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文档简介
1、 # 全国地下水资源及其环境问题调查评价一、总体成果与进展概述全国地下水资源及其环境问题调查评价项目2006年取得了明显的进展与成果。北方各主要平原(盆地)地下水资源及其环境问题调查评价在经过第一阶段四年工作的基础上,系统地开展了综合研究,完成了各平原(盆地)成果报告的编写和图件的编制及数据库建设,取得重大阶段进展:基本完成了我国北方八个平原(盆地)大约77万平方公里1/25万区域水文地质修测;完成了八个平原(盆地)地下水系统结构、补径排条件及其变化特征调查,取得了一大批新的地下水动态调查资料和阶段成果;开展了上述重点区域地下水功能评价试验研究,拓展了地下水评价范畴,更好地体现了地下水调查评价
2、的社会服务功能;以国际先进的信息化设计理念,建立了统一构架的地下水与环境数据库、流域(含重点区)数值模拟模型,初步形成了八个平原(盆地)地下水与环境动态评价能力;建立了规范的地下水与环境调查评价技术体系;开展了若干重大专题问题研究,地下水调查评价的科技支撑能力有明显提高;稳定了一支产学研相结全的骨干水工环队伍。正在实施的六个地调项目按计划完成了设计的各项实施工作量,年度进展明显。二、各工作项目进展与成果1.完成了五个平原(盆地)地下水资源及其环境问题调查评价成果报告,建立了调查评价空间数据库和初步构建了调查评价的技术支撑体系。本计划项目所属的准囑尔盆地、柴达木盆地、河西走廊(疏勒河)、银川平原
3、、山西六大盆地地下水资源及其环境问题调查评价项目完成了成果报告的编写,通过了承担单位的初审;建立了野外调查和成果数据库,通过了实施单位组织的预审。(1)采用钻孔资料收集、补充钻探、物探等手段,查明了平原(盆地) #地质结构,建立了地质结构模型。Materids亚砂土砂卵石(柴达木盆地地质结构模型图)第三系诚子纽矣三系王吴组三擂系二卷系石炭系典陶系建武系太古異 1III(太原盆地地质结构模型)(2)开展了各平原(盆地)水文地质条件及其变化调查,初步查明了水文地质条件,划分了地下水系统,建立了水文地质概念模型。图4.1柴达木盆地含水厦系统ft扮图1松敵岩英孔嚓含水层2碎炳特英裂|杲孔踐含术层3碳雌
4、岩类駁RWSiW含水层4变鹿岩类裂型含水层5経岩类锄含水去6炉能结泾會水民7MU1*系境&磁地下水系狡界线9.锻地F水系连界线10*1-水系8E界线.舎水斥系统界裁评价了地下水资源评价,调查了地下水开发利用现状和开采量,对地下水资源潜力进行了评价。在重点地段进行了地下水数值模拟。开展了水资源优化配置研究,建立了优化配置模拟模型。(柴达木盆地地下水潜力分区图)(4)查明了各平原(盆地)存在的主要环境地质问题,首次尝试开展了地下水功能评价。 较强D一般较弱愉次市弱祁县汾阳县,N械/7悯县/10203040km(太原盆地地下水综合功能分区图) #较强D阳曲线较弱D弱文為飓平遛县o2040km(太原盆
5、地地下水资源功能分区图) 阳融榆次帘祁县介阳县,&No2040km较弱(地下水生态功能分区图)5)在综合研究的基础上,提出了各盆地地下水开发利用规划,为地区社会经发展规划提供了依据。6)编写了全国地下水资源及其环境问题调查评价技术要求系列,提出了地下水功能评价方法,为全国地下水资源及其环境问题调查评价提供了技术支撑,开发了地下水资源调查信息系统和成果管理系统,初步建立了地下水动态调查评价平台。閱也下水资涯调查数届录入系纯一-水文堆嚴钻孔徐合表回田閱也下水资涯调查数届录入系纯一-水文堆嚴钻孔徐合表回田文件(E)编岳(或视戳刃查询(选顶(9帮助(H)DX,OK41!sa=。环境地质问题雌国岩沼塌陷
6、野丹应表圉地裂缝野外堀台调芝表:圉土地克淇化野外谀査表:圉土地盐渍化野外训查表【国地下水污染垸合训査表白。实验与勘探:骂槽探野刃瓏工记录表1fHJ朝探测深成果汇总表:罔试坑渗水试骏观测记录丧圜扌曲水试務成果表=0动态监测数据圍地下水观测井基本情况衣:須分区地下开采重统计汇总表:圍地下水位统测野外记录表图地下氷位统测汇总表占。实验与测过骂地T水质现场测试成果衣雪岩土样品采凭表圍野外水样采集记录表图测试数据元数据表烦据综合整瑾圍地质项目淡料整理汇总衣骂国昆经济及用力:规划数据表=)。综台研究与分析成晃i匸0环境地质间迦圍土地荒淇化分区描述我:丄河土册知知L/4A.F?*寸聽毛水文地质钻孔综合表讨孔
7、统一编号09755092355531701-|钻孔野歼编号09755z092纬度3555*31.7*地面高程5)3160.C(:坐咏3983546.244T坐标16944130.717孔口高程(23150.地理位置青潯召娜兰县丢巴红圣村钻机类型SPC-300H幵孔时间2002-10-01钻孔类割|水文地质站孔勒探一终孔时间2001-10-12井斜终孔直径(师)幵孔直径亦)500终孔深度6036.钻孔地层描述记录表社孔野外漏号地理检置青冏省幕兰县香巴合红毘村飜S名土岩序弓地层地质描迓阀标港|丄|叮|地层描沐顶盛匕井言结掬|填媒止水丨测井曲线丨含水层划分|閱也下水资涯调查数届录入系纯一-水文堆嚴钻
8、孔徐合表回田閱也下水资涯调查数届录入系纯一-水文堆嚴钻孔徐合表回田圍幵始|妙少宜d|1砂加兮我的文普|國畑回缸肚Adcb6Photos|孚遼丢留泅也16:06本年度全国地下水资源及其环境问题综合评价及专题研究制定了“全国地下水资源及其环境问题”综合研究与“图集”的编制方案;基本完成了区域地下水动态评价平台集成;同时积极与各盆地(平原)联系,与各盆地同步开展了地下水系统研究、地下水功能评价、地下水循环演变等七个专题研究,总体成果报告的编写和地下水资源与环境图集的编制工作正在紧张进行中。2.华北平原东部浅层地下水开发利用示范项目主要进展:1)收集整理了大量的国内外浅层水开发利用的有关资料,并建档登
9、记,对部分重要资料做统计分析和制图,查明了华北平原东部区域浅层地下水分布情况,尤其是衡水市和沧州市浅层水文地质条件,重点是作为浅层水储水介质的上更新统上部(Q31)和全新统(Q4)。2)围绕衡水、沧州示范场建设,重点开展了区域水文地质调查,完成了调查面积600多kn】2,野外采水样23组,其中浅井7组,面上土壤包气 带样205个。并进行了全部土样含水量自测,样品全部送测。3)在广泛查阅国内外研究成果、文献和野外调查的基础上,对衡水、沧州示范场进行了详细的设计,并首次使用立体防渗膜技术,用于浅层水土资源改造利用,相信会取得满意成果。4)为了进行浅层咸水开发利用示范试验,对示范场范围浅层地层结构进
10、行了解,为此利用过去综合钻浅部地层资料,施工了7个11米浅钻。建立示范井4眼,井深50m,其中800mm大口径抽水井1眼,水位观测孔3眼,进行了建井抽水试验,计算了有关水文参数。5)为了从广阔视野多角度研究浅层地下水与其它含水层间的水力联系,完成了衡水示范试验场1080个台班的不同深度机井的抽水试验,取得观测数据万余条,采集样品30组,共150件水样,包括同位素,14C,水质全分析,微量元素,36C1等。抽水期间,同步观测了试验场中的其它8个井(孔)和两眼附近的民用机井,对水温、气温、流量、电导、溶解氧等也进行了系列观测,目前抽水试验仍在进行中。主要成果:1)根据国内外浅层水开发利用的有关资料
11、,初步总结了浅层地下水开采利用情况微咸水、半咸水在我国有广泛的分布,尤其是北方和沿海地区,如黄淮海平原、松嫩松辽平原、西北内陆盆地等。新一轮全国地下水资源评价不仅评价了淡水(矿化度lg/L)的可开采资源,而且还评价了微咸水(矿化度l-3g/L)和半咸水(矿化度3-5g/L)的可开采资源。评价结果是:全国微咸水可开采资源量144亿山3/年、半咸水可开采资源量54亿山3/年。建国以后,全国地下水开采量一直呈明显增长趋势,特别是20世纪70年代以来,开采量增加速度很快,1999年地下水微咸水和半咸水开采量58亿m3/年。微咸水、半咸水本身可以直接作为农业灌溉用水和部分工业用水,有许多成功事例,缓解或
12、部分解决了当地的水资源紧缺状况。女口:沧化集团15万吨PVC树脂厂大丰庄地下咸水水源地水文地质详查(1999年8月完成),查清了工作区水文地质条件,选址了咸水水源地,提出了开采方案;沧州市第四系咸水水文地质调查评价(2005年3月完成),基本查清了沧州市地下咸水的埋藏、分布、赋水条件、水量水质分布等,提出了开采利用规划建议。在浅层咸水改造利用方面:在南皮、新集、曲周三个典型地段进行了实验研究,研究了咸水灌溉、人工排咸、自然补淡及加速咸水体淡化过程的技术方法,取得了水盐运移、咸水灌溉与改造的系列研究成果。根据初步统计,目前全国每年微咸水的开采量为55.7亿m3,半咸水的开采量为1.5亿m3。利用
13、微咸水、半咸水的省份主要是河北、山东、甘肃、内蒙古、陕西、宁夏等,它们的利用量分别是21.9亿山3/年、15.7亿山3/年、8.0亿m3/年、5.2亿(113/年、5.4亿昭/年、0.8亿皿3/年。所以,目前微咸水尚存在开采剩余量8&3亿m3/年,半咸水尚有开采剩余量52.9亿皿3/年。微咸水、半咸水多数分布于浅层含水层,含水层地下水位埋藏浅,蒸发积盐造成了地下水咸化,如果采取增加微咸水、半咸水开采力度,降低地下水水位,增加降水、地表水入渗补给,加快水循环速度,可以逐步使微咸水、半咸水向淡化方向发展,从而增加淡水可开采量。在浅层劣质水开发利用方面:国际上许多国家个地区(以色列、澳大利亚、美国、
14、比利时、英国等)都进行了大量探索研究,并取得了许多成功的技术与经验。在微咸水直接利用方面,以色列在开发利用其南部地下咸水资源的工作过程中,探索出一条直接利用微咸水资源的有效途径。即在大量水、土盐分运移实验的基础上,确定作物种类、生长期、土壤盐分、地下水位和咸淡水配比等因素之间的关系,并利用冬季雨洪淋滤洗盐的气候条件,对农作物进行咸淡水混合灌溉。目前已在12种经济作物、树木和园艺作物获得成功。以色列政府计划微咸水的利用将由目前的1.45亿n】3/年增至2020年的1.65亿n】3/年。美国加利福尼亚州至乔昆灌溉区采用明沟、暗管和竖井排出浅层咸水,将排出水与淡水混合后用于灌溉。澳大利亚科学家应用遥
15、感、地理信息系统空间分析技术,并结合野外监测实验,研究植被生长和地下水位、含盐量、土壤质地及地面坡度的关系,最终确定适宜植被生长的土地景观,制定植被种植方案。在咸水淡化处理方面:早在20世纪60年代,以色列就已开始研究咸水淡化方法。在诸多方法中,反渗透法被认为是较为有效和经济的方法。整个净华过程主要是由高压强迫咸水通过多层薄膜,得到60%的净化水和剩余的高浓度咸水。目前咸水淡化能力达到400万吨/年。澳大利亚利用太阳热辐射技术进行咸水淡化处理,利用含水层储存运移和回采技术收集利用雨洪和浅部劣质水资源。比利时科学家在沙丘含水层上修建处理池和渗池,通过微孔过滤、筒式过滤、反渗透、紫外线照射等方法进
16、行雨洪及劣质水资源的处理回收。该领域的研究方向主要在于微咸水灌溉过程中水土盐分调控理论技术研究;雨洪及劣质水资源综合利用技术研究;浅层地下水开采井施工工艺研究。在浅层地下水开采井方面:由于浅部微承压含水层往往厚度薄、颗粒较细、渗透系数小,一般开采井的出水量受到限制,为克服这种矛盾,须通过增大过水断面的面积,以提高地下水进入井孔的能力。目前对于浅层地下水的开采,国内外采用的开采井类型主要有管井、大口井、辐射井、坎儿井、水平井、子母井等多种。对于潜水和微承压含水层而言,井型的选择较为重要,它在很大程度上影响单井涌水量。华北平原东部浅层地下水开采主要采用管井、大口井和辐射井,其适用范围为:管井。井径
17、为501000毫米,常用150600毫米;井深为20-1000米,常用300米以内;地下水埋深在能解决抽水的情况下,不受限制;含水层厚度一般在5米以上或有几层含水层;适用于任何松散和基岩含水层;单井出水量一般为500-6000米3/日,最大20000-30000米3/日(照片1)。大口井。井径为2-12米,常用48米;井深30米以内,常用620米;地下水埋深较浅,一般在12米以内;含水层厚度一般在5-20米;适用于补给条件良好,渗透性较好,渗透系数最好在20米/日以上,适于砂砾含水层;单井出水量一般在500-10000米3/日,最大20000-30000米3/日(照片2)。辐射井。井径为2-1
18、2米,常用48米;井深30米以内,常用6 20米;地下水埋深较浅,一般在12米以内;含水层厚度一般在520米(以上同大口井),其特点是能有效的开采水量丰富、含水层较薄的地下水和河床下渗透水;适用于含水层补给条件良好,含水层最好为中粗砂或砾石,并不含漂石;单井出水量一般为5000-50000米3/日。关于细颗粒地层过去一般作为弱含水层或隔水层处理,所以针对性的研究其有关水文地质特性的文献记载较少。2)较深入掌握了华北平原东部和重点地区浅层地下水分布规律,初步总结了基本的几种有效开发利用方式华北平原第四系由老至新划分为下更新统、中更新统、上更新统、全新统。浅层地下水,在全淡水区为第1+11含水组,
19、在有咸水区为第I含水组。有咸水区浅层水底板埋深一般4060叭主要赋存的地层为上更新统(Q3)上部和全新统(Q4),上更新统(Q3)为一套冲湖积堆积物,中东部区为黄色、灰黄色粉土,粉质粘土夹粉细砂、中细砂层。底界埋深一般120170ni,厚度50150m。全新统(Q4):是一套以冲积为主,夹湖海相沉积的堆积物,由含淤泥质粉土、粉质粘土夹细砂粉砂组成,结构松散。底界埋深15-30m,厚度一般2030m。衡水地区位于华北断拗次一级构造一临清台陷的南部。上更新统(Qpl):以冲洪积成因为主,间有沼泽相、牛馳湖相沉积物。岩性以灰黄、黄棕、棕黄色亚粘土、亚砂土夹细、粉砂为主,底板埋深150-180nb厚度
20、120-150m;全新统(Qh):以冲积成因为主,间有河间洼地、牛轨湖相沉积物。岩性以灰、灰黄色亚粘、淤泥质亚粘土、亚砂土及透镜状细砂、粉砂为主,底板埋深20-40mo在中东部平原区,浅层淡水下部广泛分布咸水,由咸淡水分界线向渤海方向,咸水体逐渐变厚。埋藏深浅不等,在河道带一般10-30m,深者可达50-70m;在古河道间带、交接洼地和滨海地区小于10叽其底界在咸淡水边缘地区小于40m,大部分地区为40-120m,沿海地区大于200mo浅层地下水补给来源主要是大气降水和地表水体的入渗,可占总补给量的70%以上,其中降水补给量占65%左右。浅层地下水径流方向基本与含水层结构、地貌变化方向一致。由
21、山前平原至滨海平原,由河道带上游至下游,径流强度逐渐减弱。山前平原水力坡度0.51.8%。,导水系数介于500-1000m2/d;中部平原水力坡度0.2505%o,导水系数100500m2/d(河道带)及50100m2/d(河间带及洼地);致使地下水渗流十分微弱。地下水埋藏浅(一般小于4m),因而蒸发较强。地下水以垂向水循环交替为主,即垂向降水入渗、灌溉回渗补给-人工开采蒸发排泄的循环方式。滨海平原水力坡度0.10-0.25%o,导水系数一般小于50m2/do地下水开采很少,很多地方仍处于天然的降水入渗-蒸发型。从区域上看,浅层地下水排泄除了蒸发消耗。尤其是近年来,浅层地下水资源开采有逐年增加
22、之势,减少了蒸发量。浅层地下水最低水位一般在6月底至7月初的开采初期;进入7月中下旬降水补给期,水位上升,至次年开采期前2月底至3月初出现最高水位。地下水化学特征,随着地貌及地下水补径排条件的变化呈规律分布。山前平原及中部平原古河道带或者地下水垂直交替强烈地带矿化度均小于2g/l;在河间带或河道不发育地段一般23g/l,多呈带状分布;河间洼地、扇间洼地边缘至中心一般由35g/1过渡到大于5g/1,多呈环状分布。目前地下咸水的开采利用方式主要有:直接利用、间接利用和咸水淡化。直接利用主要用于农业灌溉,直接开采矿化度为l3g/l的微咸水灌溉,在中东部平原区已非常普遍。自上世纪70年代中期以来,河北
23、省曾先后建立了13个综合试验区,其中,曲周县张庄和南皮县乌马营两个试点取得的阶段性科研成果,从实践到理论对咸水的利用作了比较全面的总结,为以后咸水的合理开发利用奠定了良好的基础。在滨海地区,咸水也可用于养殖业和种植业,改善农业结构。如利用地下咸水养殖河蟹和对虾,这样避免了因海水污染对养殖业造成的影响。黄骅市近年来成立了食用菌开发服务中心,组织攻关,着力研究利用盐碱地和地下咸水栽培食用菌技术,获得成功,用矿化度3.29.5时1的苦咸水栽培。间接利用方式包括咸淡水轮灌和混灌,轮灌是根据水资源分布、作物种类及其耐盐性和作物生育阶段等条件交替使用咸、淡水进行灌溉的一种方法。所谓咸淡水混灌是把较高矿化度
24、的咸水与淡水(地下淡水、河水、渠水等)按一定比例混合后用于灌溉(照片0),以降低水的矿化度,减轻盐分对作物及土壤的危害。咸淡水的混合比例应根据咸水的矿化度和当地淡水资源条件决定,原则是混合后的水要能够满足农业灌溉水质要求,或者能减轻盐害。混灌在提高灌溉水水质的同时,也增加了可灌水的总量,使以前不能使用的高矿化度咸水得以利用。咸淡水混浇在河北省已有多处试点,并向面上推广。衡水市桃城区河沿镇种高村就是试点之一,该村人口486人,耕地面积1414亩,现有机井8眼,其中深井和浅井各四眼,组成4个咸淡混交井,浅井井深50米左右,矿化度一般34g/L,单升出水量约18m3/h;咸淡水混合比例为1:2.77
25、,混合水矿化度15g/L左右。目前咸水、半咸水主要开发利用模式有:河北平原农业灌溉(浅咸深淡对井混灌)模式,莱州湾“温室大棚+深井咸水”养植模式,沧化集团咸水开发集中淡化处理模式和沧州沿海农村小型井采淡化生活供水模式等。总之目前微咸水的利用,主要体现在下面四个方面:农业灌溉,目前微咸水的农业利用方式是灌溉作物和冲淡盐碱土。利用微咸水灌溉作物包括微咸水直接灌溉、咸淡水混灌和咸淡水轮灌。水产养殖,微咸水水质稳定,无污染,比海水养殖安全。黄骅市和天津市滨海区进行地下咸水、微咸水养殖试验,都取得了成功。工业利用,工业上利用微咸水相对较多的是化工部门的冷却降温。、咸水淡化饮用,黄骅市部分村已经利用电渗析
26、或反渗透技术进行进行咸水淡化工程试验,开采3-5g/L的浅层微咸水,经淡化后矿化度小于lg/L,达到国家规定的饮水标准。海兴、青县也修建了咸水淡化工程,解决了部分村民的饮水困难。3)通过重点区水文地质补充调查,查明了衡水、沧州重点区浅部地层结构、浅层水分布特征衡水和沧州地区浅层地下水分布复杂,从淡水、微咸水、半咸水到咸水都有分布,其中淡水主要分布在西部,而东部淡水体分布主要受河道影响。 在衡水地区,上更新统底板埋深为150-180叭全新统底板埋深为20-40mo以冲积为主,间有河间洼地、牛轨湖相。以亚粘土、淤泥质亚粘土、亚砂土及透镜状细砂、粉砂为主。浅层水底界埋深50-70m,矿化度1.64g
27、/L到9.7g/L,动态类型表现垂向交替,为降水入渗一开采、越流、蒸发型。在衡水市,浅层地下水分布有全淡水区、半咸水区和咸水区三种类型(图1-衡水市浅层地下水分布图)。受河道影响,各区大体平行河道分布,离河近水质好于离河远水质。在沧州市,全新统(Q4),底板埋深30-40m;西部为细砂,东部为粉砂,厚度2-20m,单位涌水量2.5-5.0m3/h.m,TDS西部小于2g/L,东部大于2g/Lo第II含水组:(Q3),底板埋深120-220m,承压水,西部为全淡区,向东咸水体逐渐加厚,含水层厚度10-20m,岩性一般为细砂、粉砂。单位涌水量西部大于10m3/h.叫矿化度淡水一般小于1.5g/L,
28、咸水一般大于2.5g/L。动态特征也表现为垂向交替,为降水入渗一开采、越流、蒸发型(图2-沧州浅层地下水TDS分布图)。4)通过衡水、沧州示范场详细研究,查明了的浅部地层岩土颗粒分布包气带土壤盐分分布规律根据以往钻孔资料,编制的剖面(图3-南张家庄WS-NE方向水文地质剖面、图4-沧州市浅层水文地质剖面图)。图3和图4反映两种完全不同的浅层水分布类型,在衡水,浅层50米以上主要分布为咸水,而在沧州如上图所示位置,10-30米以上分布主要为淡水。沧州浅层地下水平面分布如图5所示(图-5沧州市浅层地下水水文地质图),浅层地下水水质分布如图6所示。衡水试验场浅部地层岩土分析表明,试验场区浅部地层中的
29、岩性比较细,粒度最粗的是粉砂土,其中泥质部分含量也比较高。粒径0.01-005伽1占60-70%,粒径0.05伽占23-27%,细颗粒为主。土壤盐份主要累积在1.5m处和4.5-5.Om以下,反映上部的盐份是受降雨与蒸发的影响,而下部更是受地下潜水水位和水质的影响(图7-衡水试验场盐土易溶盐含量剖面)。5)本着实验场长远建设与浅层水开发利用项目紧密结合的原则,对衡水和沧州示范场进行了较详细的工作部署在衡水示范场,设计农艺节水灌溉实验田8亩,分割田块16块,4种大宗作物采用多种灌溉方式和监测。为减小田块之间水力物质地上地下侧向交换影响和保证实验精度,在田块之间土壤层2m深度范围首次设计采取防渗膜
30、隔水技术。根据以往井孔柱状岩性分布和咸水埋藏深度(48m以上),示范场建浅水井(孔)4眼,其中较大口径(800mm)咸水抽水井1眼,井深50m,全水泥花管;浅层观测井3眼(浅观1至浅观3),井深各50m;设计咸淡水混合池一个,规格3.16*3.16*3.7m,底部高于地面0.5m(最低灌溉压,蓄水总量30方),钢筋砖混结构,下设出水阀门2个,上设一咸一淡入水孔2个,内外标有反向水位刻度,池顶设有浮标自动水位传导外读系统,咸淡灌溉用水比例可用两抽水井抽水量和池标直接实现控制(图8-衡水示范场浅层咸水开发利用部署图)。沧州示范场,根据对沧州浅层地下水现状调查,沧州四水实验场位于浅层全淡水区,目前淡
31、水大口径开采利用普遍。但一些地方浅层地下水出现水位下降,水位埋深过大,不适合土壤包气带研究。1996-2005年市区5g/l的咸水面积有8kn】2增至16km2,小于2g/l的淡水面积由87.8km2减至79.0km2,从应用性和解决实际问题上考虑。设计了两种浅层水开发利用类型。既在沧州市南郊区适宜的全淡水区,建立浅层淡水开发利用示范场1个,在沧州市北郊区建立半咸水和淡水开发利用示范1个,具体部署如图9(图9-沧州市浅层地下水位分布及开发利用示范布置图)。目前,衡水示范场机井建设接近完工,沧州工作正按计划开展。6)通过衡水试验场不同深度井的多孔抽水试验的水位动态观测资料分析,表明不同含水层间存
32、在不同的水力联系特性(1)第2、3、4含水层间水力联系较为密切;(2)咸水层与深层淡水间有一定的水力联系,但联系方式还有待进一步查明;(3)第5含水层与上部含水层间联系微弱,但动态趋势显示有联系;(4)5个含水层的水位总体变化趋势一致,受区域开采的影响明显;试验场周围民用机井水位动态变化表明,距抽水井500m以外,反映出含水层与抽水井水力联系不密切。200m以内,与抽水井含水层联系也密切。利用抽水井数据采用直线法求得的K值为6.75m/d,利用恢复水位两点法求参K值为&64m/do(照片3,照片4)7)通过野外不同深度的土壤采样含水量自测,土壤含水量平面分布,主要受河道灌溉和地下水位埋深影响,
33、剖面分布受岩性和灌水时间及水位影响较大。由于土样易溶盐分析送入试验室待测,这里仅依据自测的土壤含水量(%)资料,分析结果如图10图11(图10-衡水地区土壤含水量剖面分布,图11-衡水地区表层土壤含水量()分布)。初步的研究表明,当粘性土的含水率过低时,一般8%以下,浅层粘性土会形成节理或裂隙构造(照片5、照片6-大麻森乡安家村砖厂浅部粘性土裂隙,水位埋深6米以下,),会增强降水和地表水体的入渗补给能力和地下水补给量,对浅层地下水循环开发利用有利。黄河流域地下水均衡、循环和利用模拟与预测研究项目主要进展:1)在黄河流域布置了96套地下水自动监测仪,对地下水位进行了长期高精度监测;2)在黄河源区
34、的玛多县安装冻土监测仪1台,对黄河源冻土分布区的气温、降水、不同深度地温和湿度进行了长期监测,获得了大量黄河源区环境变化参数;3)在黄河全流域采集地下水化学样品100组,同位素样品150组,进一步查明了黄河流域的地下水化学和同位素特征;4)对呼包平原和黄河下游平原的土壤盐渍化进行了遥感解译,解译面积1万平方公里;5)在呼包平原和黄河下游平原进行了地表水入渗试验3处;6)利用GETFLOWS软件建立了黄河全流域地下水模拟模型,网格大小lOKmxlOKm,并对黄河流域的地下水状态、年龄和补、径、排条件进行了模拟;主要成果:1)监测表明,近50年来,黄河源区的降水量有所增加,但其湖泊面积却在缩小;冻
35、土层下限可能已经上升,现在永久冻土存在的下限为4300米;2)以2004年为基准年,评价了黄河流域各地下水系统的地下水、地表水开采量,并以此为基础对各地下水系统的地下水均衡状况进行了评价。评价结果表明,湼水流域地下水处于正均衡状态;银川平原、关中平原和黄河下游平原基本处于均衡状态,呼包平原、汾河河谷的太原、临汾、运城盆地处于负均衡状态。本次的开采利用程度计算,是在利用黄河流域地下水资源及其可更新能力研究中的各个省市的地下水可开采资源量的基础上,结合本项目2004年进行的黄河流域的地下水资源开采量调查结果计算而得.本表利用剩余系数来表示地下水的开采程度,其定义为:地下水剩余系数(Ks)=(地下水
36、可采资源量-地下水开采量)/地下水可采资源量按Ks可将地下水的开采系数划分为六个等级.Ks0.9,基本上未开采地区0.9Ks0.6,中等开采地区0.6Ks0.3,开采程度较高地区0.3Ks0l,开采程度很高地区0.1Ks-0.1,开采一补给平衡地区Ks20m的地区面积分别为56480km2、4640km21010km2,水位下降0-10m10-20m及20m的地区面积分别为66380km2、7390km2、2090km2o其中,京、津、唐地区地下水位总体上升,局部下降;河北中部、山东大部水位总体下降,局部上升;河南、河北南部,水位总体上升,局部下降。(图3-5X对于深层地下水,水位上升OTOm
37、、10-20m及20m的地区面积分别为33400km2s11610km2、5090km2;水位下降0-10m10-2Om及20m的地区面积分别为55370km2、23300km2.9220km2o地下水水位总体呈下降趋势,仅京津唐地区和河南新乡、延津一带呈总体上升趋势,其它地区总体下降,仅局部地区水位上升。(图3-6)o3)完成了自动监测仪安装选点在5个省级地质环境总站配合下,实地调研和考察了30台自动监测仪的安装位置、周边环境、井孔状况,进行了自动监测方案论证,填写了水位自动监测仪安装选点情况表。其中,新打井1眼,利用原国家级观测井16眼、省级观测井7眼、单位自备井1眼、民井等其他观测井5眼
38、,为下一步自动监测仪的安装调试做好了必要准备。4)进行了数值模型接口研究为了运行完善地下水数值模型,开展了数值模型接口研究,构建了模型数据文件生成系统。华北平原地下水流数值模型的模型边界、源汇项等各类数据以12个Access表的形式存放于Access数据库中,经过进一步转换后,输入数值模型进行运转。(1)模型边界输入格式华北平原面积大,水文地质条件复杂,不同地段具有不同的边界性质,对于各类型边界采用不同的处理方式。侧向径流边界以mapgis线文件的形式表示,属性中设置相应的“图元编号”。侧向径流量以Access表的形式给出,线文件中的“图元编号”与表中的“图元编号”字段相关联。黄河边界的处理根
39、据野外实际调查监测的资料情况来确定。视具体情况处理为水位、流量或混合边界条件。对于第一含水层(潜水含水层),渤海边界处理为水位边界,第二、三含水层作为流量或隔水边界,视具体资料而定。(2)源汇项模型输入格式要求地下水开采量以面和点元素两种形式输入数值模型。利用Mapgis文件中的“图元编号”属性与外挂的数据库连接。面元素输入格式,以县(市、区)为单位,按不同的含水层组,分别给出每个县(市、区)现状开采量。采用mapgis区文件格式,属性中包括“图元编号”,并且利用Access给出各分区的基本情况及开采量,在Access文件中,“图元编号”与Mapgis区文件相关联。点元素输入格式主要针对集中开
40、采水源地,以Mapgis点文件的形式给出,利用Access给出各集中开采水源地的基本情况及分层开采量,所采用的关联属性亦为“图元编号”。降水入渗补给量通过入渗系数与降水量来实现。降水入渗系数分区与降水量分布分区以mapgis区文件的形式表示。降水量分布分区以县级气象站降水量资料为依据。气象站的分布状况形成mapgis点文件,通过属性中“图元编号”与Access文件中月蒸发量、降水量资料相关联。通过县级行政区的农业灌溉量及相应的灌溉入渗系数分区来确定灌溉回归量。灌溉入渗系数分区以Mapgis区文件的形式给出,灌溉量的输入格式。河流是以线文件格式输入。对于要描述的河流,在mapgis的线文件属性中
41、给出各段的图元编号,并在Access文件中给出各河流段的渗漏量,亦用“图元编号”相关联。对于河流监测水位比较齐全的地区,应提供相关河流水位监测资料,以利于数值模型中对河流进行更为详细的刻画。除河流外的其它地表水体的也根据资料情况分别处理对待。(3)水文地质参数输入格式各含水层渗透系数分区图(MAPGIS格式)。潜水含水层给水度分区图(MAPGIS格式)。各承压含水层释水系数分区图(MAPGIS格式)。5)编制了地下水动态调查评价技术要求(初稿)9月份组织有关专家和部局领导进行了讨论,进一步明确了地下水动态调查评价工作思路和定位,邀请华北平原五省市参加单位的人员与项目组人员一起,进行了地下水动态
42、调查评价技术要求编制分工与技术讨论,初步形成了地下水动态调查评价技术框架,“华北平原地下水动态调查评价技术要求”(初稿)将于12月底提交,主要包括地下水动态调查、动态监测、动态评价、动态模拟、动态预测、动态编图等内容。6)其他工作进展丰水期地下水位统测。已经部署了12月份的水位统测工作,预计12月底完成野外工作,随后进入室内资料分析整理阶段。农业开采量调查监测。开展了农业开采量调查监测的前期准备工作。搜集了华北平原遥感影像,对地貌单元类型、植被覆盖类型、农田利用类型进行了初步划分,指导了农业开采量调查选点。形成了用实际调查监测与遥感解译相结合的方法进行农田灌溉开采量统计的工作思路。由于项目资金
43、未到位,2006年未进行专门遥感工作,将于2007年内完成。均衡法地下水动态评价模型。截止目前,均衡法地下水动态评价模型框架已搭建完成,但由于时间原因,缺少气象等资料,预计在2007年3-4月份完成初次动态评价工作。西藏“一江两河”地区干旱县地下水资源调查评价项目完成测绘面积4350km2,观测点345个,实测水文地质剖面12580m/8条,水文地质勘探孔135.5m/2个,2段6个落程的稳定流抽水试验,物探剖面电测深65点,水文测井420.5条件米,采集水样111件,颗粒分析土样39件。基本查明了该地下水分布规律和地下水开采技术条件,提出了合理开发利用地下水资源的技术方案,解决了10.56万
44、农牧民和210万头牲畜的饮用水难题,使3466.67ha农田得到保灌,近8000ha宜农荒地得以开发,解决了西藏15%以上人口的安居问题。(一)重点勘查与区域研究相结合,查明了地下水资源,提高了西藏高原地区水文地质研究程度西藏“一江两河”流域干旱县地下水资源调查,以解决干旱区农牧业、农田灌溉和人畜饮用水为重点,打破了传统的水文地质工作以国际图幅为工作单位的惯例,结合当地农牧业发展的需要,以农牧业人口较为集中、受干旱威胁较为严重,也是主要耕地分布区的主干江河支流中下游宽谷地带为重点工作区,除进行大比例尺系统的水文地质测绘外,还采用水文地质钻探与试验、水文地质物探、工程测量、动态观测和分析测试等主
45、要工作手段及大部分工作量;对人烟稀少仅有少量牧业的基岩山区作为一般工作区,采用遥感解译与水文地质路线调查相结合的方法进行工作。取得的主要成果有:查明了工作区各主要水文地质单元含水层的空间分布规律,含水层岩性、厚度、富水性、渗透性,地下水水位、水质动态变化特征,地表水、地下水转化关系,地下水补、迳、排条件和控制要素:计算了地下水天然资源量,并进行了均衡计算,对主要干旱区采用有限元数值法(解析法、开采资源模数法)进行了地下水开采资源评价。首次查明了工作区地下水资源量,并结合已有水利工程体系进行了地下水资源规划建议,结合地表水、地下水时空分布特点及农牧业发展对水资源的需求,提出了水资源的优化配置方案
46、及干旱区地下水开采技术件,为农牧业的可持续发展,合理开发利用地下水资源提供了科学依据。采用重点勘查与区域研究相结合的工作方法,查明了一江两河流干旱区可持续开发利用的地下水资源潜力,加深了对高原地下水资源认识提高了高原地区的水文地质工作研究程度,改变了“一江两河干旱区地下水资源贫乏”的说法,使“一江两河”干旱区地下水资源既有全面的反映,又有内在本质的揭示。(二)地下水勘查示范工程为干旱区供水指出了方向与途径“一江两河”流域是西藏水资源需求的重点地区,干旱县地下水资源调查工作始终贯穿为地方经济建设和国民经济建设服务这条主线,从解决干旱区农牧民的根本问题出发,结合地方农牧业发展的需要,在人口较为集中
47、,受干旱威胁较为严重的农区,结合地下水资源调查工作,以探采结合等形式,在扎囊县扎囊浦、扎期浦和林周等地,开展了成片区的地下水勘查示范工程一一“打井供水示范工程”和“地下水截潜供水示范工程”,成功地解决了长期以来受水资源困扰的干旱区农牧业、农田灌溉用水和人畜饮用水这一难题。地下水勘查示范工程的实施,使农作物产量在原来的基础上提高了23倍,也结束了农牧民群众长期饮用不洁净地表水和远涉背水作为生活饮用水的历史。与此同时,在进行地下水资源调查工作的基础上,成功地为拉萨市西郊水源地、日喀则市南郊水源地、泽当镇西郊水源地及林周、达孜、曲水、墨竹工卡、琼结、尼木、堆龙德庆、扎囊、桑日、白朗、南木林、拉孜、江
48、孜、谢通门答17个市、县城镇进行了城镇集中供水水源地勘查,找到了丰富的地下水源,建立了地下水集中供水水源地,解决了包括拉萨市西郊城区6万余人长期饮用不洁净地表水。饮用水严重不足的历史,结束了过去城镇居民生活饮用水分散取水、各自为政的混乱局面,规范了对减镇居民生活饮用水的管理(见下表)。类型块段名称布井数(眼)单井涌水量(m3/d)可开采量(10m7a)可灌溉耕地(ha)实施(规划)供水打井示范工程琼结县曲沟112110715941140实赧琼结县白松7012981246780实施扎糞县扎期浦261670601440实施扎糞县扎囊浦271677604633.33实施贡嘎县江雄1251087117
49、41600实施林周县林周盆地164187831562156部分实施江孜县日朗10312301462800部分实施江孜县康卓821005784733.33部分实赧江孜县卡、卡麦4J1336561600部分实赧白朗县强堆、彭果361326477400部分实赧白朗县杜琼143133115941873.33部分实赧白朗县嘎东8113261114733.33部分实赧日喀则市江当27216320764000实滋日喀则市曲美170170813321973.33实施日喀则市甲庆则471503631733.33规划拉孜县占宗148166424951873.33规划谢遁门县塔顶121100510261200规划截
50、潜工程扎糞县桑钦姆1270.20242.27实施扎糞县桑珠布182.5034.83实施在地下水资源调查工作基础上实施的打井供水勘查示范工程和城镇集中供水水源地建设,一定程度上缓解了一江两河流域干旱缺水面貌,从根本上解决了10万余人和200万头牲畜的人、畜饮用水问题,5.2万余亩农田得到保灌而稳产高产,近12万宙宜农荒地得以开发,解决了西藏15%以上人口的安居问题,在干旱区进行的地下水资源勘查示范工程,为一江两河流域干旱县提供了解决人畜饮用水和农牧业供水的方向与途径,打破了农牧业发展的资源“瓶颈”。缓和了由于水资源的供需矛盾突出而在很大程度上激化了的缺水地区的杜会矛盾,从而维护了社会秩序的稳定。
51、(三)为一江两河流域国民经济发展规划提供了基础资料一江两河综合开发,要以水利建设为龙头,可见解决水资源和水利设施对该地区农牧业开发的重要性。解决好这一问题对于西藏30%以上人口的安居工程,促进“一个中心,两件大事,三个确保”的顺利实现具有重要意义。在一江两河综合开发水利规划的审批中,专家们曾找出:“由于基础资料缺乏,报告中提出的地下水开采量偏小;推断的可供水量成果存在较大误差”。过去,由于一江两河流域水文地质研究程度太低,对该流域地下水资源的“家底”不清,以致地方政府在编制该地区各种国民经济规划因缺少水文地质基础资料而达不到应有的深度。一江两河流域干旱县地下水资源调查成果弥补了这方面的不足,作
52、为西藏国土资源综合规划、西藏一江两河综合开发规划、西藏自治区一江两河地区综合开发农业规划、西藏自治区一江两河中部流域地区土地沙漠化防治规划、西藏自治区一江两河地区综合开发生态环境规划、西藏自治区一江两河地区综合开发林业规划、西藏自治区一江两河地区水利规划和一江两河流域县级生态环境建设规划等系列国民经济规划编制的主要资料和重要依据。(四)为西藏地下水资源管理提供了技术支撑近几年来,在中国地质调查局、西南地调中心及中国地质科学院水文地质环境地质研究所的领导下,陆续安排开展的西藏“一江两河”地区干旱县地下水资源调查评价工作中,充分发挥了“3S”技术等新技术、新方法,特别是成果信息化在国土资源大调查中
53、的运用,探索建立了以县为单位的地下水资源信息系统。以MAPGIS作为数据接口和挂接平台,包括图形库和属性库两大部分,使之成为系统的有一定规律的信息类别。为规划、管理、保护和合理开发利用一江两河流域地下水资源提供了现代化的决策依据。(五)建立完善了西藏一江两河流域地下水资源评价体系及水资源评估过去地下水资源评价工作概况西藏一江两河流域干旱县地下水资源调查项目开展之前,区内水文地质工作仅有1:100万区域水文地质普查,只是沿主干河谷公路两侧范围有粗略的水文地质资料,工作精度甚低,对区内的水文地质条件了解程度甚低。在地下水资源评价方面,采用的主要方法为水文图成因分解法和降水入渗系数法,难以对干旱区地
54、下水资源特征形成较清楚的认识,甚止相差很大,对干旱区地下水资源规划缺乏指导意义。采用水文图成因分割法计算的地下水资源量主要是综合反映区内基岩山地裂隙水和河谷区第四系松散岩类孔隙水资源综合特征,而区内基岩山地裂隙水分布零星而贫乏,具有开发前景的地下水主要为第四系松散岩类孔隙水,急需开采的又为干旱片区的第四系松散岩类孔隙水,水文图成因分割法计算的地下水资源难以对此作出明确的回答,缺乏可供一江两河流域干旱区地下水资源综合规划和开发利用的地下水资源量信息。采用降水入渗系数法计算地下水资源主要是以大气降水对地下水的补给量表示地下水天然资源量,忽略了河溪水渗入对地下水的补给作用,而区内河溪水对地下水却具有
55、极强的补给作用,特别是在季节性河溪分布的干旱区中下游地带,丰水季节,支谷季节性河溪水对地下水的补给量可达地下水总补给量的62.21%,侧向潜流补给量可占总补给量的36.07%,二者之和可达98.28%,因此,对于一江两河流域干旱片区,采用降水入渗系数法计算的地下水天然资源量与实际的地下水天然资源量相差甚远,提供的地下水资源量难以作为一江两河流域干旱区地下水资源规划和开发利用的依据。综一所述,西藏一江两河流域以往的水文地质研究程度甚低,采用水文图成因分割法和降水入渗系数法计算的地下水天然资源量与实际悬殊太大,无法作为地下水资源综合规划的依据,对于这种情况,在一江两河综合开发水利规划的审查中,专家
56、们也明确指出:“由于基础资料缺乏,报告中提出的地下水开采量偏小,推断的可供水量成果存在较大误差。”针对上述特点,在西藏一江两河流域干旱县地下水资源调查工作中,为了使地下水资源评价更好地为区内水资源规划服务,建立了地下水资源评价系统,计算了干旱区季节性河流河水渗入对地下水的补给量、地下水侧向潜流补给量、渠道水渗入补给量、灌溉水入渗补给量和大气降水入渗补给量等各项补给量,较全面的反映了区内地下水天然资源的构成及其资源量,采用水均衡法、解析法、数值法等计算了区内有开采前景地带的地下水开采资源,为一江两河流域水资源综合规划和国民经济规划提供了可靠的水文地质依据。建立了地下水资源评价系统按地下水系统理论,建立地下水资源评价系统,在此基础上进行地下水资源评价。地下水资源评价系统的划分基本以所在评价区内的河流流域或小流域作为基本单元、以河谷一级分水岭为界进行划分;在各评价系统内,按地下水类型的不同划分为第四系河谷子系统和基岩山地子系统,第四系河谷子系统主要赋存第四系松散岩类孔隙水,基岩山地子系统主要赋存基岩裂隙水;在第四系河谷子系统中,为提高干旱区和主要水文地质单元的地下水资源评价精度,又划分出若干地下水资源计算块段.按此原则,区内地下水资源评价系统主要划分为拉萨河流域系统(I)、年楚河流域系统(II)和雅
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