水文地质学基础第十三章

水文地质学基础FundamentalsofHydrogeology第十三章地下水资源13.1作为资源的地下水13.2地下水资源的特征13.3地下水资源分类及其供水意义CompanyLogo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、可再生资源淡水资源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（地表水局限与水文网）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地下水资源：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提出）CompanyLogo地下水资源概念的由来为避免地下水位不断下降，限制水井井距、深度与采水量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）。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。CompanyLogo13.2地下水资源的特征13.2.1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（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）CompanyLogo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CompanyLogo可恢复性恢复能力的强弱与水文循环的交替速度有关：图示条件哪个含水层系统可恢复性更优？？①②③CompanyLogo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mBCompanyLogo地下水资源的分类地下水的分类考虑两方面因素地下水自身的特性（含水系统贮水与运动）从供水的要求——持续而均衡地供应一定的水量含水系统—有着两类水量：经常与外界交换的水量—补给资源（A）保持于含水系统中的水量—储存资源（B）BA13.3.1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=含水系统的补给量BACompanyLogo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=经常有水的空间体积×μ（给水度）BA补给资源与储存资源的比喻比喻1：一个家庭的收入：补给→工资收入（元/月）；储存→存款比喻2：学校人数：补给→招生数（千人/年）；储存：在校生[总人数]比喻3：地表水库：补给→入库水量（m3/年）；储存：库容量[正常水位]13.4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？13.4.1补给资源的供水意义原则上相当于:–含水系统的多年补给资源=补给量不同类型含水系统的补给条件不同，供水意义也不同不同条件的含水系统CompanyLogo不同类型含水系统的供水（或排水）意义试比较下图不同含水系统a~e的供水意义。CompanyLogo13.4.1补给资源的供水意义补给资源——原则性的意义：平均意义上的——年月有波动，平均来估算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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。CompanyLogo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补给与储存资源的关系：有借有还地下水库——调蓄补给量地下水库—储存输入—补给流量时间输出—利用流量时间思考题：比较两含水层的供水意义A补给区B补给区分析比较：1）补给条件2）储存资源