地下水库的概念_分类和分级问题研究
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地下水库在枯水期或者用水量多的时候进行 开采, 而在丰水期 或用水量少的时 候进行人工补 给, 是一种以丰补歉, 调节平衡的水资源开发方式。 1. 2. 5 调蓄措施
要高效地实现地下水库的功能, 就必须对地下 蓄水区进行人工干预, 这种干预包括修筑地下挡水 坝、进行人工补给和人工开采等。
综合以上特点, 我们可以将地下水库的本质特 征概括为: 以岩石空隙为空间的水资源地下人工调 蓄系统。 1. 3 地下水库与相近概念辨析
2008年第 2期
杜新强, 等: 地下水库的概念、分类和分级问题研究
2 11
现为: ¹ ASR 目前主要 利用中深层水 质较差的承 压含水层; º 补给方式为地下井灌; » 每口补给井 同时具有抽水功能。
( 4) 水银行 ( W ater Bank) : 1987~ 1992 年, 加 利弗尼亚州经历了长达 6a的干旱, 州长 PeterW i-l son于 1991年责令成立 / 干旱行动小组 0, 该小组 的建议之 一就是在 用水紧缺 时实施 / 水 银行 0项 目。 / 水银行 0实质上是一个比喻, 指水的一种购 买和分配机制, / 水银行 0概念本身, 包括了水权分 配、水量调度和水资源支出等一系列内容。著名的 美国 Kern县水 银行, 实质 上是该县 / 水务局 + 公 司 0的联合组织, 是按照货币银行的运作方式进行 运营的机构, 它虽然在运作过程中客观上可以形成 一个地下水库 ( K ern 县地下水库 ), 但它对水资源 的调节并非是以技术手段来进行的, 而是通过水权 交易的方式以经济手段调节水市场供需矛盾的, 地 下水库在 / 水银行 0中只作为水权交易中的储水实 体。因此, 尽管它却从表面意义上较好阐述了地下 水库的功效, 但从科学概念上讲, 它不能作为地下 水库的替代术语。
在 300万 m3 以 上 ) 的统计资 料 [ 1] , 全球地表水库 总库容约为 6 464 km3。然而, 地表水库虽然带来 了巨大的社会经济效益, 但与之相伴的对环境与社 会的影响也日益显现, 其主要弊端体现在建库的环
* 收稿日期: 2007-11-22(修改稿 ) 作者简介: 杜新强 ( 1977-), 男, 黑龙江肇东人, 吉林大学讲师, 博士。主要从事地下水资源 与环境水文地质研究。
地下水库要在丰水期将地表余水人为补给到 地下储水构造中, 改变了水资源的空间分布; 丰水 期的储存量要在枯水期使用, 调节了水资源的时间 分布, 因此, 地下水库是以调节水资源时空分布使 其适应人类需求为根本目标。 1. 2. 2 调蓄空间
( 1) 地下水库是利 用天然或人工形成的蓄水 构造中的岩石空隙 ( 包括孔隙、裂隙和溶穴 ) 为地 下水的储存与调蓄空间, 这也是地下水库与地表水 库最本质的差别;
摘 要: 地下水库在水资源调控领域里发挥的作用已越来越大, 地下水库的工程实践也有 一定的基础, 但在理论研究方面尚处于探索阶段, 尚未形成统一的理论体系和工作规范。从概 念上理解, 地下水库应作为系统工程来对待, 并非单一的储水库区; 按照储水介质不同可以将 地下水库划分孔隙地下水库、岩溶地下水库和裂隙地下水库三大类, 进一步按地下水库所处的 地貌单元不同划分具体类型; 参照地表水库的分级标准, 将地下水库按照总库容划分为四个等 级: 特大型、大型、中型和小型。
地下水库是继地表水库之后所提出来的一种 替代性和补充性的水资源调蓄形式, 它存在于地下 并起到与地表水库相类似的作用, 故称其为地下水 库。地下水库的根本作用是在丰水期或用水量少 的时候, 将地表余水储存于地下, 枯水期再将这部 分储存量开采出来利用, 同时为下一次储水腾出空 间。其本质特征可归纳如下: 1. 2. 1 根本目标
( 3)含水层储存和回采 ( Aqu ifer storage and recovery, ASR ): 所谓含水层储存和回采, 是指在丰水 季节将水通过注水井储存到合适的含水层中, 当需 要的时候, 再通过该井将水抽取出来以供使用 ( Pyne, 1995) 。它通 过对含水 层进行周 期性的采 补, 有效实现了水资源 的地下调蓄功能。从 ASR 的运用目的、功能与工程组成上看, 它都与地下水 库十分接近。但本身的特点决定了它的定义内涵 较小, 只能做为地下水库的一种类型, 其特殊性表
关键词: 地下水库; 地下水资源; 水利工程
中图分类号: P641
文献标识码: A
文章编号: 1673-0836( 2008) 02-0209-06
Study on Concept, Types and Grades of Groundwater R eservoir
DU X in-qiang1, L I YAN - ge2, YE X ue-yan1
( 2 ) 地 下 水 人 工 补 给 ( A rt ific ial R echarge, AR) : 地下水库是以实现水资源的地下调蓄和实现 地表水、地下水联合调度为目的, 是地下水人工补 给 - 地下储水 - 人工开采的统一体。因此, 地下水 人工补给工程通常情况下只作为地下水库总体工 程的一个部分, 除此以外, 地下水库系统工程中地 下水开发利用工程、地下防渗工程、地表排水工程、 管理监测系统等一系列的配套工程都是需要考虑 的。
E-m a i:l duxq77@ 163. com 基金项目: 水利部科技创新重点项目 ( SCX 2003- 05); 南京水利科学研究院 开放流动研究基金项目资助 ( YK 90510)
21 0
地下空间与工 程学报
第 4卷
境和经济成本高、建库风险大、水库运行的环境负 效应多等问题; 另外, 蒸发损失大、贮水周期短、实 际蓄水量不高等问题, 也使人们对地表水库调蓄水 资源的效果产生疑虑。鉴于地表水库的缺点, 世界 上一些国家开始大力推广利用地下水库储存和调 蓄水资源的做法。但由于地下水库调蓄水资源过 程缓慢, 功能相对单一, 不能完全替代地表水库的 功能, 因此, 利用地表水库发电、防洪与调蓄水资 源, 仍十分必要; 与此同时, 有必要大力发展地下水 库, 进行水资源的地下储存与调蓄的研究和实践。
K eyword s: g roundwa ter reservo ir; g roundw ater resources; wa ter conservancy
修建地表水库一直是水资源人工调控领域中 的主流方法, 可用于防洪、供水、发电以及灌溉等目 的。根据国际大坝委员会 ( ICOLD) 1998对世界大 型水库 ( 坝高超过 15m, 以及坝高为 5~ 15 m、库容
( 1)含水层 ( Aqu ifer) 与蓄 ( 储 ) 水构造 ( w ater storage structure) : 含水层和蓄 ( 储 ) 水构造只是建 设地下水库的必要条件而非充分条件, 即并非所有 的含水层都适合作为地下水库的储水空间, 必须考 虑含水层的地理位置、调蓄空间、调蓄能力以及补 给水源的保证程度等一系列限制条件。
( 1. Co llege of Env ironm ent and Resources, J ilin University, Changchun 130026; 2. N anjing A cademy of H ydro S cience, N anj ing 210024)
Abstract: G roundwater reservo ir is play ing a mo re and m ore im portant role in the fie ld ofw ate r resources regu lation, and the eng inee ring prac tices for its construction had certa in exper ience basis, but the theoretica l study on g roundw ater rese rvo ir is in the prim a ry phase yet, the ir un ified theo ry system and w ork c riter ion hasn t' been form ed. The concept, type and grade of g roundw ater reservo ir are the prim ary theo retical issues o f g roundw ater reservo ir, but these issues havn t' been studied spec ia lly and such situa tion is unfavorab le to bu ild ing and deve loping the g roundw ater reservo ir theory system. F rom the concept o f g roundw ater reservo ir, such reservo ir is a kind o fw ater conse rvancy system eng ineer ing but no t only the underground storage a rea. A cco rd ing to the underg round storage m edia, the g roundwater reservo ir can be classified into porous med ia g roundw ater reservo ir, ka rst g roundw ater reservo ir and fissure g roundw ater rese rvo ir, furthe rmo re, acco rd ing to the d ifferent physiognom y e lem en t where the g roundw ater reservo ir w as build, there are eleven id iog raph ic types o f groundw ater reservo ir. Based on the grade cr iterion fo r sur face w ater reservo ir, the g roundwa ter reservo ir was d iv ided in to four grades as fo llow s: oversize sca le, larg e scale, m idd le scale and little sca le.
1 地下水库概念的界定
尽管地下水库的工程实践由来已久, 但世界各 国对地下水库的理解尚未统一, 至今也没有一个能 够普遍被接受的科学概念, 这对地下水库理论体系 的构建与发展是十分不利的。 1. 1 关于地下水库概念的代表性观点
关于地下水库的概念问题, 已有较多的学者或 多或少地提及。总体上来说, 现有对地下水库的定 义可以归纳为四类: ¹ 地下水库就是 含水层 [ 2, 3] ; º 地下水库就是蓄 ( 储 ) 水构造 [ 4- 6] ; » 地下坝是 地下水库的关 键工程 [ 7] ; ¼地下水库 是一种水利 工程 [ 8, 9] 。 1. 2 地下水库的本质特征
第 4卷 第 2期 2008年 4月
地下空间与工程学 报 Chinese Journal o fU nderground Space and Eng ineering
V o.l 4 A pr. 2008
地下水库的概念、分类和分级问题研究*
杜新强 1, 李砚阁2, 冶雪艳 1
( 1. 吉林大学环境与资源学院, 长春 130026; 2. 南京水利科学研究院, 南京 210024)
( 2) 为了能够实现水资源的丰储枯用, 作为地 下水库来自百度文库地下储水区必须具有相对封闭的边界条
件, 这样才能将丰水期的水资源储存住, 不致在地 下流失。
符合以上两条的地下水库的调蓄空间可以认 为是由天然或人工形成的地下储水构造。 1. 2. 3 调蓄对象
地下水库充分利用和强化地表水与地下水的 相互转化关系, 既调节了地表水量, 也调蓄了地下 水量, 实现了地表水和地下水的联合利用。 1. 2. 4 调蓄方式
要高效地实现地下水库的功能, 就必须对地下 蓄水区进行人工干预, 这种干预包括修筑地下挡水 坝、进行人工补给和人工开采等。
综合以上特点, 我们可以将地下水库的本质特 征概括为: 以岩石空隙为空间的水资源地下人工调 蓄系统。 1. 3 地下水库与相近概念辨析
2008年第 2期
杜新强, 等: 地下水库的概念、分类和分级问题研究
2 11
现为: ¹ ASR 目前主要 利用中深层水 质较差的承 压含水层; º 补给方式为地下井灌; » 每口补给井 同时具有抽水功能。
( 4) 水银行 ( W ater Bank) : 1987~ 1992 年, 加 利弗尼亚州经历了长达 6a的干旱, 州长 PeterW i-l son于 1991年责令成立 / 干旱行动小组 0, 该小组 的建议之 一就是在 用水紧缺 时实施 / 水 银行 0项 目。 / 水银行 0实质上是一个比喻, 指水的一种购 买和分配机制, / 水银行 0概念本身, 包括了水权分 配、水量调度和水资源支出等一系列内容。著名的 美国 Kern县水 银行, 实质 上是该县 / 水务局 + 公 司 0的联合组织, 是按照货币银行的运作方式进行 运营的机构, 它虽然在运作过程中客观上可以形成 一个地下水库 ( K ern 县地下水库 ), 但它对水资源 的调节并非是以技术手段来进行的, 而是通过水权 交易的方式以经济手段调节水市场供需矛盾的, 地 下水库在 / 水银行 0中只作为水权交易中的储水实 体。因此, 尽管它却从表面意义上较好阐述了地下 水库的功效, 但从科学概念上讲, 它不能作为地下 水库的替代术语。
在 300万 m3 以 上 ) 的统计资 料 [ 1] , 全球地表水库 总库容约为 6 464 km3。然而, 地表水库虽然带来 了巨大的社会经济效益, 但与之相伴的对环境与社 会的影响也日益显现, 其主要弊端体现在建库的环
* 收稿日期: 2007-11-22(修改稿 ) 作者简介: 杜新强 ( 1977-), 男, 黑龙江肇东人, 吉林大学讲师, 博士。主要从事地下水资源 与环境水文地质研究。
地下水库要在丰水期将地表余水人为补给到 地下储水构造中, 改变了水资源的空间分布; 丰水 期的储存量要在枯水期使用, 调节了水资源的时间 分布, 因此, 地下水库是以调节水资源时空分布使 其适应人类需求为根本目标。 1. 2. 2 调蓄空间
( 1) 地下水库是利 用天然或人工形成的蓄水 构造中的岩石空隙 ( 包括孔隙、裂隙和溶穴 ) 为地 下水的储存与调蓄空间, 这也是地下水库与地表水 库最本质的差别;
摘 要: 地下水库在水资源调控领域里发挥的作用已越来越大, 地下水库的工程实践也有 一定的基础, 但在理论研究方面尚处于探索阶段, 尚未形成统一的理论体系和工作规范。从概 念上理解, 地下水库应作为系统工程来对待, 并非单一的储水库区; 按照储水介质不同可以将 地下水库划分孔隙地下水库、岩溶地下水库和裂隙地下水库三大类, 进一步按地下水库所处的 地貌单元不同划分具体类型; 参照地表水库的分级标准, 将地下水库按照总库容划分为四个等 级: 特大型、大型、中型和小型。
地下水库是继地表水库之后所提出来的一种 替代性和补充性的水资源调蓄形式, 它存在于地下 并起到与地表水库相类似的作用, 故称其为地下水 库。地下水库的根本作用是在丰水期或用水量少 的时候, 将地表余水储存于地下, 枯水期再将这部 分储存量开采出来利用, 同时为下一次储水腾出空 间。其本质特征可归纳如下: 1. 2. 1 根本目标
( 3)含水层储存和回采 ( Aqu ifer storage and recovery, ASR ): 所谓含水层储存和回采, 是指在丰水 季节将水通过注水井储存到合适的含水层中, 当需 要的时候, 再通过该井将水抽取出来以供使用 ( Pyne, 1995) 。它通 过对含水 层进行周 期性的采 补, 有效实现了水资源 的地下调蓄功能。从 ASR 的运用目的、功能与工程组成上看, 它都与地下水 库十分接近。但本身的特点决定了它的定义内涵 较小, 只能做为地下水库的一种类型, 其特殊性表
关键词: 地下水库; 地下水资源; 水利工程
中图分类号: P641
文献标识码: A
文章编号: 1673-0836( 2008) 02-0209-06
Study on Concept, Types and Grades of Groundwater R eservoir
DU X in-qiang1, L I YAN - ge2, YE X ue-yan1
( 2 ) 地 下 水 人 工 补 给 ( A rt ific ial R echarge, AR) : 地下水库是以实现水资源的地下调蓄和实现 地表水、地下水联合调度为目的, 是地下水人工补 给 - 地下储水 - 人工开采的统一体。因此, 地下水 人工补给工程通常情况下只作为地下水库总体工 程的一个部分, 除此以外, 地下水库系统工程中地 下水开发利用工程、地下防渗工程、地表排水工程、 管理监测系统等一系列的配套工程都是需要考虑 的。
E-m a i:l duxq77@ 163. com 基金项目: 水利部科技创新重点项目 ( SCX 2003- 05); 南京水利科学研究院 开放流动研究基金项目资助 ( YK 90510)
21 0
地下空间与工 程学报
第 4卷
境和经济成本高、建库风险大、水库运行的环境负 效应多等问题; 另外, 蒸发损失大、贮水周期短、实 际蓄水量不高等问题, 也使人们对地表水库调蓄水 资源的效果产生疑虑。鉴于地表水库的缺点, 世界 上一些国家开始大力推广利用地下水库储存和调 蓄水资源的做法。但由于地下水库调蓄水资源过 程缓慢, 功能相对单一, 不能完全替代地表水库的 功能, 因此, 利用地表水库发电、防洪与调蓄水资 源, 仍十分必要; 与此同时, 有必要大力发展地下水 库, 进行水资源的地下储存与调蓄的研究和实践。
K eyword s: g roundwa ter reservo ir; g roundw ater resources; wa ter conservancy
修建地表水库一直是水资源人工调控领域中 的主流方法, 可用于防洪、供水、发电以及灌溉等目 的。根据国际大坝委员会 ( ICOLD) 1998对世界大 型水库 ( 坝高超过 15m, 以及坝高为 5~ 15 m、库容
( 1)含水层 ( Aqu ifer) 与蓄 ( 储 ) 水构造 ( w ater storage structure) : 含水层和蓄 ( 储 ) 水构造只是建 设地下水库的必要条件而非充分条件, 即并非所有 的含水层都适合作为地下水库的储水空间, 必须考 虑含水层的地理位置、调蓄空间、调蓄能力以及补 给水源的保证程度等一系列限制条件。
( 1. Co llege of Env ironm ent and Resources, J ilin University, Changchun 130026; 2. N anjing A cademy of H ydro S cience, N anj ing 210024)
Abstract: G roundwater reservo ir is play ing a mo re and m ore im portant role in the fie ld ofw ate r resources regu lation, and the eng inee ring prac tices for its construction had certa in exper ience basis, but the theoretica l study on g roundw ater rese rvo ir is in the prim a ry phase yet, the ir un ified theo ry system and w ork c riter ion hasn t' been form ed. The concept, type and grade of g roundw ater reservo ir are the prim ary theo retical issues o f g roundw ater reservo ir, but these issues havn t' been studied spec ia lly and such situa tion is unfavorab le to bu ild ing and deve loping the g roundw ater reservo ir theory system. F rom the concept o f g roundw ater reservo ir, such reservo ir is a kind o fw ater conse rvancy system eng ineer ing but no t only the underground storage a rea. A cco rd ing to the underg round storage m edia, the g roundwater reservo ir can be classified into porous med ia g roundw ater reservo ir, ka rst g roundw ater reservo ir and fissure g roundw ater rese rvo ir, furthe rmo re, acco rd ing to the d ifferent physiognom y e lem en t where the g roundw ater reservo ir w as build, there are eleven id iog raph ic types o f groundw ater reservo ir. Based on the grade cr iterion fo r sur face w ater reservo ir, the g roundwa ter reservo ir was d iv ided in to four grades as fo llow s: oversize sca le, larg e scale, m idd le scale and little sca le.
1 地下水库概念的界定
尽管地下水库的工程实践由来已久, 但世界各 国对地下水库的理解尚未统一, 至今也没有一个能 够普遍被接受的科学概念, 这对地下水库理论体系 的构建与发展是十分不利的。 1. 1 关于地下水库概念的代表性观点
关于地下水库的概念问题, 已有较多的学者或 多或少地提及。总体上来说, 现有对地下水库的定 义可以归纳为四类: ¹ 地下水库就是 含水层 [ 2, 3] ; º 地下水库就是蓄 ( 储 ) 水构造 [ 4- 6] ; » 地下坝是 地下水库的关 键工程 [ 7] ; ¼地下水库 是一种水利 工程 [ 8, 9] 。 1. 2 地下水库的本质特征
第 4卷 第 2期 2008年 4月
地下空间与工程学 报 Chinese Journal o fU nderground Space and Eng ineering
V o.l 4 A pr. 2008
地下水库的概念、分类和分级问题研究*
杜新强 1, 李砚阁2, 冶雪艳 1
( 1. 吉林大学环境与资源学院, 长春 130026; 2. 南京水利科学研究院, 南京 210024)
( 2) 为了能够实现水资源的丰储枯用, 作为地 下水库来自百度文库地下储水区必须具有相对封闭的边界条
件, 这样才能将丰水期的水资源储存住, 不致在地 下流失。
符合以上两条的地下水库的调蓄空间可以认 为是由天然或人工形成的地下储水构造。 1. 2. 3 调蓄对象
地下水库充分利用和强化地表水与地下水的 相互转化关系, 既调节了地表水量, 也调蓄了地下 水量, 实现了地表水和地下水的联合利用。 1. 2. 4 调蓄方式