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地下水资源量包括什么

发布时间: 2022-08-26 02:33:15

㈠ 地下水资源量是怎么衡量的

谁说的?!
地下水资源量一般用三个量为表征:
第一是水资源总量,也就是个总体补给量。因为它涉及你可取用水的上限(多年平均值,单位:方/年)。
第二是储量:一般指地表至开采层最深底界的水资源总量,一般可以是一个天文数字。无太多实际意义,只是给人一个整体认识。
第三是可采资源量,是很重要的一个概念,一般要经复杂的计算和综合分析后确定。是通过多年资料分析计算得到的,评定出来的,技术可行而经济合理,开采后对区域水资源、环境和生态不会造成不良影响的多年平均可采取的地下水资源量。

㈡ 地下水资源的概念

地下水资源是指有使用价值的各种地下水量的总称。它属于整个地球水资源最重要的一部分。地下水资源的使用价值包括水质和水量两个方面。它是否能成为有使用价值的资源,首先是由水质决定的。地下水是在地壳浅部岩石空隙中广泛分布的一种水体。这一部分水体主要集中于地面以下800m深度内,但是在1000~3000m深度内也有少量分布。由于地下水埋藏分布条件和运动规律复杂,难以准确查明。因此,对于全世界的地下水资源量,远不如地表水资源统计的准确。联合国水会议文件(1977)中关于全世界水资源概况中,仅列出了世界各大洲以平均年地下水更新量表征的地下水天然资源量,从统计资料可知,全世界陆地上的地下水天然资源总量为133200×108m3/a,其中南美洲、亚洲和澳洲相对较贫乏。

对于我国的地下水资源总量和各大小系流域的分片地下水资源量,据1991年《全国水资源评价及利用现状分析初步成果》一文,全国地下水资源(以地下水补给量表征)为7718×108m3/a(其中地下水与河川径流相互转化的重复量为6888×108m3/a)。从流域看,长江流域的地下水资源最丰富(占全国总量的27%),其次是西南地区的储水系和珠江流域,黄河和海河流域以及辽河流域地下水资源均比较贫乏。实际上可供开采到的资源量要比这个数字小得多。对于孔隙地下水区,开采资源量一般只有天然补给量的50%~60%;裂隙水区由于资源分散,且开发难度大,其可采资源量一般只有20%~30%;岩溶水可采资源所占比重相对较高(60%~80%)。目前全国地下水年开采量已达1031×108m3/a,主要平原区的地下水已入不敷出,出现了区域地下水位持续大幅度下降的现象。

㈢ 地下水资源量的估算包括哪几个方面

地下水资源量的估算包括方面:

(1)动储量:是指单位时间流径含水层(带)横断面的地下水体积,也即地下水天然流量,这代表侧向补给量,单位为m3/d等。动储量具有季节性变化。

(2)静储量:是指地下水位年变动带以下含水层中储存的重力水体积,或充满承压水含水层空隙中的重力水体积(单位:m3)。

(3)调节储量:是指地下水年变幅带内重力水体积(单位:m3)。

1、多年平均地下水资源量的组成及其时空分布特征。

2、多年平均地下水可开采量及其空间分布特征。

(1)垂直方向循环。垂直方向循环即大气降水、地表水渗入地下,形成地下水,地下水又通过包气带蒸发向大气排泄,如潜水的补给与排泄。

(2)水平方向循环。水平方向循环是指含水层上游得到补给形成地下水,在含水层中长时间长距离地径流.而在下游的排泄区排出地表,如承压水的补给与排泄。

地下水形成:

地下水资源主要是由于大气降水的直接入渗和地表水渗透到地下形成的。因此,一个地区的地下水资源丰富与否,首先和地下水所能获得的补给量与可开采的储存量的多少有关。在雨量充沛的地方。

在适宜的地质条件下,地下水能获得大量的入渗补给,则地下水资源丰富。在干旱地区,雨量稀少,地下水资源相对贫乏些。中国西北干旱区的地下水有许多是高山融雪水在山前地带入渗形成的。

地下水资源由大气降水和地表水转化而来,在地下运移,往往再排出地表成为地表水体的源泉。有时在一个地区发生多次的地表水和地下水的相互转化。故进行区域水资源评价时,应防止重复计算。

㈣ 地下水资源的概念和地下水资源的分类

我国的供水水文地质学理论是自新中国成立之初(20世纪50年代初期)从前苏联引进的。由于前苏联学者和有关地质勘探规范都把地下水作为一种地质矿产资源对待,因此把地下水的水量称之为“地下水储量”。集中取水的地下水源地被称之为“地下水矿床”(或地下淡水矿床)。依据地下水在含水层中存在的时空特征,前苏联学者对地下水储量作出了如下分类。

(1)动储量:单位时间流经含水层过水横断面的地下水体积,亦即地下水的径流量。其单位为L3/T。在含水层不同的过水断面和不同的时间,其径流量是不同的。地下水的动储量一般可以用达西公式计算,即:

现代水文地质学

式中:V——地下水静储量(L3);

μ——含水层的释水系数;

F——含水层分布面积(L2);

H——潜水含水层年最低水位以下的含水层厚度,或承压含水层厚度(L)。

(3)调节储量:含水层中地下水位年变动带内的重力水体积,其计算公式为:

现代水文地质学

式中:V——地下水调节储量(L3);

μ——含水层的释水系数;

F——含水层分布面积(L2);

ΔH——地下水位年变幅(L)。

以上3种储量之和一般统称为地下水的天然储量。

开采储量:采用技术、经济上合理的取水工程(在取水工程的设计开采期内),在不发生地下水水量减少、水质恶化的条件下可以从含水层中取出的地下水量。在稳定开采条件下,水源地的开采储量主要由地下水动储量和调节储量构成;在非稳定开采条件下,开采储量则除动储量和调节储量外,尚有部分静储量参与。

前苏联的地下水储量分类的最大优点是能比较直观地反映出地下水3种天然储量在含水层中存在的不同形式,也比较容易计算出它们的数量。我国学者在长期使用这个分类后,发现这个分类存在一些严重的缺陷。首先,在地下水量的科学概念上,地下水虽然和其他地质矿产有共性之处,但是地下水和地表水有更多的共同属性和成生上的联系,即两者都是一种可再生(或可恢复)的资源,两者之间存在紧密的联系和相互转化的关系,它们都是全球水资源的统一组成部分。因此在描述其水量时,用地下水资源来代替地下水储量更有其科学上的合理性。前苏联地下水储量分类本身最大的不合理性是所划分出的3种天然储量没有考虑到在天然条件下经常存在相互转化的关系。如补给季节在含水层中形成的调节储量到非补给季节则可转化为动储量流到下游地段;当含水层断面的过水能力变小时,上游地段流入的动储量,其部分将在该地段转化为调节储量,由于分类中未考虑到这种储量间的转化关系,在计算地下水资源时将会明显的重复和偏大。这个分类存在的另一个主要缺陷是,只反映了各种储量在天然条件下存在的形式,而没有反映出各种储量在开采前后的变化以及天然储量和开采储量之间的相互关系。

我国水文地质工作者,根据多年进行供水水文地质勘察工作的实践经验,针对前苏联地下水储量分类的缺陷,于20世纪70年代初提出了自己的地下水资源分类方案。这个分类方案根据地下水的可恢复性和可利用性将地下水资源分为补给量、贮存量和允许开采量3类。

(1)补给量:是指天然或开采条件下,单位时间内以各种途径进入单元含水层(带)内的水量。这里的单元含水层可理解为意欲进行地下水资源评价的某一含水层(或含水层组)或其中的一个地段;对已开采的水源地来说,则应是受水源地开采影响的地段。从含水层外部进入的水量即地下水的补给来源,常见补给来源有——降水入渗补给、地表水入渗、灌溉水的入渗、地下水的侧向流入、相邻含水层的垂向越流,以及各种人工补给等。地下水的补给量可进一步分为天然补给量和开采补给量两类,由于开采区地下水水位下降,从而使含水层中的水力坡度加大,和相邻含水层或地表水体间的水头差增大,故含水层在开采条件下获得的补给量一般都要大于天然条件下的补给量。地下水的天然或开采补给量是人们确定水源地开采能力的主要依据。

(2)储存量:关于储存量的定义,我国学者的意见还不完全一致。一些学者认为,储存量就是指储存在单元含水层中的重力水体积(房佩贤、卫钟鼎等,1996),这种观点实质上是把储存量中前苏联分类的静储量和调节储量等同起来。而另外一些学者则认为,储存量是指地下水在多年循环交替过程中,积存于含水层中的重力水体积。按照这种观点,显然储存量应该是指含水层中多年最低水位以下贮存于含水层中的重力水体,这种观点避免了储存量和补给量的重叠,应该是可取的。储存量不仅存在于潜水含水层中,也存在于承压含水层中,被称为弹性储存量。储存量的大小主要与含水层的厚度、贮水性能有关。当含水层厚度不大时(比如说仅几米到10~20 m),开采时原则上不能动用含水层的储存量。只有当含水层的厚度很大(比如说大于50 m)或年补给量又非常丰富时,枯水和平水年动用的储存量能在极丰水年得到很大程度的恢复时,动用的储存量才可以在开采量中占有较大比重。

(3)允许开采量:对允许开采量的科学概念,各国学者的理解比较一致,即在前苏联地下水储量分类中的开采储量概念的基础上,增加了更多的取水限制条件。我国大多数水文地质文献对允许开采量作了如下解释:即允许开采量是指通过技术经济合理的取水构筑物,在整个开采期内出水量不会减少,动水位不超过设计要求,水质和水温变化在允许范围内,不影响已建水源地正常开采,不发生危害性环境地质问题的前提下,单位时间内从该水文地质单元或取水地段开采含水层中可以取得的水量。尽管各国学者对允许开采量概念认识基本一致,但在概念本身的命名上却有差别。俄罗斯的水文地质学者仍然使用着“开采储量”的概念,其他国家学者则把这一概念称为“可开采水量”、“极限开采量”、“临界开采量”、“潜在开采量”。

除以上根据地下水资源本身的自然或人为属性进行的分类外,我国矿产资源储量委员会还从地下水资源管理的角度对地下水进行了分类,即把地下水资源按开发利用的难度分为:“能利用的地下水资源”和“难利用的地下水资源两类”。“能利用的地下水资源”是具有现实经济意义的地下水资源,概念本身说明和上面所提到“允许开采量”基本一致。但它补充了这种水资源是“符合现行法规规定情况下从水文地质单元或水源地范围内能够取得的地下水资源”。而“难利用的地下水资源”只是具有潜在经济意义的地下水资源,即在当前的技术经济条件下,开采地下水将在技术、经济、环境或法规方面出现难以克服的问题和限制、目前难以利用的地下水资源。比如我国多数地区800m深度以下的水资源、矿化度大于2 g/L的微咸水资源。

此外,包括我国在内的许多国家的地质勘探部门还根据地下水资源的勘探和研究程度,把地下水“允许开采资源”(即允许开采量)的相对精度划分出不同等级(即地下水资源分级)。不同级别的开采资源有不同的应用范围(如作为不同取水工程设计阶段的依据),不同精度级别的地下水资源要求投入相应的勘探和试验工作量,也就是说,不同的水文地质勘探阶段要求提供不同精度级别的地下水资源量。

中国国家矿产储量委员会按地下水勘探研究程度将地下水允许开采资源的精度划分为五级,按精度级别从高到低,分别用A、B、C、D、E表示。对尚难利用的地下水资源,则只划分出Cd、Dd、Ed三种精度级别(国家标准GBJ27—88,1988年)。

由于供水工程的设计一般都是分阶段进行的,因此,供水水文地质勘察工作也随之划分为不同的勘察阶段,按照1988年公布的国家标准GBJ27—88《供水水文地质勘探规范》,我国的供水水文地质勘探共划分为5个阶段。

(1)地下水资源调查阶段(相当于中、小比例尺的综合或专门性的水文地质普查阶段):粗略了解区域水文地质条件,推测地下水富水地段及其地下水允许开采量所提出的允许开采量应达到E级精度要求,为国民经济远景规划提供依据。

(2)普查阶段(相当于供水工程的规划设计或厂址选择阶段):除概略评价区域或需水地区的水文地质条件外,应提出有无满足设计所需地下水量的可能性资料。对可能富水的地段,估算的地下水允许开采量应满足D级资源精度的要求,为城镇的规划、建设项目的总体设计或厂址选择提供依据。

(3)详查阶段(相当于供水工程设计的初步设计阶段):应在几个可能富水的地段,基本查明水文地质条件,初步评价地下水资源,进行水源地的方案比较。所提出的地下水允许开采量应满足C级资源精度要求,为水源地的初步设计提供依据。

(4)勘探阶段(相当于供水工程的详细设计阶段):应查明拟建水源地范围及其水源地影响范围内的水文地质条件,进一步评价地下水资源,提出合理开采方案,所提出的地下水允许开采量应满足B级精度要求,为水源地的技术设计和施工设计提供依据。

(5)开采阶段:应查明水源地扩大开采的可能性,或研究水量减少、水质恶化和不良环境地质现象等发生的原因。在研究开采动态和进行专门试验的基础上,重新评价的地下水允许开采量应满足A级精度的要求,为扩大开采和保护地下水资源提供依据。

农田供水水文地质勘察阶段的划分,目前我国尚无专门的规定。由于对供水保证程度的要求较集中供水水源地低,因此勘察阶段可适当减少。在我国一般可划分为3个勘查阶段,即:区域水文地质勘察阶段、详细勘察阶段、开采阶段。

以上是供水水文地质勘察阶段划分的一般原则,在实际工作中可根据勘察区水文地质条件的复杂程度、已有研究程度、需水量大小和可能取水方案的多少、具体确定勘察阶段的起点和需要几个勘察阶段。

此外尚需指出,对于不同国家供水勘察阶段的划分可能各有不同。在这一方面前苏联和我国的划分方案基本一致。欧、美国家则无统一的国家要求,根据美国水文地质学家Harry M.Peck 在1980年《Ground Water》Vol.18 No.4期上发表的《地下水调查阶段的划分》一文可知,美国的地下水调查研究可分为:普查级、规划级和管理级3个调查研究阶段。大致相当于我国的地下水资源勘探、开采和管理3个环节。

㈤ 地下水资源的基本概念

地下水资源是由地下水的储存量和补给量组成的,评价时还须考虑排泄量和开采量。 开采量中稳定的部分来自补给量,不稳定的部分则来自于储存量。地下水的开采,按其性质虽也属排泄,但开采量与排泄量有一个重要区别:即排泄量因受地下水天然运动的制约,为补给量所控制,故其变化是有规律的,在天然条件下长期累积的排泄总量应等于补给总量;而开采量则不受地下水天然运动的制约,可人为地任意扩大,甚至疏干含水层,因此是地下水存在或消失的决定因素。

㈥ 地下水资源(量)的分类

在对地下水资源进行定量评价时,需要给出不同类型的资源数量。地下水资源可以分为补给资源、储存资源和开采资源。补给资源和储存资源是地下水系统天然存在的,属于天然资源。补给资源是一个地下水系统在一定时期(通常为一年)内获得的补给量,在天然条件下在多年时间内每年的补给量与每年的排泄量接近相等。地下水的补给资源也可以看成是通过地下水系统的补给和排泄过程体现出来的径流量,反映了含水系统每年可更新的水量,具有流量单位(m3/a)。地下水的储存资源是一个地下水系统内长期积累和保存的水量,取决于地下水系统的分布空间和储水、导水能力,是在含水层空隙介质中储存的水量,具有体积单位(m3)。补给资源使地下水系统具有可恢复性和可更新性,储存资源使一般的地下水系统具有一定的可调节性。值得注意的是,地下水储存资源的调节作用是依赖于其补给资源的存在而起作用的,如果一个地下水系统没有补给资源(例如深层地下(卤)水),则其储存资源也起不到调节作用(周训,2013)。

地下水的补给资源(即补给量或排泄量)已经成为地下水资源开发利用的主要依据。补给量主要由地下水侧向径流的流入量、降水入渗量、地表水渗漏量等构成。排泄量主要由潜水蒸发量、地表溢出量(溢出为地表水)和侧向径流的流出量等构成。至于是把补给量还是排泄量作为有效的补给资源,应根据具体的情况加以处理,不宜绝对化处理。在天然的零均衡状态下,补给量和排泄量是相等的,因此任何一个都可以作为补给资源,选择更易于准确评价的即可。补给资源在一定程度上代表了地下水可循环更新的水量,代表了人类对地下水资源的最大开采限度。也就是说,一个地下水系统的开采量一般不宜超过其补给量。

对于地下水的储存资源,即储存量,一般认为它具有调节意义。这种调节作用是指枯水季节可以动用一部分储存量以解需水之急,然后在丰水季节进行补充,达到总体上储存量不变的目的,俗称“以丰补歉”。地下水储存资源的调节作用大于地表水储存资源。地表水更新速率大,作为储存资源的河槽蓄水量相对作为补给资源的河川径流量而言,基本可以忽略。地下水的循环更新速率小,储存空间大,含水层中储存的水量往往比每年实际更新的水量大,使得储存资源的重要性远大于地表水资源。地下水储存资源的重要性,还在于人类开发利用地下水不可避免的会改变其储存量。式(5.21)表明,即使开采条件下地下水系统又达到了补给量与排泄量相等的平衡状态,新旧两种平衡状态的储存量也很可能不同,多数情况下储存量是减少的。在许多地区,人类所开采的地下水有很大部分是来自于储存量的消耗,这些已经被利用的储存资源不能忽视,应在丰水年份予以补偿。

地下水的补给资源或储存资源不等于人类可以完全开发利用的地下水资源。人类对地下水的开采增加了地下水的一种排泄途径,将引起地下水系统的一系列响应。如果开采强度等于地下水的天然排泄量,意味着地下水的其他排泄方式将全部中断,这可能产生非常严重的后果。如果地下水的储存量不断被消耗,那么经过一段时间之后含水层将面临枯竭的命运。为避免引发不良的生态和地质环境后果,人类只能开发地下水资源的一部分。如果一个地下水系统存在激发补给,意味着这个地下水系统的开采量可以增加,其增加的数值不超过激发补给量,同时也意味着相邻地下水系统补给量的减少,需要统筹兼顾相邻地下水系统的开采。如果只是在一个地下水系统内部的局部地段存在激发补给,则意味着整个地下水系统的补给量并没有增加,地下水的开采量不应超过这个地下水系统的总补给量。

地下水的开采资源是指地下水系统中可以开采的水量。开采资源并不是一个地下水系统独立存在的,而是由补给资源和(或)储存资源转化而来的(周训,2013)。地下水开采资源中目前可以被人类利用的部分称为允许开采资源(或可采资源、可开采量,简称可采量)。《地下水资源分类分级标准》(GB15218—1994)把地下水资源分为能利用的资源和尚难利用的资源,其中能利用的资源就是允许开采资源,定义为“具有现实经济意义的地下水资源。即通过技术经济合理的取水构筑物,在整个开采期内出水量不会减少、动水位不超过设计要求、水质和水温变化在允许范围内、不影响已建水源地正常开采、不发生危害性的环境地质问题并符合现行法规规定的前提下,从水文地质单元或水源地范围内能够取得的地下水资源。”《水资源评价导则》(SL/T238—1999)中也规定:地下水可开采量是指不发生因开采地下水而造成水位持续下降、水质恶化、海水入侵、地面沉降等水环境问题和不对生态环境造成不良影响的情况下,允许从含水层中取出的最大水量。

㈦ 地下水资源数量评价的主要内容有哪些

地下水资源数量评价的主要内容有:

1、多年平均地下水资源量的组成及其时空分布特征;

2、多年平均地下水可开采量及其空间分布特征。

也就是说,现在主要的评价只有两个方面,一个是补给资源量,一个是可开采资源量。

另外,根据各地实际情况,还要对以下问题进行着重分析研究:

a、降水量年际变化及对地下水补给的影响。降水量资料延长到2003年,对降水观测点上的资料进行计算处理,取得各区面状年降水量,分析降水量多年变化规律,有无增加或减少趋势,降水量多年丰、枯变化周期,20世纪90年代处于降水丰、平、枯变化的何种状态;应用延长的降水系列计算1956~2003年降水均值。

b、20世纪70年代、80年代、90年代由于大型水库工程,地表水、地下水调蓄、移民搬迁等影响下河流径流量、渠道引水量有何变化,渠道衬砌工程、渠道利用系数有何变化,这些变化对地下水补给有何影响。

c、井灌、渠灌面积及其分布、灌溉定额、灌水次数、灌溉方式有何变化,这些变化对地下水补给有何影响。

d、地下水开采后,引起的包气带厚度和水位变动带岩性的变化,这种变化对地下水垂向渗漏补给有何影响。

e、地下水开采量较大、历史较长的地区,建议用近30年来降水量、地下水资源量、开采量、地下水水位的多年动态资料,并进行对比分析。

f、农业种植结构、种植技术及其改变对潜水(或浅层地下水)补给和蒸发的影响。

g、不同岩性、不同埋深,有植被和无植被条件下,地下水蒸发的比较。

h、总结和分析以往和近年调查研究成果,重新认识山区对平原侧向补给的机理和补给量。

i、开采条件下,相邻含水层水力联系的变化,以及对地下水资源量和水质的影响。

j、海水入侵、咸水入侵、地下水严重污染对地下水资源量的影响。

(7)地下水资源量包括什么扩展阅读:

地下水资源量评价主要成果:

1、计算分区各项补给量、排泄量、地下水蓄变量、地下水资源量及地下水可开采量;

2、总补给量、地下水资源量及地下水可开采量的空间分布特征;

3、文字报告成果。

地下水资源数量评价工作程序:

1、准备工作;

2、资料的收集和整理;

3、评价类型区划分及均衡计算区的确定;

4、水文地质参数率定;

5、地下水矿化度分区的确定;

6、平原去地下水资源量计算;

7、山丘区地下水资源量计算;

8、地下水可开采量计算;

9、评价成果的表达。

㈧ 地下水资源概念及分类

一、地下水资源概念

广泛埋藏于地表以下,存在于地壳岩石裂缝或土壤孔隙中的各种状态的水,统称为地下水。大气降水是地下水的主要来源。

地下水资源是指有使用价值的各种地下水量的总称,它属于地球水资源的一部分,具有流动性和可恢复性。地下水是否具有使用价值需从水质和水量两方面判断,故地下水资源评价应分别进行水质和水量的评价,由于地下水量的计算和确定比评价水质复杂,故一般进行地下水资源评价时,在水质符合要求的前提下,着重对水量进行评价。

二、地下水资源的分类

地下水资源分类能客观地反映地下水资源形成的基本规律及它的经济意义,便于我们在实践中对它进行研究和定量评价。正确地进行地下水资源分类,是地下水资源评价的重要理论基础。长期以来,国内外学者对地下水资源的分类进行了研究,至今仍不断提出新的分类方案。下面介绍几种有代表性的分类方法。

(一)国外地下水资源分类

1.普洛特尼柯夫分类法

由前苏联普洛特尼柯夫提出,20世纪70年代以前在我国曾广泛采用。这种分类方法以自然界地下水存在的空间和时间形式,把地下水资源分为天然储量和开采储量,其中天然储量又分为静储量、动储量、调节储量。

(1)动储量:指单位时间流经含水层横断面的地下水体积,即地下水的天然流量;

(2)静储量:指地下水位年变动带以下含水层中储存的重力水体积;

(3)调节储量:指地下水位年变动带(多年最高与最低水位之间)内的重力水体积;

(4)开采储量:指经济技术合理的取水工程从含水层中取出的水量,并在预定的开采期内,不致发生水量减少、水质恶化等不良现象。

普氏分类法只反映了地下水资源在天然条件下的各种数量组成,没有明确在一定时间内,各种数量之间的转化关系。尤其是没有明确地指出在开采条件下,结合开采方案,开采量的组成成分是什么,以及天然储量成分对开采资源起什么样的作用。因此,过去按上述分类法评价地下水资源时,往往只能按照天然条件计算出各种储量,但提不出可靠的开采资源数量,相应也就难以解决开采资源的正确评价问题。

2.法国的地下水储量和资源分类法

法国常称的地下水储量是指储存于含水层空隙中的重力水体,是一个单纯的物理量。而地下水资源是指从含水层中能提取出来的水量,它不仅与储量有关,而且又受一定技术经济条件的限制,所以资源又含有经济的概念。研究储量的目的是为合理地确定资源,由此地下水储量又可分为地质储量、天然储量、调节储量和开采储量四类。地下水资源分为理论潜在资源、实际潜在资源和可采资源三种。

3.美国、日本等国的地下水储量和资源分类法

地下水水质及水量随开采区经济发展需要、取水设备的能力、水质及水量允许的变化范围及法律等各种因素的变化而变化,所以它不是一个常量。

(1)持续开采量:指能从含水层中连续地抽水,不致于引起不良后果的地下水量,也称为安全开采量。

(2)疏干性开采量:在天然补给量较少,而固定储存量较多的地区,在符合经济效益的前提下,有计划的过量开采量。其开采结果是开采区的地下水位(头)逐年稳定下降。

(3)最大常年开采量:指利用一切可能的方法、措施和水源(包括引进水及处理后的废水等)来补给含水层所获得的常年使用的最大水量。

(二)国内地下水资源分类

我国曾广泛采用的前苏联普洛特尼柯夫分类法,仅反映了地下水量在天然状态下的客观规律,存在一些缺点。随着地下水科学的发展,人们对地下水资源的认识不断深入,20世纪70年代后期提出了不同的地下水资源分类方案。

1.补给量、储存量、允许开采量分类法

1983年由地质出版社出版的《供水水文地质手册》将地下水资源划分为补给量、储存量和消耗量,其中消耗量包括天然消耗量和允许开采量两部分。

目前,我国广泛采用补给量、储存量、允许开采量分类方案,2001年颁布的中华人民共和国《供水水文地质勘察规范》国标(GB50027—2001)执行该方案。既不用储量也不用资源(资源包括质和量两方面,单纯指水量时用资源描述不合适),直接叫做地下水的各种量。

(1)补给量:指天然状态或开采条件下,单位时间通过各种途径进入含水层的水量。补给量根据其形成阶段的不同,又可分为天然补给量、人工补给量和开采补给增量。

①天然补给量:是指在天然条件下进入含水层的水量。一般包括大气降水入渗补给量、地表水入渗补给量、越流补给量和侧向径流补给量等。

②人工补给量:是指采用人工回灌、引渗等方式进入含水层的水量。

③开采补给增量:又称激发补给量,是指在开采条件下,除天然补给量外,由于地下水开采条件和循环条件的改变所增加的补给量。它包括开采袭夺河水水量的补给、夺取泉水排泄量的补给、增大的降水入渗补给量、增大的相邻含水层的越流补给量、增加的侧向径流补给量、增加的人工补给量等。

补给量的计算是地下水资源评价的核心内容。从理论上讲,上述三类补给量应分别计算。但实际上,由于许多地区的地下水都已不同程度的开采,很少有天然状态存在。因此,计算补给量时,首先是计算现状条件下的地下水补给量,然后再计算扩大开采后可能增加的补给量。开采补给量的大小,除了与含水层的导水能力、地下水流域的大小、边界性质和水源有关外,还与具体的地下水开采方案(取水建筑物的形式、布置方式等)及开采强度有关。当开采方案合理,开采强度较大时,可以夺取大量补给量。如在傍河地段取水,沿河岸布置井群,开采时可以获得大量的地表水补给,补给增量可远远大于原来的天然补给量,成为可采量的主要组成部分。但是,开采时的补给增量并不是无限制的,必须从全区水资源循环转化和合理开发利用的观点出发,制定合理的开采方案,以便获得合理的开采补给增量,否则,将会造成顾此失彼、掠夺开发的不良后果。我国有些地区河流基流量大幅度减少,甚至干涸,使已建水利工程不能发挥应有的效益,甚至产生一些生态环境问题,究其原因,往往和地下水的不合理开采有关。

人工补给量的确定,首先必须研究各种补给源的水在含水层中的运移规律,再确定人工补给水量与含水层实际获得的补给量之间的数量关系,以便确定所需的人工补给水量。

(2)储存量:指地下水补给与排泄的循环过程中,某一时间段内在含水介质中聚积并储存的重力水体积。按其埋藏条件可分为容积储存量和弹性储存量。容积储存量是指含水层空隙中所容纳的重力水体积,亦即含水层疏干时能得到的重力水体积。潜水含水层的储存量主要是容积储存量。而弹性储存量是指将承压含水层的水头降至隔水底板时,由于含水层的弹性压缩和水的弹性膨胀所释放出的水量。

由于地下水位受补给条件和排泄条件的制约,所以地下水储存量与其补给量和消耗量是密切相关的。若地下水的补给量大于消耗量,则多余的水量便在含水层中蓄存起来。相反,补给量小于消耗量,则动用储存量来满足地下水的消耗。所以,地下水资源的调蓄性是通过储存量来体现的。

(3)允许开采量消耗量:指通过技术经济合理的取水建筑物,在整个开采期内地下水水质、水量的变化保持在允许范围内,不影响已建水源地的开采,不发生危害性的工程地质现象的前提下,单位时间从水文地质单元(或取水地段)中能够取出的水量,也称为可开采量。

允许开采量与开采量的概念是不同的。允许开采量指在一定范围平衡单元内含水层中,单位时间内以最优取水方案可以取出的最大水量,而且这个允许开采量在技术经济上既要合理又要可行,同时也不会引起其他的一些不良后果。而开采量是指目前实际正在开采的水量或预计开采的水量,它仅代表取水工程的产水能力。开采量应小于允许开采量,否则会引起一些不良后果。

允许开采量的确定是地下水资源评价的核心问题。一般来说,允许开采量的大小是由地下水的补给量和储存量大小决定的,同时还要受到技术经济条件的限制。由于地下水的排泄量或多或少总是存在的,所以,允许开采量要比补给量小。如果开采后产生较大的开采补给量时,允许开采量有可能大于天然补给量。

上述地下水资源分类方案以水均衡为基础,并由此按天然状态和开采状态,提示了地下水资源的三项因素,尤其是突出了地下水补给量的计算,同时还注意到了开采前后补给量和排泄量的变化,从而使地下水资源评价成果更加接近于实际。但是该分类方法也有不足之处,主要是对开采量的定义比较概念化,影响允许开采量的众多因素在实践中往往难以同时考虑,因此,有必要针对不同情况对开采量再作进一步的研究。

2.陈梦熊、曹万隶等学者提出的分类法

(1)陈梦熊、方鸿慈等提出的分类法。陈梦熊、方鸿慈等提出,把地下水资源划分为天然资源和开采资源。

①天然资源:指在一个完整的水文地质单元(区域的总体或整个含水层组)内,地下水在天然条件下通过各种途径,直接或间接地接受大气降水或地表水的入渗补给而形成的具有一定化学特征、可以利用并按水文周期规律变化的多年平均补给量。一般可用区域内各项补给量的总和或各项排泄量的总和来表征。

②开采资源:指在经济合理的开采条件下,并在开采过程中不发生水质恶化或其他的不良地质现象,对生态平衡不致造成不利影响的情况下,有保证的可供开采的地下水资源。

该提法中,开采资源与允许开采量含义相近。天然资源的丰富程度主要取决于补给量;而开采资源的多少取决于开采条件下的补给量,其大小与技术经济条件、开采条件有关。该分类方法突出了在一个完整的水文地质单元内,一年或多年的天然平均补给量和平均排泄量是平衡的,同时明确了天然资源和开采资源的组成,有助于生产实践和应用。

(2)曹万隶提出的地下水资源分类法。该分类把地下水资源划分为补给资源、储存资源两类。

①补给资源:是指降雨入渗补给量、灌溉入渗补给量、河渠渗漏补给量、侧向补给量、人工补给量及越流补给量与弹性释水量。这些量不仅随时间而变,而且也与开采条件有关,是计算总补给资源时必然考虑时间、开采水平及开采条件。

②储存资源:指在多年中不能动用的含水层中的重力水体。该水体若被动用(开采),则被开采部分的地下水量,在天然条件下无法使其恢复。一般情况下地下水储存资源不宜动用,应使其相对稳定。但在不同区域或不同水文地质条件的地区,地下水的储存资源也是不同的。该量相当于地下水库的“死库容”。

该分类方法中的关键问题是如何从地下水开发利用的角度,研究地下水的补给资源、可能最大补给量及地下水可开采量。

3.其他分类方法

(1)根据埋藏条件和水理性质的分类。根据埋藏条件和水理性质,可把地下水分为包气带水、潜水和承压水。

①包气带水:指潜水面以上包气带中的水,这里有吸着水、薄膜水、毛管水、气态水和暂时存在的重力水。包气带中局部隔水层之上季节性地存在的水称上层滞水。

②潜水:是指存在于地表以下第一个稳定隔水层上面、具有自由水面的重力水。它主要由降水和地表水入渗补给。

③承压水:是充满于上下两个隔水层之间的含水层中的水。它承受压力,当上覆的隔水层被凿穿时,水能从钻孔上升或喷出,形成自流水。

另外,按埋藏深度的不同,地下水又被分为浅层水和深层水。浅层水一般指潜水或微承压水,深层水为承压水。

(2)根据含水介质空隙性质的分类。按含水介质空隙的性质,将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。

孔隙水是存在于岩土孔隙中的地下水,如松散的砂层、砾石层和砂岩层中的地下水;裂隙水是存在于坚硬岩石和某些碎屑岩层裂隙中的地下水;岩溶水又称喀斯特水,指存在于可溶岩石(如石灰岩、白云岩等)的溶蚀、洞隙中的地下水。

㈨ 地下水天然资源量计算

以多年平均天然补给量作为地下水的天然资源量,天然资源量补给项包括:大气降水入渗补给量、侧向径流补给量、河流渗漏补给量、地表水灌溉补给量。地下水灌溉回渗补给量为地下水重复计算量,不包括在天然资源中。其计算方法是利用长系列(1956~2000年)的水文、气象资料,取其多年平均值进行计算,计算单元与计算方法与均衡计算相同。全区共划分为16个气象分区,计算单元的降水量、蒸发量采用控制气象站的多年算术平均值,并按统计经验频率分别计算丰水年(降水频率为25%)、平水年(降水频率为50%)、枯水年(降水频率为75%)的降水量,计算不同降水水平年的地下水补给资源量。

一、天然资源计算

(一)降水渗入补给量

大气降水入渗补给是本区地下水的主要补给源,其入渗量与降水量、潜水水位埋深及包气带岩性等条件有关。根据包气带岩性和潜水位埋深将全区划分为76个降水入渗系数分区,131个计算段,计算公式为

Q降水=10-1·α.X.F

其中:Q降水为降水对地下水补给量,104m3·a-1;α为渗入补给系数;X 为计算时段有效降水量(mm/a),按全年降水的90%计算;F为计算单元内陆地面积F(km2),扣除了计算单元内的水体面积。

(二)地下径流侧向补给量

盆地周围均是基岩山地丘陵区,其侧向补给地下水的量很有限,地下水侧向径流补给主要来自于山区河流的地下水径流,全区共有补给断面25条,根据达西定律,各个断面的侧向径流量按如下公式计算:

Q侧补=10-4·K·M·B·J·丁

式中:Q侧补为地下水侧向流出量,104m3·a-1;K为补给断面平均参透系数,m/d;M 为补给断面含水层平均厚度,m;I为补给断面的地下水力坡度;B 为补给断面宽度,m;T 为补给时段长(365 d)。计算结果见表6—11。

(三)河道渗漏补给量

从地下水等水位线与河流关系分析,盆地内对地下水有补给的河流分布在西部山前倾斜平原与嫩江的齐齐哈尔江段。其中,霍林河近几年干枯,洮儿河2004年也已干枯,因此这两条河流2004年没有计算入渗量。河流渗漏补给量按以下公式计算:

Q河渗=10-4·B·L·K·(H—H)/M·丁

式中:Q河渗为河道渗漏补给量,104m3·a-1;H为河流水位,m;H 为地下水位,m;B为河床宽度,m;L为计算段河流长度,m;K为河床底积层渗透系数,m/d;M 为河床底积层厚度,m;丁为补给时段长(d),这里取155~185 d。

洮儿河入渗补给量采用上、下游流量差计算河水入渗量,将上游水文站镇西站和务本站的河道来水量减去下流水文站洮南站的河道来水量和区间引出水量作为扇形地河道渗漏补给量。用公式表示为:

Q河补=Q镇西+Q务本—Q洮南—Q引水

式中:Q河补为河道渗漏补给量,104m3·a-1;Q镇西、Q务本、Q洮南为镇西、务本、洮南水文站河流多年平均径流量,104m3·a-1;Q引水为上、下游站之间的引用河水量,104m3·a-1,为Q引水=900× 104m3·a-1

根据1956~2004年的水文资料统计,Q镇西=155 199×104m3·a-1,Q务本=246 211.17×104m3·a-1,Q洮南=143 818×104m3·a-1,计算得Q河补=24 692.17×104m3·a-1。河流渗漏补给量计算结果见表6—12。

(四)灌溉水回渗补给量

灌溉回渗水量主要是水田灌溉回渗,回渗水量计算公式:

Q=10-4β·Q·F

式中:Q为农田灌溉水回渗补给量,104m3·a-1;Q为灌溉定额,m3·hm-2;F为水田面积, hm2;β回为灌溉回渗补给系数。

二、天然资源量计算结果

计算结果见表6—19,全区地下水多年平均补给资源量为131.8082×108m3,其中,降水入渗补给量为111.5804×108m3,占补给量的84.6%,侧向补给量为2.7721×108m3,占2.1%,河流渗漏补给量为9.0442×108m3,占6.9%,地表水灌溉回渗量为8.4115×108m3,占6.4%。枯水年(降水频率为75%)补给量为109.6291×108m3,比多年平均少22.1782×108m3

表6—19 天然资源计算成果表

续表

三、地下水可开采量确定

本次地下水开采资源计算采用水均衡法、平均布井法及开采系数法。

(一)水均衡法

水均衡法计算地下水开采资源量是通过总补给量减去不可夺取的地下水排泄量得到的。不可夺取的排泄量包括不可夺取的蒸发排泄量、不可夺取的河流排泄量、不可夺取的侧向排泄量及不能夺取的湖泡排泄量。

松嫩平原地下水资源及其环境问题调查评价

1.不可夺取的蒸发排泄量

地下水位即使是降到蒸发极限深度以下,仍存在一部分蒸发量,根据低平原地下水位下降不超过10 m,高平原不超过15 m,河谷平原不超过5 m 这样一个开采方案,通过潜水蒸发率随地下水位下降变化曲线图查得蒸发系数,计算地下水的不可夺取的蒸发量。

2.不可夺取的河流排泄量

在开采状态下,由于地下水位降低,河流排泄将会减少,但在东部高平原地下水位是无法降至河水位以下的,仍将会有一部分地下水排向河流。从维持河道生态环境角度考虑,河流必须保持一定的最低水量,按照水利部门确定的河道最低需水量为多年平均河道水量的25%,来确定全区地下水最低河流排泄量为多年平均的25%。

3.不可夺取的侧向流出量

侧向流出只有松花江河谷一个出口,在未来开采条件下减少不大,因此,仍按现状条件下的径流排泄量计算。

4.不可夺取的湖泡排泄量

松嫩低平原湖泡星罗棋布,与地下水联系密切,有的常年接受地下水补给。虽然湖泡排泄地下水量是完全能够夺取的,但必将导致湖泡消失,生态环境严重恶化。松嫩平原湖泡数量和水域面积已经到了再也不能减少的程度,要保持目前的湖泡数量和水域面积,就必须有一部分地下水补给湖泡,这是不能夺取的地下水排泄量,地下水湖泡排泄量按现状条件计算。均衡法计算开采资源结果见表6—20。

表6—20 水均衡法计算开采资源表(单位:108m3·a-1

(二)开采系数法

开采系数法计算地下水可采资源量是一种简单有效方法,它直接以补给资源量为依据,乘以开采系数获得开采资源量,开采系数最大值分布在西部扇形地,为0.87;最小值分布在东部高平原为0.65。经计算,全区开采资源量为102.3603×108m3(见表6—21)。

表6—21 开采系数法计算地下水开采资源量结果表

(三)平均布井法

平均布井法是以水文地质参数为依据计算地下水开采资源的一种方法。松嫩平原水文地质勘察资料比较丰富,不同地段、不同深度含水层的水文地质条件比较清楚,可以获得比较准确的单井涌水量。本次是采用稳定流平均布法计算地下水开采资源,布井面积为陆地面积(不包括玄武岩区),采用方形网格布井,井距、单井涌水量根据前人资料和现状开采经验值确定,地下水位降深潜水设计为5 m,承压水为15 m。在高平原缺水区评价了白垩系地下水开采资源,评价深度为200 m。

计算公式为: Q=102·Q·n

n=F/L2

式中:Q为开采资源量,104m3·a-1;Q为单井涌水量,m3·a-1;F为布井面积km2;L为布井间距(m),单井引用影响半径的2倍。

经计算,全区开采资源为101.5230×108m3,计算结果见表6—22。

(四)开采资源量的确定

通过三种方法计算的全区地下水开采资源量:均衡法计算结果为105.7016×108m3、开采系数法计算结果为102.3603×108m3、平均布井法计算结果为101.5230×108m3。均衡法从水量均衡角度控制全区及各系统的开采资源,开采系数法则是依据补给资源量确定开采资源量,全区开采系数为0.78,平均布井法则是从具体的水文地质条件出发计算地下水开采资源量。三者相互验证,结果比较接近,增加了开采资源量计算的可靠性,以平均布井法计算的开采资源量作为全区的开采资源量,即101.5230×108m3

表6—22 平均布井法计算开采资源成果表

四、多年平均补给量与排泄量分析

全区地下水总补给量为134.1475×108m3,按目前开采量计算的总排泄量为137.7287×108m3,二者相差—3.5812×108m3,总排泄量略大于补给量,各亚区也都呈现排泄量略大于补给量的现象,全区呈负均衡。这与全区地下水水位下降的实际情况一致。近20年来,气候总体偏旱,降水量偏少,地下水开采量增加较快,地下水位出现不同程度的下降,山前倾斜平原下降幅度最大,达2~7 m,主要原因是降水和大兴安岭河流来水减少;中部低平原平均下降1~2 m,主要原因是开采量增加较大而引起;东部高平原地下水位下降程度差异较大,松花江干流亚系统水位下降幅度较大,第二松花江亚系统水位下降幅度较小,河谷平原变化幅度最小。

(一)地下水总补给量及其近20年的变化

全区地下水总补给量为134.15×108m3,天然资源量为131.81×108m3。补给量中降水入渗补给为111.58×108m3,占总补给量的83%,占天然资源的85%。区外地下水流入2.77×108m3,河流转化补给9.04×108m3,地表水转化为灌溉渗入补给8.41×108m3,地下水灌溉回渗2.34×108m3。近20年地下水补给量呈现减少的趋势,总补给量比1984年减少了14.06×108m3,比1994年减少8.81 ×108m3。其主要原因,第一是自1998年洪水以来该地区降水量一直偏小,1999年以来的大气降水平均为395.84 mm,比多年平均值475 mm减少了79.16 mm。在几个主要气象观测站当中,长春站减少了114.1 mm,白城站减少130.5 mm,哈尔滨站减少42.4 mm,齐齐哈尔站减少46.5 mm;第二是由于降水量减少,导致河流径流量减少,从而导致河流渗漏补给量减少;第三是大量开发地下水使水位下降,补给途径增长,降水补给入渗率降低。

(二)地下水排泄量及其近20年的变化

全区地下水总排泄量为137.73×108m3,其中蒸发55.65×108m3,河流排泄18.13×108m3,湖泡排泄5.36×108m3,侧向流出0.27×108m3,开采58.16×108m3,人工开采已成为地下水的主要排泄方式。与1984年相比,天然排泄总量比1984年减少35.76×108m3。其中蒸发量比1984年增加了6.69×108m3;径流排泄量(包括向河流排泄、湖泡排泄量、泉的排泄量)减少了42.45×108m3;人工开采量增加了29.48×108m3,人工开采量夺取的主要是地下水河流排泄量。

(三)近20年来开采资源量的变化

近20年来,由于地下水补给资源量的减少,导致可开采资源量的减少。可开采量比1984年减少了18.99×108m3,比1994年减少了7.5×108m3(图6—2)。与此同时,地下水开采量由1984年的28.68×108m3,增加到58.16×108m3,增加了29.48×108m3。可开采资源量减少的主要原因是地下水补给量减少,在实际开采过程中出现资源枯竭,水位持续下降。

图6—2 近20年来补给资源量与开采资源量的变化

㈩ 地下水资源的介绍

地下水资源是指在一定期限内,能提供给人类使用的,且能逐年得到恢复的地下淡水量。是水资源的组成部分。通常以地面入渗补给量(包括天然补给量和开采补给量)计算其数量。因此,地下水资源的开采一般不应超过补给量,否则会给环境带来危害,使生态条件恶化。