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1、單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),,,,2020年1月25日6時(shí)54分,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,水文地質(zhì)勘察,2024/11/3 15:46,§,1,地下水資源的開發(fā),供水水文地質(zhì)勘察的任務(wù)，除查明水源地,地下水的形成,，進(jìn)行,水質(zhì)與水量評(píng)價(jià),外，還應(yīng)研究,合理地開發(fā),和,保護(hù)地下水資源,，以及加強(qiáng),科學(xué)管理,工作，以利于長(zhǎng)期正常地開采利用地下水資源。,地下水的水量和水質(zhì)，都有各自的形成規(guī)律。,在天然條件下,，絕大多數(shù)地區(qū),地下水的水量與水質(zhì)均,處于,相對(duì)平衡狀態(tài),之中。有時(shí)，它們也可能隨著某種自然因素的變化而變化，但其變化過程一般是非常緩慢的。因此，只要能正確地認(rèn)識(shí)它們的形成規(guī)律

2、，就基本上可以做到在不破壞原有均衡關(guān)系的條件下，充分利用地下水資源為人類造福。但是，如果違背這些規(guī)律，盲目、恣意地開采地下水資源，就會(huì)破壞其均衡關(guān)系，給人類的生活、生產(chǎn)、環(huán)境及自然界的生態(tài)平衡帶來種種嚴(yán)重后果。,,2023/9/17 19:57§1 地下水資源的開發(fā)供水水文,2024/11/3 15:46,隨著社會(huì)的發(fā)展，生產(chǎn)、生活水平的提高，人們,對(duì)水的需求量愈來愈大,，開發(fā)利用的地下水資源量也在日益增加。隨著,開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大,，出現(xiàn)了,地下水位,區(qū)域性,持續(xù)下降,、,水質(zhì)不斷惡化,及其他種種,環(huán)境地質(zhì)問題,。這主要是由于人們?cè)陂_發(fā)利用地下水中缺乏統(tǒng)籌兼顧、合理使用和珍惜水資源等觀念所造

3、成的。本章將簡(jiǎn)要介紹地下水資源,合理開發(fā)利用、保護(hù)和管理,問題。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57隨著社會(huì)的發(fā)展，生產(chǎn)、生活水平,2024/11/3 15:46,對(duì)于大、中型集中供水水源地，就是選擇取水地段的具體位置；對(duì)小型分散供水的水源地，則是選定水井布置的具體位置。水源地（水井）位置選擇得正確與否，不僅關(guān)系到水源地建設(shè)的投資，而且關(guān)系到是否能保證水源地長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)、安全地運(yùn)轉(zhuǎn)和避免產(chǎn)生各種不良的環(huán)境地質(zhì)作用。,在選擇,集中式水源地,的位置時(shí)，一般應(yīng),考慮以下技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件,（透水性、水量、水質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)問題、節(jié)省投資等）,。,為滿足需水量和節(jié)省建井費(fèi)用，水源地應(yīng)盡可能

4、選在含水層,透水性好、厚度大,、層數(shù)多、,分布較廣的地段上,，如,沖洪積扇的中、上部,砂礫石帶和軸部，,沖積平原的古河床,，厚度較大、裂隙或,巖溶發(fā)育,的層狀或似層狀裂隙或,巖溶含水層,，延續(xù)深遠(yuǎn)的斷裂及其它脈狀基巖含水帶。,,一、水源地的選擇,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57對(duì)于大、中型集中供水水源地，就,2024/11/3 15:46,為增加開采補(bǔ)給量，保證水源地的長(zhǎng)期均衡開采，水源地應(yīng)盡可能選擇在,能最大限度攔截區(qū)域地下徑流的地段,或接近補(bǔ)給水源、能充分奪取各種補(bǔ)給量的地段。例如，,在基巖區(qū),，水源地常選在集水條件最好的區(qū)域性,阻水界面的上游一側(cè),；,在松散地層分

5、布區(qū),，水原地應(yīng)盡量,靠近補(bǔ)給地下水的河流岸邊,；,在巖溶區(qū),，最好選擇在區(qū)域地下徑流的,排泄區(qū)附近。,為保證水源地投產(chǎn)后正常運(yùn)轉(zhuǎn)和避免開采后產(chǎn)生種種不良后果，在選擇水源地時(shí)，應(yīng),盡量遠(yuǎn)離原有的取水或排水點(diǎn),，,減少互相干擾,，避免新舊水源之間、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水之間、供水和礦山排水之間產(chǎn)生矛盾。,為保證水源地出水的質(zhì)量，應(yīng)將其選擇在,不易引起水質(zhì)污染或惡化的地段上,，如,遠(yuǎn)離城市,或,工礦排污區(qū)的上游,。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57為增加開采補(bǔ)給量，保證水源地的,2024/11/3 15:46,為了減少因開采地下水后引起的不良環(huán)境地質(zhì)問題，,水源地應(yīng)選在不易引起地

6、面沉降、塌陷、地裂、滑坡等有害地質(zhì)作用的地段上。,在選擇水源地時(shí)，還應(yīng),從經(jīng)濟(jì)、安全和擴(kuò)建前景方面加以考慮,。在滿足水量、水質(zhì)要求的前題下，為節(jié)省建設(shè)投資，,水源地應(yīng)盡可能靠近供水區(qū),；為降低取水成本，應(yīng)選擇在,地下水位淺埋,或,自流的地段,；,對(duì)河谷水源地，要考慮水井可能被淹沒的問題,；用人工開挖的大口徑取水工程，則要考慮井壁的穩(wěn)固性。當(dāng)有幾個(gè)水源地方案可供比較選擇時(shí)，還應(yīng)考慮未來擴(kuò)大開采的前景條件。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57為了減少因開采地下水后引起的不,2024/11/3 15:46,在實(shí)際工作中，應(yīng)按以上原則全面分析考慮。若具體條件不能完全滿足時(shí)，則應(yīng)

7、分出主次，盡量滿足主要條件。上述原則對(duì)于山區(qū)基巖裂隙水小型水源地的選擇（或單個(gè)取水井的定位），也基本上是適合的。但是，由于基巖地區(qū)地下水分布極不均勻，水井的布置主要決定于強(qiáng)含水裂隙帶及強(qiáng)巖溶發(fā)育帶的分布位置。此外，布井地段上游有無較大補(bǔ)給面積、地下匯水條件及奪取開采補(bǔ)給量的條件，也是確定基巖區(qū)水井位置時(shí)必須考慮的因素。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57在實(shí)際工作中，應(yīng)按以上原則全面,2024/11/3 15:46,正確地選擇取水建筑物的類型（,井型,），不僅關(guān)系到能否以最少投資取得最大出水量；同時(shí)，也關(guān)系到水源地建成后能否長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)和取水成本低的問題。正確地選擇井型，常

8、常是能否成井的關(guān)鍵。,取水建筑物類型的選擇，主要決定于含水層（帶）的空間分布特點(diǎn)及含水層（帶）的埋藏深度、厚度和富水性能；同時(shí)，也與設(shè)計(jì)需水量大小、預(yù)計(jì)的施工方法及選用的抽水設(shè)備類型等因素有關(guān)?，F(xiàn)將目前我國(guó)常用的,取水建筑物類型及適用條件列,于,表,11,一,1,中。除表,11,—,1,中所列各種常見的,單一取水建筑物,外，還有一些適用于某種特定水文地質(zhì)條件的,聯(lián)合取水工程,，如開采深埋巖溶含水層的豎井、鉆孔聯(lián)合工程；開采復(fù)雜脈狀含水層（帶）的豎井一水平或傾斜鉆孔聯(lián)合工程和豎井一水平坑道聯(lián)合工程；開采巖溶暗河水的攔地下河堵壩引水工程等。,,二、取水建筑物的類型和運(yùn)用條件,§,1,地下水資源的開

9、發(fā),2023/9/17 19:57正確地選擇取水建筑物的類型（井,2024/11/3 15:46,水源地的范圍和取水建筑物的類型確定之后，怎樣合理地布置取水建筑物，才能最有效地開采地下水并防止有害后果的產(chǎn)生，就成為最重要的工作。合理布局主要指取,水井平面,和,剖面上的布置（排列）,形式及,井間距離,與,井?dāng)?shù),等的確定。,1,．水井的平面布局,水井的平面布局主要決定于地下水可開采量的組成性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)形式。,,§,1,地下水資源的開發(fā),三、取水建筑物的合理布局,2023/9/17 19:57水源地的范圍和取水建筑物的類型,2024/11/3 15:46,在地下徑流條件良好的地區(qū),，,為充分?jǐn)r截地下

10、徑流,，水井應(yīng)布置成,垂直地下水流向,的并排形式，視地下徑流量的大小，可布置一個(gè)或幾個(gè)井排。例如，我國(guó)許多,山前沖洪積扇,中、上部的水源地，主要是靠上游地下徑流補(bǔ)給的,河谷水源地,，以及由一些巨大的阻水界面所形成的,裂隙一巖溶水源地,，多采用上述水井布置形式。如水源地的主要補(bǔ)給水源可能是地表水體時(shí)，則開采井排應(yīng),平行于地表水體,的延伸方向布置。當(dāng)含水層四周被透水邊界包圍時(shí)，開采井也可以布置成環(huán)形、三角形、矩形等集中孔組形式。,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57在地下徑流條件良好的地區(qū)，為充,2024/11/3 15:46,在地下徑流滯緩的平原區(qū),，當(dāng),開采量以含水層的儲(chǔ)存

11、量或垂向入滲補(bǔ)給量為主,時(shí)，則開采井群一般布置成,網(wǎng)格狀、梅花形或圓形,的形式。在以大氣降水或河流季節(jié)補(bǔ)給為主、縱向坡度很緩的河谷潛水區(qū)，其開采井則應(yīng)沿著河谷方向布置，視河谷寬度布置一到數(shù)個(gè)井排。,在巖層導(dǎo)、儲(chǔ)水性能分布很不均勻的,基巖裂隙水分布區(qū),，水井的平面布局主要受富水帶分布位置的控制，應(yīng)把水井布置在補(bǔ)給條件最好的,強(qiáng)含水裂隙帶,上，而不必拘束于布井規(guī)則要求的布置形式。,農(nóng)田灌溉水井,的布局，則,均勻分布,在整個(gè)灌區(qū)。,,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57在地下徑流滯緩的平原區(qū)，當(dāng)開采,2024/11/3 15:46,2,．水井的垂向布局,對(duì)于厚度大（,大于,30

12、m,）的含水層或含水組，是采用完整井開采，還是用非完整井,分段,分層多井開采，尚需研究和試驗(yàn)。而對(duì)于厚度不大（,小于,30m,）的松散含水層和大多數(shù)基巖含水層，一般采用,完整井,開采最合理，因此不存在垂向布局問題。,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:572．水井的垂向布局§1 地下水,2024/11/3 15:46,西安某水源地為大厚度沖、湖積含水層，通過分段抽水試驗(yàn)得到過濾器長(zhǎng)度（,L,）與水井出水量（,Q,）的關(guān)系曲線（圖,11,—,l,）。由圖可見，出水量隨著濾水管長(zhǎng)度的增大而急劇加大，但其增長(zhǎng)強(qiáng)度（,ΔQ,／,ΔL,）愈來愈?。ㄒ妶D,11,—,2,）。,當(dāng)濾水管增加到

13、一定長(zhǎng)度后，出水量已基本不再增加了。進(jìn)行供水管井設(shè)計(jì)時(shí)，一般取,ΔQ,／,ΔL,＝,0.5,的濾水管長(zhǎng)度（,L,a,）作為分段取水設(shè)計(jì)的依據(jù)，將這個(gè),L,a,稱,“,過濾器的合理長(zhǎng)度,”,，它約占整個(gè)井出水量的,90,％一,95,％。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57西安某水源地為大厚度沖、湖積含,2024/11/3 15:46,過濾器的合理長(zhǎng)度還與水位降深、含水層厚度、滲透性、過濾器直徑等因素有關(guān)，可根據(jù)抽水試驗(yàn)或用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定，,一般為,20,—,30m,之間。,為了充分汲取大厚度含水層整個(gè)厚度上的水資源,，可以在含水層不同深度上,采取分段（或分層）取水的方式

14、。,一般采用井組形式取水，多由,2,—,3,口水井組成，可布置成三角形或直線形。井間距一般為,3,一,5m,即可。當(dāng)含水層顆粒較細(xì)或水井封填質(zhì)量不好時(shí)，為防止深、淺水井間水流串通，可把孔距增大到,6,一,l0m,。相鄰取水段之間的垂向間距（圖,11,—,3,中的,a,段）的確定原則是：既要減少垂向上的干擾強(qiáng)度，又能充分汲取整個(gè)含水層厚度上的地下水資源。表,11,—,2,列出了在不同含水層厚度條件下分段取水的垂向間距（,a,）等的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，濾水管垂向間距在,5,—,10m,時(shí)，其垂向水量干擾系數(shù)一般都小于,25,％，完全可以滿足設(shè)計(jì)的要求。,,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/

15、9/17 19:57過濾器的合理長(zhǎng)度還與水位降深、,2024/11/3 15:46,,,表,11,－,1,常用的地下水取水建筑物及適用條件,2023/9/17 19:57表11－1 常用的地下水取水,2024/11/3 15:46,,,2023/9/17 19:57,2024/11/3 15:46,,,實(shí)踐證明，在進(jìn)水性較好（中砂以上）的大厚度含水層中分段（層）取水，既可有效地開發(fā)地下水資源，,提高單位面積產(chǎn)水量,，又可,節(jié)省建井投資,（不用擴(kuò)建或新建水源地），并能減輕淺部含水層的開采強(qiáng)度。據(jù)北京、西安、蘭州等市,20,多個(gè)水源地統(tǒng)計(jì)，由于采用了井組分段取水方法，水源地的產(chǎn)水量都獲得了成倍增

16、加。當(dāng)然，井組分段（層）取水也是有一定條件的。如果采用分段取水，又不相應(yīng)地加大井組之間的距離，將會(huì)大大增加單位面積上的取水強(qiáng)度，從而加大含水層的水位降深或加劇區(qū)域地下水位的下降速度。,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57§1 地下水資源的開發(fā),2024/11/3 15:46,3,．井?dāng)?shù)和井間距離的確定,兩者的確定原則是：在滿足設(shè)計(jì)需水量的前提下，本著,技術(shù)上合理，,且,經(jīng)濟(jì)、安全的原則確定水井,（井組）的,數(shù)量,與,井間距離,。取水地段范圍確定之后，井?dāng)?shù)主要決定于該地段的允許開采量或設(shè)計(jì)總需水量和井間距離，以及單井出水量的大小。,集中式供水水井的數(shù)量與井間距,，一般是用解析

17、法井流公式計(jì)算確定的。即首先根據(jù)水源地的水文地質(zhì)條件、井群的平面布局形式、需水量的大小及設(shè)計(jì)允許水位降深等已給定的條件，,擬定出幾個(gè)不同井?dāng)?shù)和井間距的開采方案,，然后選用適合的公式計(jì)算每一布井方案的水井總出水量和指定點(diǎn)或指定時(shí)刻的水位降深，,最后優(yōu)選出水量,和指定點(diǎn),水位降深,均,滿足設(shè)計(jì)要求、井?dāng)?shù)最少,、井間干擾強(qiáng)度不超過要求（一般要求水量減少系數(shù)小于,20,％一,25%,）、建設(shè)投資和,開采成本最低的布井方案,，即技術(shù)、經(jīng)濟(jì)最合理的井?dāng)?shù)與井距方案。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:573．井?dāng)?shù)和井間距離的確定§1,2024/11/3 15:46,農(nóng)田灌溉供水井的布局,

18、，,主要是確定合理的井間距離,。考慮的主要原則是：?jiǎn)挝幻娣e上的灌水量必須與該范圍內(nèi)地下水的可采量相平衡。力求將開采地下水時(shí)的,井間干擾減到最小,，以節(jié)省設(shè)備和動(dòng)力，降低開采成本，充分發(fā)揮單井效益。如果,井距太小,，井?dāng)?shù)增多，井間干擾增大，,單井出水量就會(huì)減小,。這不僅會(huì)增加投資和消耗動(dòng)力，甚至能引起區(qū)域地下水位持續(xù)下降．使開采條件惡化。,井距太大,，雖然井間干擾減少，單井出水量較大，但其,需要控制的灌水面積增大,，單井出水量難以滿足灌水定額要求。因此，需要兼顧上述的兩個(gè)方面確定合理的井距。其方法有以下幾種。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57農(nóng)田灌溉供水井的布局，主要是

19、確,2024/11/3 15:46,（,1,）單井灌溉面積法：,當(dāng),地下水資源較豐富,，能滿足灌溉需水量要求，單井出水量又較大時(shí)，則可簡(jiǎn)單地根據(jù)需水量來確定井?dāng)?shù)與井距。首先，根據(jù)單井出水量,計(jì)算單井灌溉面積,F,（畝）,：,,,,,,式中：,Q––––,單井出水量（,m,3,／,h,）；,T––––,一次灌溉所需的天數(shù)（,d,）；,t––––,每天抽水時(shí)間（,h,）；,W––––,灌水定額（,m,3,／畝）；,η––––,渠系水的有效利用系數(shù)。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57（1）單井灌溉面積法：當(dāng)?shù)叵滤?2024/11/3 15:46,如果水井,按正方網(wǎng)狀布置,，

20、則水井間距離,D,（,m,）,應(yīng)為,：,,,,如果水井,按等邊三角形排列,，則井間距為：,,,,整個(gè)灌區(qū)內(nèi)應(yīng)布置的水井?dāng)?shù)（,n,）為：,式中：,A,––––,灌區(qū)的總面積（畝）；,β––––,土地利用率（,%,）；,F,––––,單井控制的灌溉面積（畝）,,,667F,,,,,,,,,,,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57如果水井按正方網(wǎng)狀布置，則水井,2024/11/3 15:46,從以上公式可見，用這種方法計(jì)算的井?dāng)?shù)和井距，主要決定于,單井所控制的面積,。在單井水量一定的條件下，單井控制面積大小決定于灌水定額。因此，應(yīng)從平整土地、減少渠道滲漏、改進(jìn)灌溉技術(shù)等方面來降

21、低灌水定額。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57從以上公式可見，用這種方法計(jì)算,2024/11/3 15:46,（,2,）開采模數(shù)法：,在地下水資源不太豐富的地區(qū),，為了保護(hù)地下水資源不至枯竭，須保持灌區(qū)內(nèi)地下水量的收支平衡。因此，只能根據(jù)允許開采量來計(jì)算井?dāng)?shù)和井距，但不一定能保證滿足全部土地灌溉所需的水量，不足部分，可用地表水或其他方法解決。,,,如果,已知,該區(qū)含水層的,允許開采模數(shù),M,b,（,m,3,／（,km,2,·h,）,),時(shí)，則,每平,方公里面積上,的,平均井?dāng)?shù)（,N,）,為：,,式中：,T,1,為每年采水天數(shù)（,d,）；,t,為每天采水時(shí)數(shù)（,h,）；

22、,Q,為單井出水量（,m,3,／,h,）。其合理井間距,D,為（,按正方形,）：,,N D,2,=1000,2,1000m,2,D,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57（2）開采模數(shù)法：在地下水資源,2024/11/3 15:46,（,3,）根據(jù)抽水（或開采）試驗(yàn)確定井距：,以上兩種計(jì)算方法是用于地下水資源量已查明的情況下。實(shí)際上，一個(gè)地區(qū)在開采地下水的初期階段，水資源狀況往往尚未完全查明。在這種情況下，可進(jìn)行抽水試驗(yàn)或開采試驗(yàn)，根據(jù)互相干擾影響的程度確定合理的井距，至少應(yīng)將,井距限制在多孔干擾抽水的出水量減少值不超過單井出水量的,20,％一,25,％,，據(jù)此得出,最小井距

23、,，指導(dǎo)地區(qū)打井。河北衡水地區(qū)確定的允許最小井距列入表,11,一,3,中。如果按允許的最小井距布井后，開采水量若大于允許開采量，則須人工補(bǔ)給地下水或地表水與地下水綜合利用，或限量開采，以避免因消耗永久儲(chǔ)存量引起地下水位持續(xù)下降，導(dǎo)致開采條件惡化和水資源枯竭等環(huán)境地質(zhì)問題的發(fā)生。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57（3）根據(jù)抽水（或開采）試驗(yàn)確,2024/11/3 15:46,一個(gè)已選定的地下水源地，能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期的產(chǎn)水量，除了與水井的合理布局有關(guān)外，還與水井的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，水文地質(zhì)人員應(yīng)具有,管井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),的基本知識(shí)。,生產(chǎn)用管井的結(jié)構(gòu)與勘探階段抽水試驗(yàn)鉆孔結(jié)構(gòu)相似

24、，但也有一些不同之處。兩者相似之處是，井身的基本結(jié)構(gòu)和各部分的功用相同，即都是由,井壁管、濾水管（過濾器）和沉淀管,三部分構(gòu)成。其主要的差別是，抽水試驗(yàn)孔主要是為了滿足取得含水層的某些水文地質(zhì)計(jì)算參數(shù)或取得水位降深與鉆孔出水量關(guān)系的資料，故其井徑無須太大，且試驗(yàn)結(jié)束后需起拔井管；而,供水管井,則主要是為了取得足夠的水量，故一般,口徑較大,，同時(shí)要求能長(zhǎng)期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。這些特點(diǎn)就是供水管井設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素。,,§,1,地下水資源的開發(fā),四、管井的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2023/9/17 19:57一個(gè)已選定的地下水源地，能否實(shí),2024/11/3 15:46,1,．井身的結(jié)構(gòu),當(dāng)供水管井的深度不大時(shí)，為了使

25、整個(gè)井身保持較大的直徑，以增加進(jìn)水量、便于下入水泵和為了節(jié)省管材，以及施工方便，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)。對(duì),孔深小于,100m,的淺供水井,，一般采用,同徑到底,的井身結(jié)構(gòu)；對(duì)于,100m,以上較深的水井,，為了在維修時(shí)易于起拔井管，或受鑿井設(shè)備能力的限制和為了節(jié)省管材，可考慮,采用變徑,的井身結(jié)構(gòu)。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:571．井身的結(jié)構(gòu)§1 地下水資源,2024/11/3 15:46,2,．,井徑（鉆孔直徑）,井徑的大小主要決定于管井的設(shè)計(jì)取水量，鑿井設(shè)備的能力，所用井管、濾水管的口徑和人工填礫的厚度。據(jù)供水管井設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，,井徑應(yīng)比所選用的過濾器外

26、徑大,50mm,（填礫較厚時(shí)，應(yīng)大,150,—,200mm,）,。如為基巖井，則要求井徑比抽水設(shè)備標(biāo)定的井管內(nèi)徑大,50mm,。此外，在確定松散含水層中的管井井徑時(shí)，還須用允許入井滲透流速（,V,允,）復(fù)核。這是為了減少水流經(jīng)過過濾器的摩阻損失，為此必須降低水流進(jìn)井的速度。如果該速度過大，不僅會(huì)大大增加水頭損失（因水頭損失與流速的平方成正比），而且將帶動(dòng)井外的細(xì)砂等逐漸聚集、堵塞在過濾器外表。隨著井的開采，堵塞將逐漸嚴(yán)重，使井的出水量顯著減少；嚴(yán)重時(shí)可使井出水量減少到,20,％以下。因此，水井的直徑應(yīng)滿足下式要求：,,,式中：,D––––,設(shè)計(jì)的管井井徑（,m,）；,Q––––,設(shè)計(jì)的取水量（

27、,m,3,/s,）；,L––––,過濾器工作部分長(zhǎng)度（,m,）；,V,允,––––,允許入井滲透流速，可查規(guī)范中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值（,m,／,s,）。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:572．井徑（鉆孔直徑）§1 地下,2024/11/3 15:46,3,．井管的種類和規(guī)格,井管包括井壁管、過濾管和沉淀管,。對(duì)于,臨時(shí)性的抽水試驗(yàn),井來說，由于在下入和起拔井管時(shí)需要承受較大的壓力和拉力，故要求井管材料應(yīng)有較大的強(qiáng)度，一般多用,無縫鋼管,。而對(duì)于,供水井,的井管材料強(qiáng)度，不必有太高的要求。但由于井管長(zhǎng)期埋置地下。故要求有較強(qiáng)的抗腐蝕性能，一般可采用造價(jià)較便宜的,鑄鐵管、水泥管、塑料

28、管及陶瓷管等,。當(dāng),水井深度較大時(shí),，則應(yīng)采用抗壓、抗拉強(qiáng)度較大的,鋼管或玻璃鋼管,。,如果僅僅從井徑與水井出水量的關(guān)系來看，根據(jù)北京水文地質(zhì)隊(duì)的試驗(yàn)，井管（指過濾管）的口徑大于,203.2mm,就不會(huì)過多地影響管井的出水量。因此，在設(shè)計(jì)中主要是根據(jù)所選用的抽水設(shè)備類型和規(guī)格確定井管的口徑。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:573．井管的種類和規(guī)格§1 地下,2024/11/3 15:46,,,設(shè)計(jì)時(shí)，要求,井管的內(nèi)徑應(yīng)比抽水設(shè)備要求的井管公稱內(nèi)徑大,50mm,。同時(shí)，亦應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的取水量，用允許入管水流速度進(jìn)行復(fù)核，即過濾管的外徑應(yīng)滿足于下式要求：,,,式中：,D–––

29、–,過濾管外徑（纏絲過濾管，應(yīng)算至纏絲外表）（,m,）；,Q––––,設(shè)計(jì)取水量（,m,3,／,s,）；,L––––,過濾管的工作部分長(zhǎng)度（,m,）；,n––––,過濾管表層進(jìn)水面的有效孔隙率（％）；,v,允,′––––,允許入管水流速度，其值可按表,11—4,確定（,m,／,s,）。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57§1 地下水資源的開發(fā),2024/11/3 15:46,,,常用井管類型、口徑，鉆孔直徑、深度的配合關(guān)系，如表,11,—,5,所示。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57§1 地下水資源的開發(fā),2024/11/3 15:46,4,．

30、過濾器類型的選擇,正確選擇過濾器類型，是保證供水并,取得最大出水量、消除涌砂、延長(zhǎng)水井使用年限,的關(guān)鍵。在實(shí)際工作中，往往因過濾器類型（或材料）選擇不當(dāng)，造成水井大量涌砂，或因地下水的化學(xué)、微生物腐蝕結(jié)垢作用造成水井淤塞或?yàn)V水孔（網(wǎng)）被堵，使水井出水量減少，甚至完全失去出水能力。有時(shí)，大量涌砂，會(huì)導(dǎo)致地面產(chǎn)生塌陷。,為了增大鉆孔的出水量，必須設(shè)法使地下水流向鉆孔的各種阻力減少到最低限度。在各種阻力中，以紊流摩阻和地下水流經(jīng)濾水?dāng)嗝鏁r(shí)的摩阻損失最大。為了減少這些摩阻損失，就必須用人工方法加大井管外圍的滲透性能。目前，最有效的辦法就是采用,填礫過濾器,，并盡可能增大填礫層的厚度，并選用,與含水層性

31、質(zhì)相適應(yīng)的填礫規(guī)格,。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:574．過濾器類型的選擇§1 地下,2024/11/3 15:46,選擇過濾器類型時(shí)，對(duì)于松散孔隙含水層，主要考慮的是含水層的顆粒大小及分選程度；對(duì)基巖含水層（帶），則既要考慮巖石的穩(wěn)固程度，又要考慮孔洞、裂隙中疏松充填物質(zhì)的粒度和分選程度。適于不同含水層的過濾器種類及規(guī)格及井的出水量列于表,11,—,6,中。,過濾器的材料，主要是根據(jù)地下水有無侵蝕性來選擇,。因此，要求在鉆進(jìn)和抽水試驗(yàn)過程中，及時(shí)采取土樣、水樣，進(jìn)行顆粒的篩分和水質(zhì)侵蝕指標(biāo)的分析，以便正確設(shè)計(jì)過濾器。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17

32、 19:57選擇過濾器類型時(shí)，對(duì)于松散孔隙,2024/11/3 15:46,,,2023/9/17 19:57,2024/11/3 15:46,管井的成井工藝，包括,從鉆進(jìn)開始直至下管、回填、洗井等,多道工序。其中的任何一道工序處理不當(dāng)或完成質(zhì)量不高，都會(huì)影響水井的成井質(zhì)量。輕則影響水井的出水量，減少水井使用年限；嚴(yán)重時(shí)，可使水井報(bào)廢。故水文地質(zhì)人員必須對(duì)成井工藝有所了解，并予以重視，與鉆探人員配合，共同保證成井質(zhì)量。由于有關(guān)成井工藝的詳細(xì)要求，在各種,鉆井技術(shù)規(guī)程或手冊(cè),中均有論述，本教材對(duì)成井工藝的一般流程和要求，僅列表說明（見表,11,—,7,）。這里著重介紹對(duì)成井質(zhì)量影響較大的,洗井方

33、法,。,,§,1,地下水資源的開發(fā),五、管井的成井工藝,2023/9/17 19:57管井的成井工藝，包括從鉆進(jìn)開始,2024/11/3 15:46,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57§1 地下水資源的開發(fā),2024/11/3 15:46,,2023/9/17 19:57,2024/11/3 15:46,,,2023/9/17 19:57,2024/11/3 15:46,洗井工作是管井成井工藝中最后和最重要的一道工序。洗井的好壞對(duì)管井出水量有很大的影響。洗井的目的、任務(wù)及技術(shù)要求已列于表,11,—,7,中。,洗井的方法基本上可分為,機(jī)械洗井,和,化學(xué)洗井,兩大類。前者目

34、前普遍使用，而后者最有發(fā)展前途。,1,．機(jī)械洗井法,目前使用最廣泛的是,活塞洗井法,和,空壓機(jī)洗井法,；其次是水泵抽壓洗井法、沖孔器洗井法和各種聯(lián)合洗井法。,,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57洗井工作是管井成井工藝中最后和,2024/11/3 15:46,機(jī)械洗井法的共同原理是：通過洗井設(shè)備在井中產(chǎn)生的強(qiáng)大抽、壓作用和沖擊振蕩作用，加大井內(nèi)外的水壓力差和加快地下水流速，從而,破除井壁泥皮、帶出阻塞于含水層空隙與過濾器中的細(xì)粒物質(zhì),，以達(dá)到,疏通含水層、增加水井出水量,的目的。,活塞洗井法所需設(shè)備少，方法簡(jiǎn)單，洗井成本較低，洗井效率亦高。但當(dāng)井管強(qiáng)度不高時(shí)，易被活塞拉壞

35、；在細(xì)粒含水層中洗井時(shí)，可能引起大量進(jìn)砂。,空壓機(jī)洗井具有工作安全、洗井干凈等優(yōu)點(diǎn)，但洗井成本較高，且受地下水位深度限制。因此，動(dòng)水位過深或井深較淺的水井，皆不適于空壓機(jī)洗井。,當(dāng)條件適合時(shí)，用空壓機(jī)與活塞聯(lián)合洗井，可以取得很好的洗井效果。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57機(jī)械洗井法的共同原理是：通過洗,2024/11/3 15:46,2,．化學(xué)洗井法,它是近代國(guó)內(nèi)、外正在發(fā)展的一種,新式洗井方法,。這種方法操作簡(jiǎn)便，成本低廉，對(duì)于因,化學(xué)或生物化學(xué)結(jié)垢作用而堵塞的水井,，化學(xué)洗井效果遠(yuǎn)比機(jī)械洗井為佳；而在某些碳酸鹽巖含水層中，化學(xué)洗井還可起到,擴(kuò)大含水層裂隙、溶隙通

36、道,的作用。我國(guó)目前已推廣的化學(xué)洗井技術(shù)有：,（,1,）多磷酸鈉鹽洗井法：,目前在洗井中使用的多磷酸鈉鹽有：六偏磷酸鈉,〔,（,NaPO,3,）,6,〕,、三聚磷酸鈉（,Na,5,P,3,O,10,）、焦磷酸鈉（,Na,4,P,2,O,7,）和磷酸三鈉（,Na,3,PO,4,）等。現(xiàn)以洗井中經(jīng)常使用的工業(yè)用焦磷酸鈉（即無水焦磷酸鹽）為例，說明其原理及使用方法。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:572．化學(xué)洗井法§1 地下水資源,2024/11/3 15:46,無水焦磷酸鈉為白色粉末狀，易溶于水，呈堿性（,pH,＝,9.2,），無毒，對(duì)鋼材腐蝕性較弱。由于其價(jià)格比較便宜，故

37、宜于野外批量使用。,,焦磷酸鈉洗井的作用機(jī)理是：由于焦磷酸鈉與泥漿中的粘土粒子發(fā)生絡(luò)合作用，可形成水溶性的絡(luò)合離子，其反應(yīng)式如下：,,,,,上述反映形成的絡(luò)合離子,CaNa,4,（,P,2,O,7,）,2,一,是一些惰性離子。這些離子既不發(fā)生化學(xué)的逆反應(yīng)，也不會(huì)自身聚結(jié)沉淀，更不與其它離子化合沉淀，故易于在洗井、抽水時(shí)隨水排出。同時(shí)，這種帶負(fù)電荷的絡(luò)合離子，還可以吸附在粘土粒子上，使粘土粒子表面的負(fù)電性加強(qiáng)，從而加大了粘土粒子之間的斥力、降低了泥漿的粘度與剪切力。這是焦磷酸鈉能夠分解、破壞井壁泥皮和含水層泥漿沉淀的主要原因。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57無水焦磷酸

38、鈉為白色粉末狀，易溶,2024/11/3 15:46,焦磷酸鈉洗井的大致步驟如下：首先下置井管，待礫料填至設(shè)計(jì)高度后，即用泥漿泵將濃度為,0.6,％一,0.8,％的焦磷酸鈉溶液注入井管內(nèi)、外（先管外、后管內(nèi)），然后繼續(xù)完成管外的止水回填工作。待靜置,5,一,6h,，焦磷酸鈉與粘土粒子充分結(jié)合后，即可用其它方法進(jìn)行洗井。焦磷酸鈉鹽溶液的注入量，應(yīng)與含水層井筒的體積大致等同（扣除井管與礫料骨架所占體積）。,由于不同的多磷酸鹽，在不同化學(xué)性質(zhì)的水溶液中具有不同的化學(xué)活性，因此須根據(jù)當(dāng)?shù)氐叵滤幕瘜W(xué)性質(zhì)和土壤的含鹽成分確定所選用的多磷酸鹽種類。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:5

39、7焦磷酸鈉洗井的大致步驟如下：首,2024/11/3 15:46,（,2,）液態(tài)二氧化碳洗井法：,根據(jù)實(shí)驗(yàn)知，二氧化碳?xì)怏w在壓力為,5.099×10,5,Pa,、溫度為零下,37℃,的條件下即可液化；也能在壓力為,71.44×10,5,Pa,、溫度為,31.19℃,的條件下液化。液態(tài)二氧化碳在瓶?jī)?nèi)的壓力，隨著溫度變化而劇烈變化。當(dāng)溫度由－,25℃,上升至,0℃,、,45℃,時(shí)，其壓力則相應(yīng)由,16.2×10,5,Pa,上升到,30.4×10,5,Pa,、,109.43×10,5,Pa,。,液態(tài)二氧化碳洗井的基本原理是：通過高壓管送入井下的液態(tài)二氧化碳，經(jīng)過吸熱和降壓后氣化，并在井內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的高

40、壓水氣流，從而破壞井壁泥漿皮，疏通含水層的孔隙、裂隙通道，并使井內(nèi)巖屑、泥漿等充填物伴隨高壓水流噴出地表，達(dá)到洗井和增加水井出水量目的。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57（2）液態(tài)二氧化碳洗井法：根據(jù),2024/11/3 15:46,在碳酸鹽巖和石膏等可溶巖地層中洗井時(shí)，可先向井中注入一定量的鹽酸，靜止,1.5,一,2h,后，再灌入液態(tài)二氧化碳。這時(shí)，液態(tài)二氧化碳由于吸熱膨脹而產(chǎn)生氣體，將先把鹽酸壓入巖層裂隙深處，起到加速溶解可溶巖石和擴(kuò)大裂隙的作用，而后所溶解的物質(zhì)又隨著井噴被帶出井口。有時(shí)，在揭露碳酸鹽巖的水井中，即便只注入鹽酸，也可因化學(xué)反應(yīng)生成大量,CO,2,

41、氣體而產(chǎn)生井噴。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57在碳酸鹽巖和石膏等可溶巖地層中,2024/11/3 15:46,為了防止金屬管材在洗井過程中被酸腐蝕，必須在酸液中加入一定比例的甲醛、丁炔二醇,〔C4H4,（,OH,）,2〕,和碘化鈉,〔NaI〕,、碘化鉀,〔KI〕,等防腐蝕劑。此外，當(dāng)孔內(nèi)（特別是施工期較長(zhǎng)的深孔）泥漿皮較厚實(shí)時(shí)，亦可加入能夠減緩泥皮凝固、硬化的多磷酸鈉鹽，以加強(qiáng)洗井效果。洗井設(shè)備的安裝可參看圖,11,—,4,。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57為了防止金屬管材在洗井過程中被,2024/11/3 15:46,液態(tài)二氧化碳洗井

42、法，是目前諸種洗井方法中比較先進(jìn)的方法。方法簡(jiǎn)單，節(jié)省時(shí)間，成本低廉，對(duì)于松散孔隙含水層或基巖裂隙含水層，以及不同深度、不同材質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)的新、老管井均有較好的洗井效果。,根據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院農(nóng)業(yè)工程管理處對(duì),50,余眼試驗(yàn)機(jī)井統(tǒng)計(jì)，使用液態(tài)二氧化碳洗井比用一般常規(guī)洗井法可提高水井出水量,0.3,倍至數(shù)倍（最大達(dá),27,倍），節(jié)省洗井時(shí)間,60,％～,80,％，節(jié)省材料（特別是油料）費(fèi)用,50,％以上。因此，它是一種值得大力推廣的洗井方法。但應(yīng)注意安全工作。,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57液態(tài)二氧化碳洗井法，是目前諸種,2024/11/3 15:46,管井在使用

43、一段時(shí)期后，常出現(xiàn)水量逐漸減少的現(xiàn)象，甚至有的完全報(bào)費(fèi)。這是由于管井被,腐蝕、結(jié)垢、堵塞,等病害造成的。了解它們的原因和形成過程，不僅是修復(fù)“病井”工作的需要，對(duì)于改進(jìn)成井工藝也極為重要。,,§,1,地下水資源的開發(fā),六、管井的腐蝕、結(jié)垢、堵塞及其防治,2023/9/17 19:57管井在使用一段時(shí)期后，常出現(xiàn)水,2024/11/3 15:46,（一）管井被腐蝕的原因,管井被腐蝕的原因很多。其中，以,溶解氧、電化學(xué)和細(xì)菌三者的腐蝕最重要,，且以電化學(xué)腐蝕最普遍、最強(qiáng)烈。如果電化學(xué)腐蝕作用與氧的腐蝕作用相結(jié)合，則其危害性更大。它能與水中處于離子或膠體狀態(tài)的鐵形成氫氧化鐵，沉淀在濾網(wǎng)與過濾器骨架之

44、間，使管井逐漸被堵塞。腐蝕作用可在非飽和條件下繼續(xù)進(jìn)行。鈣和鎂離子也有同樣的危害作用。,關(guān)于溶解氧和電化學(xué)作用對(duì)金屬的腐蝕原理，已在本書水質(zhì)評(píng)價(jià)中講述，本節(jié)只介紹金屬管材的細(xì)菌腐蝕機(jī)理。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57（一）管井被腐蝕的原因§1 地,2024/11/3 15:46,細(xì)菌腐蝕又稱為微生物腐蝕,，,主要是指鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原細(xì)菌等微生物對(duì)井管的腐蝕及其結(jié)垢作用。,鐵細(xì)菌一般生活在,pH,＝,6. 5,—,7.5,的介質(zhì)中。當(dāng),pH,值大于,8,時(shí)，基本不存在鐵細(xì)菌。多數(shù)井管的電化學(xué)腐蝕作用，都會(huì)使地下水中鐵離子的濃度增加，從而給鐵細(xì)菌生存繁殖創(chuàng)造了條件。

45、由于鐵細(xì)菌需大量吸收鐵離子而生存，又進(jìn)一步加劇了電化學(xué)腐蝕作用的進(jìn)行。此外，鐵細(xì)菌還會(huì)使低價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為高價(jià)鐵，從而,使腐蝕產(chǎn)物附著在管壁,或?yàn)V網(wǎng)上，形成一層鐵細(xì)菌硬殼。,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57細(xì)菌腐蝕又稱為微生物腐蝕，主要,2024/11/3 15:46,硫酸鹽還原菌屬于嫌氧細(xì)菌，一般生活在,pH,＝,5.96,—,8.35,的介質(zhì)中。這種細(xì)菌具有利用氫將地下水中所含硫酸鹽還原成硫化氫的能力，而硫化氫的離解又增加了水中的氫離子濃度，從而又加速了對(duì)金屬井管的腐蝕。,除以上三種主要的腐蝕作用外，各種酸性水（,pH,＜,6,）、高氟水、軟水（＜,8,德國(guó)度）、含有機(jī)酸

46、及鐵鹽的水，對(duì)井管都有腐蝕作用。如果是混凝土井管，還要防止水對(duì)混凝土的侵蝕性。,,,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57硫酸鹽還原菌屬于嫌氧細(xì)菌，一般,2024/11/3 15:46,（二）過濾器堵塞和結(jié)垢的原因,過濾器被堵塞和結(jié)垢的原因，首先是由于某些腐蝕產(chǎn)物（包括膠結(jié)物、沉淀氧化物）附著在濾水管孔眼或包網(wǎng)網(wǎng)眼中，并,逐漸結(jié)垢,，以至將其完全堵塞；其次是因長(zhǎng)期抽水改變了天然水的化學(xué)平衡條件，使水中的某些化學(xué)成分，如鈣、鎂、鋁、硫及鐵的化合物在過濾器及其外圍含水層中沉淀或形成膠結(jié)物，,堵塞過濾器,。如開采地下水時(shí)，水中的重碳酸鈣將會(huì)因井內(nèi)及過濾器附近的壓力減小形成,碳酸鈣

47、沉淀,。,還應(yīng)指出，由于成井時(shí)洗井不徹底，殘留的泥漿也可使填礫膠結(jié)或形成次生井壁殼而堵塞過濾器。,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57（二）過濾器堵塞和結(jié)垢的原因§,2024/11/3 15:46,（三）管井腐蝕和堵塞的防治,根據(jù)管井被腐蝕和堵塞的原因，可采取以下防治方法。,（,1,）,當(dāng)過濾器因化學(xué)作用堵塞時(shí),，一般可采用,酸化處理,。例如，當(dāng)過濾器被碳酸鹽類沉淀或膠結(jié)物堵塞時(shí)，一般可用鹽酸作為酸化處理液（同時(shí)為減少對(duì)管井中金屬材料的腐蝕，可加入適當(dāng)?shù)姆栏瘎Ｈ缍氯锸枪杷猁}類（粘土）時(shí)，則需用鹽酸與氫氟酸混合液處理。,（,2,）,當(dāng)過濾器因細(xì)菌作用而堵塞時(shí),，一般可

48、采用往孔內(nèi)輸送,氯氣滅菌,的方法，或者采用輸送氯氣與酸化處理相結(jié)合的方法加以處理。,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57（三）管井腐蝕和堵塞的防治§1,2024/11/3 15:46,（,3,）在地下水礦化度較高、對(duì)金屬管材有強(qiáng)腐蝕性的地區(qū)（如沿海的咸水區(qū)，氯離子含量在,300,—,1000mg,／,L,區(qū)），成井時(shí)最好選用玻璃管或塑料管作井管，采用鋼絲、不銹鋼絲或玻璃纖維、增強(qiáng)聚乙烯作濾水管纏絲，采用尼龍網(wǎng)做包網(wǎng)。當(dāng)采用金屬井管材料時(shí)，可在管內(nèi)、外加涂料做防腐處理。,（,4,）在粉細(xì)砂層或中砂層中取水時(shí)，應(yīng)盡量加大濾水管的孔隙率和纏絲間隙。對(duì)于這類細(xì)粒含水層，以及在地下水

49、腐蝕強(qiáng)烈的地區(qū)，最好不用包網(wǎng)（因最易腐蝕、堵塞），而用加厚的填礫過濾器。,,,§,1,地下水資源的開發(fā),2023/9/17 19:57（3）在地下水礦化度較高、對(duì)金,2024/11/3 15:46,§2,地下水資源的保護(hù),地下水資源的保護(hù),，,就是保護(hù)地下,水量,不致很快被消耗，以致枯竭；保護(hù)地下,水質(zhì),不被污染和惡化；保證開采地下水后不致產(chǎn)生不良的,環(huán)境地質(zhì)問題。,其目的是為了保證長(zhǎng)期、安全地開發(fā)利用地下水資源。各國(guó)在采、排地下水的早期，多注重取得最大的供水與排水量，因而許多地方很快就導(dǎo)致了水位過大降低和水質(zhì)惡化以及其他環(huán)境地質(zhì)問題。進(jìn)入,70,年代，國(guó)內(nèi)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到不合理開發(fā)地下水資源的危

50、害，從管理地下水資源和保護(hù)地質(zhì)環(huán)境的角度出發(fā)，保護(hù)地下水資源,。,,2023/9/17 19:57§2 地下水資源的保護(hù)地下水,2024/11/3 15:46,（一）區(qū)域地下水位持續(xù)下降的實(shí)質(zhì)和原因,世界許多開采地下水的地區(qū)，均出現(xiàn)了地下水位大面積、大幅度持續(xù)下降。究其,實(shí)質(zhì),，就是在整個(gè)含水層或含水層的某些地段上，由于地下水的,開采量長(zhǎng)期地超過了補(bǔ)給量,，逐漸,消耗了永久儲(chǔ)存量,，并在一定補(bǔ)給周期內(nèi),得不到恢復(fù),的結(jié)果。在判斷某一地區(qū)是否會(huì)出現(xiàn)區(qū)域性地下水位持續(xù)下降的問題時(shí)，要特別注意它與降水補(bǔ)給周期性變化所引起的水位下降現(xiàn)象相區(qū)別。圖,11,—,5,所示，是石家莊地區(qū)由于地下水開采量超過

51、其補(bǔ)給量，所引起的區(qū)域地下水位持續(xù)下降的過程。邢臺(tái)百泉地區(qū)，雖因降水周期性變化引起地下水位多年下降，但從更長(zhǎng)的時(shí)間來看，水位可以得到恢復(fù)（圖,11,—,6,），故不屬于區(qū)域地下水位持續(xù)下降問題。,§2,地下水資源的保護(hù),一、區(qū)域地下水位持續(xù)下降的原因、危害及防治措施,2023/9/17 19:57（一）區(qū)域地下水位持續(xù)下降的實(shí),2024/11/3 15:46,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57§2 地下水資源的保護(hù),2024/11/3 15:46,引起區(qū)域地下水位持續(xù)下降的,原因,，可歸結(jié)為,四個(gè)方面：,（,1,）對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)條件，特別是對(duì)地下水資源的形成條件認(rèn)識(shí)不全

52、面，所,計(jì)算的允許開采量偏大，,因而導(dǎo)致,開采量長(zhǎng)期大于補(bǔ)給量,，引起區(qū)域地下水位持續(xù)下降。這種水位持續(xù)下降現(xiàn)象，一般以區(qū)域水位下降漏斗中心處的歷年最枯水位的變化反應(yīng)得最明顯。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57引起區(qū)域地下水位持續(xù)下降的原因,2024/11/3 15:46,（,2,）,不合理開采,所造成的地下水位持續(xù)和大幅度下降。所謂不合理開采，主要是由,開采地段、開采層次和時(shí)間上的,“,三集中,”,，以及開采管理上的無政府狀態(tài)所造成的。因此，有時(shí)雖整個(gè)含水層的補(bǔ)給量與開采量基本是平衡的，但由于某些局部地段或某個(gè)含水層位（或在某個(gè)深度上）,開采井過于集中，開采強(qiáng)度過大，

53、也將造成局部地段,或某個(gè)含水層的,水位持續(xù)大幅度下降,。例如，上海市區(qū)共有五個(gè)含水層，地下水儲(chǔ)存量相當(dāng)豐富。但是，有,87,％的開采量集中于,Ⅱ,、,Ⅲ,兩個(gè)含水層；其中，又有,84,％的水井和,80,％一,90,％的開采量，又集中在該兩個(gè)含水層的滬東楊樹浦、虹口和滬西的普陀、長(zhǎng)寧、靜安幾個(gè)工業(yè)區(qū)。因此，在這兩個(gè)含水層的上述地段形成了強(qiáng)烈的區(qū)域地下水位下降，形成了區(qū)域地下水位下降漏斗中心。它們也是,產(chǎn)生地面沉,降最嚴(yán)重的地段。而在集中開采區(qū)外圍或,Ⅳ,、,V,含水層中，地下水位下降并不顯著。,,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57（2）不合理開采所造成的地下水,2024/1

54、1/3 15:46,此外，有些水源地，因,開采時(shí)間過份集中,所造成的地下水位在某期間的大幅度下降，雖然不一定是持續(xù)性的，但是它也會(huì),影響抽水設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn),，并帶來其它危害。如農(nóng)灌井，如果其密度較大，并在干旱年份的旱季集中開采，則可引起水位相互干擾，并大幅度下降，使,出水量減少,，甚至出現(xiàn),“,吊泵,”,現(xiàn)象。上海市區(qū)的一些供夏季（,5,—,9,月）冷卻和降溫用的水井，因開采量特別大，結(jié)果導(dǎo)致該時(shí)期地下水位大幅度下降，井間干擾加劇，出水量減少；同時(shí)，也使地面沉降速率增加。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57此外，有些水源地，因開采時(shí)間過,2024/11/3 15:46,（

55、,3,）由于人為或自然因素變化導(dǎo)致,地下水補(bǔ)給量減少，引起區(qū)域地下水位下降。,① 由于人為或天然原因，使地下水主要補(bǔ)給來源的,地表水流量減少、斷流,，或使河床淤積，導(dǎo)致地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給量減少。例如，武威山前平原地區(qū)，十多年來（根據(jù),1980,年資料），由于上游山區(qū)興建水利工程，使河水對(duì)沖洪積扇地下水的補(bǔ)給量大大減少，導(dǎo)致沖洪積扇前緣地區(qū)地下水位下降了,3,—,10m,，使溢出帶泉水流量減少了,30,％一,70,％。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57（3）由于人為或自然因素變化導(dǎo),2024/11/3 15:46,一些傍河水源地，由于河流流量減少或斷流天數(shù)增加，或因河床

56、淤塞、滲透性變差等，導(dǎo)致地下水補(bǔ)給量減少，由此引起的地下水位下降更為明顯。西安市的洋河水源地，,1974,一,1976,年，由于河水?dāng)嗔魈鞌?shù)比過去增加，致使水源地地下水位在此期間下降了,6.8m,。,②由于森林被破壞及墾荒過渡等原因，導(dǎo)致區(qū)域氣候變化，,降水量減少，地面入滲條件變差，,使補(bǔ)給量小于開采量，引起區(qū)域地下水位下降。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57一些傍河水源地，由于河流流量減,2024/11/3 15:46,③,在水源地的同一水文地質(zhì)單元內(nèi)，由于,礦床或其他地下工程的深部疏干,，或由于水源地上游新建井群的截流，或外圍地區(qū)水井增加開采深度等人為原因，也可引起

57、某些水源地地下水位大幅度下降。,此外，由于開采地下水使區(qū)域,地下水埋深增加，包氣帶厚度加大，使大氣降水滲入補(bǔ)給量減少,，也會(huì)促使區(qū)域地下水位持續(xù)下降。某些以降水入滲補(bǔ)給的水源地，當(dāng)開采的水位降深較大（,10m,以上）時(shí)，這種影響特別顯著。,最后，隨著人類改造地面形態(tài)性質(zhì)的加劇，如,城市建筑物和阻水路面覆蓋面積的不斷增加,，原流水溝道或集水洼地的平整，區(qū)域排澇渠系的完善等，都會(huì)影響降水對(duì)地下水的入滲補(bǔ)給。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57③在水源地的同一水文地質(zhì)單元內(nèi),2024/11/3 15:46,（,4,）由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，人口的增長(zhǎng)及生活水平的提高，,對(duì)水的需求量

58、明顯增大,。人們明明知道已,超過地下水允許開采量,和已形成了區(qū)域地下水位持續(xù)下降，還要擴(kuò)大開采量，這就更加促進(jìn)了區(qū)域地下水位下降的速度，導(dǎo)致一系列環(huán)境地質(zhì)問題的發(fā)生。顯然，這是不合理的。但這種情況卻很普遍，應(yīng)引起高度重視，并采取防治措施。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57（4）由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，人口,2024/11/3 15:46,（二）區(qū)域地下水位持續(xù)下降的危害,區(qū)域地下水位的大幅度持續(xù)下降，不僅給水源地帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)產(chǎn)生種種環(huán)境地質(zhì)問題。,其主要危害有：,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57（二）區(qū)域地下水位持續(xù)下降的危,2024/1

59、1/3 15:46,（,1,）,由于區(qū)域地下水位下降，使,取水工程的出水量不斷減少,，有時(shí)必須更換抽水設(shè)備才能取水，使抽水成本不斷增加；嚴(yán)重時(shí)，,甚至使水井報(bào)廢,。許多大型水源地和井灌區(qū)，都存在此問題。山東淄河的沖洪積扇區(qū)，因大量取水，,15,年內(nèi)全區(qū)地下水位普遍下降了,10m,，最大者達(dá),30m,以上，使原有,2000,余眼淺機(jī)井及附近泉水全部枯竭。報(bào)廢機(jī)井、打深機(jī)井及更換水泵的經(jīng)濟(jì)損失達(dá),5000,多萬元。此外，耗電量的增加，使?jié)驳爻杀居稍瓉淼拿慨€,0.4,—,0.5,元增加到,1.2,元以上，使全灌區(qū)每年多耗電費(fèi),140,多萬元。該區(qū)內(nèi)大武水源地的地下水位下降更大，僅,1989,年較,1

60、988,年就下降了,21.75m,，降到一,10m,以下，最大埋深已達(dá),131. 71m,。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57（1）由于區(qū)域地下水位下降，使,2024/11/3 15:46,（,2,）,由于區(qū)域地下水位下降，可引起,地面下沉、地裂及地面塌陷等嚴(yán)重環(huán)境地質(zhì)問題,。地面下沉是目前世界上許多抽取地下水的平原區(qū)，特別是濱海城市所共同面臨的嚴(yán)重問題。一些地區(qū)的最大地面沉降值如下：美國(guó)的長(zhǎng)灘市，,9.5m,；東京，,4.6m,；大阪，,2.88m,；墨西哥城，,6m,；上海市，,2.37m,（,1921,—,1965,年）。國(guó)內(nèi)至少有天津、西安、太原、蘇州及臺(tái)北等,

61、36,座大、中城市，都相繼出現(xiàn)了地面下沉或開裂和塌陷等問題。東京、曼谷、倫敦、威尼斯等城市，因地面下沉都面臨著部分市區(qū)被海水淹沒的危險(xiǎn)；曼谷、上海等城市，由于地面下沉，使城市污水和雨水經(jīng)常積存于市區(qū)，不能及時(shí)排出。位于美國(guó)亞利桑那州皮納耳和麥里科帕城之間的井灌區(qū)，于,1948,一,1967,年間，地下水水位降低了,70,—,100m,，地面沉降量達(dá),l.2m,（最大達(dá),2.5m,）。,地面的不均勻沉降和伴生的地裂,，使該地區(qū)的整個(gè),灌溉系統(tǒng)、公路、鐵路、輸水管道等都遭到破壞,。最近，有一些生態(tài)和工程學(xué)家認(rèn)為，過量開采地下水是造成某些地區(qū)大地震（如,1985,年,9,月,19,日的墨西哥城）的原

62、因之一。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57（2）由于區(qū)域地下水位下降，可,2024/11/3 15:46,造成地面沉降的原因很多。目前國(guó)際上公認(rèn)的是，由于大量抽取地下水，地下水位大幅度下降，促使上部易壓縮粘性土層中的孔隙水排出，引起土層的固結(jié)壓縮，導(dǎo)致地面下沉。從上海市的地面沉降量與地下水水位和開采量的歷年觀測(cè)資料，可以看出地面沉降量與地下水開采量和水位降深變化的一致性（圖,11,一,7,）。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57造成地面沉降的原因很多。目前國(guó),2024/11/3 15:46,（,3,）,在沿海地區(qū)，由于區(qū)域地下水位的大幅度下降，破壞

63、了咸、淡水的天然平衡條件，引起,海水入侵,，使開采含水層水質(zhì)惡化。如美國(guó)加利福尼亞州的濱海地區(qū)，,1944,年地下水位尚在海平面以上,7.23m,，由于過量取用地下水，到了,1954,年，地下水位下降到海平面以下,5.2m,，引起海水嚴(yán)重倒灌，侵入沿海的,13,個(gè)含水層，使灌溉水質(zhì)惡化，,54×10,4,畝良田變?yōu)辂}堿地。大連市郊，在,1964,年以前，地下水開采量不大，基本上不存在海水入侵問題。此后，由于大量超采地下水，到,70,年代末期，地下水位比,1964,年下降了,10,—,40m,，導(dǎo)致海水嚴(yán)重入侵，某些水源地的氯離子含量已高達(dá),1300mg/L,。,§2,地下水資源的保護(hù),2023

64、/9/17 19:57（3）在沿海地區(qū)，由于區(qū)域地下,2024/11/3 15:46,（,4,）,由于區(qū)域地下水位下降，使一些著名的,巖溶大泉干枯，破壞了以泉源景觀為特色的旅游資源,。著名的濟(jì)南趵突泉等四大名泉、河南輝縣百泉及太原晉祠泉等，自,70,年代以來，由于區(qū)域地下水位大幅度下降，致使泉流量和涌勢(shì)大減，甚至出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的干枯斷流，使泉源旅游觀賞價(jià)值大減，并使泉口引水工程廢棄。,（,5,）,地下水位下降，還可造成,地下空氣缺氧,的災(zāi)害。在某些城市，由于強(qiáng)烈取水，使地下水位迅速降低。被疏干的含水層（段），通過水井或地下工程等通道貫入空氣。當(dāng)被疏干的含水層空間為強(qiáng)烈的還原環(huán)境時(shí)，貫入空氣與巖層孔

65、隙壁物質(zhì)及殘存水作用，使低價(jià)鐵變成高價(jià)鐵，從而消耗掉空氣中的大量氧氣。,1960,一,1971,年間，在日本東京的建筑施工中，曾多次發(fā)生由此引起的傷亡事故。,,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57（4）由于區(qū)域地下水位下降，使,2024/11/3 15:46,（三）防治區(qū)域地下水位持續(xù)大幅度下降的措施,最好的措施是防，把問題解決在出現(xiàn)之前,，以免造成嚴(yán)重后果。在水源地的開發(fā)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)地下水允許開采量及水資源的形成、分布特點(diǎn)，在開采量和開采井的布局上作出合理的安排，以避免開采后出現(xiàn)水位持續(xù)大幅度下降等環(huán)境地質(zhì)問題。,（,1,）,關(guān)閉某些水源地或減少開采井?dāng)?shù),，把開采量壓

66、縮到水源地地下水補(bǔ)給量所允許的范圍內(nèi)。這是一種在沒有條件進(jìn)行地下水人工補(bǔ)給的地區(qū)采取的消極辦法。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17 19:57（三）防治區(qū)域地下水位持續(xù)大幅,2024/11/3 15:46,（,2,）,調(diào)整開采布局,。這是用于改進(jìn)因不合理開采引起某些含水層水位大幅度下降時(shí)所采取的辦法。如可采取減小水井密度、擴(kuò)大開采區(qū)或開采層位的辦法；對(duì)厚大含水層或多層含水層，可實(shí)施分段或分層取水方案等。上海市為減少第,Ⅱ,、,Ⅲ,承壓含水層的開采強(qiáng)度，規(guī)定把新建機(jī)井主要打在第,IV,、,V,兩個(gè)含水層中。,（,3,）,加強(qiáng)地下水管理,，建立合理的開采制度。例如，為了防止過量開采和集中開采，可作出某些限制水井水位降深、開采量、開采時(shí)間及井間距離等的規(guī)定。,（,4,）,對(duì)含水層進(jìn)行,地下水的人工補(bǔ)給,，增加地下水總的可開采量。這是目前世界各國(guó)防止區(qū)域地下水位大幅度下降，擴(kuò)大地下水資源的最積極措施。這方面內(nèi)容將在后面進(jìn)行介紹。,（,5,）,建立和健全地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，,加強(qiáng)水情監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào),，盡可能早地發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)采取防患補(bǔ)救措施。,,§2,地下水資源的保護(hù),2023/9/17