1、第十四章 地下水资源,资源是指天然存在并且可为人类所利用的一切物质。地下水是水资源的一个组成部分，是一种宝贵的资源。 最为资源，地下水具有一系列优于地表水之处：（1）空间分布。地下水分布广泛均匀。（2）时间调节性。地表水循环迅速，其流量和水位在时间上变化显著。流动与岩土空隙中的地下水循环速度很慢，有利于储存并具有天然调节功能。 （3）水质。地表水易污染，水温变化大。地下水由于岩层的过滤，水质比较洁净，水温恒定，不易污染。（4）可利用性。利用地下水的一次性投资低。,作为资源，地下水主要用于供水，而对供水水源的一个基本要求是：能够持续而稳定地供应某一数量的水。事实上，地下水是一种数量有限、值得珍贵
2、的资源。,第十三章 地下水资源,第一节 地下水资源的特征 第二节 地下水资源分类及其供水意义,第一节 地下水资源特征,从供水的意义分析地下水资源特征，地下水资源具有系统性、可恢复性和复杂性，这些特性都对地下水资源评价发生重大影响。 一、系统性 含水岩体按空隙类型的不同，可以分为孔隙、裂隙和岩溶三种。因为形成它们的地质因素各不相同，空隙的形式各异，空隙连通的方式和程度差异更大。这些对水在其中聚集和运移起着决定性作用。 从资源评价的角度考虑，它们也有共同的特点，最明显的特点是它们都能构成一定的，系统(也可称为单元)。,它们在一个系统中成为一个整体，当这个系统的某些部位接受外界水的补给时，这是对整个
3、系统水量的补充；当系统中任何一点向外排水或人为取水时，实际是整个系统水量的减少。所以，资源评价只有按系统进行，才能得到较为接近实际的结果。 地表水的系统性比较容易认识，而地下水由于埋藏于地下，各个含水系统的界线难以直接观察到，因而，地下水的系统性容易被人忽略。在地下水资源评价与开发管理中存在的某些混乱，正是由此引起的。 凡是能够提供相当水量而作为较大供水水源的地下水，一般都是补给较为丰富的地下含水系统。无论岩溶水、裂隙水和孔隙水都普遍具有这一特征。差别只在于表现程度不同罢了。,岩溶水的系统性 地下河或河系构成岩溶含水系统时，其出口一般都以大泉或泉群的形式出现，它们几乎无例外地都位于地形急剧变化
4、的部位。设想由泉口顺水流溯源而上，可以是一条或几条集中的地下通道，由此上溯，可能又分成次一级的分文一直达到地表。这种情况与地表水系十分相似，只不过地表水系水平廷伸，而岩溶系统则在垂直及水平方向上交替发育。含水系统的流域范围，就是大泉或泉群的补给范围。有时，地下通道和地表河流联接，地表水流成为断头河潜入地下，河流的流域也就成为地下含水系统流域的一部分。岩溶水的这类地下含水系统，在国内外都曾用各种方法，包括利用示踪剂进行研究，加以确定。,裂隙水的系统性 导水的裂隙系统构成裂隙含水系统，大体可分两类。一类是局部构造形成断层，沿断层破碎带发育的带状含水体，宽度可以很狭小，也可达几十m或百m以上，长达几
5、km甚至更远。它与周围的区域性裂隙联为一体。当地形条件有利时，断层带汇集周围裂隙中的地下水，可以给出相当大的水量。在天然情况下，往往以泉的形式排泄。有时它与一个或若干个含水层发生联系，可以给出更多更稳定的水量。另一类是区域性裂隙构成的含水体。当某种岩性的地层发育了比较密集的构造裂隙或成岩裂隙，在构造和地形配合适当时，便可以形成此类含水系统。水在裂隙中运动比较通畅，若没有有利的储水构造，很难保证常年有水。因此，这类系统的给水能力在很大程度上取决于构造条件，通常多为向斜盆地、单斜断块盆地，或者被其他弱透水地层掩阻的自流斜地等。,孔隙水的系统性 孔隙水的含水系统表现得很不明显，因为它缺乏集中的排泄点
6、，而且含水系统的边界也不容易确定。 孔隙水主要存在于松散堆积物中，而后者按成因类型的不同而有各自的分布范围，有时这也就是系统的范围。但是常常需要考虑具体的补给、径流和排泄条件来确定其范围。某一成因类型的松散沉积物，不但在剖面上只占一定层位，而且在水平方向上也有一定的展布范围。这个范围有时构成一个单独的含水系统；但更常见的则是不同成因类型沉积物互相衔接。由同个搬运地积过程(如水流或冰流等)所形成的沉积物，由于沉积环境的改变，沉积类型也发生变化。 大致可以认为，凡具有共同补给来源，而且此共同补给来源的补给水量，在总补给量中占有较大比例时，则作为同一个地下含水系统来对待，不然，则应作为不同的系统来考
7、虑。,降水稀少的干旱地区，如我国新疆和河西走廊等地，地下水主要靠高山冰雪融化形成的地表径流在山前地带潜入地下而获得补给。降水量很小，不能成为地下水的主要补给源。在山前地带进入地下的水，不但成为当地潜水的补给源，而且也成为向盆地中部伸展的各种类型沉积物中地下水的主要补给来源。因此，尽管从山前到盆地小部沉积物的类型有变化，其中水的补给来源却只有一个，可以说是孔隙水表现系统性最明显的例子。 在降水较多的大平原中部，远离山前的部位地形坡度平缓，含水层的颗粒细小，地下径流处于滞缓或基本停滞状态，尽管山前的粗大沉积物可以吸收大量降水及地表水流，但是，以地下径流方式所能输送的水量，只能在一定范围内起主要补给
8、作用。超出这个范围，其数量则逐渐减少，最后可以达到微不足道的程度。这种情况下，必须根据具体情况来判别地下水系统的范围，这是系统性表现最不明显的例子。,明确地下水资源按含水系统形成与分布是很有意义的，可以澄清地下水资源评价及开发管理中的某些含混的或错误的概念，使工作更为合理和有效。 对一个含水系统必须统一管理，上、下游的开发应有一个整体规划。缺乏统一管观往往造成各个供水水源地相互干扰，或开发过量引起开采条件恶化以及其它不良后果。对地下水系统性认识不足，正是造成地下水资源评价和开发管理中的混乱的重要原因之一。,二、可恢复性 资源可分为两大类，一类是一次利用的资源，用过之后即不复存在，如各种矿产均属
9、之。另一类是再生资源，用过之后能再生长出来，如森林、农产品等均是。一般地说，地下水它不属于一次利用的资源，而是可以再生的，在降水补给之下，可以恢复其水量。故它具有可恢复性。此外，它的水量恢复的程度，随条件而不同，有些情况下，可以完全恢复，有时只能部分恢复，有时甚至几乎不能恢复。 无论哪一种类型的地下水系统，凡可作为永久性供水水源时，必须具备两个条件，第一是要有足够的补给来源，第二是含水系统要有和取水量适应的储水能力。二者缺一，必然造成持续供水构困难。,地下水的恢复能力除与外部的影响条件如降水量和强度、地形坡度的大小、植被生长的情况等有关外，更主要的是取决于含水系统能容纳水的能力和水进入系统得通
10、道的顺畅程度。 含水系统储水能力是指在可以获得补给的期间，系统中能容纳补给水量空间的大小。有时，尽管补给的水量很大，但是，含水系统中却由于容纳水的空间不足而不能获得补充。 水进入系统的通道是指水从地表进入地下的途径。地下水类型不同，空隙的形式各异，水在其中运移的顺畅程度不同；即使类型相同，当所处的条件不同时，通道的顺杨程度也可以有较大的差异。,三、复杂性 地下水资源远较地表水资源为复杂，很重要的原因是，其资源形成过程与分布情况无法直接从地面观察。这就给分析与评价资源带来两方面的困难。其一是地下水本身的变化不能直接观察，例如补给水进入含水层的情况，含水层中水的运移情况，以及取水后地下水的变化等等
11、，都必依靠长期观测的资料加以分析判断。其二是增加了勘查工作的复杂性，例如为了确定含水系统或含水层的边界范围和性质。确定系统内各种有关参数，必须投入一定的勘探试验工作量。,第十三章 地下水资源,第一节 地下水资源的特征第二节 地下水资源分类及其供水意义,第二节 地下水资源分类及其供水意义,一、地下水的分类 进行地下水资源分类，既要考虑地下水本身的特性，又要考虑供水的要求。 含水系统与外界经常进行着水量交换，每年接受一定数量的补给，并给出一定的排泄量，在天然状态下，多年中保持平衡，即其补给量与排泄量相等，并在含水系统中经常保持一定的水量。经常与外界发生交换的那部分水量，是可恢复的水量，从多年平均的
12、角度看，就是含水系统每年获得的补充的水量。这部分水量就称为补给资源。含水系统中不经常参与交换的那一部分水量，是在历史时期，有时甚至是地质历史时期中累积钟形成，一旦排出系统之外，需要长时期才能恢复，这部分水就称为储存资源。 地下水资源可以区分为补给资源和储存资源。下面探讨不同类型含水系统中补给资源和储存资源的状况,1、岩溶含水系统主要可分为两种形式 第一种是暗河式。即在岩溶地块中主要发育类似地表河流的宽大水流通道系统。水的运动通畅无阻，流速很大。补给停止后，地下暗河也很快干涸。它与地表的间歇河很相似，不过一个是在地上，一个是在地下罢了。这类岩溶含水系统，尽管补给来源充沛，但是缺乏储存水的能力。泉
13、的流量动态变化很大，很难加以利用。这类岩溶含水系统有比较丰沛的补给资源，但很少甚至缺乏储存资源，必须采取人为措施加以调节，增大其储存资源，才好利用。 第二种是水库式，又分为两种情况一种是岩溶含水系统中存在着能够储容大量水的溶洞，它通向排泄点的通道至少有一部分并不十分通畅，在补给停止期间，溶洞中储存的水不断流内排泄点，使泉可以保持一定购流量。,另种是岩溶系统中存在着不同规模的溶洞和溶蚀裂隙，当补给区的范围较大时。补给停止后，存在于主要通道中的水虽然很快流走，但在细小溶洞和裂隙中的水，仍不断缓慢地排入主要通道，起了类似水库蓄水逐渐泄出的作用。这样，由于储存于不同大小空隙中的水，以不同的速度，递次排
14、泄，使排泄点的水在旱季仍保持定的水量。 上述两种情况，只是储水形式不同而已，实质并无差别，都能储存一定的水量。当连续干旱年份出现时，仍能供给一定的水量。其供水量的大小和持续时间的长短取决于储存资源的数量。总之，水库式的岩溶含水系统，不但有补给资源，而且有相当数量的储存资源，具有较好的天然调节能力，使水量在时间上分配较均匀，故对用水比较有利。枯水季节泉的流量愈大，不稳定系数愈小，则说明岩溶含水系统调节能力愈强，储存资源的数量越大。,2、 裂隙含水系统有两类 凡具有供水意义者，都兼有补给资源和储存资源。一般宽大裂隙既是输水通道，也可以储存水量。细小裂隙在接受补给以后，主要是储存水量。当岩石中仍保留
15、有原生的孔隙时，也可以起储水的作用。 总之，构成裂隙含水系统的前提是大小裂隙相互连通。开张程度不同的小裂隙中的水，部分构成储存资源；获得补给之后，宽大裂隙中的水未排泄到一定程度之前，小裂隙中的水较难运移，一般其开始排泄的时间，一方面随其与大裂隙连通的程度而不同，另一方面随裂隙本身的宽度不同而异。正是这些小裂隙，有时也有部分孔隙中的水，构成一个裂隙含水系统干旱季节的供水量。在连续干旱年份出现时，也就是补给量持续少于多年平均的补给量时，供水的来源有相当数量要依靠储存资源的供给。所以，只有范围较广阔而且大小裂隙相互连通的系统，才可能有较好的供水能力，这也正是裂隙含水系统很少作为大型供水水源的原因之一
16、。,3、潜水和承压水 平原浅部沉积物中的潜水和浅层承压水，分布区就是补给区，主要接受降水和地表水补给通过蒸发排泄。由于水流梯度很小，颗粒较细，故地下径流微弱，补给和排泄表现为潜水位的升降。当含水系统中的含水层厚度较大时，储存资源有一定的数量，在干旱年份保障供水的能力较强。 山前地区的潜水和浅部承压水接受山区降水或融雪水的侧向补给，这是补给资源的主要来源，当地降水的补给，一般只有次要作用。在干旱地区，前者可能是补给资源的唯一来源。 深部承压水在天然条件下，仅在山前的补给区接受补给，一般补给资源相当有限，主要取决于分布区与补给区的距离，水位差和岩性。当含水系统厚度大时，储存资源最大。在开采条件下，
17、深层孔隙承压含水系统补给资源和储存资源的组成与转化比较复杂。,开采松散沉积物小的深层承压水时，采出的水量中可能包含五种不同来源的水。 第一种是来自山前补给区的侧向径流，它来自含水系统以外的降水或地表水，应属于补给资源。 第二种是因采水引起含水层下降漏斗水压力降低，水的体积会发生相应的膨胀，据估算每减少一个大气压，水的体积约膨胀l21000，这时含水层中水量的增大，应属储存资源。 第三种是含水层受到压力后孔隙度降低所排出的水。 第四种是与采水层相邻的半透水的粘性上隔水层中释放的水。 第五种是位于取水含水层之上和下的其它含水层中的水，通过粘性土层向取水含水层越流的水量。,从以上的分析可知，无论是孔
18、隙水、裂隙水和岩溶水，在具体条件下，尽管它们的埋藏、分布、补给和排泄情况有很大的差别。但是，从水资源的角度来看，任何类型的地下水都可以区分为两类资源：第一，名为补给资源，从多年平均的角度考虑，即每年可以得到补充和恢复的水量；第二，名为储存资源，即由于不断积累，储蓄在含水系统之中的水。其中最古老的可以是某些地质时期保留在含水系统之中。也可以是或长或短历史时期逐渐积累在含水系统之中的水。补给和储存两种资源在性质上是不同的。在一般情况下，含水系统中的水都存在这两种资源，只有在特殊情况下，两者之一可以不存在。,二、地下水资源的可利用程度,一个含水系统能长期而稳定地提供的最大水量，原则上便是它从外界所获
19、得的补给量，亦即其补给资源。只有这种不断得到补充的水量，才能长期有保证地使用下去。当然无论降水、地表水或其他的补给来源，每年对地下水进行补充的数量即是变化的，因此补给资源一般只能以多年平均的年补给量来表示；亦就是多年平均可以保证提供的最大水量。由此可知，一定数量的补给资源是保证供水能顺利进行的必要条件。 储存资源是含水系统在历史时期或地质历史时期中所累积的水量，在天然条件下，这部分水量不参加自然界的水循环。但是它也是供水工作中不可缺少的必要组成部分，没有储存资源的含水系统不能成为供水水源。根据如下：,第一，不论取水方式如何，必须使地下含水系统中的水位与取水设备中的水位保持一定的差距，取水方能顺利进行，换言之，即系统中必须保持一定的水层厚度；不然即无法取水。保存在含水系统之小的储存资源起了保证取水条件的作用。第二，当储存资源取用一定数量之后，在一定条件下可以恢复，即可以起调节水量的作用。第三，储存资源并不是都可以补偿的。不能补偿的储存资源只能用一点少一点，含水系统储存资源的枯竭，意味着该系统失去供水能力。第四，含水系统与海相连通时，必须在资源评价中，考虑海水侵入含水系统的可能，也就是说，海滨地区的含水系统应保持足以抵抗海水向含水系统运动的水位，实质上也是保持一定程度的储存资源。,
