dāng)跨季抽水，宜從旱季末期開始，雨季補(bǔ)期停止，以便觀測到下降漏斗內(nèi)動水位的等幅下降和等幅回升過程；第二，抽水量可以小于、等于或大于需水量，由現(xiàn)場的設(shè)備條件決定。但必須使漏斗擴(kuò)展到含水層所有邊界；第三，定量抽水。 在旱季，漏斗等幅下降過程中，說明漏斗已經(jīng)波及全區(qū)，并形成全區(qū)的疏干過程，所以，從急速下降結(jié)束時間T0開始，任何時段抽出的水體積應(yīng)等于含水層儲存量的變化量， F是單位儲存量，可視為定值，S是動水位在t時段的等幅下降值，Q是定量抽水量。tQSF如把旱季抽水資料代入式，可求

56、得： Q1是旱季的平均抽水量，S1是旱季末刻t1的水位降，S0是急速下降結(jié)束t0時的水位降。 有了F值，可分別計算開采量、補(bǔ)給量，并做出評價。o1011SS)t(tQF（1）計算開采量 旱季借用的儲存量，必須保證整個旱季連續(xù)開采，所以旱季末期形成的最大水位降不得超過設(shè)計的允許降深。設(shè)允許降深SS允S0；一年的旱季時間用t旱表示，tt旱t0把這些代入（4）式，并令QQ開，得 （10-7）旱允旱允開tttQ000SSFSSF 因t旱t0，故在計算中允許略去t0，這樣計算的Q開，只能保證整個旱季連續(xù)開采，不會中斷，但不一定有補(bǔ)給保證。（2）計算補(bǔ)給量 在雨季，無論補(bǔ)給方式（垂向補(bǔ)給、側(cè)向補(bǔ)給或二者兼

57、有）如何，進(jìn)入含水層的補(bǔ)給量除了平衡雨季開采量外，多余部分就要補(bǔ)償旱季借出的儲存量，引起水位回升，這時可以近似認(rèn)為，等幅回升時的單位補(bǔ)償量和等幅下降時的單位儲存量相等。 設(shè)雨季初期測得的水位回升S2。經(jīng)過時段t2，則單位時間內(nèi)補(bǔ)償?shù)乃w積為 ，如用t補(bǔ)表示雨季的總補(bǔ)給時間，則雨季補(bǔ)給的總體積可近似認(rèn)為：t補(bǔ) 式中Q2為雨季開采量，把這個體積分配為全年開采時，即得平均補(bǔ)給量： （10-8）)QtS F(222）（補(bǔ)222補(bǔ)SF365QQtt22tSF 為了供水安全，考慮到可能出現(xiàn)旱年系列時段應(yīng)從多年氣象周期出發(fā)，采用安全系數(shù)a=0.5-1。這時的t補(bǔ)aT補(bǔ)，T補(bǔ)為勘察年的實(shí)際補(bǔ)給時間。 綜合以上

58、兩步計算結(jié)果，如果Q補(bǔ)Q開，則證明Q開是可以取出來又能補(bǔ)給保證的開采量，否則，應(yīng)取Q補(bǔ)做為開采量。 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5平方公里；灰?guī)r分布區(qū)有季節(jié)性河流，所以巖溶水的補(bǔ)給源主要是季節(jié)性河水滲漏和降雨入滲補(bǔ)給。為了評價開采量，做了跨季開采試驗(yàn)，勘察年的旱季時間t旱253天，雨季補(bǔ)給時間T補(bǔ)112天，允許降深規(guī)定為S允23米，S0=5米，S1=14.53米；t1=150天，t0=10天。雨季初的水位回升S=11.7米，回升時間t=49天，雨季開采量Q=1900米3/天。首先，按旱季抽水資料計算25880553.14)10150( 7 .1761S

59、S)t(tQF01011其次，求開采量，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（10-7）式得2 .184125352325880SSFQ0旱允開t 最后，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)a0.7，故t補(bǔ)aT補(bǔ)0.711288.6日，代入（10-8）式得：日。米）（補(bǔ)補(bǔ)/32.1963)1900497 .1125880(3656 .88QtSF365tQ32 綜合上述結(jié)果，Q補(bǔ)Q開，故Q開1841米3/日是即可取出又能補(bǔ)給保證的開采量。這就是以豐補(bǔ)欠的評價方法。 此外，還有穩(wěn)定流的水力削減法，非穩(wěn)定流的水力削減法等。都是根據(jù)兩開采試驗(yàn)資料，預(yù)報井群開采量的方法，在水文地質(zhì)條件簡地區(qū)，正確使用這些方法，

60、也能得出比較可靠的評價結(jié)果。三、三、水量均衡法水量均衡法 （一）基本原理和方程式 水量均衡法是把賦存地下水的均衡區(qū)看做地下水庫，利用庫容的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行均衡分析（也稱調(diào)節(jié)分析）以便確定可以取出又有補(bǔ)給保證的開采量。水量均衡法的基本原理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。天然條件下的地下水均衡方程式天然條件下水量均衡方程式： 或式中：Q補(bǔ)為計算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)各補(bǔ)給量總和（m3/d）；Q排為計算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)各排泄量總和（m3/d）；Q儲為計算期間內(nèi)地下水系統(tǒng)儲存量的變化量（m3/d）。儲排補(bǔ)QQQ儲排補(bǔ)QQQ天然多年均衡方程式 天然條件下，多年