地下水资源管理_课程报告

目录概述。

1一、地下水资源评价的原则。

.。

1二、水质评价方法。

1三、计算地下水允许开采量的主要方法。

.。

11、以渗流理论为基础的方法。

.。

1（一）解析法。

1（二）数值法。

2 2、主要以观测资料统计理论为基础的方法。

3（一）回归分析法（相关外推法）。

3。

（二）系统理论法。

4（三）开采抽水试验法。

4 3、以水均衡理论为基础的方法。

5（一）水均衡法。

5四、地下水允许开采量的分级。

6地下水资源评价方法概述概述地下水资源––––是指有使用价值的各种地下水量的总称，它属于整个地球水资源的一部分。

地下水的使用价值包括水质和水量两个方面。

它是否能成为有使用价值的资源，首先是由水质决定的。

在水质符合利用要求的前提下，看其可资利用的数量有多少。

因此，地下水资源评价，应同时进行水质和水量的评价。

地下水量的计算和评价比水质评价复杂得多。

一般所说的进行地下水资源评价，都是在水质符合要求的前提下，着重对水量进行评价。

因此，将地下水的各种量也多称为资源。

计算地下水的允许开采量是地下水资源评价的核心问题。

一、地下水资源评价的原则（1）“三水”联系，互相转化，统一评价的原则。

（2）以丰补欠，调节平衡的原则。

（3）考虑人类活动增加或减少的补给量及排供结合的原则。

（4）安全开采，防止产生环境地质等不良后果的原则。

二、水质评价方法对地下水的质量以及预测在开采条件下发生的变化和趋势所进行的全面论证和计算。

进行水质评价需要掌握计算区地下水的物理性质、化学成分、卫生条件及其变化规律。

对与开采含水层有水力联系的其他水体(包括相邻的含水层)，也应掌握它们的物理性质、化学成分及其变化规律。

针对用水目的，评价水质的现状和开采条件下可能发生的变化。

水质评价的标准有：生活饮用水标准、锅炉用水水质标准、冷却用水对水中C0。

含量标准和水对混凝土腐蚀性标准等；在有地方病地区，当地环境保护和卫生部门提出的水质特殊要求。

在水质变化复杂的地区，还要根据水质变化情况分区分层进行评价，以提高水质评价的精度。

在地下水已受到污染的地区，要注重污染指标的有关元素、离子及其含量的分析和研究，按地下水污染的类型、途径、程度和范围进行调查和评价，并提出防止水质继续污染的建议和处理受污染水的措施。

水质评价除对水质的现状进行评价外，还要着重预测地下水按允许开采量开采后水质可能发生的变化。

三、计算地下水允许开采量的主要方法1、以渗流理论为基础的方法（一）解析法1、原理计算地下水资源的解析法，就是用地下水动力学中解析解的公式来计算求得允许开采量的方法。

2、适用条件适用于含水层均质和各向同性、边界条件较简单、可概化为计算公式要求的模式。

3、评价步骤过程（1）首先，通过勘探试验或实验取得计算所需的各种参数，如渗透系数K、含水层厚度M、导水系数T、重力给水度μ和弹性给水度（或释水系数）μ*、水头分布H等。

（2）其次，拟定开采方案，确定计算公式。

可先初步布井，计算后再调整，还可以进行几个方案比较，择优录用。

（3）然后，计算开采量，检查水位降。

一种方法是计算干扰条件下设计降深的单井出水量，加起来的总和便是开采量。

如果是非稳定流，则应计算在一定开采量的条件下中心区水位降深的发展情况，做出一定降深的水位预报。

另一种方法是将需水量分配到各个井，再计算几个控制点的水位降深。

若水位降深不均匀，则调整各井的开采量，再计算水位降深；或修改布井方案，反复计算，直到每个井的取水能力已充分发挥，各点的水位降又不超过允许下降值时为止。

经过反复调整计算，选出最佳方案。

（4）最后进行评价。

如果计算时已考虑了补给条件，则最后计算出来的开采量便是既取得出来，又有补给保证的允许开采量（稳定型或调节型开采动态），或者是有一定开采期限的可开采量。

如果计算时未考虑补给条件，则应再计算该区地下水的补给量，论证开采量的保证程度。

还应评价开采后是否会引起环境地质等问题。

4、优缺点此法在理论上是较严密、精确的。

只要介质条件、边界条件和取水条件符合选用公式的假定条件，则计算出来的开采量便是既能取得出来、又有补给保证的水量（稳定流），或可以预报出该条件下开采时的水位变化情况（非稳定流）。

但此法在实际运用中也有困难，尽管各种不同条件下的公式很多，但完全符合公式中假定条件的情况却是较少的。

由于实际情况不能完全符合公式的假定条件，所以使严密、准确的解析解也变为近似的了。

（二）数值法1、原理数值法是随着电子计算机的出现而发展起来的，应用十分广泛。

从理论上看，把研究区域剖分成若干网格（有限差分法分为方形、矩形、三角形；有限元法常用三角形），将建立的偏微分方程离散成线性代数方程组，用电子计算机联立求解线性方程组。

2、适用条件3、评价步骤过程步骤1 建立水文地质概念模型（1）计算范围和边界条件的概化。

（2）含水层内部结构的概化。

（3）含水层水力特征的概化。

步骤2 建立计算区的数学模型根据上述概化后的水文地质模型，就可以建立计算区相应的教学模型步骤3 从空间和时间上离散计算域将计算域进行剖分，离散为若干小单元，做出剖分网格图。

步骤4 校正（识别、检验）数学模型按上述步骤建立的数学模型，是否能真实地反映实际流场的特点，还不能肯定，还须进行识别或校正。

步骤5 验证数学模型通过对数学模型的识别，虽校正了计算域的水文地质参数、微分方程及边界条件等，但其可靠性还需利用历史水位进行验证，即选择几个时段，将计算值与实际观测值进行比较。

可用两种类型的图件来比较：一是反映水头梯度场变化情况的等水位线图，另一种形式是反映流速场变化情况的水位过程曲线图步骤6 模拟预报，进行水资源评价识别后的模型可以用于水位、水量方面的预报，进行地下水资源评价，分析其他水文地质问题。

4、优缺点尽管它是对渗流偏微分方程的一种近似解，但实际应用中完全可以满足精度要求。

它可以解决许多复杂条件下的地下水资源评价问题，应用广泛，是一种较好的方法。

2、主要以观测资料统计理论为基础的方法（一）回归分析法（相关外推法）1、原理根据开采地下水的历史资料或不同流量不同降深的抽水试验资料，用数理统计方法找出流量与降深或与其他变量之间的相关关系，并依据这种关系外推未来开采时的开采量，或外推增大开采量以后的水位降深。

2、适用条件这种方法适用于稳定型或调节型开采动态，或补给有余的旧水源地扩大开采时的地下水资源评价。

如果已经是消耗型水源地，要用人工调蓄、节制开采来保护水源地。

这时，也可以用相关分析法分析开采量、回灌量与水位的关系，求得合理的开采量和人工回灌量。

上海市在控制地面沉降时曾作过这样的分析。

3、评价步骤过程（1）线性回归在地下水资源评价中，常分析开采量Q与水位降深S之间的相关关系，建立一元线性回归方程。

a.要有一系列观测统计资料，开采量Q1，Q2，……，Q n，水位降深S1，S2，……，S n。

n 为样本数。

b.将这些观测资料标在Q—S直角坐标系内→散点图c.据最小二乘原理，可以找出一条最接近所有观测值的直线或曲线方程，称其为回归方程。

可以用它来外推未来降深更大时的开采量。

d.显著性检验（2）非线性回归（曲线回归）若实际观测值在散点图上没有直线的趋势，而呈近似的曲线趋势时，则可用上述相同的方法建立一个曲线回归方程。

不过，首先要用变量替换的方法，把曲线方程变为直线方程（即线性化），然后利用前述的一元线性回归的方法进行求解。

曲线方程→变量替换→将曲线方程化为直线方程→通过线性回归得线性回归方程→变量回代→还原为曲线方程。

（3）多元回归方程同样，用最小二乘法原理可以求出各个待定系数，即回归系数。

解多维联立线性方程组时，必须用电子计算机计算。

4、优缺点相关分析法是建立在数理统计理论的基础上的，考虑了一些随机因素的影响，便于解决一些复杂条件的水文地质问题。

在数据采样时，应注意资料来源的一致性。

它是根据现实物理背景下得出的统计规律，在此基础上适当外推是可以的，但外推范围不能太大。

（二）系统理论法1、原理系统理论是从统计通信技术和自动控制论中建立起来的。

一个系统应由三部分组成。

一是物理实体，例如通讯设备、自控装置、放大器等；用在水文地质上则指含水体、流域等。

另外两部分是输入和输出信息。

这三部分构成一个系统。

2、适用条件运用系统理论来解决水文地质问题时，最典型的是用来预测大型泉（特别是一些岩溶泉）水的流量。

3、评价步骤过程第一步：进行条件分析：泉流量和降水量的多年观测结果表明，泉群流量的变化规律与降水量的变化规律有明显的一致性。

第二步：对降水量、泉流量实测资料的处理第三步：确定权序列：用最小平方估计准则确定第四步：权序列长度的确定第五步：对不合理权函数的处理：从水文地质意义而言，权函数均应大于零，但在试算中可能出现一些负值或零值。

第六步：计算成果及评价：降水量和泉流量的实测资料，经复核处理后，便可用电子计算机计算。

4、优缺点（三）开采抽水试验法1、原理根据抽水试验的结果确定允许开采量，这种方法就是开采抽水试验法，或称开采试验法。

2、适用条件最好在旱季，尽量按开采条件（开采降深和预计开采量）进行较长时期（一个月以上）的开采性抽水试验。

3、评价步骤过程抽水试验可按两种情况即稳定状态和非稳定状态进行。

1）稳定状态按设计需水量进行长时间开采抽水试验，主井中或井群中心的动水位应在允许降深以内，并能保持稳定，各观测孔中的水位也能保持稳定；停抽后，水位又能较快地恢复到原始水位。

动水位历时曲线如图10一13所示。

这这时，实际抽水量就是允许开采量。

允抽Q Q =→ 2）非稳定状态进行试验时水位不稳定，特别是观测孔中的水位一直持续缓慢下降，停抽后水位虽有所恢复，但始终达不到原始水位。

这说明抽水量大于补给量，已消耗了储存量。

若按这样的抽水量开采，是得不到保证的。

在这种情况下确定允许开采量，可以通过分析抽水过程曲线，求出开采条件下的补给量作为允许开采量（增天补Q Q +），或者再加上年暂时储存量作为允许开采量。

4、优缺点这种抽水试验，一般要求选在旱季进行，如果旱季有保证，补给季节就更无问题了。

但这样确定的允许开采量是偏保守（小）的，在补给条件较好的地区，还可以适当外推扩大允许开采量。

3、以水均衡理论为基础的方法水均衡法1、原理水均衡法也称为水量平衡法，是全面研究某一地区（均衡区）在一定时间段（均衡期）内的地下水的补给量、储存量和消耗量之间的数量转化关系，通过平衡计算，评价地下水的允许开采量。

2、适用条件在地下水的补给排泄条件较简单、水均衡要素容易确定、开采后变化又不大的地区，用此法评价地下水资源的效果较好。

3、评价步骤过程第一步：划分均衡区，确定均衡期，建立均衡方程。

第二步：确定每个区的各项均衡要素值。

第三步：计算和评价。

将各项均衡要素值代入均衡式中，计算出补给与消耗的差值，看地下水储存量的变化是否与之相符，如果不符，审查各均衡要素的计算是否准确，作适当修改，使方程平衡为止。