地下水资源管理

地下水资源评价方法概述

对地下水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件作出科学的、全面的分析和估计称为地下水资源评价。它是地下水资源合理开发和管理的基础。任何目的的供水，都对水的质量有一定的要求，没有质量也谈不上数量。所以地下水资源评价包括数量评价和质量评价二方面。

地下水开采资源评价时，应当考虑：

（1）使有限的地下水资源产生最优的社会经济效益。因此要考虑不同的开采方案，分别进行计算，比较其结果，选择最优者。

（2）开采地下水以后引起的环境变化，以不产生公害为原则。即不产生地面沉降。地面坍塌、水质污染、海水入侵等环境公害。这些公害所造

成的损失和治理它们所需的费用，远比开采地下水资源的费用大。

（3）地下水资源评价时，应把地下水作为总水资源的一部分加以考虑，尽量利用无效消耗的水资源。例如，在平原地区适当降低地下水位，减

少潜水蒸发，使一部分无效消耗的潜水蒸发转化为有用的开采量;夺

取汛期的部分洪水，使转化为地下水资源等等。

（4）地下水资源评价时，要按地下水盆地（或其他相对独立的水文地质单元）进行。切忌在统一的地下水盆地的总水资源。因为地下水具有流

动性，各水源地同时开采，必然相互影响，总水资源比各水源相加的

数值小。

地下水资源的形成受很多因素影响，在开采过程中也受很多条件制约。因此在地下水资源评价时，应遵循以下原则：

1.根据“三水”转化的观点评价地下水资源

2.根据“以丰补欠”的观点评价地下水资源

3.根据“水质标准”评价地下水资源

4.根据地下水系统性评价地下水资源

5.以长期利用的观点评价地下水资源

6.根据地下水资源开采前后发展变化的观点评价地下水资源

地下水资源评价的方法

（一）解析法

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。

1．如何选择公式

根据地下水开采动态类型或从水文地质条件分析，判定是采用稳定流公式还是非稳定流公式。根据拟定的开采方案选用相应的公式。考虑取水构筑物的类型、结构、布局、井距等。一般尽量采用完整井互相干扰的稳定流或非稳定流公式计算。也可以采用开采强度法，即概化为单位面积的开采量。

2．计算步骤

（1）首先，通过勘探试验或实验取得计算所需的各种参数。

（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。

（4）最后进行评价。

3．解析法的适用条件

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。

（二）数值法

在地下水资源评价中常用的数值法有两种，即有限单元法和有限差分法。

步骤1 建立水文地质概念模型

在水文地质调查和勘探的基础上，研究分析计算区域的地质、水文地质条件，概化出适用的水文地质概念模型。

步骤2 建立计算区的数学模型

地下水数学模型，就是刻画实际地下水流在数量、空间和时间上的一组数学关系式。描述地下水流的数学模型的种类很多，我们这里指的是用偏微分方程及其定解条件构成的数学模型，定解条件包括边界条件和初始条件。

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。剖分时，首先要选好节点，节点最好是观测孔，以便获得较准确的水位资料。选好节点后，在将点连接成单元时，还应按单元剖分的原则做适当的点位调整。剖分后，按一定的顺序对节点和网格进行系统的编号、准备相应的数据。

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。可用

实际测得的水头值来校正模型

的方程、参数及边界条件。

识别数学模型的顺序一般

为：先检验修正所选用的参数，

而后再识别边界条件和数学方

程。

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。

步骤6 模拟预报，进行水资源评价

在运用验证后的模型进行地下水开采动态的水位预报时，还要依据边界条件的可能变化情况做出修正。因此，只有在边界条件和补、排条件变化不大时，数值法的结果才是较准确的。否则，做短期预报还可以，做长期预报时，则依赖于对气候、水文因素预报的准确性。

综上所述，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。 （三）回归分析法

回归分析法是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。

变量之间的关系，一般有函数关系和相关关系（或称统计关系）。相关关系，又可分为以下几种：如果自变量只有一个，则称为一元相关或简相关；如果自变量有两个以上，则称为多元相关或复相关；如果只研究其中一个自变量对因变量的影响，而将其他自变量视为常量，则称为偏相关；自变量为一次式，称为线性相关；为高次式，称为非线性相关。研究变量之间关系的密切程度，称为相关分析；而研究变量之间的联系形式，则称为回归分析。在实际应用中，二者密切联系，一般不加区别。

（四）开采抽水试验法

在选定的水源地范围内，根据水文地质条件，选择合适的布井方案，打探采结合井。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。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。

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。这表明抽水量小于或等于抽水时的补给量。这时，实际抽水量就是允许开采量。允抽Q Q =→