1、9 地下水资源评价,9.1概述,“地下水资源”指有利用价值的、本身又具有不断更替能力的各种地下水量的总称，它属于地球整个水资源的一部分。 地下水有利用价值必定包括水质和水量两个方面，地下水能够构成资源首先是因为它有利用价值，这是由质来决定的；而其来源多少则是由量来体现。 所谓地下水资源评价主要指在水质评价的前提下对水量的评价。,地下水资源评价具体内容包括下列几个方面： 地下水水质评价。即根据不同用户的要求，是否会产生严重恶化等方面的预测。 地下水水量评价。根据水文地质条件和拟订的需水量，确定开采方案及开采量；并应探讨其补给保证程度以及是否需要进行人工补给等。 开采技术条件的评价。主要指开采期内
2、水位下降值是否会超过技术允许的范围；地下水对取水构筑物是否可能出现腐蚀以及水井可能的使用年限等。 评价开采地下水时可能产生的影响。如对邻近现有的取水工程、其他水利工程经济效益的干扰和地面沉降等。 开采时是否需要特殊的地下水资源保护措施（包括水源地卫生防护措施）。,9.2 地下水资源的组成,一、地下水资源分类 地下水资源分类的目的不仅仅是为了进一步弄清地下水资源的一些基本概念，更重要的是使分类能客观地反映地下水资源形成的基本规律以及它的经济意义，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，对供水水文地质勘测、试验和长期观察工作有直接的指导意义，同时也是地下水资源评价的基础
3、理论之一。,（一）国外地下水资源分类 前苏联普洛特尼柯夫储量分类: 普氏分类将地下水储量分成静储量、调节储量、动储量和开采储量四大类。前三者合称为天然储量，它表示天然状态下含水层中未经取水设备扰动的地下水总量。 静储量。一般指储存于地下水最低水位以下含水层中的重力水的体积。亦即当含水层全部疏十后所能获得的地下水量，数值上等于含水层的体积与给水度的乘积，Q静=hF,调节储量:指存在于地下水位年变动带（即年最高水位与最低水位之间）内的含水层中重力水的体积，亦即疏干该带时所获得的地下水量。 Q调= hF 动储量:指通过含水层某一横断面上的地下水天然流量。 Q动=KJ 开采储量:指在一定的经济技术条件
4、下，使在整个开采期间不发生明显的水量减少或水质恶化等不良现象，用取水工程从含水层中所能开采出来的地下水量。,（二）我国地下水资源分类 1979年供水水文地质勘察规范中的分类方法 该方案将地下水资源划分为储存量、补给量和允许开采量三大类。 补给量:指天然状态或开采条件下，单位时间从下列途径进入含水层（带）的水量：大气降水渗入；地表水渗入；地下水径流的流入；越流补给；人工补给。补给量通常用单位时间内获得的水体积表示， m3 年。,储存量:指储存表示季于含水层内水位变动带以下的重力水体积， 潜水含水层中，储存量的变化主要反映为水体积的变化，所以称之为 “容积储存量”。 Q储=V 承压含水层中，通过开
5、采减压能释放出来的水量又称“弹性储存量”。 Q储=FSh,允许开采量: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明显减少，地下水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，不发生危害性的工程地质现象等前提下，单位时间内从水文地质单元或取水地段中能够取得的出水量。 通常用单位时间的水体积表示，如m3/d 允许开采量不是一个任意量，它代表一定范围均衡单元内的含水层中，单位时间内以最优取水方案可以取出的最大水量。,二、地下水资源的组成,一个地下水均衡单元（某一地下水流域、某一储水构造、某一含水层的开采地段等）内，在开采前的某一时段内有如下的地下水均衡式：
6、Q补=Q排+Q储 该时段内地下水储存量的变化，储存量增加取正值，减少取负值。 从多年平均值考虑，则Q补Q排 地下水的开采量由三部分组成从式增加的补给量、减少的天然排泄量和含水层所提供的一部分储存量。 Q开=Q补+Q排+(-Q储),增加的补给量:这是由于开采降深的范围超出了均衡单元的边界从均衡单元外部被降深场夺取过来的水量。 它的主要来源包括：夺取的地表水补给；夺取的大气降水入渗；夺取相邻均衡单元含水层的越流补给；夺取均衡单元外含水层中地下水的侧向补给；各种形式的人工补给。,减少的天然排泄量（ Q排）。这是在均衡单元内部被开采降深场截获而不再转向天然消耗的那一部分天然排泄量。例如地下水位由于开采
7、下降而埋深增加，地下水的蒸发量就减少。再则，由于开采，向排泄区的地下径流量亦有相应的减少等。 由于地下水位下降所提供的储存量（ -Q储）。对潜水来说是开采漏斗所提供的容积储存量，对承压水，则为弹性储存量。,9.3 地下水资源评价的原则,一、地下水与大气水、地表水综合考虑的原则 进行地下水资源评价时，必须“三水”统一考虑。充分利用均衡单元内部的水量，合理夺取均衡单元外部的水量。 一方面开采地下水时要尽量使更多的大气降水、地表水转为地下水，增加地下水资源；另一方面又要考虑大气降水、地表水转化成地下水后减少当地地表水资源时，不能使其他企业单位经济受损失，或者超出国民经济用水规划所允许的范围。 在干旱
8、、半干旱地区大气降水、地表水贫乏，地下水补给来源少，三水统规划、合理利用就成为采水中一个应考虑的主要问题。,二、地下水质、量、热统一考虑的原则 地下水资源包括地下水的水量、水质及水温等。为此，在进行地下水资源评价时必须统一考虑这几个方面。 三、地下水补给、储存、排泄统一考虑的原则 地下水在天然状态下补给、排泄保持某一平衡，开采后补给、排泄关系将会发生改变。进行地下水开采，实际上就是增加地下水的补给、减少天然排泄为人们取用，很显然进行地下水资源评价时，补给、储存、排泄必须同时考虑，才能充分利用当地地下水资源。 四、地下水勘察、开采与管理统一考虑的原则 有效地开发利用和保护地下水资源，防止过量开采
9、造成严重后果，又必须考虑地下水资源的统一管理。,9.4 地下水水质评价,国家或地方有关部门规定的各项用水标准，皆是依据各种实际需要制定的，它是水质评价的依据。 一、生活饮用水水质评价 2001年6月7日颁布了生活饮用水卫生规范，并于2001年9月1日起执行。,二、工业用水水质评价 （一）锅炉用水水质评价 锅炉用水是工业用水中的基本组成部分，在进行工业用水水质评价时，一般首先对锅炉用水进行水质评价。 蒸汽锅炉中的水处在高温高压条件下，水在锅炉中可以发生成垢作用、腐蚀作用和起泡作用等各种不良的化学反应，对锅炉的正常使用造成严重影响。 成垢作用：在高温高压的蒸汽锅炉中，水中所含的Al3+、Fe3+、
10、Mg2+、CO32-、SO42-及SiO32-等离子相互作用下，生成化合物附着于锅炉壁上形成锅垢这种作用称之为成垢作用。,H0=S+36 Fe2+17Al3+20 Mg2+59 Ca2+ 按锅垢总量，水可分为H0 125时，为沉淀物很少的水；H0=125250时，为沉淀物较少的水H0=250 500时，为沉淀物较多的水H0500时，为沉淀物很多的水。,在锅垢总量中含有硬质的垢石（硬垢）及软质的垢泥（软垢）两部分。软垢容易洗刷而硬垢附壁牢固，不易清除。故在评价锅垢时常计算硬垢数量，硬垢主要是由碱土金属的硫酸盐等构成，通常采用下式测定： Hh=SiO2+20 Mg2+68( Cl-+ SO42-N
11、a+- K+) 在计算时遇到括弧内出现负值时，可略而不计。,对锅炉沉淀物进行定性判断时，尚可采用硬垢系数，即（Kn) Kn=Hh/H0 当Kn0.5时，为硬垢水。,水的腐蚀性可以按腐蚀系数（Kk）进行定量评价。 对酸性水：Kk=1.008( H+ Al3+ Fe2+ Mg2+- CO32-HCO3-) 对碱性水：Kk=1.008( Mg2+- HCO3-) 按腐蚀系数（ Kk)将水分为Kk0 为腐蚀性水；Kk0为半腐蚀性水；Kk+0.0503Ca2+0为非腐蚀性水。,起泡作用主要是指水煮沸时在水面上产生大量气泡的作用。产生这种现象的原因是由于水中易溶的钠盐、钾盐以及油脂和悬浊物，受炉水的碱度作
12、用发生皂化的结果。 水中的胶体状悬浊物增强了气泡薄膜的稳固性，因而加剧了起泡作用。 起泡作用可用起泡系数（F ）来 评价，起泡系数按钠、钾的含量来计算：F=62 Na+78 K+ 当F200时，为起泡的水。,（二）水的侵蚀性评价 地下水中含有某些化学成分时，对建筑材料中的混凝土、金属等有侵蚀性和腐蚀性当建筑物经常处于地下水的作用时，则应对地下水的侵蚀性给予评价，以保证建筑物的安全性和使用寿命。 1)地下水对混凝土的侵蚀作用 一般认为地下水对混凝土的侵蚀作用主要包括分解性侵蚀、结晶性侵蚀及分解结晶复合性侵蚀。对于侵蚀性的强度多以分项评为主,2)地下水对 钢结构的腐蚀性评价,注表中系指氧能自由溶入
13、的水和地下水 本表亦适用于钢管道。 如水的沉淀物中有褐色絮状物沉淀（铁）、悬浮物中有褐色生物膜、绿色丛块，或有硫化氢臭，应作铁细菌、硫酸盐还原细菌的检查，查明有无细菌腐蚀。,各项腐蚀评价等级中，只出现有弱腐蚀，无中等腐蚀或无强腐蚀时，应综合评价为弱腐蚀。各项腐蚀评价等级中，无强腐蚀， 腐蚀等级最高为中等腐蚀时，应综合评价为中等腐蚀。各项腐蚀评价等级中，有一个为强腐蚀性，应综合评价为强腐蚀。,三、其他工业用水对水质的要求不同的工业部门对水质的要求不同。其中纺织、造纸及食品等工业对水质要求较严。 水的硬度过高，对于肥皂、染料、酸、碱生产的工业不太适宜。硬水妨碍纺织品着色，并使纤维变脆，使皮革不坚固
14、、糖类不结晶。如果水中有亚硝酸盐存在时，使糖制大量减产。水中存在过量的铁、锰盐类时，能使纸张、淀粉及糖出现色斑，影响产品质。食品工业用水首先必须考虑符合饮用水标准，然后还要考虑影响质量的其他成分。,四、农田灌溉用水水质评价 根据农田灌溉用水水质标准，灌溉用水的水温应适宜，不超过35。实际上，我国北方和南 方不同农作物区对水温的要求也有所差别。在我国北方以1020 为宜，在南方水稻生长区以15 25 为宜，过低或过高的灌溉水温对农作物生长都不利。 水中所含盐类成分也是影响农作物生长和土壤结构的重要因素。对农作物生长而言，最有害的是钠盐，尤以NaHCO3 危害为最大，它能腐蚀农作物根部，使作物死亡，还能破坏土壤的团粒结构；其次是氯化钠它能使土壤盐化变成盐土，使农作物不能正常生长，甚至枯萎死亡。,（一）（前苏联）按灌溉系数评价 灌溉系数是指土层上有某一水层全部蒸发后留下的盐类，能使1.2m土层积盐，使大多数作物不能生长，这个水层厚度（m ）即为灌溉系数。,（二）用钠吸附比（A ）进行评 价（美国） 钠吸附比是指水中的Na+与Ca2+Mg2+含量的相对比值，其计算公式如下：A20 时，为有当害的水； A=1520时，为有害边缘水； A8时，相当安全的水。,（三）用盐度、碱度和矿化度进行评价 （原河南省地质局水文队）,
