水资源分析与评价

'《水资源分析与评价》课程设计设计题目：平原区地下水资源评价学院：专业班级学号姓名设计时间 目录2第一章自然地理及地质2第一节自然地理2第二节地质条件概况4第二章水文地质条件6第一节地下水类型及其特征6第二节地下水的补给、径流和排泄7第三节地卜水的动态特征8第三章地下水开发利用现状及存在的问题9第一节地下水开发利用现状第二节地下水开发利川屮存在的问题10第四章地下水资源评价10第一节地下水水量评价10第二节地下水水质评价16第五章结论与建议20中文摘要：本课程设计对迁安市地下水资源量和地下水可开采量进行评价。得到地下水资源量为9193万m3/a,地下水开采量为7903 万用/弘超采量为1287万用/a。针对评价情况对迁安市地下水资源的发展捉出建议。［关键字］:平原区地下水资源水均衡法评价第一章自然地理及地质状况第一节自然地理一、交通位置迁安市位于河北省唐山市东北部，地处“京津唐金三角”区内，属于低山丘陵区，地势总体自西北向东南倾斜，并以阶梯状口河谷平原区向四周逐级升高，地处海滦河流域，境内有河流16条,总长311km。二、地形地貌迁安市属于低山丘陵区，中不覆盖有较厚笫四季沉积物的低洼地区为迁安盆地。为更好地与以往的工作成果进行对比，这次调査将迁安市划分为低山、丘陵和平原三个地貌区。迁安市地市总体西北高、东南低，自西北向东南倾斜，并以阶梯状口中间平原区向四周分四级升高。迁安市总面积为1208km2o其中，低山区面积264km2,占总面积的21.9%；丘陵区面积409km2,占总面积的33.8%；平原区面积535km2,占总面积的44.3%；全市山丘区总面积为673km2,占全市总血积的55.7%o(一)构造剥蚀低山、丘陵区 低山、求领悟主耍分布在迁安市的西部、北部和东部，中间有基岩残山零星分布。自卑不吴官营一一马兰峪一一印子峪一线以酋。相对高差100米左右；北部及东部的混合岩、片麻岩分布区相对高差较小，一般50——100米。(一)平原区(1)滦河河床、漫滩和阶地流经本区的滦河为摆动频繁的游荡性河流，发育了典型的辫状河床。河床言行多为卵石、圆砾、粗砂，渗透性良好。(2)青龙河漫滩和阶地青龙河大部分刘静基岩山区。青龙河漫滩较发育，顺河床两岸展布，岩性以砂、卵石为主，部分河漫滩具二元结构。第二节地质条件概况迁安市位于燕山隆起带余脉的南侧，渤海沉降带唐山拗陷区的东北部边缘地带。不同次序的构造较为发育，特别是变质岩区，断裂纵横交织，交错复杂，其构造特点以燕山初期表现突出，其构造性质多为压扭性，扭压性断裂，大雨3km以上的断裂带有6条。一、含水层类型根据迁安市地形地貌和地层岩性的分布特征，将迁安市地下水类型分为基岩构造——风化裂隙水和第四系松散岩类孔隙水。笫四系松散岩类孔隙水乂分为孔隙潜水和孔隙微压水。孔 隙潜水又可以细分为河漫滩及I级阶地潜水、滦河II级阶地上部孔隙潜水和山前斜地的孔隙潜水。二、各水层的分布规律及特征基岩裂隙水主要分布在盆地四周基岩山区，由于该区大部分为太古界变质岩系地层，裂隙不发育，主要为风化裂隙潜水，局部有构造裂隙承压水。风化裂隙水富水性不均匀各地段水位。水量随季节变化较大。。片麻岩、混合岩分布的沟谷屮，偶见涌水量很小的裂隙下降泉，无供水意义，仅能作为当地居民生活用水。第四系松散岩类孔隙水主要赋存于滦河河漫滩及I、II级阶地地层屮，由于地层岩性、厚度、所处位置及分布面积的差异,致使富水性大不相同。在河漫滩及I级阶地，含水层主要由卵砾石组成，磨圆度较好，分选性较差，卵石中充填多量粗砂及砾石。含水层厚度9.02-21.22m,平均厚度13.97m,水位埋深5〜13m,富水性极强，单井出水量在110~475m3/h之间，单位涌水量为115.96~820.44m3/h•m,渗透系数269〜1405m/do在滦河II级阶地上部，含水层主要由粉细砂组成，含水层厚度一般5〜30m,富水性差，民用井平均单井出水量15m3/h左右，单位涌水量小于4m3/h-m；在滦河II级阶地下部，含水层主要由圆砾石组成，厚度16〜30m,圆砾屮混有大量的砂类土，部分呈半胶结状，一般富水性中等，据抽水试验资料，单位涌水量29.9〜74.74m3/h-m,渗透系数7.05〜239.5m/d。在含 水层顶部有一层稳定的粘土层，厚10〜20m,将其与上部粉细砂潜水含水层隔开，具有承压水性质。残坡积孔隙水分布于山前斜地和低山丘陵的冲沟内的全新统洪积残积和坡积砂、砂砾石含水层中，含水层厚度小于10m,薄而不稳定，分布面积小，富水性差，一般无供水意义。第二章水文地质条件第一节地下水类型及其特征地下水的储藏盒富水程度受地形地貌、地质构造、地层岩性和补给方式的制约、根据迁安市地形地貌和地层岩性分布特征，将迁安市地下水类型分为基岩构造一一风化裂隙水和第四系松散盐类孔隙水。一、基岩构造一一风化裂隙水基岩风化裂隙水主要分布于北部、西部和东南部的低山丘陵区。在山间河谷开阔地段，分布有第四纪松散盐类裂隙水。含水层主要由冲击物质而成，言行主要为块石、砾石、砂砾石。特点是富水性不均匀，各地段水位、水量随季节变化较大。二、平原区第四系松散盐类孔隙水（一）孔隙潜水分布于山前斜地，以及滦河、青龙河等河流的漫滩。 1.河漫滩及I级阶地潜水河漫滩及I级阶地潜水富水性很强。该地段富水性与距滦河出山口远近、含水层颗粒粗细、渗透性强度有关，大致以西里铺为界，将滦河分为两个区，北区富水性极强，南区相对较弱。2.滦河II级阶地上部孔隙潜水富水性差，但含水层分布面积大。（二）孔隙微承压水该含水层的圆砾中混有多量砂类土，部分呈稍胶结状，一般富水性极强。滦河河漫滩和I级阶地卵石含水层之间无明显的隔水层，水力联系密切。含水层分布遍及整个盆地，在盆地周围与山前冲洪积物或基岩相接。第二节地下水的补给、径流和排泄1.基岩构造——风化裂隙水补径排条件：基岩裂隙水主要接受大气降水的补给，随地形由高到低向下游径流。排泄方式主要以地下水径流的形式补给山前第四系松散岩类孔隙水，少量是以人工开采和以泉的形式排泄。2.河漫滩及I级阶地潜水其地下水补径排条件：含水层地下水主要补给来源有：大气降水入渗补给，河水渗漏补给，II级阶地上部潜水径向补给。其中以河水渗漏补给和大气降水入渗补给为主。 1.滦河II级阶地上部孔隙地下水补径排条件：含水层地下水主要接受大气降水入渗补给，低山丘陵区的裂隙水对其也有一定的补给作用。地下水排泄方式主耍以地下水径流形式向河流I级阶地和河漫滩排泄，或以下降泉的形式直接补给河水,其次是人工开采。2.孔隙微承压水地下水补径排条件：地下水的主耍补给来源是用过盆地北部卵石层间接接受河水补给，其次接受山区的侧向径流补给。在滦河西岸II级阶地上，地下水流向主要是自西向东流动。滦河东岸的边界多被隔水的混合岩或片麻岩组成的低山丘陵所环绕，故地下水主要由东北至西南，向滦河方向径流。第三节地下水的动态特征地下水位动态：(-)地下水位年内动态上更新统冲洪积圆砾含水层中孔隙微承压水水位动态较稳定，主要受降水和人工开采因素的影响，表现为降水一一开采型。滦河II级阶地上部孔隙潜水主要受降水影响，表现为降水型动态特征，水位变化受降水控制。河漫滩及I级阶地孔隙潜水水位动态受河水流量、降水和开采 共同控制，其中以河水为主，表现为河流与降水混合型特征。（三）地下水位年际动态据迁安盆地1993年末至2003年末10年间的地下水位动态监测资料，盆地内地下水位多年呈下降趋势，变差值一般1——7m,其中，迁安盆地东南部的沙河子和西南部的驿南府一带变差较小，小于lm；最大变差值岀现在小营一一潘营一带，最大值为7.61m。第三章地下水开发利用现状及存在的问题第一节地下水开发利用的现状在2008年完成160个村饮水安全工程的基础上，2009年迁安市克服了资金不足、施工难度逐步增大等现实困难，投资2136万元完成了32个村农村饮水安全工程，使老百姓喝上了安全水、放心水，实现了农民生活用水自来水化，全部安装了智能卡水表，既保证了农民饮水安全，乂提高了自身节水意识。投资292.6万元，发展管灌、大棚滴灌等节水灌溉面积12896亩，节水灌溉面积达45万亩，年可节水1000多万立方米迁安市对工业企业耗水大户安装智能磁卡水表和水资源远程监控系统，该系统采用无线传输的方式，将企业用水的瞬吋流量和累计流量传输并显示在水资源管理部门的计算机屏幕上，实现实时监控， 从而提高了企业节水意识，促进了企业节水技改项目的安装和使用。先后以迁安轧一钢铁集团有限公司、唐山松汀钢铁有限公司、唐山长城钢铁集团荣信钢铁有限公司等钢铁企业为试点，推广应用“取用水双控，废污水回用”管理模式。采取在水源站和加压泵站安装变频调速装置、建设废水利用系统等方法，对生产、生活污水实施废水冋收利用，减少了对地下水的取用。迁安市实施节水改造工程，实现年工业节水1800万立方米以上。第二节地下水开发利用中存在的问题1.水资源综合开发利用程度不高，水资源供需矛盾越来越突出，不能满足社会可持续发展的要求。2.环境问题日益严重，水土流失等现象和工业污染等环境问题越来越严重。第四章地下水资源评价第一节地下水水量评价首先计算滦河平原区地下水资源，在此基础上计算迁安市平原区的地下水资源，结合迁安市山丘区的地下水资源，评价全市的地下水资源。滦河平原区的地下水资源采用均衡法计算。一、均衡法计算 (-)滦河平原区地下水均衡计算模型根据滦河平原区地貌分区、水文地质分区及包气带岩性分区,将均衡区分为七个计算区。表-滦河平原区计算分区特征表计算分区11121314III112113合计分区面积(km2)110.11.852.43.78.576.90.6254地貌分区I级阶地、河漫滩II级阶地富水性分区极富水区富水区包气带岩性卵砾石粉质粘土砂砾石细砂砂砾石粉细砂粉质粘土木次计算均衡期选用1994-2003年共10年。在忽略潜水蒸气条件下,地下水均衡计算模型如下：Q总补-Q总排=Q储变Q总补二Q降+Q井+Q渠+Q河+Q侧入Q总排二Q开+Q侧出+Q溢出式中Q总补——地下水总补给量，万m3/a;Q总排一一地下水总排泄量，万m3/a;Q储变一一地下水储变量，万m3/a;Q降降水入渗补给量，万m3/a;Q井——井灌回归量，万m3/a; Q河——河道渗漏补给量，/a;Q渠——渠灌入渗补给量，万m3/a;Q侧入——侧向流入量，万n)3/a;Q开——地下水开采量，万m3/a;Q测出侧向流出量，万m3/a;Q溢出地下水溢出量，万m3/a;各均衡项采用均衡年平均(-)均衡项计算1、降水入渗补给量计算公式：Q降=0.1aPF式中P年降水量，mm/aa——降水入渗系数；F计算区面积，km2经计算，均衡期多年平均降水入渗补给量为3314万m3/a,见表。表-滦河平原区均衡降水入渗补给量表计算分区11121314III112113合计包气带岩性卵砾石粉质粘土砂砾石细砂砂砾石粉细砂粉质粘土降水入0.20.130.230.150.230.150.13 渗系数5降水量(mm)614・4614.4614.4614.4614.4614.41614计算面积(km2)110・11.852.43.7&576.90.6254降水入渗补给量(万m3/a)16911474034120709533142、井灌回归量计算公式：Q井二Q农开B式中Q农开——农业开采量，万m3/a;B——井灌回归系数；1994-2003年平均农业开釆量为3937万m3/a,井灌冋归系数去0,20,均衡期多年平均井灌回归量为787万m3/ao3、河道渗漏补给量滦河贯穿整个滦河平原区，滦河的渗漏补给是滦河平原区地下水的最主要的补给來源。傍河开采吋滦河河道渗漏补给量,取决于开采条件下水力夺取河水的能力，并受滦河流量及河床最大极限渗漏能力的约束。 (1)滦河流量。1994-2003年桑园观测站多年平均径流量为15.76亿m3/ao(2)滦河河床极限渗漏能力。计算公式：Q河渗二0.0365L河渗KZB河渗t式中Q河渗-滦河河床极限渗漏能力，万m3/a:KZ-垂向渗透系数m/d;L河渗-渗漏河段河长，m；B河渗-渗漏河段河宽，m；七-年计算时段，d/a;本次去0.2485m/d作为现状河床底泥淤积条件下的垂向渗透系数。滦河地下水的补给段为桑园-张官营河段，多年来变化不大，该河段长度为14.5km。水库放水期河水水而宽度平均为80m,非放水期河水水面宽度平均为20m,大黑汀水库放水期平均为160.25天，非放水期平均为204.75天。计算结果，1995-2003年，水库放水期滦河极限渗漏能力平均为4619万万it?/a,非放水期极限渗透能力平均为1476万m3/a,两者合计，河水补给地下水河段的极限渗漏能力平均为6095万m3/a,见表。表滦河河床极限渗漏能力表水库运行状态河长(m)河宽(m)计算时段(d)垂向渗透系数(m/d)极限渗漏能力(10A4；m3极限渗漏能力(n?/s) /a)放水期1450080160.30.248546193.336非放水期1450020204.80.248514760.834合计60951.933(1)水力夺取河水的能力。计算公式：Q河夺二1,128uhOL/(at)2a=KH/u计算结果，桑园-张官营河段水力夺取河水的能力为8829万m3/ao(2)傍河开采吋河道渗漏补给量。计算结果，均衡器傍河开采条件下滦河的河道渗漏补给量，在水库放水期平均为3876万m3/a,在水库非放水期平均为1476万m3/a,全年合计为5352万m3/ao(3)各种方法的计算结果对比。渗水实验法计算的河道渗漏补给量最小。在水库放水期河道渗漏量未受到河床渗透能力的制约，而非放水期河道渗漏量已明显受到河床极限渗透能力的制约。河道渗流量为受到滦河滦河流量的制约。通过增强河床渗透能力、增加河床入渗面积、增大傍河水源地的开采量以及延长水库放水期，均可增加滦河的渗漏补给量。第二节地下水水质评价一、地下水水质现状 迁安市地下水矿化度一般为0.2-0.5g/l。水化学类型主要有两种,大致以阎家店-扣庄-商庄-麻官营-木厂口张家裕一线为界，界限以酋,地下水水化学类型为HC03-S04-Ca(Mg)型，界线以东，地下水水化学类型属于HC03-Ca(Mg)型。由此看出，平原区的大部分地区和西部山丘区受到污染，主要为开矿所致，表现在硫酸根离子含量明显升高。二、地下水水质动态变化主要是迁安市中、西部地区水化学类型的变化。如在张官营一代的地下水，由1992年的HC03-Ca(Mg)型水变为HC03•S04-Ca(Mg)型水，硫酸根离子和氯离子含量明显升高，说明已受到工业废水的污染。迁安盆地现状地下水水质总体良好，矿化度小于0・5g/l,总硬度小于0.3g/l,氯化物和硫酸盐含量均小于0.lg/1氯离子含量一般在0.2-0.4mg/l之间,部分地区的氟含量小于0•加g/1,如易庄、贯头山、妙岭沟铁矿、扣庄、大玄庄等地。"五毒”未检出或未超标。4•侧向流入、流出量根据本次野外调查，滦河平原山前断面的规则不规律，山前距滦河较近，难以实测地下水流向及水力坡度，因此滦河平原山前的侧向流入量采用达西公式计算，计算公式(12・8):Q侧出=0.0365KHLI(12-8)式中I—垂直计算断面的水力坡度；其他符号意义同前。 计算结果，地下水侧向流出量为91完m3/a,见表12・7。表12-7滦河平原地下水侧向流出量表断面位置断而长度(m)含水层厚度(m)渗透系数(n)/d)水力坡度侧向流出量(万nf/a)山东庄225109400.00118915.渠灌入渗补给量木区灌区规模较小，因此渠系渗漏补给量与渠灌入渗补给量合并计算,公式如下式(12-9):Q渠二Q农引B渠(12-9)式屮Q农引——农灌引水量，万m3/a；B渠——渠灌综合入渗补给系数；其他符号意义同前。6地下水开采量地下水开采量包括工业、农业、生活开采量三部分。表12-8滦河平原区1994-2003年平均地下水开采量统计表行政分区工业用水牛活用水农业用水合计迁安镇182135519773514扣庄乡2526456507夏官营镇1252225290赵店子镇16193297506 野鸡坨镇918135162阎家店镇10178115303马兰庄镇637742811118杨店子镇11910963972612蔡园镇412054178合计4414812393791907•地下水溢出量地下水溢出量采用达西公式计算，公式如下式（12-10）:Q溢出=0.0365KHL1（12-10）式中符号意义同前。8•地下水储变量计算公式：Q储变二100FAAH（12-11）式中F计算面积，km2；A—变幅带给水度；AH——水位变差，m/ao（三）均衡计算结果表12-11迁安市滦河平原地下水均衡计算成果表均衡项均衡量（万m3/a）补给量降水入渗补给量3314 井灌回归量787渠灌入渗补给量10滦河入渗补给量5352侧向流入量304合计9767排泄量地卜水开采量9190侧向流出量91地下水溢出量1986合计11267补给差-1500储变量-1444均衡误差-56均衡误差(%)-0.57(四)地下水资源量表12-12滦河平原地下水资源量表项目降水入渗井灌回归渠灌入渗滦河入渗侧向径流多年平均补给量地F水资源量水量（万m3/a）352778710535230499809193 （五）地下水可开采量在忽略潜水蒸发条件下，滦河平原区现状地下水可开采量计算公式为：Q可开一现二Q总补-Q侧出-Q溢出（12-12）式中Q可开一现——现状地下水可开采量（六）可开采量评价地下水水位总体下降的状况与地下水超采状况相符，地下水均衡计算误差较小更进一步验证了可开采量，且均衡法与数值法计算成果接近没标明本次评价的地下水可开采量是符合实际的。第五章结论与建议水是人类赖以生存和发展的重要资源之一，是不可缺少、不可替代的特殊资源，经济的发展和社会的稳定都离不开水。科学配置和高效利用有限的水资源是促进宁乡县可持续发展和生态环境保护与建设的基础。现以水资源持续利用的观念为指导，本文捉出以下合理开发利用水资源、科学保护水环境、维护水生态基础及环境平衡的五项措施：（1）、提高水利设施的科技含量和管理水平，减少和避免水资源浪费。（2）、建立水的市场经济休制，实现水的价值回归 （3）、充分考虑水资源的承载能力，调整城镇体系，从水资源的角度建立起“以水定城镇发展合理规模，以水定城镇产业发展”的宏观调控机制。（4）、划分水功能区，确定纳污能力（5）、加强水政执法，确保水法律法规的贯彻执行'