1、地下水利用杨武成水利学院水资源研究室,绪 论 一、什么是地下水利用？ 1.地下水的概念 地下水是指埋藏在地面以下，存在于岩石和土壤的孔隙中可以流动的水体。 地面以下可分为包气带和饱水带。 包气带的土壤空隙中含有空气，没有被水充满。包气带中的水分称为土壤水。 饱水带中岩石空隙被水充满，含水量达到饱和，饱水带中的水才是“真正的”地下水。,2. 地下水的特点 分布广，变化稳定（质、量、时空）； 水质良好，不易污染； 保证率高； 数量大，便于利用。 由于地下水的上述特点，决定了地下水是工农业生产和生活用水的重要水源之一。 3.地下水利用的概念 根据地下水运动理论，采用经济技术合理的方法来合理地开发利用
2、地下水。 要做到这一点很难，应掌握以下知识： 地下水运动的基本理论； 开采地下水的基本手段和方法； 施工和管理； 相关学科的知识，如气象、水文、土壤等。,二、地下水利用在我国农业中的重要地位 1.由我国的气候特点所决定 我国农业灌溉的临界降水量是500mm左右,干旱区(年降水量250mm)和半干旱区(250-500mm)包括长江以北的17个省(直辖市、自治区)的全部或部分地区，约占全国总面积的一半，主要分布在我国西北、华北、内蒙古及青藏高原的绝大部分地区，这些地区雨水和地表水无法满足农业用水，因此地下水利用有着特别重要的意义。 另外，即使是在南方，也同样利用地下水灌溉。,2.由地下水灌溉的特点
3、所决定 分布普遍，取水容易； 水源稳定，灌溉保证率高； 能适时适量灌溉，增产效果显著； 地下水含沙量极少，是实施节水灌溉的理 想水源； 在易涝易碱区能起到排涝治碱的作用； 工程小、投资少； 需要动力，有时电费较高。,三、地下水利用概况 (一)国外地下水利用 由于人口的持续增长、生产建设的不断发展以及地表水资源不断被污染等，促使各国更重视把优质地下水首先用作饮用水的供水水源,在一些干旱半干旱地区的国家,地下水成为了农业灌溉利用的主要水源。 1.美国 美国地下水开发的历史较长，早在19世纪后期，加州、芝加哥等地已开始开采地下水，主要用于农业灌溉和生活供水。,美国地下水开发程度相对较高，1985年地
4、下水开采量1013亿m3/a，占全国淡水利用量的21.7%，市政公共供水中地下水占40.1%，农业用水中占34.4%，饮用地下水源的人口占53%，工矿自备水源中地下水占17.3%。地下水在生活饮用，市政公共和农业供水中占有重要地位。 美国是发达国家中利用地下水灌溉规模最大的国家，主要集中在美国西部。 美国西部地区气候较为干旱,农业发展在很大程度上依靠灌溉,地下水的开采强度很大。 西部17个州的井灌面积占全国井灌总面积的80%以上，其中得克萨斯州的井灌面积占全州总灌溉面积的82%，加利福尼亚州为40%以上。,2.印度 印度位于南亚次大陆，面积约为197万km2。尽管全国多年平均降水量为1143m
5、m，但中部及南部仍有干旱缺水地区需要发展灌溉。 古代印度就有利用大口浅井汲取地下水的历史，20世纪30年代，在恒河平原开始打深度百米以内的管井取水灌溉。 印度地下水开采量中90%以上用于农业灌溉，用于居民供水和工业供水的量不足地下水开采量的10%。,印度多年平均地下水资源量为4500亿m3/a，目前年开采量达1350亿m3/a，已利用30%左右。 20世纪50年代以来，印度的地下水灌溉面积随总灌溉面积的增长而增长，1951年井灌面积为0.9亿亩，占全国总灌溉面积的29%；1969年井灌面积增至1.64亿亩，占全国总灌溉面积的30%；1984年井灌面积达2.04亿亩,占全国总灌溉面积的38%；1
6、992年井灌面积达5.7亿亩，占全国总灌溉面积的45.3%。井灌面积之大居世界第一位。,3.巴基斯坦 巴基斯坦位于南亚次大陆西北部，面积约79万km2。年平均降雨量，北方山区为889mm，南方仅为127mm，大部分地区属干旱、半干旱地区。 巴基斯坦的灌溉集中在印度河平原。印度河平原面积为26.6万km2，占全国总土地面积的1/3，耕地2.7亿亩，占全国的90.9/%，灌溉面积2.0亿亩，占全国89。 巴基斯坦是井灌井排，既灌溉又治碱，地表水地下水联合运用的成功实例。,(二)我国的地下水开发利用 1.我国水资源概况 我国水资源总量28124亿m3/a，多年平均地下水资源量为8186.43亿m3/
7、a,其中平原区地下水资源量1934.15亿m3/a。 我国是一个水资源严重缺乏的国家，人均水资源占有量为2300m3，仅相当于世界平均水平的1/4，单位面积的水资源量仅为世界平均水平的19%。 2. 利用情况 全国耕地面积为18亿亩,合1.2亿公顷,具备灌溉条件的约55%,即10亿亩，0.66亿公顷。 我国总用水量约6000亿m3/a,农业约占70%,合4200亿m3/a。其中，地下水约占30%，合1260亿m3/a。,3. 存在的问题 浪费严重 农业灌溉用水浪费惊人。由于我国农业灌溉方式落后，全国农业灌溉水的有效利用率只有40%，仅为发达国家的一半左右；每立方米水的粮食生产能力只有0.87公
8、斤左右，远低于2公斤以上的世界平均水平。 专家们预测，到2030年我国总用水量将达到8000亿m3，农业用水比重将从目前的72%下降到52%，灌溉用水总量只能减少不能增加。因此，旱区农业生产的根本出路在于加快发展机械化旱作节水农业，提高水资源的利用率。,技术方法落后 技术落后，包括理论研究和应用； 手段落后，包括施工、开采和灌溉手段； 管理落后，包括运行管理和资源管理。 不合理采灌引发的问题 包括资源问题和环境问题。 资源问题：主要是超采和污染,造成水资源的枯竭。 环境问题：水质恶化、海水入侵、地面沉降、盐渍化和沼泽化等。,四、本课程的主要内容 本课程是一门应用技术课，主要讲授关于地下水利用的
9、知识和规划、管理方法等。全书分为四部分： 1.地下水概述，第1章； 2.地下水资源评价，包括二、三、四、五章(其中，第五章不讲，因为学时不够)； 3. 集水建筑物，第六章； 4.地下水资源的管理与保护，第七、八、九章。,五、学习要求 1.掌握必要的地下水运动理论与地下水开发利用技术，以便于在水利建设和管理中将大气水、地表水和地下水统筹考虑，合理地开发利用地下水。 2.掌握地下水利用工程规划、设计、施工和管理的理论和技术，为将来从事水利事业打好基础。当然，要达到上述的要求，光靠这本书是不够的。地下水利用涉及农业水利、水文地质、水井施工和管理等多学科。本书只是基础，将来遇到问题时可依据本书的原则，通过查阅有关资料和文献来解决。,六、考试方式 由于本课程的目的是学习具体的技术方法和涉及的理论知识，因此考试采用开卷方式，重点考察学生对具体方法的掌握情况和用有关理论解决实际问题的能力。 课程成绩：以期末考试成绩为主，适当参考平时的表现。 但是，由于本门课程涉及面广，有些理论较深。因此，学起来仍不轻松。,
