地下水資源計算與評價課件

地下水資源計算與評價目錄1、地下水資源的特點(diǎn)及分類2、地下水水量的計算3、地下水水量評價4、地下水水質(zhì)評價

第一章

地下水資源的特點(diǎn)及分類1.地下水資源

地下水資源是指對人類具有使用價值，而且在當(dāng)今科技水平和社會經(jīng)濟(jì)條件下，能夠開發(fā)的地下水。具有社會屬性和自然屬性。2.地下水資源的特點(diǎn)①系統(tǒng)性；②流動性；③可恢復(fù)性；④可調(diào)節(jié)性3.地下水資源的分類①補(bǔ)給量；②存儲量；③允許開采量第二章

地下水水量的計算

§1地下水補(bǔ)給量的計算

（1）地下水徑流量進(jìn)入含水層的地下水徑流量，可按下列公式計算：

Q=K·I·B·M式中：Q--地下水徑流量（m3/d）；K--滲透系數(shù)（m/d）；

I--天然狀態(tài)或開采條件下的地下水水力坡度；

B--計算斷面的寬度（m）M—含水層厚度（m）。第二章

地下水水量的計算

§1地下水補(bǔ)給量的計算

（2）降水入滲補(bǔ)給量降水入滲的補(bǔ)給量，可按下列公式計算：1）當(dāng)采用降水入滲系數(shù)計算時

Q=F·α·X/365式中：

Q--日平均降水入滲補(bǔ)給量（m3/d）；

F--降水入滲的面積（㎡）；

α--年平均降水入滲系數(shù)；

X--年降水量（m）。第二章

地下水水量的計算

§1地下水補(bǔ)給量的計算

2）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)，計算降水滲入補(bǔ)給量時

Q=μ·F·∑△h/365式中：

∑△h/365--年內(nèi)每次降水后，地下水水位升幅之和（m）。

3）地下水徑流條件良好的潛水分布區(qū)，可用數(shù)值法計算降水滲入補(bǔ)給量。第二章

地下水水量的計算

§2地下水存儲量的計算

（1）潛水含水層的儲水量

W=μ·V式中：

W--地下水的儲存量（m3）；μ--潛水含水層的給水度；

V--潛水含水層的體積（m3）（2）承壓水含水層的彈性儲存量

W=F·S·h式中：

W--地下水的彈性儲存量（m3）；F--含水層的面積（m2）；

S--彈性釋水系數(shù)；h--承壓水含水層自頂板算起的壓力水

頭高度（m）第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算

計算地下水的允許開采量是地下水資源評價的核心問題。（1）以滲流理論為基礎(chǔ)的方法（包括解析法和數(shù)值法）Ⅰ.解析法

即用地下水動力學(xué)中解析解的公式來計算求得允許開采量的方法。由于實(shí)際情況不能完全符合選用公式的假定條件，常常是用解析公式計算出開采量，再用水均衡法計算補(bǔ)給量來論證其保證程度。①選擇公式，包括穩(wěn)定流公式、非穩(wěn)定流公式、承壓井公式、潛水井公式等第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算

②計算步驟A.通過勘探試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)取得計算所需的各種參數(shù)，如滲透系數(shù)K、含水層厚度M、導(dǎo)水系數(shù)T、重力給水度μ和彈性給水度μ*、水頭分布H等。B.擬定開采方案，確定計算公式。C.計算開采量，檢查水位降深。D.進(jìn)行評價，當(dāng)未考慮補(bǔ)給條件時，應(yīng)計算地下水的補(bǔ)給量，論證開采量的保證程度。③解析法的適用條件適用于含水層均質(zhì)和各向同性、邊界條件較簡單、可概化為計算公式要求的模式。第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算

E.驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證器可靠性，將計算值與實(shí)際觀測值進(jìn)行比較。F.模擬預(yù)報，進(jìn)行水資源評價修改后的模型可以用來預(yù)報開采方案下的水位降深的時空分布、預(yù)報合理的開采量，間接計算出補(bǔ)給量等，根據(jù)計算成果，可以做出全面的地下水評價。（2）主要以觀測資料統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)的方法（回歸分析法、系統(tǒng)理論法和開采抽水實(shí)驗(yàn)法）Ⅰ.回歸分析法

開采區(qū)開采量和降深的關(guān)系、開采量和降雨量第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算的關(guān)系，開采量和地表水側(cè)滲量或灌水回滲量的關(guān)系雖然相互依賴，但變量關(guān)系不確定，這種關(guān)系統(tǒng)稱為相關(guān)關(guān)系。根據(jù)研究的變量數(shù)目和相關(guān)性質(zhì)不同，可分為：1）一元線性相關(guān)分析；2）多元線性相關(guān)分析；3）多元非線性相關(guān)分析。Ⅱ.系統(tǒng)理論法（黑箱法）①系統(tǒng)理論法適用條件1）水文地質(zhì)單元是穩(wěn)定的第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算2）單元區(qū)的主要補(bǔ)給源是大氣降水，可視為單項(xiàng)輸入3）地下水的排泄方式單一而集中，可視作單項(xiàng)輸出其中表示tn以前降雨形成的徑流，絕大部分已經(jīng)排除含水層，尚有很小的徑流量參與其中，所以很小。②第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算Ⅲ.開采抽水實(shí)驗(yàn)法①開采實(shí)驗(yàn)法適用條件含水層分布面積不大，試驗(yàn)期的下降漏斗有可能擴(kuò)展到所定邊界；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)給，但具體補(bǔ)給條件很復(fù)雜。②開采實(shí)驗(yàn)和方法的確定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。第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算（3）以水均衡理論為基礎(chǔ)的方法（水量均衡法）①基本原理在天然條件下無人類活動干擾開采條件下②計算步驟A.劃分均衡區(qū)第二章

地下水水量的計算

§3地下水允許開采量的計算B.確定均衡期C.確定均衡要素均衡要素是指均衡方程中各種補(bǔ)給量和排泄量。D.確定水文地質(zhì)參數(shù)F.均衡計算,可開采資源量的評價第三章

地下水資源評價（1）評價原則為了客觀、準(zhǔn)確地評價地下水資源的數(shù)量，在實(shí)際工作中必須遵循以下原則：1、按流域或地下水系統(tǒng)進(jìn)行評價2、根據(jù)“四水轉(zhuǎn)化”的規(guī)律進(jìn)行評價3、根據(jù)“以豐補(bǔ)欠，調(diào)節(jié)平衡”的原則進(jìn)行評價4、可持續(xù)發(fā)展原則5、根據(jù)動態(tài)和發(fā)展的原則進(jìn)行評價第三章

地下水資源評價（2）按照評價面積的大小分為區(qū)域地下水資源評價

一般是指面積較大的范圍內(nèi)進(jìn)行的評價，具體的說就是指一個地下水系統(tǒng)，其主要任務(wù)是定量評價地下水的補(bǔ)給資源量，估計地下水的可開采資源量。局部水源地地下水量評價針對某一供水水源進(jìn)行評價，其主要任務(wù)是確定在開采地段內(nèi)通過取水構(gòu)筑物，能保證長期開采條件下的開采量，并預(yù)測未來的水位、水質(zhì)以及采取相應(yīng)的保護(hù)措施。第三章

地下水資源評價（3）地下水開采量的分級《地下水資源分類分級標(biāo)準(zhǔn)》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，對所提交的允許開采量劃分為五個級別，分別用大寫的英文字母A、B、C、D、E表示。A級：①具有為解決開采水源地具體課題所進(jìn)行的專門研究和試驗(yàn)成果；②根據(jù)開采的動態(tài)資料進(jìn)一步完善地下水?dāng)?shù)學(xué)模型，并逐步建立地下水管理模型；③掌握三年以上水源地連續(xù)地開采動態(tài)資料，并對地下水允許開采量進(jìn)行系統(tǒng)的多年的均衡計算和評價；④提出水源地改造、擴(kuò)建及保護(hù)地下水資源以及環(huán)境的具體措施。（開采階段）第三章

地下水資源評價質(zhì)特征；②初步掌握地下水補(bǔ)徑排條件及其動態(tài)規(guī)律；③有據(jù)有觀測孔的抽水試驗(yàn)或枯水期的地下水動態(tài)資料所確定的有代表性的水文地質(zhì)參數(shù)；④結(jié)合開采方案初步計算允許開采量，提出合理的采用值；⑤初步論證補(bǔ)給量，提出擬建水源地的可靠性評價。（詳查階段）D級：①初步查明含水層（帶）的空間分布及水文地質(zhì)特征；②初步圈定可能富水地段；③概略評價地下水資源，估算地下水允許開采量。（普查階段）E級：①據(jù)現(xiàn)有地下水資料，結(jié)合路線踏勘，概略了解區(qū)域水文地質(zhì)條件；②推測圈定的可能富水地段；③粗略評價地下水資源，估算允許開采量。第四章

地下水水質(zhì)評價

§1概論（1）評價因子的選擇常規(guī)組分：K+、Na+、

Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4、Cl-、NO-2

、NO-3、NH4+、pH、溶解性總固體、總硬度、DO、COD等常見有毒金屬和非金屬物質(zhì)：Hg、Cr、Cd、Pb、As、F、CN-等有機(jī)有害物質(zhì)：酚類、苯類、有機(jī)氯、有機(jī)磷、硝基、氨基化合物及其他工業(yè)排放的有機(jī)有害物質(zhì)。細(xì)菌、病毒等。（2）地下水質(zhì)量的分類標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類：主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量。第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價按鍋垢總量對成垢作用進(jìn)行評價時，水可分為：

H0<125mg／L為鍋垢很少的水；

Ho=125~250mg／L為鍋垢較少的水；

Ho=250~500mg／L為鍋垢較多的水；

Ho>500mg／L為鍋垢很多的水Ⅱ.硬垢數(shù)量常用下式計算：

Hh＝SiO2+20γMg2++68（γCl-+γSO42--γNa+-γK+）式中：Hh—硬垢總量(mg／L)；

SiO2—二氧化硅重量(mg／L)。

γMg2+,γCl-

，γSO42-

，γNa+，γK+—各離子的含量(meq／L)。第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價對鍋垢的性質(zhì)進(jìn)行評價時，可采用硬垢系數(shù)(Kn)，即Kn＝Hh/H0。當(dāng)Kn<0.25時，為軟垢水；

Kn＝0.25-0.5時，為軟硬垢水；

Kn>0.5時，為硬垢水。②氣泡作用起泡作用可用起泡系數(shù)（F）評價。起泡系數(shù)據(jù)鈉、鉀的含量計算：F=62γNa++78γK+當(dāng)F<60時，為不起泡的水；當(dāng)F＝60—200時，為半起泡的水；當(dāng)F>200時，為起泡的水。

第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價③腐蝕作用水的腐蝕性可以按腐蝕系數(shù)(Kk)進(jìn)行評價。對酸性水：Kk＝1.008（γH++γAl3++γFe2++γMg2+-γCO32--γHCO3-）對堿性水：Kk＝1.008（γMg2+-γHCO3-）按腐蝕系數(shù)(Kk)將水分為：當(dāng)Kk>0時，為腐蝕性水；

當(dāng)Kk<0，且Kk+0.0503Ca2+>0時，為半腐蝕性水；Kk+0.0503Ca2+<0時，為非腐蝕性水（其中，Ca2+的單位以mg/L表示）。

第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價（2）地下水的侵蝕性評價①分解性侵蝕Ⅰ.一般酸性侵蝕是水中的氫離子與氫氧化鈣起反應(yīng)，使混凝土溶濾破壞。其反應(yīng)式為：Ca（OH）2+2H+＝Ca2++2H2O一般酸性侵蝕性主要取決于水的pH值，pH值越低，水對混凝土的侵蝕性越強(qiáng)。Ⅱ.碳酸侵蝕是水中侵蝕性CO2與水泥中碳酸鈣的反應(yīng)，形成易溶于水的重碳酸鈣，從而使混凝土遭到破壞，其反應(yīng)式為：CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價②結(jié)晶性侵蝕又稱硫酸鹽侵蝕，是指水中的SO42-進(jìn)入混凝土空隙，形成石膏和硫酸鋁鹽晶體。這些新化合物因結(jié)晶膨脹作用體積增大(例如石膏可增大1-2倍，硫酸鋁鹽可增大2.5倍)，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低，以致破壞。③分解結(jié)晶復(fù)合性侵蝕又稱鎂鹽侵蝕，其侵蝕機(jī)理主要是水中弱鹽基硫酸鹽陽離子的侵蝕，即水中Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、NH4+

等與水泥發(fā)生反應(yīng)使混凝土強(qiáng)度降低，甚至破壞。例如水中MgCl2與混凝土中的Ca(OH)2反應(yīng)，形成Mg(OH)2和易溶于水的CaCl2。第四章

地下水水質(zhì)評價

§2工業(yè)用水水質(zhì)評價分解結(jié)晶復(fù)合性侵