地下水資源(groundwaterresources)在巖土中賦存和運移的、質和量具有一定利用價值的水。是地球水資源的一部份,與大氣降雨資源和地表水資源密切聯系,互相轉化。
中國還沒有統一的地下水資源分類方案。根據1979年頒布試行的【供水水文地質勘察規範TJ27~78(試行)】把地下水資源分成補給量、儲存量和允許開采量。補給量指天然狀態或開采條件下,透過各種途徑在單位時間內進入所開采的含水層中的水量;儲存量指儲存於含水層內的重力水的體積;允許開采量指在經濟、合理的條件下,從一個地下水盆地或一個水文地質單元中單位時間所能取得的水量。在供水中,補給量提供水源,因而起主導作用。儲存量則起調節作用,把補給期間得到的水儲存在含水層中,供幹旱時期取用。
當補給量和儲存量配合恰當時,有較大的允許開采量。反之,如只有補給量而無儲存量,幹旱時期就無水可供開采;只有儲存量而無補給量,開采後水量不斷消耗,導致水源枯竭。也有些學者把地下水資源分為天然 資源和開采資源,在天然條件下可供利用的可恢復的地下水資源稱為天然資源,而實際能開采利用的地下水資源稱為開采資源。
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形成地下水資源主要是由於大氣降雨的直接入滲和地表水滲透到地下形成的。因此,一個地區的地下水資源豐富與否,首先和地下水所能獲得的補給量與可開采的儲存量的多少有關。在雨量充沛的地方,在適宜的地質條件下,地下水能獲得大量的入滲補給,則地下水資源豐富。在幹旱地區,雨量稀少,地下水資源相對貧乏些。中國西北幹早區的地下水有許多是高山融雪水在山前地帶入滲形成的。
降雨入滲形成地下水資源的過程,可以現在發生,也可以發生在過去的地質年代裏。因此在某些現在非常幹旱的沙漠地區,也能找到相當大的地下水儲存量。
地下水資源由大氣降雨和地表水轉化而來,在地下運移,往往再排出地表成為地表水體的源泉。有時在一個地區發生多次的地表水和地下水的相互轉化。故進行區域水資源評價時,應防止重復計算。
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地下水儲量
20世紀50~70年代,中國許多水文地質工作者把地下水看作一種礦產資源,廣泛地采用地下水儲量這一概念來表示某一個地區的地下水量的豐富程度。按照這一概念,地下水儲量分為靜儲量、調節儲量、動儲量和開采儲量。靜儲量指儲存於地下水最低水位以下的含水層中重力水的體積,即該含水層全部疏千後所能獲得的地下水的數量。它不隨水文、氣象因素的變化而變化,只隨地質年代發生變化,也稱永久儲量。靜儲量的數值等於多年最低的地下水位以下的含水層體積和給水度(見水文地質參數)的乘積。調節儲量指儲存於潛水水位變動帶(年變動帶或多年變動帶)中重力水的體積,亦即全部疏幹該帶後所能獲得的地下水的數量。"它與水文、氣象因素密切相關,其數值等於潛水位變動帶的含水層體積乘以給水度。動儲量也稱地下水的天然流量,是單位時間內透過垂直於流向的含水層斷面的地下水體積。透過測定含水層的平均滲透系數、地下水流的水力坡度和過水斷面面積,用達西公式(見達西定律)進行計算。靜儲量、調節儲量和動儲量合稱地下水的天然儲量,它反映天然條件下地下水的水量狀況。開采儲量是指考慮到合理的技術經濟條件,並且在集水建築物遠轉的預定期限內不產生開采條件和水質惡化的情況下,從含水層中可能取得的水量。地下水的開采儲量,一方面取決於水文地質條件特別是地下水的補給條件,另一方面取決於集水建築物的類別、結構和布置方式。其含義是和允許開采量相當的。70年代以後,在中國對地下水儲量一詞較少使用。
地下水資源評價
地下水資源評價包括兩方面內容,即水質評價和水量評價。水質評價通常采取地下水的樣品送實驗室進行水質分析,根據地下水套用的目的,將其和各種水質標準(如飲用水水質標準、各種工業用水的水質標準、灌溉用水的水質標準等)相比較,以評定地下水的適用程度。地下水水量評價方法比較多,大體上可歸納為4類。① 數學模型求解法 。這一類方法的實質是把水文地質條件進行概化,用數學關系式表達,透過求解這些數學公式來評價水量。常用的有兩類模型:一類為確定性模型,它通常是根據質素守恒原理建立的,包括一個微分方程式(或積分方程式)和一組定解條件。適用於地下水運動的機理和水文地質條件比較清楚時。另一類為隨機模型,模型中包含有一個或數個隨機變量,常用在水文地質條件進行概化,用數學關系式表達,透過求解這些數學公式來評價水量。常用的有兩類模型:一類為確定性模型,它通常是根據質素守恒原理建立的,包括一個微分方程式(或積分方程式)和一組定解條件。適用於地下水運動的機理和水文地質條件比較清楚時。另一類為隨機模型,模型中包含有一個或數個隨機變量,常用在水文地質條件尚未查清,但積累的實際觀測資料較多時(見地下水數學模擬)。利用數學模型評價地下水資源,自始至終是和水文地質勘察、地下水資源管理密切結合進行的。在水文地質勘察之初,根據已收集到的資料,初步建立數學模型並用它指導勘察工作。在勘察過程中,一面根據已查明的水文地質條件,對模型進行必要的修改同時透過勘察,取得求解模型所必需的參數,直到勘察工作結束。建立了合適的數學模型以後,不僅可用來進行地下水資源評價,還可指導地下水的合理開發和地下水資源管理。② 水量平衡法 。也稱水均衡法。它是透過建立水量平衡方程式式,並測定方程式式中有關的收入項和支出項,來評價地下水資源(見地下水動態)。在大面積地下水資源評價時比較適用。為了提高評價的準確度,建立水量平衡方程式式時要全面考慮當地的水文地質條件,防止重復計算和漏算,水量平衡要素的測定要準確並且有代表性。③ 經驗比擬法 。利用水文地質條件類似的已開采的地區的資料進行比擬,評價未知地區的地下水資源。多用在條件尚未充分查清而評價的精度要求又不高的情況下,初步估算地下水資源。④ 開采試驗法 。適用於小型的水源地。當水文地質條件復雜而一時又難以查清,需水量不大、總需作出評價時,可打勘探開采井,用接近於未來的開采條件進行抽水試驗,直接根據開采試驗的水量評價水源地所能提供的水量。
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