地下水资源保护与管理

任务十一地下水资源的开发、保护与管理
一、地下水资源的开发
（一）地下水资源保护地下水资源保护包括：水量保护和水质保护二个方面。

水量保护：保持地下水量长期均衡变化。

水质保护：保护地下水质不受污染，防止水质恶化，防止开采地下水后产生不良的环境地质问题。

地下水资源保护的目的：是为了保证长期、安全地开发利用地下水资源，使地下水资源可持续开发利用。

一）区域地下水位持续下降
1、区域地下水位持续下降的原因主要原因是：过量开采地下水，逐渐消耗了储存量，并在一定周期内得不到恢复的结果。

引起区域地下水位持续下降的原因：（1）开采量长期大于补给量，引起区域地下水位持续下降。

（2）不合理开采所造成的地下水位持续和大幅度下降。

不合理开采，主要指开采地段、开采层次和开采时间上的“三集中”开采，以及开采中的列政府状态。

（3）由于人为或自然因素变化导致地下水补给量减少，引起区域地下水位下降。

（4）由于生产、生活用水量增大，增加了地下水开采量，加剧地下水位下降，并导致一系列环境地质问题。

如：地面沉降、海水入侵等等。

2、区域地下水持续下降的危害
（1）抽水成本不断增加，甚至使水井报废。

（2）引起地面沉降、地面裂缝及地面塌陷等环境地质问题。

（3）沿海地区,由于区域地下水位大幅下降,引起海水入侵,使开采含水层水质恶化。

（4）区域地下水位下降,使一些著名的岩溶大泉干枯，破坏了以泉为景观的旅游资源。

（5）使生态环境恶化、土地沙化等。

二）地下水水质恶化
1、地下水水质恶化及主要特征与危害地下水水质恶化：主要是指地下水在开发过程中，因环境污染和水动力、水化学形成条件的改变所造成的水中的某些化学、微生物成分含量不断增加，以致超出规定使用标准。

水质恶化的特征：4点。

（1）许多天然地下水中不存在的有机化合物出现在地下水中
（2）天然地下水含量极微的有毒金属元素大量进入地下水中
（3）各种细菌、病毒在地下水中大量繁殖，远远超出饮用水水质标准
（4）地下水的硬度、矿化度、酸度和某些单项的常规离子含量不断上升，以致超过规定使用标准。

地下水水质恶化，严重损害了地下水资源的使用价值和使用范围，给人类社会带来种种不良后果，有损于人体健康；损害了工业产品质量；使农作物减产和土地盐化；减少了地下水可采资源数量，使整个水源地废弃；为处理水质，增加了水的单位成本等。

二）地下水水质恶化的原因
1、存在引起地下水水质恶化的污染物质来源（污染源）
有：天然污染源、人为污染源二类。

2、存在污染物质进入地下水的途径（通道）
3、水动力和水化学起因
开采含水层与污染水体或劣质水之间必须存在某种直接或间接的水体联系；由于开采抽水，在开采含水层中形成相对于污染水体或劣质水的负压区，从而促使污水或劣质水直接或间接地流入并污染或侵入开采含水层。

（1）海水入侵
滨海地区，地下水含水层中海水和淡水处于平衡状态，在静力压力平衡条件下，深度为Z的界面上，有以下关系：
于晦水(咸水)密度一淡水拉于两者接
触面的上方，海水伏于底部.假定淡水、
海水处于静水乎衡狀态(1^11-16),则
衽静水压力平衡条件匚在洗度为Z 的界
面上，有©下关系：
或写聽2=*h (il-il)
R -P,
式中：虹£分别为距海岸某一距离於+
淡水高岀海面的高度和淡、盐水交界面:人亘面別为淡水和海水的密度(t/n?)匚
已知每水密度⑺平均值为I-025t/m 5.淡水密度
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该式说明・在距海岸任一距离说哥茴壬丁马就求交界面在海商肛下的深度为
该处淡水髙出海而的锁唇也即_唇水含水妄着忒位降低1叫咸淡水界面将上升(或向内茹推进)40皿「殳屣王T ■拓畫永人劉开不臭静水压力年衡，冃五有潜质弥散问题，所比丄述计算是粗略的近似计算公式.但在实际工作中应用较广°
(2) 大量开采地下水，也会使含水层的水文地球化学条件发生变化。

三) 地下水资源保护的技术措施
地下水资源保护：为防止地下水资源因不恰当利用造成的水资源枯竭、污染和破坏而采取的法律、行政、技术、经济、教育等综合措施。

根据《中华人民共和国水法》，地下水资源保护和管理的核心任务是：科学开发、合理用水、加强监督管理和动态观测预测，对过量开采的地区，要严格控制开采，防止水量衰竭和水质恶化。

1、地下水资源保护的一般措施
地下水资源保护应采取“预防为主、防治结合、加强管理、综合防治”的综合对策与措施。

最好的措施是防。

(1)科学规划、优化布局
(2)合理开采
2）加强监测与监督
宦于海面以下的深度(m)；片、”分
2、开展地下水人工调蓄，开发利用地下水库
地下水人工调蓄：是人为地利用地下储水库容调节水资源，达到扩大可利用水资源的目的。

地下水人工调蓄的措施主要包括：修建地下水库和人工补给地下水。

（1）地下水库
地下水库：是指利用天然蓄水构造或人工修建地下水坝，拦截地下潜流，并把多余地表水储存到含水层中，形成一个便于开发和利用地下水的储水区。

根据工程构筑物形式，地下水库可分为：有坝地下水库、无坝地下水库和混合式。

1）有坝地下水库：主要兴建于储水岩层渗透性强、地下径流强的地工，如碳酸盐岩分布地区，有冲积种堆积物的季节性的山区河谷等。

2）无坝地下水库：主要是建在水闰方向地下径流微弱、地下水主要以垂直交替循环为主的地质条件下，只在此条件下，垂向入渗补给的水流，才能在含水层中储存。

3、地下水人工补给
地下水人工补给：是指借助于某些工程措施或通过各种人工方法，把地表水或其他水源汇入伍渗入）、补充、蓄积到含水层中，使地下水得到补充、补给或者形成新的地下水资源，以增加地下水量，改变和改善现有地下不的利用状况。

（1）进行地下水人工补给的基本条件
1）应具有有利于进行人工补给的水文地质条件。

其中最重要的是含水层的可利用容积、埋藏深度、导水和储水性能、以及排泄条件。

人工补给的含水层厚度一般以30—60m为最好；含水层产状最好平缓，分布较大，能渗透能中等的各类砂质岩层或裂隙岩层为好。

2）应有可利用的补给水源。

3）应将所提出的地下水人工补方案与其他解决水源总量的工程相比较，看其是否在
经济可行。

（2）人工补给地下水的方法
人工补给地下水的方法有：直接补给、间接补给二类。

直接补给方法：是指单纯以人工补给地下水为直接目的的方法，包括地面入渗法、管井注入法及地下径流调节法（即在含水层中修建地下水坝或挡水帷幕）。

间接补给方法：是指那些为其他目的修建的工程，同时也可起增加地下水补给量的方法，如修建地表水库、农田灌溉水渗入补给、傍河傍湖取水建筑物开采地下水、造林或绿化环境而改变气候和降水的入渗条件，增加了地下水的补给等。

1）地面入渗法（又称浅层回灌法或池塘型补给）
该方法主要是利用天然洼地、干涸河床、沟壑及较平整的草场或耕地，以及漏水水库、坑塘、废砂石坑、渠道或开挖渗水池等，常年或定期引、蓄地表水，借助地表水与地下水之间的天然水头差，使之自然渗漏补给含水层，增加含水层的含有存量。

优点：可因地制宜，利用自然条件，以简单的工程设施和较少的投资获得较多的入渗补给量；在运行期间比较容易管理和便于清淤。

缺点：某些入渗寂给工程设施占地面积较大，常受地质地形条件的限制，在干旱地区，补给水的蒸发损失较大，若管理不善，可能造成附近土壤盐渍化、沼泽化或浸没建筑工程基础。

地面入渗法的应用条件：
①主要适用于地形平缓的山前冲洪积肩、冲积河谷和平原潜水含水层分布区，及
级
基岩台地和岩溶河谷地区。

②要求地表具有适水性较好的地层，如砂土、砾石、粉土及裂隙发育岩层，包气带的厚庆10—20m为宜。

③接受补给的含水层应该有较大的空隙度，分布面积较大，并有一定的厚度，如补给砂质含水层的厚度以30—60m为佳。

④要求入渗建筑物与取水建筑物之间应有一定的距离，如，含水层为细砂，通常要求距离±45；含水层为中砂，距离±60m。

2）管井注入法
管井注入法（又称深层灌或地下灌注法）：就是将补给水通过钻孔、大口径井和坑道直接注入含水层中。

除采用天然注入外，经常采用人工加压注入（包括真空回东和水泵加压回灌）。

优点：不爱地形条件限制，也不受地面厚层弱透水层分布和下水位埋深等条件限制；占地少，可向指定含水层集中回灌，水量浪费少；补工作不易受地面气候等因素的影响。

缺点：井管和含水层易被阻塞；易使水质恶化；工程投资和运转时的管理费用较高，且管理工作比较复杂。

适用条件：主要适于地面弱透水层较厚大于10m,或受地面场地限制不能修建地下入渗工程的地区，特别适用于补给承压含水层或埋藏较深的潜水含水层。

（3）对人补给水源水质要求
确定回灌水源水质标准的原则：
①应满足供水项目对水质的要求；②应考虑回灌水与原地下水混合所发生的化学作用不能使水质恶化；③要考虑回灌水水质对管井或含水层可能产生的堵塞作用和腐蚀作用；④考虑回灌水质对回灌效率的影响；⑤依据地层对回灌的净化能力，可适当降低回
灌水质的标准。

就回灌水源的物理性质来说，其中影响最大的因素是温度和浑浊度。

为防止回灌水源产生气相堵塞，要求尽量减少其空气含量。

如氧气含量过大，产生化学堵塞；二氧化碳含量过高，产生侵蚀作用和沉淀作用，导致岩层空隙堵塞。

补给水化学性质的影响，主要表现：补给水进入含水层后，可能破坏含水层中原有的地质化学平衡环境，引起不良的化学反应或离子交换，导致金属盐类沉淀；原来悬浮于水中的粘土颗粒，可能因离子交换作用而膨胀，产生“絮凝”作用。

4、地下水质的保护
地下水质保护措施分为：预防和治理二类。

（1）预防地下水质污染及水质恶化的技术措施预防性技术措施主要扬：减少污染物的产生，防止污染物渗透入地下水，防治劣质水入侵等三个方面。

1）加强城市发展和水源地建设的全面规划与合理布局
2）严格控制“三废”排放，预防“三废”对地下水的污染
3）严格控制水源地的开采量和开采降深，或采取水力措施，防止劣质水入侵
4）地下水水源地卫生防护带
地下水取水建筑物质物的防护范围：一般分为三个防护带，第一带为严禁带（戒严带或一级保护带），通常要求水井或井群周围30—50m范围；第二带为限制带（二级保护区），要求在单井或井群影响半径范围；第三带为监视带（观察带或准保护区），位
于限制带以外的主要补给区。

潜水含水层卫生防护带半径r可按V.韦根尼经验公式近似计算:
R={[Q/（ni）]*[1-e（-ti/bn）]}1/2
（2）水质污染及水质恶化的治理措施
对水质污染及水质恶化，必须采取有效措施进行积极治理。

发现地下水污染后，首先是切断污染源，再根据污染状况，确定治理措施，如污染轻微，也可以利用地下水的自净能力来达到净化目的，否则主要有以下几种治理措施：
1）治理污染源
2）补排措施
3）堵截措施
4）对已污染的地下水进行处理：对已污染的地下水，可用物理、化学、物理化学和生物四大类方法进行处理。

（二）地下水资源的管理
一）概述
地下水资源管理的内容（措施）主要包括法制、行政、技术措施和经济措施。

二）地下水资源的法律及行政组织管理
1、法律措施
全国人大常委会于1988年1月21日颁布，2002年8月29日修订的《中华人民共和国水法》。

2、行政组织措施
三）技术措施
1、对区域水资源进行统一规划、合理调度
2、调整供水水源结构，实行分质供水与水的循环使用
3、调整产业结构，优化区域生产力布局
4、“开源”与节流并重
（1）排供结合和跨流域调配水资源
（2）节约用水
5、地下水监测工作
四）经济措施
地下水资源管理的经济措施，就是用经济手段和经济杠杆促进地下水资源的管理工作。

1、把水资源管理纳入社会和国民经济发展计划
2、运用经济手段进行地下水资源管理。