地下取水水源论证(束龙仓).ppt
第四讲建设项目地下取水水源论证,河海大学水资源环境学院 束龙仓,主要内容,概 述,论证的工作等级与论证范围,地热水、矿泉水水量分析,地下水水质评价,地下取水水源地可开采量的计算,取水的可靠性与可行性分析,混合取水论证,实 例,一、地下取水的含义,地下取水是指建设项目利用取水建筑物直接从地下取用水资源（含地热水、矿泉水）。,第一节 概 述,取水构（建）筑物包括：管井、筒井（大口井）、水平集水工程、斜井等。,第一节 概 述,管井:井径150-600mm，深度：20-300m。,第一节 概 述,筒井（大口井）：井径2-5 m，深度：40 m。,第一节 概 述,斜井：倾角20-40，斜长：50-200 m，垂直深度一般 100m。,第一节 概 述,二、地下取水水源论证,1、地下取水水源论证是针对建设项目提出的取水方案（包括取水方式和取水量等）而言的，在建设项目取用水合理性分析的基础上进行。通过合理确定建设项目地下取水水源论证工作等级及论证范围，分析以下内容：,第一节 概 述,（1）区域水文地质条件：含水层特征、地下水的补给、径流、排泄条件等；,第一节 概 述,（2）地下水开发利用状况；,第一节 概 述,第一节 概 述,（3）对论证范围内地下水数量与质量进行计算和评价；（4）计算确定水源地地下水的可开采量；（5）分析取水水源的可靠性，取水对周边水资源状况和环境的影响，以及取水井布设的合理性及可能受到的影响等。,第一节 概 述,2、要求在区域水资源（包括地表水和地下水）状况，开发利用现状分析的基础上，遵循水资源合理配置的原则，避免取水水源工程的重复建设，相互袭夺。,第一节 概 述,三、地下取水水源论证思路与程序,地下取水水源论证的基本思路见图4-1。,第一节 概 述,第一节 概 述,工作等级和工作深度,水平年的确定,论证范围的确定,第二节 论证的工作等级及论证范围,一、工作等级,1、确定工作等级要考虑的主要因素：（1）首先要考虑建设项目取用地下水的水量及水质的要求；（2）水文地质条件的复杂程度；（3）水文地质勘察研究程度；（汇编P177）（4）地下水开发利用程度（超采区、平衡区、和尚有潜力区）。,第二节 论证的工作等级及论证范围,一、工作等级,2、工作等级及其工作深度 综合考虑上述主要因素，将地下取水水源论证的工作等级，按照其重要性拟分为A（很重要）、B（重要）、C（一般）三级。,第二节 论证的工作等级及论证范围,二、水平年的确定,根据建设项目提出的实施计划和开始取水的时间，结合实际资料的拥有程度，确定现状水平年和规划水平年。,第二节 论证的工作等级及论证范围,一般以水源论证时最近的年份作为现状水平年，通常要避免特枯或特丰水年，以接近于多年平均情况的年份为最好。对于规划水平年，除考虑建设项目的实施计划和服务年限外，还应考虑国民经济发展规划、流域或区域水资源规划等的水平年，便于资料的引用和成果的协调一致。,第二节 论证的工作等级及论证范围,三、论证范围的确定,论证范围的确定，应以满足区域水资源合理配置、用水户对水量和水质的要求，并便于查明水文地质边界条件为原则。1、确定的步骤 2、确定的方法,第二节 论证的工作等级及论证范围,1、确定的步骤,（1）根据水文地质条件、取水量和区域地下水资源调查评价的成果等实际要求，确定地下取水水源地开发利用的目标含水层组；,第二节 论证的工作等级及论证范围,（2）确定选定的开发利用目标含水层组的空间分布规律；,第二节 论证的工作等级及论证范围,（3）根据建设项目所在地区的实际情况（含水层分布、地下水的富水性分区、资料的拥有程度等）来初步确定地下取水水源论证的范围。,第二节 论证的工作等级及论证范围,2、确定的方法,（1）一般地区 论证范围一般应达到较为完整和独立的水文地质单元。,第二节 论证的工作等级及论证范围,（2）开采地区 在已开采的地区，为了掌握因地下水动力条件改变所引起的地下水系统的变化，一般应把水位降落漏斗的影响范围包括在内。,第二节 论证的工作等级及论证范围,一、区域水文地质条件及地下水资源量评价 二、论证范围内地下水开发利用现状及存在问题的调查分析,第三节 区域及论证范围内的地下水资源条件分析,一、区域水文地质条件及地下水资源量评价,1、基本资料的收集和分析整理 2、区域水资源开发利用状况调查分析 3、区域地下水资源量评价,第三节 区域及论证范围内的地下水资源条件分析,1、基本资料的收集和分析整理,1）地形地貌、地质构造及水文地质特征等资料；2）各含水层组的地下水水位观测资料；3）水文气象资料；,第三节 区域及论证范围内的地下水资源条件分析,4）前人有关水均衡试验场、抽（压）水试验及其它研究、评价成果。,第三节 区域及论证范围内的地下水资源条件分析,2、区域水资源开发利用状况调查分析,调查内容包括：与地下水有补排关系的地表水体时空分布及开发利用状况、各开发利用目标含水层组地下水开发利用状况、与水资源开发有关的生态环境灾害状况，已有用水户取水许可审批情况。,第三节 区域及论证范围内的地下水资源条件分析,二、论证范围内地下水开发利用现状及存在问题的调查分析,并非要求重新全面分析评价，而是要求充分利用已有的资料及调查的成果来进行分析论述。其主要内容为以下几方面：1、论证范围内地下水资源开发利用现状；,第三节 区域及论证范围内的地下水资源条件分析,2、论证范围内与地下水开发利用有关的环境问题分析。,第三节 区域及论证范围内的地下水资源条件分析,一、地下水可开采量计算的常用方法简介 二、浅层孔隙水可开采量的计算 三、深层孔隙水可开采量的计算 四、山丘区裂隙水和岩溶水水源地可开采量的计算,第四节 地下取水水源地地下水可开采量的计算,一、地下水可开采量计算的常用方法简介,地下取水水源论证中一项重要的工作就是确定水源地的可开采量。常用方法有：1、水量均衡法；2、数值法；3、概率统计分析法。,第四节 地下取水水源地地下水可开采量的计算,1、水量均衡法,水量均衡法是全面研究一定地区(均衡区)在一定时间内(均衡期)浅层地下水的补给量、储存量和排泄量之间的数量转化关系的平衡计算。（1）水量均衡法的基本原理（2）应用步骤、特点及适用条件,（1）水量均衡法的基本原理,对一个均衡区来说，在补给和消耗的不平衡发展过程中，任一时间段t内的补给量和排泄量之差，恒等于这个系统中水体积的变化量。据此可建立水均衡方程式：,（2）应用步骤、特点及适用条件,水量均衡法应用的具体步骤如下：第一步：划分均衡区，确定均衡期，建立均衡方程；第二步：测定每个均衡区的各项均衡要素值；第三步：计算与评价。,2、数值法,在地下水资源评价中常用的数值法有：有限差分法、有限单元法和边界元法。第一步：建立模型刍型；第二步：模型的校正与验证；第三步：运用模型进行水位预报和资源评价。,3、概率统计分析法,用得最多的是回归分析法。HP HQ HQ,P,回归分析法的应用时特别要注意：必须查明地下水动态的成因，找出最主要的影响因素。,二、浅层孔隙水可开采量的计算,常用水量均衡法对平原区浅层孔隙水评价期内多年平均地下水各项补给量、排泄量和蓄变量分别进行计算。在此基础上，采 用实际开采量法、可开采系数法、平 均布井法等，进行 地下水可开采量的 计算。,三、深层孔隙水可开采量的计算,常采用水量均衡法计算承压含水层组地下水的储存量：Q弹储=10-2.S.H.F（4.14）Q容储=10-2.M.F（4.15）Q储=Q弹储+Q容储（4.16）个人看法：可以 用的量为来自上部浅层 越流的量，并能在一定 的水文周期内可以获得 补给。,四、山丘区裂隙、岩溶水可开采量的计算,常采用水量均衡法计算，在均衡计算区划分和水文地质参数确定的基础上，进行山丘区基岩裂隙水或岩溶水评价期内多年平均各项排泄量的计算，并以总排泄量作为山丘区基岩裂隙水或岩溶水多年平均地下水资源量。,对于岩溶水和泉水可开采量还常用下面几种方法进行计算,1、岩溶管道截流总和法2、地下径流模数法 3、泉水动态分析法 泉水动态分析法一般有以下三种方法：最小流量法 频率分析法 布西涅斯克法(衰减方程法),地热水资源综述,地热地质条件分析,地热水资源量的计算,第五节 地热水水量分析,一、地热水资源综述,地热水资源是指在可预见的时期内，地壳内可供开发利用的、以其热能为主要利用目的的地下水（含水汽）及其有用组分。,二、地热地质条件分析,1、资料收集 2、地热地质条件分析 地热地质条件分析包括地热田地质、地温场、热储及地热水赋存条件分析四方面内容。,地热田地质,地热田地质研究内容包括研究地热田的地层、构造、岩浆(火山)活动及地热显示等特点，阐明控制地热田的地质条件，确定热储、盖层、导水和控热构造。,地温场,地温场研究内容包括查明地热田内的地温及地温梯度的空间变化，圈定地热异常范围、计算热流密度，推算热储温度，并对地热异常的成因、热储结构特征、控热构造及可能存在的热源做出合理的分析推断。,热储,热储研究内容包括查明热储分布面积、岩性与厚度变化、埋深及边界条件，查明热储结构、各热储间的关系及热储内的渗透性能、地热流体的温度、压力等，测定热储的孔隙率、渗透系数等，为资源量计算提供依据。,老忠实泉(Old Faithful Geyser)：100多年来，每65分钟喷5分钟左右，高度30多m。,地热水赋存条件,地热水赋存条件分析一般应测定地热水的化学成分、同位素组成、有用组分以及有害成分等。,三、地热水资源量的计算,一般情况下，建设项目对地热水资源量的需求涉及两个方面：一是指地热水的可回收地热资源量（热量），二是指地热水的可采资源量（水量）。,矿泉水资源综述,矿泉水水源地水文地质条件分析,天然矿泉水形成机制分析,第六节 矿泉水水量分析,一、矿泉水资源综述,天然矿泉水，包括饮用天然矿泉水和医疗天然矿泉水。它是在特定地质条件下形成的一种宝贵的水资源，以水中所含适宜医疗或饮用的气体成分、微量元素和其它盐类成分而区别于普通地下水资源。,二矿泉水水源地水文地质条件分析,1、地质条件分析2、水文地质条件分析,三、天然矿泉水形成机制分析,1、天然矿泉水赋存介质的地球化学特征2、天然矿泉水水文地球化学特征3、天然矿泉水形成的水化学机理,四、天然矿泉水可开采量计算,根据天然矿泉水形成的地质、水文地质条件、水动力特征及水质类型，选择合理的计算方法和各项参数，建立数学模型，计算可开采量。,五、矿泉水水源地卫生保护区的建立和划分,天然矿泉水水源地应严格划分卫生保护区。保护区的划分应结合水源地的地质、水文地质条件，特别是含水层的天然防护能力，矿泉水的类型，以及水源地的卫生、经济等情况，因地制宜、合理地确定。卫生保护区划分为三级：I级保护区（开采区），II 级保护区（内保护区）、III 级保护区（外保护区）。,一、地下水水质评价标准及内容,二、地下水水质评价方法,第七节 地下水水质评价,一、地下水水质评价标准及内容,1、饮用水水质评价 2、工业用水水质评价 3、地热水水质评价 4、天然矿泉水水质评价,二、地下水水质评价方法,1、饮用水水质评价方法 2、锅炉用水水质评价方法,1、饮用水水质评价,好的饮用水必须满足人们生理感觉，并无害于人体健康。（1）物理性质的要求（2）普通溶解盐类的评价（3）对有毒成分的限制（4）对细菌及有机污染物的限制,2、锅炉用水水质评价方法,水在蒸汽锅炉中中是处于高温高压下的，在这种条件下可能发生各种不良的化学反应，主要有成垢作用、起泡作用和腐蚀作用等。（1）成垢作用（2）起泡作用（3）腐蚀作用,（1）成垢作用,水煮沸时，水中所含的一些离子、化合物可以相互作用而生成沉淀，依附于锅炉壁上形成锅垢，这种作用称为成垢作用。锅垢厚了不仅不易传热，浪费燃料，而且易使金属炉壁过热融化，引起锅炉爆炸。,（2）起泡作用,指水煮沸时在水面上产生大量气泡的作用。如果气泡不能立即破裂，就会在水面以上形成很厚的极不稳定的泡沫层。泡沫太多时将使锅炉内水的汽化作用极不均匀和水位急剧地升降，致使锅炉不能正常运转。,（3）腐蚀作用,由于水中氢置换铁使炉壁受到损坏的作用称为腐蚀作用。,一、取水可靠性与可行性分析,二、机井位置的合理性分析,三、分析结论应包括的内容,第八节建设项目取水的可靠性与可行性分析,可靠性分析,1、不同保证率下的地下水补排均衡分析；2、可开采量计算过程中不确定性因素的定量分析：灵敏度分析、蒙特卡罗模拟等。,分析结论应包括的内容,1、区域水资源条件及地下水资源量；2、根据建设项目用水保证率，分析水源地论证水平年的可开采量；3、水源地的水量、水质评价和是否满足用户的要求；4、建设项目对其它用水户是否有影响以及是否包含补偿措施等；5、建设项目退水是否影响水环境以及水资源保护措施是否可行等。,本教材中所讨论的混合取水是指建设项目采用一种水源不能满足需水情况下，必须取用地下水和地表水两种水源的组合。一、混合水源合理配置的主要原则 二、建设项目取水的多方案比较,第九节 混合取水论证,一、混合水源合理配置的主要原则,1、实现地表水和地下水的联合调度、优质优用、分质供水。2、按地表水和地下水源论证要求分别进行，但应注意两者之间的相互转化关系，避免取水后相互影响，重复计算。,二、建设项目取水的多方案比较,1、多方案比较的原则2、多方案比较的方法,1、多方案比较的原则,对混合取水的多方案比较应遵循以下原则：（1）按不同用途对水质的不同要求，采取分质供水。（2）水源地位置的确定应就地、就近，节约投资。（3）地表和地下取水时，应不破坏生态环境，不产生相关的环境地质灾害。（4）水源地应建立卫生防护措施。,2、多方案比较的方法,对混合取水的多种方案，可采用下列方法进行比较：（1）地表水、地下水按建设用水保证率计算可供水量方案比较。（2）地表水、地下水水质是否符合建设项目用水要求的比较。（3）输水方式、输水线路从技术、经济及能源消耗等方面的比较。（4）取水方式及位置的比较。,实例一 混合取水论证,实例二 地下水取水论证,第十节 实 例,实例一 混合取水论证,1、辽阳化纤厂混合水源取水实例 1）地下水源概况 2）地表水源取自汤河水库 2、疏勒河中游水资源优化配置方案 1）水资源概况 2）水资源利用现状及地质环境问题 3）多目标优化管理、开发利用水资源,实例二,河南沁北电厂水源地地下水取水论证,
