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12地下水资源评价与管理12.1地下水水质评价12.2地下水资源量的计算与评价12.3地下水资源的开发、保护与管理水资源评价的概念水资源评价的概念按流域或地区对水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件作出全面的分析评价,是水资源规划、开发、利用、保护和管理的基础工作,为国民经济和社会发展提供水决策依据。水质评价水量评价12.1地下水水质评价水质评价的分类:按水的用途分:供水水质评价、养殖业用水水质评价、风景游览水体的水质评价、水环境质量评价按评价时段分:回顾评价、现状评价、影响评价按评价范围分:局部地段的水质评价、区域性的水质评价按评价对象分:地下水水质评价、地表水水质评价各种不同目的的用水对水质都有其要求和标准,这是供水水质评价的原则。饮用水水质评价工业用水水质评价方法12.1.1饮用水水质评价生活饮用水的水质直接影响着人体健康和人民生命安全,因此,对水质要求很严格。生活饮用水水质的基本要求水的感官性状良好水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康水中不得含有病原微生物12.1.1饮用水水质评价一、对饮用水物理性质的要求无色、无味、无臭、不含可见物、清凉可口(7-19℃)二、对饮用水中普遍溶解盐类的评价普通盐类:Cl-、SO42-、HCO3-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe、Mn、Sr、Be等。水中溶解性总固体(矿化度):≤1g/L12.1.1饮用水水质评价主要普通盐类成分的评价:水的硬度:145mg/L≤(180-270)≤450mg/L硫酸盐(SO42-):≤250mg/L碘(I-)锶(Sr)和铍(Be):≤0.003mg/L。天然水中含量甚微。铜(Cu)和锌(Zn):≤1.0mg/L.人体必需元素氧化亚铁和锰:Fe≤0.3mg/L,Mn≤0.1mg/L。影响水的味道12.1.1饮用水水质评价三、对饮用水中有毒物质的限制砷:≤0.01mg/L。毒性较大,超过0.1mg/L能麻痹细胞的氧化还原过程,使人患溶血性贫血,并有致癌作用。硒:≤0.01mg/L。毒性较强,蓄积作用明显,易引起慢性中毒,损害肝脏和骨骼的功能。但同时有是必须的微量元素。镉:≤0.005mg/L。毒性很强,能在细胞中蓄积,可使肠胃肝肾受损,还能使骨骼软化变脆,产生骨痛病。铬:≤0.05mg/L。刺激和腐蚀人体消化系统,破坏鼻内软骨,甚至可至肺癌。汞:≤0.001mg/L。蓄积性毒物,可使人的中枢神经、消化道及肾脏受损,使细胞的蛋白质沉淀,形成细胞原浆毒。铅:≤0.01mg/L。蓄积性毒物,使高级神经活动发生障碍,产生中毒症状,甚至侵入骨髓内,使人瘫痪。氟:≤1.0mg/L。小于0.3mg/L时,容易蛀牙,过高使牙釉质腐蚀,还能引起骨骼变形等慢性疾病,甚至残废。氰化物:≤0.05mg/L。毒性很大,中毒、急性死亡。酚类:≤0.002mg/L。强毒性有机化合物。12.1.1饮用水水质评价四、对饮用水细菌及有机污染物的限量1.细菌指标:大肠杆菌:100ml水样中不得检出细菌总数:≤100CFU/L2.有机污染指标:氨氮(NH4+):≤0.5mg/L亚硝酸氮(NO2-):≤0.01mg/L。组织缺氧中毒,重者导致呼吸循环衰弱。硝酸盐氮(NO3-):≤10mg/L。多为动物尸体分解的产物。磷酸盐:PO43-:≤5mg/L硫氢化物:≤0.02mg/L。有臭味,有毒。12.1.1饮用水水质评价溶解氧、化学需氧量和生化需氧量:溶解氧(DO):水中溶解的氧量,mg/L。20℃,101kPa时,水中溶解氧为:9.17mg/L。化学需氧量(COD):用化学氧化剂氧化水中的有机物所消耗的氧量,水中有机物含量越多,耗氧量也越多。≤3.0mg/L。生化需氧量(BOD):指水体中微生物分解有机化合物的过程中所消耗的溶解氧量。一般采用五日生化需氧量BOD5。12.1.1饮用水水质评价在进行饮用水水质评价时,应以最新标准为依据,并可适当结合地方标准一起考虑。进行水质评价,需将勘查区所取水样分析资料,逐项与标准对照比较,只有全部符合标准的水才能作为饮用水。如果个别项目超标,则看经过人工处理后能否达到标准要求,若能,则应指出必须经过处理后才能作为饮用水。12.1.2工业用水水质评价方法不同生产部门对水质的要求不同。一、锅炉用水的水质评价(成垢作用、起泡作用、腐蚀作用)成垢作用:当水被煮沸时,水中的一些离子、化合物可以相互作用而发生沉淀,并依附于锅炉壁上,形成锅垢,这种作用称为成垢作用。用锅垢总量H0来进行评价:将水分为四个等级:①H0125为沉淀很少的水;②H0=125-150时,为沉淀较少的水;③H0=250-500时,为沉淀较多的水;④H0500时,为沉淀很多的水。硬垢:主要由碱土金属(Ca、Mg等)的碳酸盐、硫酸盐及硅酸盐构成,附壁牢固,不易清除软垢:由悬浊物及胶体物质构成,易于洗刷清除。起泡作用:指水在锅炉中煮沸时,在水面产生大量气泡的作用。原因:水中易溶解的钠盐、钾盐以及油脂和悬浊物受炉水的碱度作用,发生皂化的结果。用气泡系数(F)来评价:根据纳、钾的含量计算。F=62c(Na+)+78c(K+)(mmol/L)分类:①F60,不起泡的水;②F=60-200,半起泡的水;③F200,起泡的水。腐蚀作用:由于水中氢置换炉壁铁,使炉壁受到损坏的作用称为腐蚀作用。用腐蚀性系数Kk来评价:①Kk0,腐蚀性水;②Kk0,但Kk+0.0503Ca2+0时,半腐蚀性水;③Kk0,但Kk+0.0503Ca2+0时,非腐蚀性水。(Ca的单位为mg/L)二、水的侵蚀性评价地下水对混凝土的侵蚀作用分解性侵蚀:指酸性水溶虑氢氧化钙及侵蚀性碳酸溶虑碳酸钙而使水泥分解破坏的作用。一般酸性侵蚀碳酸侵蚀结晶性侵蚀:主要是水中硫酸盐与混凝土发生反应,在混凝土的孔隙中形成石膏和硫酸铝盐晶体,这些新的化合物因结晶膨胀作用体积增大,导致混凝土力学强度减低,以致破坏。分解结晶复合性侵蚀:主要是水中弱盐基硫酸盐离子(Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+等)与水泥发生化学反应,使混凝土力学强度降低,甚至破坏。地下水对铁质材料的侵蚀作用水对铁的侵蚀性主要与水中的氢离子浓度、溶解氧、游离硫酸、H2S、CO2、及其他重金属硫酸盐有关。PH6.8,有侵蚀性;PH5,强烈的侵蚀性。12.1.3地下水质量评价现状评价:根据环境水文地质调查、监测资料,对一个地区地下水质量现状所做的评价。一、评价因子的选择和评价标准(一)评价因子的选择常规组分:K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4、Cl-、NO-2、NO-3、NH4+、pH、溶解性总固体、总硬度、DO、COD等常见有毒金属和非金属物质:Hg、Cr、Cd、Pb、As、F、CN-等有机有害物质:酚类、苯类、有机氯、有机磷、硝基、氨基化合物及其他工业排放的有机有害物质。细菌、病毒等。在评价地下水质量时,除第一类常规组分的变化必须监测外,要根据各地的水质状况和污染特点来选择评价因子。(二)地下水质量的分类标准1.依据我国现行的《地下水质量标准》进行评价(表9-16)Ⅰ类:主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。Ⅱ类:主要反映地下水化学组分的天然背景含量。Ⅲ类:以人体健康基准值为依据。主要是适用于集中式生活饮用水水源及工业、农业用水。Ⅳ类:以工业和农业用水要求为依据。除适用于农业用水和工业用水外,适当处理后,可作为生活饮用水。Ⅴ类:不宜饮用,其他用水可根据用水目的选用。2.以地下水天然背景值(或地区污染起始值)作为评价指标。背景值:是不受人类活动影响的有关组分的天然含量。其特点是区域的差异性,随地质及水文地质条件而改变。因此在确定背景值前,先要划分环境水文地质单元,以使背景值能反映同一环境水文地质单元的背景。一般以地下水的污染起始值为标准,利于研究地下水污染从量变到质变过程,对于不同地区特殊的环境特征也能有所显示。二、地下水质量评价方法1.单项评价见表9-16地下水质量分类标准,划分为五类,不同类别标准值相同时,从优不从劣。2.综合评价选择参评项目:不少于标准规定的监测项目,但不包括细菌学指标。主要有:PH、氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐;氰化物、砷、汞、铬、总硬度、铅、氟、镉、铁、锰、溶解性总固体、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物等,以及反应本地区主要水质问题的其他项目。首先进行各单项组分评价,确定所属质量级别根据级别,按表9-17分别确定单项组分评价分值Fi。类别ⅠⅡⅢⅣⅤFi013610表9-17单项组分评价分值计算综合评价分值F:根据F值,按表9-8划分地下水质量级别:注:将细菌学指标评价类别注在类别定名之后,如优良(Ⅰ类)22max2iFFF11niiiFFn级别优良良好较好较差极差F0.800.80-2.502.50-4.254.25-7.20≥7.20其中表9-8地下水质量级别划分12.2地下水资源量的计算与评价地下水资源:贮存和运移于地壳岩层中有使用价值的各种地下水量的总称。地下水资源是水资源的组成部分。地下水的使用价值包括水质和水量两方面。12.2.1地下水资源的特点及分类一、地下水资源的特点流动性(活动性及与周围环境的密切联系性)可恢复性(循环再生性)开采条件下,只要开采量不超过一定限度,虽然开采时井附近的地下水位降低,地下水的储存量暂时减少,但只要停止开采,就可通过外界补给获得补偿,水位又可逐渐恢复原位,即地下水储存量又得到补充,这种性质称为水的可恢复性。只要开采合理,可以长期开采而不会造成水资源枯竭。地下水资源的可恢复性是地下水可持续利用的保证。可调节性(储存量的可变性):在地下水的补给、径流、排泄及开采过程中其中调节作用。系统性和整体性:必须从含水系统的整体上寻求最优开发利用方案。二、地下水资源量的分类国家标准《供水水文地质勘查规范》中的分类(三量分类)补给量储存量允许开采量补给量定义:在天然或开采条件下,单位时间内以各种形式和途径进入区内含水层(计算均衡区含水层或含水系统)的水量。单位:m3/d、104m3/d、104m3/a补给形式:大气降水渗入、地表水渗入、地下水侧向径流、越层补给,人工回灌补给等方式分类:天然补给量:天然状态下,进入计算区含水层的水量。开采补给量(补给增量):扩大开采后可能增加的补给量或在开采条件下由于水文地质条件改变夺取的额外补给量。(开采补给量是地下水在开采条件下夺取过来的额外补给量。)开采补给量的组成:地表水的补给增量降雨入渗的补给增量相邻含水层的越流补给增量相邻地段含水层增加的侧向入流补给量。各种人工增加的补给量开采补给量的特点:开采前并不参与所研究的含水层单元地下水的水量均衡,而仅在开采激化下,由于改变了水动力条件后才被夺取过来。所以开采补给量和天然补给量不同。一般开采规模越大,激化程度越强,而可能夺取的开采补给量也越多。因此,补给量是评价地下水资源保证程度的重要依据。补给量储存量定义:赋存于含水层中的重力水体积。即潜水含水层中水位以下和承压含水层空隙中的全部重力水的体积单位为m3。按埋藏条件分类:容积储存量:指大气压力下,含水层空隙中容纳的重力水体积。W容=μ*V=μFhμ:给水度;F:含水层的分布面积;h:含水层厚度弹性储存量:指承压水头降至含水层顶板时,由于含水层的弹性压缩及水的弹性膨胀,从含水层中释放出的水量。(超过大气压的天然压力降到大气压时,承压含水层中能释放出来的重力水体积。)W弹=μeFhnμe:释水系数(弹性给水度);F承压含水层的分布面积;hn:承压高度储存量按地下水储存量的动态分(一般针对潜水):天然调节储存量:指在一个地下水补给周期中,含水层中最高与最低水位之间的容积储存量。固定储存量:指在一个地下水补给周期中(通常为一年或多年)最低水位以下含水层中的容积储存量。
本文标题:12 地下水资地下水资源评价
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