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1、1/371.地下水资源特点及全社会用水特点全社会用水包括：工业用水、生活用水、农业用水地下水资源按埋藏条件分：上层滞水、承压水和潜水三种第2页/共35页第1页/共35页2/371.地下水资源特点及全社会用水特点全社会用水及特点农业：量大，面广，区域性，工业：量小，范围小，分散，局部性，农业水占农业水占68成，成，工业生活水占工业生活水占42成成第3页/共35页第2页/共35页3/371.地下水资源特点及全社会用水特点地下水资源特点上层滞水上层滞水潜水潜水承压水承压水粘土隔粘土隔水层水层n上层滞水:一般情况下，上层滞水范围有限，水量少，并有季节性，只能做小型或暂时性供水水源第4页/共35页第3页
2、/共35页4/371.地下水资源特点及全社会用水特点深层承压水埋藏深、补给远，不直接接受降雨或地表水体的补给，远离补给源，侧向补给少，地下水的补给主要来自相邻含水层和弱透水层的越流补给大面积开采时补给量一般都超过开采量；故不宜大面积开采开采成本高适宜于生活和企业用水（量小、分散）；或异常干旱年份的农业后备水源第5页/共35页第4页/共35页5/371.地下水资源特点及全社会用水特点浅层地下水（潜水或微承压水）特点：接受降雨和地表水体的常年补给，补给量丰富，埋藏浅，开采容易，开采费用较承压水低廉 适应于农业用水量大，面广，区域性的特点，主要用于农业用水第6页/共35页第5页/共35页6/372.
3、地下水资源评价的任务根据供水对水质的要求对地下水水质进行评价 （依据农田灌溉水质标准，饮用水质标准等进行评价）根据水文地质条件（含水层特征、边界条件以及补给排泄状况）、开采要求（工、农、生活年内、多年要求），从长期的、运用的角度进行地下水资源数量的分析计算分析评价长期开发下的地下水环境问题并提出预防措施（地面沉降、海水入侵等）分析是否需要人工补给源以及相应的技术措施根据技术经济条件，选择国民经济发展规划选择最优开采方案第7页/共35页第6页/共35页7/373.地下水资源分析计算的内容深层承压水水资源分析计算的内容（略）浅层地下水资源分析计算的内容第8页/共35页第7页/共35页8/373.地
4、下水资源分析计算的内容深层承压水水资源分析计算的内容已知Q，求降深S，并根据S确定抽水设备 根据要求的的开采量Q，计算在规定期限内地下水压力水位的下降深度S，并根据这一深度选择抽水设备或较核现有（规划）的抽水设备是否满足要求；已知S，根据越层补给和抽水设备，求Q 在一定期限内规定一个允许的水位下降深度，然后根据抽水设备的开采能力以及越层补给的情况，确定地区可以开采利用的地下水量第9页/共35页第8页/共35页9/373.地下水资源分析计算的内容 浅层地下水资源分析计算的内容根据地下水与地面水的不同配合情况，以农田灌溉为目的的地下水资源分析包括：1）天然补给条件下纯井灌区的地下水资源 评价（重点
5、讲解）2）在人工补给条件下的井灌区地下水资源评价3）井渠结合条件下的地下水资源评价第10页/共35页第9页/共35页10/373.地下水资源分析计算的内容1）天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源计算内容 多年平均单位耕地面积上的可采水量及地区可采总量不同用水条件（灌溉保证率）连续干旱可能达到的最大降深，结果可用来确定选泵依据连续干旱年份动用的地下水储存量在丰水年份能否回补（是否可持续）一个水一个水文周期文周期内，先内，先枯后丰枯后丰第11页/共35页第10页/共35页11/373.地下水资源分析计算的内容2）在人工补给条件下的地下水资源评价（多年平均用水多年平均补给量）在天然补给条件的基础上，
6、拟订不同的回灌方案；计算不同回灌条件下的可开采利用的地下水的量；连续干旱时期地下水的最大降深和连续干旱年份动用的地下水能否在丰水年份得到回补第12页/共35页第11页/共35页12/373.地下水资源分析计算的内容3）井渠结合条件下的地下水资源评价（以井灌为主，渠灌为补充的地区；以渠灌为主，井灌作为调整地下水埋深的地区）全面分析地面水和地下水的资源的情况地表水量不足时，拟定不同的供水方案，确定地面水和地下水联合运用的面积比例或二者的运行次数及水量比例在地面水源有保证，但为了控制地下水位在一定埋深。需要适当发展井灌，拟订井渠结合方案和满足最小埋深的井灌面积及次数第13页/共35页第12页/共35
7、页13/374.区域地下水资源评价方法区域大面积地下水资源评价的方法有：4.1 4.1 区域地下水均衡法（重点）4.2 4.2 非稳定流计算法（解析法和数值分析法；略）4.3 4.3 统计分析法（即相关分析法；略）第14页/共35页第13页/共35页14/374.1 区域地下水均衡法（重点）1)1)区域地下水均衡方程区域地下水均衡方程2)2)多年均衡法的概念多年均衡法的概念3)3)划分均衡区划分均衡区4)4)均衡要素的确定均衡要素的确定5)5)用水量的确定用水量的确定6)6)天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价4.区域地下水资源评价方法第15页/共3
8、5页第14页/共35页15/371)区域地下水均衡方程将一定的区域作为一个整体进行水量均衡分析（）（）单位时间内单位时间内，通过均衡区均衡区的平均流量地下水侧向入流量地下水侧向出流量内部补给强度平均开采强度（）（）时间时间 t内内，均衡均衡区区水量的增加量第16页/共35页第15页/共35页16/371)区域地下水均衡方程以以潜水含水层潜水含水层为均衡区的地下水均衡方程为：为均衡区的地下水均衡方程为：（）（）第17页/共35页第16页/共35页17/372)多年均衡法的概念2.多年均衡法的概念多年均衡法的基本思想：将地下含水层作为作为一个多年调节的地下水库，在多年运用（一个水文周期）的过程中，
9、地下水含水层相当于一个地下水库，枯水年库水位下降，丰水年库水位升高该水库的范围与开采范围基本相同，坝高（库容）决定于提水机械的扬程经过多年的调节计算，分析满足一定用水条件下，多年内达到的最大降深（选泵依据）以及在干旱年份动用的地下水储存量（兴利库容）在丰水年能否得到回补。当多年用水量多年补给量时，肯定得不到回补，这时需要确定一定的回灌方案或减小用水量；或采用井渠结合方案；第18页/共35页第17页/共35页18/372)多年均衡法的概念最高洪水位最高洪水位正常高水位正常高水位死水位死水位最高渍水位最高渍水位正常高水位正常高水位最低静水位最低静水位库库容容库库容容均衡均衡计算计算的起的起算埋算埋
10、深深正常高水位（起算埋深）正常高水位（起算埋深）以上的水作为弃水，一般消耗于排水系统或潜水蒸发；以上的水作为弃水，一般消耗于排水系统或潜水蒸发；起算埋深的具体确定：起算埋深的具体确定：一方面要考虑有利于防渍、防涝和防止土壤盐碱化，保证作一方面要考虑有利于防渍、防涝和防止土壤盐碱化，保证作物根系有一个良好的通气环境，得以正常生长，因此地下水应有必要的正常埋深；物根系有一个良好的通气环境，得以正常生长，因此地下水应有必要的正常埋深；另一方面要尽量减少弃水，最大限度地使地下水资源得到利用。另一方面要尽量减少弃水，最大限度地使地下水资源得到利用。一般为一般为3 m第19页/共35页第18页/共35页1
11、9/372)多年均衡法的概念多年平均用水多年平均用水多年平均补给多年平均补给多年平均用水多年平均用水多年平均补给多年平均补给第20页/共35页第19页/共35页20/373)划分均衡区目的：使得均衡内各要素可以代表区域情况 由于区域均衡法是以某一特定的区域作为一个整体进行分析，计算中采用的水文参数（降雨补给和蒸发消耗）和水文地质参数（给水度等）必须能够反映这一区域的平均情况，而计算求得的时段末地下水位也是计算区的平均值。因此均衡区的水文地质条件、补给和开采条件不应该有显著差异具体计算时：可以将计算区域划分为若干个均衡区，在均衡区内根据条件的差异和计算要求再分为若干均衡段划分均衡区考虑的因素一般
12、包括：地质、水文地质条件、地下水埋藏及运动情况、地貌地形情况、河流切割情况、土壤、作物、灌排渠系、开采条件等第21页/共35页第20页/共35页21/373)划分均衡区山区裂隙潜山区裂隙潜水水-承压水区承压水区河流冲积扇中、下河流冲积扇中、下部潜水部潜水-承压水区承压水区河流冲积扇河流冲积扇顶部潜水顶部潜水根据水文地质单元根据水文地质单元划分为三个均衡区，划分为三个均衡区，各均衡区又划分为均衡段各均衡区又划分为均衡段第22页/共35页第21页/共35页22/374)均衡要素的确定均衡要素：均衡方程中的各项（降雨补给、蒸发消耗、灌水补给、地面水补给、区外侧向补给等）可利用第三章的知识进行计算根据
13、区域均衡确定要素 选择均衡要素比较单一的时段：如降雨时，确定降雨入渗；无降雨时，确定蒸发根据地下水位观测资料确定均衡要素 P+Pahspr;E0hE 第23页/共35页第22页/共35页23/374)均衡要素的确定验证均衡方程各参数：先选取23年，将到的参数代入均衡方程，可以得到地下水位的变化，与地下水位动态观测资料对比，如与实际资料接近则可以用于多年均衡的计算，否则调整参数第24页/共35页第23页/共35页24/375)用水量的确定工业和生活用水：实际情况与近期与远景发展规划结合农业用水：与当年的气象、作物种类、面积，灌水次数和每次灌水量第25页/共35页第24页/共35页25/376)天
14、然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价多年平均补给量为多年平均补给量为80.18mm，多年平均用水量为多年平均用水量为83.8mm，扣除扣除10%的的灌溉回水渗漏，得到多年净灌溉用水为灌溉回水渗漏，得到多年净灌溉用水为78.42mm，证明地下水资源能证明地下水资源能满足灌溉用水的要求。满足灌溉用水的要求。属于多年平均补给属于多年平均补给多年平均灌溉的情况多年平均灌溉的情况第26页/共35页第25页/共35页26/376)天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价（多年平均用水多年平均补给量）（多年平均用水多年平均补给量）n年调节年调节下的灌溉用水保证率下的
15、灌溉用水保证率年调节：将地下水库看作一个年调节水库，当年只能年调节：将地下水库看作一个年调节水库，当年只能用当年的水，即只能在年内调节用当年的水，即只能在年内调节 见表见表3-7，将每一年的来水与用水比较，其中实际净灌将每一年的来水与用水比较，其中实际净灌溉用水是灌溉水量溉用水是灌溉水量扣除扣除10%的回归水得到的回归水得到来水来水用水，可以保证；用水，可以保证；来水来水用水，破坏年用水，破坏年保证率保证率=可以保证的年份可以保证的年份/(总年份总年份+1)本例本例p=7/21+1=31.8%可见，年调节下的灌溉水的保证率是很低的可见，年调节下的灌溉水的保证率是很低的第27页/共35页第26页
16、/共35页27/376)天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价（多年平均用水多年平均补给量）n多年均衡多年均衡（多年调节）调节下的灌溉用水保证率（多年调节）调节下的灌溉用水保证率多年调节计算的降雨资料系列：多年调节计算的降雨资料系列：选定多年系列，一般选一个水文周期选定多年系列，一般选一个水文周期。该水文周期中应该包括丰、平、枯年份。该水文周期中应该包括丰、平、枯年份。系列越长，成果可靠性越高，一般不宜少于系列越长，成果可靠性越高，一般不宜少于11年。目前我国北方地下水开发利用年。目前我国北方地下水开发利用研究程度高的地区有研究程度高的地区有20年以上的资料年以上的资料多年资料的调整：多年资
17、料的调整：将系列中出现的将系列中出现的连旱年份的第一年连旱年份的第一年作为均衡计算的起始年份，将该年以前的各年作为均衡计算的起始年份，将该年以前的各年排在实际系列的终了年份，形成一个以枯、平、丰依次出现的一个系列水文周期排在实际系列的终了年份，形成一个以枯、平、丰依次出现的一个系列水文周期 第28页/共35页第27页/共35页28/37年年份份来来水水量量mmmm用用水水量量mmmm来用水量来用水量差值差值mmmm地下水水地下水水位变化值位变化值m m 多年多年均衡均衡要求要求的年的年内埋内埋深深 m m年用年用水要水要求的求的地下地下水位水位变幅变幅m m多年调多年调节和年节和年调节要调节要
18、求的地求的地下水埋下水埋深深m m序序号号保证率保证率年最年最大地大地下水下水埋深埋深出现出现的频的频率率+-+-(1)(1)(2)(2)(3(3)(4)(4)(5(5)(6(6)(7)(7)(8)(8)(9)(9)(10)(10)(11(11)(12)(12)(13)(13)3 31.611.614.614.612.012.015.015.010.180.184.794.791.71.76.316.310.110.114.94.91.61.66.396.39(6)=(4)/1000;(7)=(5)/1000;(8)=(8)年初埋深+(7)或-(6)(10)=(8)年初埋深+(9);是年内最大
19、埋深,假定无复蓄即一年只集中蓄一次水,其他时间用水 (9)=(3)/1000(11):埋深由小到大排序;(12):求(11)的经验频率n/(21+1)对应意义为泵的扬程等于埋深时的灌溉用水保证率;(13):求埋深由大到小的经验频率n/(21+1);注意:第(8)栏的数字表中均衡计算的起算埋深为3m.因此表中最小值为3,小于3m埋深的水作为弃水,其埋深以 3m 计算,见表中最后一个数字第29页/共35页第28页/共35页29/37以表3-8第(8)栏数字作图,为各年的年末埋深;结论:3m起3m终以表3-8第(10)栏数字作图,为各年的年内最大埋深;结论:多年最大埋深作为选泵的扬程依据第30页/共
20、35页第29页/共35页30/37灌溉保证率越高，要求的地下水埋深也越大4 4 地下水资源评价地下水资源评价第三章第三章 地下水文要素地下水文要素和地下水资源评价和地下水资源评价n水泵提水能力所能达到地下水位埋深的灌溉保证率第31页/共35页第30页/共35页31/374.1.6天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价（多年平均用水多年平均补给量）（多年平均用水多年平均补给量）考虑扬程限制的多年均衡法考虑扬程限制的多年均衡法对于已建成的井灌区或者机泵配套设备已定的情况，对于已建成的井灌区或者机泵配套设备已定的情况，为了解该灌区的保证率为了解该灌区的保证率
21、区别于表区别于表3-8：如用水后年内最大埋深如用水后年内最大埋深泵的埋深，则该年实际用泵的埋深，则该年实际用水为泵的埋深所对应的该年的允许用水；同时年末埋水为泵的埋深所对应的该年的允许用水；同时年末埋深根据实际用水计算深根据实际用水计算注意：表注意：表3-9中（中（11）栏的最大值为）栏的最大值为7（泵的扬程）；（泵的扬程）；（7）栏的最小值为）栏的最小值为3（起算埋深）（起算埋深）第32页/共35页第31页/共35页32/376)天然补给条件的下纯井灌区的地下水资源评价本例方法为集中参数法，计算区域中的各均衡要素均采用统一的数值，计算结果反映了全区的平衡均情况。适用于区内开采强度均匀、水文地
22、质条件一致本例方法适用于侧向补给量或排泄量在均衡区中占较小比重且不致由于侧向补给或排泄量估算的误差而显著影响计算精度的地区不满足以上条件的采用数值模拟计算第33页/共35页第32页/共35页33/37 第3章复习内容(1)2降雨入渗补给2.1 降雨入渗补给规律(非饱和土壤水的角度)影响降入渗补给的因素有哪些垂直入渗条件下的 Philip解的表达形式及对应的I（t），I(t),z(，t)；适用范围和条件；2.2 降雨入渗补给的试验研究 了解同一降雨年过程，不同埋深下，地下水的渗透补给强度的变化趋势2.3 入渗补给的数值模拟及数值模拟分析只会针对实际问题写出数学模型，包括初始条件，边界条件和基本方
23、程2.4 降雨入渗对地下水补给量的确定方法 系数法 3 潜水蒸发3.1 裸地条件下的潜水蒸发表土蒸发的三个阶段及影响因素；均质土壤潜水稳定蒸发3.2作物生长条件下的潜水蒸发作物蒸腾影响因素；作物蒸腾下的潜水蒸发及吸水率的概念第34页/共35页第33页/共35页34/37 第3章复习内容（2）3.3 潜水蒸发的试验研究潜水蒸发系数概念，利用该系数和水面蒸发估算潜水蒸发3.5潜水蒸发的确定方法 系数法 4地下水资源评价4.1 深层承压水和浅层地下水的特点和适用范围4.2 对于浅层地下水，为什么要进行地下水的多年均衡调节？4.3 区域地下水均衡多年均衡法的基本思想？均衡法的适用条件？为什么要划分均衡区，划分原则和依据？在一定补给、储存、开采条件下地下水资源评价的多年均衡法多年补给多年用水，进行均衡计算的目的？多年补给多年用水，需要采取何种措施？给你一个水文系列，进行均衡计算，计算原理同表3-7，表3-8，表3-9第35页/共35页第34页/共35页35/37谢谢您的观看！第35页/共35页