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第六章地下水资源数量评价讲述
水文地质学基础 1.1 地下水资源的概念 资源:是自然界存在,可被人类利用的一切 分可再生的和不可再生的,地下水为可再生资源 地下水是一种宝贵的、可再生的淡水资源 地下水与地表水资源相比的优越之处有: 空间分布:广而均匀(地表水分布局限) 时间调节性:地下含水系统是天然水库,动态稳定 水质:水质优,洁净,水温恒定,不易受到污染,但污染后很难治理。 可利用性:一次性利用投资小,运用费用高、管理难、易产生环境问题。 地下水资源概念的由来 1915年美国首次提出以含水层或盆地为单元的安全抽水量概念:“所谓安全抽水量,是在不致引起含水层发生危险的涸竭的情况下,能正常而持续地抽水的界限水量”〔柴崎达雄,1982〕。 后来发现,开采地下水会引起诸如:地面沉降、海水入侵、咸水入侵等造成巨大经济损失的环境损害。 安全抽水量的定义修改:“能从某一地下水盆地中连续地、不至于引起不良结果地抽取的地下水量”〔柴崎达雄,1982)。 允许利用的地下水资源量,不仅受到自然条件的制约,还受到技术、经济、社会乃至法律条件的制约。 1.2 地下水资源的特征 1.2.1 系统性 形 成:地下水资源是按系统形成与分布的 系统内:地下水是一个统一的整体(有水力联系的),系统内部任何一部分的输入或输出(补给或抽水),都会影响(波及)整个系统 系统性看:地下水资源量原则上等于含水系统的补给量 资源量按系统计算:以系统为单元统筹规划利用,开发与管理 难点:系统边界不易确定;边界有叠置,边界垮行政区域 问题:造成重复计算水量,人为夸大水量,开采过渡,难以管理(不同行政区) 1.2 地下水资源的特征 1.2.2 可恢复性 天然可再生的资源均具有可恢复性 地下水资源是通过水文循环使水量恢复、水质更新的,循环过程是通过补给与排泄两个环节完成的。 恢复能力的强弱与水文循环的交替速度有关: 图示条件:比较哪个含水系统更优?? 一个恢复性很差的含水系统,其规模再大,储备水量再多,也会被用完(枯竭)——而“无以为继”。 因此,可恢复性是供水水源的必需条件。 可恢复性 1.2 地下水资源的特征 1.2.3 可调节性 表现在地下含水系统本身就是一个地下水库——具有水库的功能,地下水库是天然形成的: 含水介质对水流起到阻滞作用→延长过水时间 地质构造形成的“蓄水池”,向斜盆地,断块盆地 调节能力大小取决于: ①地质构造的规模(容积大小-B); ②含水介质的储水能力 给水度μ,含水层厚度m B 1.3.1 地下水资源——补给资源 补给资源:可以恢复与再生的,是与外界系统经常发生交替的水量。 影响因素:受气候等因素影响,年与季节的变化 量纲: 流量单位m3/a 决定含水系统中地下水资源的可恢复性 数值大小 = 含水系统的地下水多年平均年补给量 B A 1.3.2 地下水资源——储存资源 储存资源:不可以恢复的,是历史形成的不参与水循环交替的,基本不变的水。 影响因素:含水系统的空间形态(地质构造—天然的地下水库库容) 量纲: 体积单位 m3 决定含水系统中地下水资源的可调节性 数值大小 =含水系统的地下水多年平均低水位的重力水体积,即水的空间体积×μ(给水度) B A 1.4 地下水资源的供水意义 供水水源的一般要求: 长期持续性(永续发展的需要)—多年性 均衡稳定性(短期考虑)—时时供水 一个含水系统能够长期持续提供的水量是多少?补给资源 补给资源的供水意义 原则上:含水系统的多年平均补给资源 =含水系统的多年平均补给量 在某些特殊情况下——可以大于补给量: 1)大气降水入渗增加;2)河流入渗补给增加 不同类型含水系统的补给条件不同,供水意义也不同 1.4.1 补给资源的供水意义 注意: 河流入渗增加的代价→牺牲地表水资源 从“水资源”角度出发,此量是不存在的 承压水模拟演示实验中: 抽取地下水→承压水从外界获得的补给量增加了。 这也是旁河取水的道理。 1.4.2 储存资源的供水意义 储存资源的供水意义 起着调节作用——保证供水均衡稳定性 当一个含水系统的补给资源很大,但动态很不稳定时,作为供水源地,储存资源就起到很大的调节作用 旱季借用储存资源的水,腾空库容,雨季再补充偿还 没有储存资源再丰富的补给资源也无法利用→白白流走! 补给与储存资源的关系:有借有还 有借不还(超量使用) —— 最终导致水资源消耗贻尽(枯竭) —— 或产生不良结果 有借有还 本章思考题 第二节 地下水动态与均衡的概念 地下水动态:在有关因素影响下,地下水的水位、水量、水化学成份、水温等随时间的变化状况。 含水层(含水系统) Q补 Q排 年最大变幅(△hmax):一年中地下水位最高值与最低
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