09第九章地下水允许开采量的计算方法3

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1、第九章地下水允许开采量的计算方法计算地下水允许开采量是地下水资源评价的核心问题。计算地下水允许开采量的方法，也称为地下水资源评价的方法。地下水允许开采量的大小，主要取决于补给量。局域地下水资源评价还与开采的经济技术条件及开采方案有关。有时为了确定含水层系统的调节能力，还需计算储存量。目前地下水允许开采量的计算方法有几十种，国内大部分学者尝试对众多计算方法进行分类，有些学者依据计算方法的主要理论基础、所需资料及适用条件，进行了如表9.1的分类，以供参考。在实际工作中，可依据计算区的水文地质条件、已有资料的详细程度、计算结果的精度要求等，选择一种或几种方法

2、进行计算，以相互验证及优选。本章着重介绍几种主要的计算方法。第一节水量均衡法水量均衡法是全面研究计算区（均衡区）在一定时间段（均衡期）内地下水补给量、储存量和排泄量之间数量转化关系的方法。通过均衡计算，得到地下水允许开采量。水量均衡法是水量计算中最常用、最基本的方法。该方法还常用于验证其他计算方法计算的准确性。一、基本原理一个均衡区内的含水层系统，在任一时间段（△t）内的补给量与排泄量之差恒等于含水层系统中水体积的变化量，即(9.1)式中：Q补——含水层系统获得的各种补给量之和（m3/a或m3／d）；Q排——含水层系统通过各种途径的排泄量之和（m3/a

3、或m3／d）；μ，μ*——重力给水度和弹性释水系数；△h——△t时段内均衡区平均水位（头）变化值（m）；F——均衡区含水层的分布面积（m2）。由式(1.5）对允许开采量的分析可知，若要保持均衡区内的地下水资源可持续开采，则地下水允许开采量为在实际工作中，应分析确定均衡区内的各个均衡项目，计算出均衡区内截取的各种排泄量和合理夺取的开采补给量，二者之和为该均衡区的地下水允许开采量。补给量（Q补）和排泄量（Q排）的组成项目很多，要准确地测得这些数据往往也很困难。但对某一个具体的地区来说，常常不包含全部均衡项目，有的甚至非常简单。例如，在我国西北干旱气候条件下

4、的山前冲洪积扇地区，年降水量很少而蒸发强烈，降水渗入补给量（Q雨渗）几乎可以忽略不计。如果山前基岩裂隙也不发育，则侧向流入补给量（Q流入）也可忽略。当含水层为一个较单一的砂卵砾石层，无越流补给，也没有各种人工补给时，则地下水的补给量主要是从山区流出的河水渗入补给量（Q河渗），开采后，由于地下水水位降低，可以使排泄项中的蒸发量（Q蒸发）、溢出量（Q溢出）都变为零。在这种条件下，水均衡方程可简化为最大允许开采量可用下式确定：因此，准确测定河流渗入补给量是用水均衡法评价地下水资源的关键。又如，我国南方的岩溶水地区，主要补给来源是Q雨渗和Q河渗，其次是侧向流入

5、Q流入，排泄项中主要是Q溢出，其次是Q流出和Q蒸发。只要采取恰当的开采方式，可以充分截取补给，减少排泄，则计算地下水允许开采量的公式可简化为因此，在各种情况下，都应按实际条件建立具体的水均衡方程式。二、计算步骤（一）划分均衡区均衡区的划分依据地下水资源评价的目的和要求而定，在区域地下水资源评价中，应以天然地下水系统边界圈定的范围作为均衡区。区域地下水水量计算的均衡区需人为划分，划分时均衡区的边界应尽量选择天然边界或地下水的交换量容易确定的边界。当均衡区面积比较大且水文地质条件复杂时，均衡要素可能差别较大，还可根据含水层介质成因类型和地下水类型进行分区。

6、如果按上述划分仍有困难，可以按不同的定量指标（如含水层介质的导水系数、给水度、水位埋深和动态变幅等）进行二级划分或更细的划分。（二）确定均衡期地下水资源具有四维性质，不但随空间坐标变化，而且还随时间变化，因此，水量均衡计算还需要确定出计算时间段。时间段的长短可以根据水量评价的目的、要求和资料情况决定。一般以一个水文年为单位，也可以将一个大水文周期作为均衡期，但计算过程中仍以水文年为单位逐年计算，然后再进行均衡期内总水量平衡计算。此外，也可以将一个旱季或雨季作为均衡期。（三）确定均衡要素，建立均衡方程均衡要素是指通过均衡区水平周边边界及垂向边界流入或流出

7、的水量项。进入均衡区的水量项称为补给项或收入项；流出的水量项统称排泄项或支出项。不同的均衡区均衡要素的组成不同，应根据均衡区的水文地质条件确定补给项或排泄项。首先确定天然条件下补给项和排泄项，然后再分析计算开采条件下可能增加开采的补给量和截取的排泄量，以此建立地下水均衡方程。（四）计算与评价将均衡要素各项值代入水均衡方程中，计算补给量与排泄量的差值，检查其与地下水储存量的变化是否相符。若不符合，检查均衡要素各项的计算是否准确，作适当修改后，再进行水均衡计算，直至方程平衡为止。作地下水资源评价时，可根据含水层厚度和最大允许降深，将地下水允许开采量作为排泄

8、项纳入均衡方程中，经多年水均衡调节计算，检查地下水位下降能否超过最大允许降深，若超过，则应调整