水文地质学总复习

一、绪论1、水文地质学的简单定义水文地质学是研究地下水圈的科学。地下水：地壳浅部含水层中可供生产、生活使用的井、泉水；包气带水；特点是不能依靠重力流动。火山喷发伴随的水汽；（据E.K.马尔欣宁推算，仅千岛群岛因火山喷发，平均每年携出的水量约为500万吨。在地球内部很深的地方仍分布有大量水分。）矿物水；是赋存于矿物结晶格架内部和格架之间的水。上述地下水分布于地球表层以下各个层圈中，并彼此具有水力联系，参与地质过程而可以互相转化，构成统一的地下水圈或地下水系统二、地球上水的分布与循环1）、表部层圈水。统指地壳上半部（地表以下15km~17km深度范围内）到大气圈中的水。也即我们通常所说的自然界的水。大气水、地表水和地下水（指通常意义上的地下水）。化学状态以H2O的分子形式存在；物理状态有汽、液、固三态，以液态为主。2）、深部层圈水。地球深部指地壳下部到下地幔与地核之间的部分。根据地球演化与水起源的理论，这一部分所包含的水分比表部层圈要多得多。但高温高压的环境使水的物理化学状态发生了变化。自然界中的水循环1）、水文循环。所谓水文循环是指地球表部层圈中的水，即大气水、地表水及地壳浅部地下水相互间的交替转换过程。

2、地质循环。地球深部层圈水与表部层圈水之间的相互转化过程称为地质循环。三、地下水的赋存(一)岩石中的空隙1、孔隙由于松散岩石是由大小不等的颗粒组成，在颗粒或颗粒的集合体之间充满空隙，这些孔隙相互连通，呈小孔状，故称为孔隙。松散岩石中孔隙的多少用孔隙度表示，2、裂隙固结的坚硬岩石一般不存在或只保留有部分颗粒之间的空隙（或孔隙）。坚硬岩石主要发育各种成因的裂隙。分为成岩裂隙，构造裂隙和风化裂隙。坚硬岩石的裂隙发育程度通常用裂隙率表示。3、溶隙（溶穴）可溶性岩石，如石灰岩，白云岩等，在地下水溶蚀作用下产生的空隙（洞），称为溶穴。用岩溶率表示。（二）、岩石中水的存在形式按物理状态分：气态水，液态水，固态水。传统水文地质学重点研究液态水。根据其受力情况，又可以分为结合水，毛细水和重力水。矿物内部存在的水称为矿物结合水。结合水：强结合水（吸着水），弱结合水（薄膜水）。矿物中的水岩石中存在于矿物结晶内部或其间的水。分为结构水，结晶水和沸石水。结构水是以H+和OH-离子存在于矿物结晶格架中的水；结晶水是以H2O形式存在与矿物结晶格架中的水；沸石水是以H2O形式存在与矿物晶格之间的水。（三）、岩石的水理性质岩石的水理性质反映岩石储容或透过地下水的性能。与岩石的空隙性有密切关系。容水性岩石能容纳一定水量的性能。度量指标为容水度。容水度指岩石中所能容纳水的体积与岩石总体积之比。可用小数或百分数表示。由定义可见，容水度与一般岩石的空隙度相当。但膨胀性粘土饱水后体积会增大，容水度大于孔隙度。持水性岩石的持水性是指在重力作用下岩石仍能保持一定水量的性能。持水度：岩石在重力作用下释水后保持的水体积与岩石体积之比。在重力作用下岩石所能保持的水分主要是结合水，以及部分孔角毛细水。所以，粘性土持水度大甚至可与容水度相等，而裂隙岩石等持水度很小给水性地下水位下降时，饱水岩石中的水在重力作用下能否自由释出或释出数量的多少，即为岩石的给水性。用给水度度量。给水度（μ）：当地下水位下降一个单位时，在重力作用下，单位水平面积上岩石柱体所释出的水体积。以小数或百分数表示，无量纲粘性土给水度几乎为零，而粗粒松散岩石和裂隙岩石给水度甚至可以接近容水度。透水性是指岩石允许水透过的能力。评价岩石透水能力的重要指标是渗透系数。（四）、含水系统1、包气带和饱水带地表以下第一个连续的自由水面以上部分称为包气带，水面以下部分称为饱水带。2、含水层地下水面之下，经常为地下水所饱和的透水层称之含水层3、隔水层一般情况下不允许重力水透过或仅能透过极少量重力水的岩层属于隔水层。4、过度类型介于含水与隔水之间的岩层。如松散岩层中的含沙粘性土，固结岩石中的砂质页岩、泥质粉砂岩等。这些岩石中的水往往处于结合水向重力水过渡状态，寻常条件下能给出和透过少量的水。当存在水头差时，透水性能显著增强。含水层与隔水层具有相对性。判断岩层是否隔水，不能仅从岩性考虑，需要综合分析该岩层的厚度，分布状态实际承受的水头差以及所处的构造部位等。由于隔水岩层具有可转化的性质，在实际研究水文地质过程时，应该把研究范围内各种状态的岩层组合作为一个整体加以考量，这就是作为一个含水系统加以研究。含水层中的越流如果某一含水层的上覆或下伏地层为弱透水层。含水层就具有半承压性质。当这个含水层与相邻含水层之间存在水位差时，地下水便会从高水头含水层通过弱透水层流向低水头含水层。这种现象称为越流。四、地下水的类型（一）、地下水的分类目前较为通用的地下水分类方法，一是根据地下水的单一特征分类，如，根据地下水起源不同，可把地下水分成渗入水，凝结水，初生水，埋藏水等；根据地下水的矿化程度分为淡水、微咸水、咸水、盐水和卤水等；按地下水的埋藏条件，可将地下水分成包气带水、潜水和承压水等；按含水介质类型可把地下水分成孔隙水、裂隙水和岩溶水等。一是根据地下水的综合特征分类。有一种综合分类法综合考虑了地下水埋藏条件和含水介质特征，把地下水分成九种类型。分类孔隙水裂隙水岩溶水包气带水土壤水（气态水、结合水、毛管水、下渗或过路的重力水），季节重力水（上层滞水），过路重力水

裂隙岩层浅部季节性存在的重力水及毛管水裸露的岩溶化岩层上部岩溶通道中季节性存在的重力水潜水上部无连续完整的隔水层存在的各类松散岩层中的水基岩上部裂隙中的无压水裸露的岩溶化岩层中的无压水承压水山间盆地及平原地区松散沉积物深部的水组成构造盆地、向斜构造或单斜断块的被掩覆的各类裂隙岩层中的水组成构造盆地、向斜构造或单斜断块的被掩覆的岩溶化岩层中的水（二）、各类型地下水的特征1、包气带水包气带水是最接近地表的地下水，受气候因素影响最大。分布区与补给区一致。其中土壤水受毛管力和重力作用为主，因此主要作垂直运动（上层滞水可有水平运动，但不构成包气带水运动的主流）。补给以降水和灌水入渗为主，以及潜水和凝结水补给；消耗以下渗和蒸发蒸腾为主。2、潜水潜水是地表以下，第一个稳定的隔水层（或弱透水层）以上，具有自由水面的重力水。这个自由水面称为潜水面。潜水面距地面的距离称为潜水面的埋藏深度。由潜水面往下至隔水层顶板之间储存有重力水，称之为潜水含水层。潜水面距隔水层顶板的距离就是含水层的厚度（区域上来看，这个厚度通常是变化的）。潜水面的绝对高程就称为潜水位。潜水补给区与分布区基本一致。通过包气带直接与大气圈和地表水圈连通，直接接受大气降水、地表水以及凝结水的补给。水位、水量、水温水质等受气候和地表水文因素影响较强，具有明显的季节性变化特点。潜水受下垫面形态影响较大。山区和河流的上、中游地区的潜水通常以水平排泄（洪水期有时例外）为主，平原和河流下游地区潜水径流条件不佳，多以垂直方向排泄为主。认识潜水等水位线图也称潜水面等高线图。利用潜水等水位线图可解决下述问题：确定潜水流向；确定潜水面的水力坡度；确定潜水与地表水之间的互补关系；确定潜水面埋藏深度；推断含水层岩性和厚度的变化；根据潜水等水位线图可以合理布置取水或集水设施；通过时间同步的长系列潜水等水位线图，可以分析潜水的区域分布特点，为水资源的合理开发提供依据。3、承压水承压水是充满地表以下任意两个隔水层或弱透水层之间具有承压性质的重力水。由于承压水受限于隔水层之间，而且补给区和承压水主要分布区以及排泄区不一致，承压水在由补给区向排泄区运动过程中承受一定压力，其中向上的水压力作用于顶板，因此，区域上而言，在没有揭露承压含水层时，承压水的绝对水位是理论值。当通过钻井等手段揭穿了顶板之后，立即观测到的水位称为初见水位，其后，在无外部干扰情况下水位会因静水压力的改变而变动，直至一个稳定状态，称为静止水位（通常高于初见水位，可依此判别是否承压水）。此时的水面标高是真正的承压地下水的水位或测压水位。或称承压水头（承压水头理论上是指承压水的静止水位至含水层顶板的距离，也称之为承压水头高度）。地面标高与承压水位之差为承压水位埋深。承压水头高出地面称为正水头，低于地面称为负水头。承压水特征分布区与补给区不一致；承受静水压力；各要素动态变化不显著，受水文气象因素影响较小；含水层厚度不受季节变化的影响，一般为定值（但注意不像潜水资源那样容易获得补充和恢复）；水质不易遭受污染（但水的交替取决于承压水参与水循环的活跃程度）；承压水等水压线图承压水等水压线图是承压含水层测压水位的等高线图。注意等测压水位面是虚构的面。一般情况下，钻孔打到图上标示的水位并不能取到水，必须打到承压含水层本身才能有水。这是与潜水等水位图不一样的地方。因此，需要结合承压含水层顶板等值线图确定含水层的埋深。利用等水压线图可以解决下列问题：确定承压水的流向；确定承压水面的坡度；确定承压水与其他含水层或地表水之间的关系；初步判断含水层厚度和透水性等。承压含水层弹性储水与释水的度量指标是储水系数（或弹性给水度），物理含义是，当测压水位改变一个单位时，单位面积含水层柱体所增加或释放出的水量，无量纲。4、孔隙水储存和运动于松散沉积物或胶结不良沉积物孔隙中的地下水。洪积物中的地下水冲积物及湖积物中的地下水1）.冲积物中的地下水冲积物是经常性水流形成的沉积物。2)湖积物中的地下水湖泊是由河流、融冰、泉水、降水等水源汇集而成的大的集水盆地。湖积物中的地下水主要富集在滨岸地带。3）黄土中的地下水根据陇东董志塬等地的抽水试验成果分析，黄土层实际上是以孔隙储水为主，裂隙导水为主的孔隙—裂隙含水层，及具有双重介质的特点。但黄土地区地下水水质一般较差，矿化度普遍较高。4）冰碛物及冰水沉积物中的地下水冰碛物的特点是分选很差，而且含有大量粘土，一般不能构成含水层。因为冰融水的搬运作用，可以使冰水沉积物形成洪积物、冲积物以及湖积物等构成含水系统。裂隙水储存并运动于裂隙介质中的地下水称裂隙水。按成因分成：成岩裂隙水，风化裂隙水及构造裂隙水。裂隙介质及裂隙水的特点：裂隙介质的渗透性具有较强的非均质性和各向异性；渗透性往往随深度发生变化；储水能力不及孔隙介质（后者较有弹性）；裂隙介质的贮水性主要取决于整个岩层的孔隙和微小裂隙，而导水性能取决于一些大的裂隙和溶隙；应力与裂隙张开度有密切关系，因此对透水性有影响，故常常将应力与渗流耦合求解；构造和岩性影响裂隙水的形成，分布，数量甚至质量；由于岩石中裂隙发育的不均匀性，以及各个裂隙的导水能力差异，裂隙水有时有不连续性，导致地下水位反常，或同一岩层中地下水彼此没有水力联系等现象；由于裂隙介质贮水性能差，常具有较大的地下水位动态变化。岩溶水储存并运动于岩溶化岩层中的地下水称为岩溶水（喀斯特水）。特点岩溶含水介质具有多重性，裂隙流与管道流并存；层流和紊流并存；线性流和非线性流并存；连续水流与孤立水体并存。滨海及海岛中的地下水滨海三角洲地带地下水矿化度较高，不能用于居民生活供水（但也可以找到淡水含水层）。小型海岛一般无较大河流水体，地下水的补给主要靠大气降水。由于海岛四周是咸水体，淡水体往往浮托在咸水体之上。抽取的水量不应大于降水入渗补给量和侧向淡水补给量，否则会造成海水入侵。泉泉是地下水的天然露头。根据补给泉水的含水层的性质分为：下降泉，上升泉；根据出露条件，下降泉分为侵蚀泉，接触泉，溢流泉；根据出露条件，上升泉分为自流斜地泉，自流盆地泉，断层泉和接触上升泉五、地下水运动的基本定律

地下水与地表水或管槽中水的流动不同在于：①渗流通过的通道具有不规则性。——渗流通道由大小不等，形状各异的孔隙，裂隙（溶隙、溶穴）构成，——渗流质点运动的速度和方向不断变化；u31u132u2流线流线示意图（u1,u2,……表示液体质点的流速向量）流线的概念流线——是某一时刻流场内由液体流速方向所构成的一条空间曲线，该曲线上的每个质点的流速方向都与该曲线相切。因此，流线乃是矢量线，即在它上面每一点，场的矢量都位于该点的切线上。地下水与地表水或管槽中水的流动不同在于：②岩石骨架对渗流具有阻隔作用。——导致地下水流往往不连续，——地下渗流场中，地下水的运动要素（流速、流量、压强等）往往不是空间的连续函数（尤其是裂隙水流和岩溶水流）。（一）地下水运动的特点1、流动介质复杂——孔隙介质、裂隙介质（包括岩溶通道）；2、流动状态复杂——层流、紊流，稳定流、非稳定流。地下水在各类介质中运动称为渗流或渗透。渗流的区域称为渗流场。渗流的几个概念层流当液体流速较小时，液体质点做有序，互不混杂的流动称为层流。紊流当液体流速较大时，液体质点无序，互相混杂的流动称为紊流。渗流的几个概念稳定流：流场中任意点的所有运动要素（流速、流量、压强等）仅是空间坐标的函数称为稳定流；非稳定流：流场中任意点的所有运动要素（流速、流量、压强等）同时是空间坐标和时间变量的函数称为非稳定流。（二）地下水运动的基本规律①等效渗流概念及空间平均模式的物理模型所谓等效是指在保持岩层中渗透流量、渗透压强以及渗流阻力等效的原则下，假设实际渗流充满整个岩体空间（即忽略岩体骨架）。此时认为渗流是连续水流，渗流场中各运动要素同时是时间和空间的连续函数。u——渗透流速【LT-1】；Q——单位时间内透过过水断面的渗透流量【L3T-1】；A——过水断面（垂直于渗流的岩层断面）面积【L2】。v——渗流的实际流速（或实际平均流速）【LT-1】；Q——单位时间内透过过水断面的渗透流量【L3T-1】；A’——实际过水断面（垂直于渗流的岩层断面）面积【L2】。渗透流速与实际流速关系（二）地下水运动的基本规律②线性渗透定律——达西定律K——岩石的渗透系数（或称水力传导系数）【LT-1】；hw——水头损失，渗流通过的两过水断面之间的水位差【L】,J称为水力坡度或水力梯度；l——两过水断面距离（渗透长度）【L】。式中其他符号意义同前述。（二）地下水运动的基本规律水力梯度（或称水力坡降）反映了渗流流经两个过水断面之间水头损失的比例，或者说水力梯度是沿水流方向上单位渗透路径上的水头损失。达西定律是线性关系式，反映了渗流有序互不混杂运动的特性。达西定律可以很好的描述层流运动。因此达西定律是线性渗透定律。（二）地下水运动的基本规律③非线性渗透定律哲才（A.Chezy）公式：（二）地下水运动的基本规律生产过程中判别地下水流态通常十分困难。但自然界中大部分孔隙岩层、裂隙岩层以及溶蚀作用不十分发育的岩溶地层中，地下水运动基本都是层流运动。仅在大裂隙，溶穴和抽水井附近运动的地下水呈紊流状态。因此达西定律实用于大多数岩层的地下水计算。（二）地下水运动的基本规律④渗透性的量化评价——渗透系数渗透系数K的物理意义渗透系数反映了渗流的速度，因此与速度具有相同的量纲。说明当水力梯度一定时，渗透系数愈大，透过岩层的水量就愈大，岩石的渗透性就愈好；渗透系数与水力坡降成反比，渗透系数愈大，水力坡降就愈小，岩石透水性好，水头损失就小。因此渗透系数能定量反应岩石的渗透性。渗透系数的进一步讨论渗透系数取决于孔隙度，孔隙通道的直径以及裂隙的张开度。也就是说，介质颗粒愈粗，孔隙度愈大，裂隙张开度愈好，或者说孔隙度和裂隙率愈大，渗透系数愈大，透水性愈好。由于K与n的一次方成正比，与a,b的二次方成正比，因此，空隙大小对渗透系数的影响比空隙多少的影响要大。（二）地下水运动的基本规律⑤水头、水头损失的概念hahbAB地下水的水头线由于一般情况下水力梯度很小，在实际应用时，往往取两断面间的平均水力梯度，即：地下水渗流的连续性方程：（二）地下水运动的基本规律2）承压水运动方程假设承压含水层具有可压缩性，且符合弹性理论，并设渗透介质及渗流本身的压缩与膨胀主要发生在垂直方向上，其余方向认为是不变的。则水的密度和介质的孔隙度都是压力的函数。令分别称S为贮水系数（或弹性给水度）T为导水系数。若用H表示水头，上述方程可表示成：承压含水层存在越流时设上、下弱透水层厚度分别为1、M2；渗透系数分别为K1、K2。由于K1、K2<<K，可近似认为水垂直通过弱透水含水层进入主含水层以后折向水平流动。此时，越流含水系统地下水运动方程可表示成称为越流因素，量纲【L】越流方程可写成：称为越流系数3）潜水运动方程但潜水体积随自由水面变化，因为有外部水量通过自由水面进入潜水含水层。所以，对三维潜水流必须加上潜水面的边界条件。由于降雨或其他原因由外部注入的水量与潜水面下降疏干出来的水量之和就应该是：潜水二维流偏微分方程的推导裘布依（Dupuit）假设潜水面比较平缓；垂直流速可以忽略不计，或者说水头不随深度变化；任意过水断面上的水平流速相等；含水层底板是水平的。即令潜水二维流偏微分方程：若底板是倾斜的，设底板方程为：b=b(x,y),潜水偏微分方程可表示为：4）汇源项有汇源项时，承压水流动方程可表示成：W称为汇源项。对地下渗流场而言，W为正时表示是汇，W为负时表示是源。习惯上以抽水为汇，注水为源。有时为了书写简洁，往往把抽（排）、注水与越流、入渗等捆绑在一起，统称汇源项。⑧地下渗流的定解问题及求解方法泛定方程与定解条件同时构成渗流场的定解问题。1）初始条件所谓初始条件就是在解非稳定流时给定计算起始时刻渗流场内各点的水头值。一般表述为：式中，——渗流域；

——渗流域内已知函数。2）边界条件a)第一类边界条件或称已知水头条件。即边界上每一时刻的水头都是已知的。一般表述为：式中，S1——渗流场边界曲面；

1——二维渗流场边界曲线；

——边界曲面上的已知水头；

——边界线上的已知水头。b)第二类边界条件,也称已知流量边界。此时水头对于边界的法向偏导数已知或边界上单位面积或长度的法向流量已知。一般表述为：为隔水边界C)第三类边界条件,又称混合边界条件。一般表述为：式中，、为边界上的已知函数。3）求解方法直接积分法，数值法，势函数法，复势法等地下水运动二、井流计算一、基本概念一）地下水开采井分类根据水井贯穿含水层的状况：完整井；不完整井。根据水井揭露的含水层性质：承压含水层完整井，承压含水层不完整井；潜水含水层完整井，潜水含水层不完整井。二）与抽水有关的几个术语静水位（初始水位）H0(x,y,0)：——未抽水之前，或者说未经人为扰动时的地下水位（标高）。动水位H(x,y,t)：

——抽取地下水时，在影响边界范围内，任意点的地下水位。影响边界：——抽水井抽水时，渗流场中水力坡度为零的曲面或曲线称为抽水影响边界。降落漏斗——渗流场中有汇点时，由影响边界至汇点（抽水井中心），水头下降形成的以抽水井为中心的漏斗状的凹形曲面。称之为降落漏斗。水位降深s(x,y,t)——降落漏斗内任意点的静水位与动水位之差称为水位降深；s(x,y,t)=H0(x,y,0)-H(x,y,t)有抽水井的地下渗流场真正达到稳定状态需要满足下述水文地质条件：①含水层有侧向补给，且侧向补给量等于抽水量；②降落漏斗区有垂向补给，如潜水接受降水入渗补给，且补给量等于抽水量；③地下水系统底界有越流补给抽水含水层，且补给量等于抽水量。二、稳定井流一）承压完整井设在均质，各项同性，厚度处处为M的承压水含水层中，渗透系数为K，初始时刻，含水层中水位处处为H0。承压水稳定流方程为：设有半径为rw的完整井抽水，成为渗流场中的汇点。渗流场中的地下水呈径向流流向抽水井，影响半径为R。在柱坐标(r,,z)下承压水径向稳定流方程可表述为：抽水达到稳定时，在径向坐标r处取与抽水井管同轴的圆柱面为过水断面，则当抽水井抽水量为Q时，过水断面的流量也等于Q。此时，水头是对称的，与无关。即：。柱坐标方程变为：

承压水完整井流的定解问题：Hw——抽水井水位因为：由达西定律可知断面上的流量：因此有sw——抽水井中心水位降深如果在降落漏斗范围的渗流场中，距抽水井分别为r1，r2处有两眼观测井，观测到水位分别为H1，H2，则定解问题可改写成：二）完整的潜水井设在均质，各向同性，潜水面水平，因而含水层厚度基本不变的潜水含水层中，渗透系数为K，初始时刻，含水层中水位处处为h0。即满足裘布依（Dupuit）假设潜水面比较平缓；垂直流速可以忽略不计，或者说水头不随深度变化；任意过水断面上的水平流速相等；含水层底板是水平的设有半径为rw的完整井抽水，成为渗流场中的汇点。渗流场中的地下水呈径向流流向抽水井，影响半径为R。柱坐标下潜水稳定流方程可表述为：抽水达到稳定时，在径向坐标r处取与抽水井管同轴的圆柱面为过水断面，则当抽水井抽水量为Q时，过水断面的流量也等于Q。此时，水头是对称的，与无关。而且由于含水介质是均质各向同性，即Kr=K=K。柱坐标方程变为：把h2看做一个变量，通过线性化变化，使方程变为：h——潜水含水层厚度定解问题如果在降落漏斗范围的渗流场中，距抽水井分别为r1，r2处有两眼观测井，观测到水位分别为H1，H2，则定解问题可改写成：三、非稳定井流一）承压含水层完整井非稳定流的泰斯（Theis）解

设均质、各向同性、等厚、水平延伸的无限含水层中，初始时刻渗流场中任意点，。当抽水水头下降时引起的水量释放是瞬时完成的。设有井径无限小（设为rw）的完整井进行定流量抽水，成为渗流场中的汇点。渗流场中的地下水呈径向流流向抽水井，并服从达西定律。在柱坐标下承压水非稳定流井流的定解问题：s=H0-H——水位降深解析解称为泰斯（Theis）公式W（u）称为泰斯水井函数在单井抽水的地下渗流场中，任意时刻t，任意点（距井中心（原点）距离r）的水位降深均可通过求出u，查表求W（u），代入泰斯公式的方法得到。考察泰斯井函数，当u很小时，级数展开式第二项往后为高阶无穷小，可忽略，泰斯水井函数为：研究表明，如u0.01时相对误差<0.25%；当u0.1时相对误差<5%。称为雅柯布（Jacob）公式二）潜水含水层完整井非稳定井流的布尔顿（Boulton）解布尔顿假设：含水层为均质各向同性，底板水平的无限含水层；初始自由水面水平；完整抽水井在无限含水层中是一个汇点（井径无限小）；定流量抽水，降深s(rw,t)<<H0；水流服从达西定律；抽水时含水层中的水不能瞬时释放，存在滞后现象。若抽水开始，在至+时间内有s，则单位面积含水层排出的水来自两部分：一是弹性释放水，瞬时排出，量是Ss；一是重力疏干水，排出滞后，在t（t>）时刻排出的水量为se-(t-)。——经验系数，称1/为延迟指数。愈大，延迟愈小。抽水至t时刻，此前延迟排出的水（时s产生的）开始补给潜水，补给的水量为：潜水完整井二维非稳定流运动方程可表示成：定解问题：布尔顿给出解析解：抽水早期：抽水中期：抽水晚期：式中：

——疏干因素，【L】；

——无压含水层A组井函数；

——无压含水层B组井函数；

——零阶第二类变形贝塞尔函数。四、求水文地质参数1、利用泰斯公式确定水文地质参数①配线法对泰斯井函数和两边取对数，得到：显然，在双对数坐标系内，s—t曲线与标准曲线具有相同的形状，只是纵横坐标平移了。因此，只要让这两条曲线重合，读取图上任意点的值，代入相关公式，即可求出我们需要的S，T值。故称之为配线法。具体步骤：在双对数纸上绘制标准曲线；在与绘制标准曲线模数相同的透明双对数纸上绘制以s为纵坐标，t为横坐标的s—t曲线；在保持对应坐标轴平行的情况下，把透明双对数纸重叠在绘有标准曲线的对数纸上移动，直至两条曲线基本重合为止；在重合曲线上或曲线外任取一点，读取该点在两张对数纸上的坐标，即读取：将得到的值代入下式求参数;②直线图解法改写雅柯布公式;可见，s—lgt为线性关系，其斜率为。在半对数纸上以s为纵坐标，以t为横坐标，把抽水的历时时间和相应时刻的降深点上，连成直线（或取直线）。求得直线的斜率i，并代入下式计算导水系数延长直线直至使s=0(t=t0)。则③水位恢复法含水层中的抽水井一旦停止抽水，水位将回升。这个过程称为水位恢复。设含水层中的抽水井在t=0时刻以定流量开始抽水，而在t=tp时刻停止抽水。当t>tp时，观测孔水位降深为s’=H0-H称为剩余降深。对应于s’，有t’=t-tp（t为抽水以来的历时时间）。如果把剩余降深s’视为抽水（由t=0至t,流量为Q）与注水（t’=t-tp时段里，注水量为Q）的叠加，则由泰斯公式可得：当时，可简化成：因此可以类比直线图解法，在半对数坐标纸上绘制曲线（应为直线）。其斜率为：从而有：2、利用布尔顿解求水文地质参数利用布尔顿解求水文地质参数通常通过配线法求得。步骤如下：因为a)在双对数坐标纸上，以为纵坐标，以为上、下横坐标（二者相差103），分别绘制和标准曲线。b)利用抽水实验资料，在与绘制标准曲线模数相同的透明双对数纸上绘制以s为纵坐标，t为横坐标的s—t曲线；c)在保持对应坐标轴平行的情况下，把透明双对数纸重叠在绘有标准曲线的对数纸上移动，使s-t曲线的左部分尽可能与A组曲线重合。任取一点，读取该点在两张对数纸上的坐标，和将得到的值代入下式求参数;d)使s-t曲线的剩余部分尽可能与同一值的B组曲线重合。任取一点，读取该点在两张对数纸上的坐标：将得到的值代入下式求参数;地下水水动力弥散方程

一、菲克定律（Fick’slaw）在有溶质和溶剂组成的二元体系中，溶质的扩散总是存在的。其扩散通量可以表示为：式中——溶质浓度；

——浓度梯度方向；

——扩散系数。由于地下水是在空隙介质中运动，溶质的扩散也只在空隙中发生，故上述公式可改写成：式中：——由于分子扩散引起的溶质质量通量；

——岩石有效空隙度；

——岩石中的扩散系数，，=0.67。二、水动力弥散溶质随地下水流（溶剂）运动称为对流（Advection）。当溶质处于对流状态时，其不仅发生分子扩散，也发生由于水质点运动的差异性（速度大小和方向的不一致）引起的机械弥散。二者合称为水动力弥散。地下水中溶质的机械弥散可近似的表示成：式中：——由于机械弥散引起的溶质质量通量；

——岩石中的机械弥散系数。综合起来，水动力弥散引起的溶质质量通量可表示成;式中：——单位时间单位面积上的溶质质量通量；

——水动力弥散系数。三、水动力弥散系数与弥散度设水流速度为u，当坐标x轴与水流方向一致时，把Dx称为纵向弥散系数DL，同时把Dy,Dz称为横向弥散系数DT,分别表示为：式中：L——纵向弥散度；

T——横向弥散度；

D’——分子扩散系数。若地下水流速较大，而分子扩散系数相对较小时，可简化为：当x轴取向与水流方向一致时，上式可表示成：D与K的区别1、D总是张量，不因含水层性质改变；2、D总是变量，随渗流流速变化，因此对任何含水层都不是常数；3、D和都具有尺度效应，因此不同实验条件得到的D相差很多。因此，一般不能用试验求得的值直接进行溶质运移的计算。地下水的基本化学成分

及形成机理地下水是一种混合溶液。自然界已发现的元素，大多可在地下水中找到。水是一种良好的溶剂。可以溶解岩土中的矿物盐类，同时，水又是一种载体，可以迁移，分散与富集地壳中的元素。

地下水与岩土之间处于一种化学平衡关系。一、地下水中的主要化学成分地下水中既溶有各种不同的气体、离子、分子化合物，也溶有许多有机物。

1、地下水中的主要气体成分O2、N2、H2S及CO2等。一般情况下含量较低。地下水中的O2和N2主要来源于大气降水。

地下水中溶解氧含量大于3.5mg/L时，表明地下水是处于氧化地球化学环境；当地下水中N2含量远超O2含量时，说明地下水处于还原的地球化学环境中，大量的O2耗于氧化。地下水中CO2来源于由于表生带的生物化学作用使有机物分解作用以及地壳深部变质作用和火山作用。——浅部地下水中的CO2的主要是大气及土壤层中生物化学作用的产物，随下渗水流进入地下水。——地壳中某些深部封闭环境中的地下水中的CO2，可能是碳酸盐岩变质过程中分解的结果，或上地幔易挥发馏分中的CO2逸出有关。

地下水中的H2S有两种主要的来源。一是由生物化学作用形成：这种作用通常发生在温度不高于80℃的地壳浅部另一种来源是由地壳深部变质作用和火山作用形成

2、地下水中的主要离子成分——氯离子沉积岩中岩盐或其他含氯化合物的溶解；岩浆岩中的含氯矿物（如氯磷灰石、方解石等）的风化溶解；直接来自热流及岩浆火山喷发物；人为污染。氯离子是地下水中最稳定的离子。含量随矿化度增高而增加。高矿化水中氯离子含量可达数克/升，甚至高达100g/L以上。

——硫酸根离子石膏或其他硫酸盐岩的溶解；含硫矿物的氧化；煤系地层和金属硫化物矿床中的黄铁矿等硫化物的水解。“酸雨”降落地表，渗入地下。硫酸根离子是中等矿化水中最主要的阴离子。

——重碳酸根离子地下水中的重碳酸根离子来自有地下水对碳酸盐岩的溶解。地下水中的重碳酸根离子的含量一般不超过数百毫克/升，是低矿化水中的主要阴离子。——钠离子

沉积岩中岩盐及其他钠盐的溶解；岩浆岩和变质岩地区的含钠矿物的风化溶解：

海水入侵。钠离子在低矿化水中含量仅为数毫克/升至数十毫克/升。但在高矿化水中可达数十克/升或者更高。所以钠离子是高矿化水中的主要阳离子。但由于钠离子易被岩石吸附，因此含量又总是低于氯离子。——钾离子

钾离子主要来源于沉积岩中钾盐的溶解，以及岩浆岩、变质岩中含钾矿物的风化溶解。在地下水中钾离子的含量远低于钠离子，是由于钾离子大量地参与形成不溶于水的次生矿物，如水云母等，并易为植物吸收。——钙离子

地下水中的钙离子主要来自于灰岩、白云岩以及含石膏沉积岩的溶解。岩浆岩、变质岩中含钙矿物的风化溶解也是这类地区钙离子的重要来源之一。钙离子是低矿化水中的主要阳离子，含量一般为数百毫克/升。——镁离子

地下水中的镁离子主要来源于含镁的碳酸盐类岩石，如白云岩等的溶解，岩浆岩、变质岩中含镁矿物的风化溶解。镁离子在地下水中的含量为每升数毫克至数十毫克。除含白云质岩石地区外，地下水中镁离子含量总少于钙离子。原因在于镁元素在地壳上的丰度低于钙，而且，镁离子易被岩石颗粒吸附以及被植物吸收。二、地下水化学成分的形成作用1、溶滤作用——指水—岩土相互作用时，岩土中的一部分物质溶于水中的作用。溶滤作用既包括在不破坏矿物结晶格架的情况下，矿物的部分化学物质进入水中的作用，也包括岩土中可溶盐的溶解，难溶盐及不溶盐的风化溶解作用。2、浓缩作用——地下水受蒸发失去水分，使盐分富集的过程称为浓缩作用。浓缩作用不仅使地下水矿化度增高，水的成分也将随之发生改变。浓缩作用一般发生在以地下水蒸发为主要排泄途径的地区。

3、脱碳酸作用——由于温度升高或压力降低，使CO2溶解度变小，一部分溶解CO2转为游离CO2自水中逸出，即脱碳酸作用。脱碳酸的作用是水中减少，矿化度降低。4、脱硫酸作用——在还原环境中，当有有机质存在时，脱硫细菌能使水中还原为H2S，这种作用称为脱硫酸作用。脱硫酸作用的结果，是地下水中硫酸根离子减少以至消失，硫化氢气体增多，重碳酸根离子增加，pH值变大。5、阳离子交换作用——岩土颗粒表面带有负电荷，能够吸附阳离子。在一定条件下，岩土颗粒吸附的某些阳离子能与地下水中的阳离子发生置换，这种作用称为阳离子交换作用，或称阳离子交替吸附作用。

离子的吸附能力与离子在水中的浓度有关。地下水中某种离子的浓度大，则该种离子交换能力也大6、混合作用——两种或两种以上不同化学成分，不同矿化度的地下水混合后，形成一种完全不同于原来的地下水，称为水的混合作用。

三、地下水化学成分分析内容及资料整理简分析主要用于了解区域地下水化学成分及其变化规律。分析项目除物理性质外，主要测试和计算分析七大离子，矿化度，总硬度，pH值，以及耗氧量等全分析一般定量分析耗氧量，pH值以及干涸残余物等内容地下水的硬度总硬度暂时硬度永久硬度——极软水——软水——微硬水——硬水——极硬水地下水的总矿化度——淡水——微咸水——咸水——盐水——卤水地下水的酸碱性——强酸性水——弱酸性水——中性水——弱碱性水——强碱性水库尔洛夫式舒卡列夫分类法地下水资源评价一、水资源的定义《大不列颠百科全书》：自然界一切形态（气态、液态、固态）的水。联合国教科文组织和世界气象组织（WMO）：作为资源的水应当是可供利用或有可能被利用，具有足够数量和可用质量，并可适合某地水需求而长期供应的水源。

一、水资源的定义《中国大百科全书》大气科学.海洋科学.水文科学卷：水资源是地球表层可供人类利用的水，包括水量（质量）、水域和水能资源。一般指每年可更新的水量资源。……对人类最有实用意义的水量资源是陆地上每年可以更新的降水量、江河径流量或成层地下水的淡水量。一、水资源的定义陈家琦：作为维护人类社会存在和发展的主要自然资源之一的水资源应当具有下列特征：1、可以按照社会需求提供或有可能提供的水量；2、这个水量有可靠来源，且这个来源可以通过自然界水文循环不断得到更新或补充；3、这个水量可以由人工加以控制；4、这个水量及其水质能够适应人类用水的要求。二、地下水资源的特征和分类

（一）、地下水资源的特征1、系统性在一定的地质单元内岩土体的空隙（孔隙、裂隙、溶穴）相互连通或具有水力联系，使地下水形成一个统一体不同的地质单元（或环境）受控于不同的介质条件与边界条件，构成相对独立的地下水储存和运动系统。

地下水含水系统是一个嵌套系统。

二、地下水资源的特征和分类

（一）、地下水资源的特征2、可恢复性地下水是自然界水循环系统的组成部分，地壳浅部大多数地下水含水系统都与外界存在强弱不同的水力联系，取用后，均可经由大气降水、地表水或其他地下水含水系统补充。有些情况下地下水含水系统可完全恢复，有时则只能部分恢复，有些甚至几乎不能恢复。二、地下水资源的特征和分类

（一）、地下水资源的特征3、有限性但就一定时段而言，地下水含水系统所能提供的水量又是有限的，原因在于地下水资源量的大小既受含水系统的补给条件控制，又受含水系统的储水能力制约。二、地下水资源的特征和分类

（一）、地下水资源的特征4、相对于地表水的优越性水质比地表水好地下水比地表水分布更为广泛储量稳定

二、地下水资源的特征和分类

（二）地下水资源分类根据《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001），在供水水文地质勘察评价中把地下水资源划分为补给量、储存量和允许开采量三大类。1、补给量2、储存量3、允许开采量二、地下水资源的特征和分类

（二）地下水资源分类1、补给量《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）规定，地下水的补给量应计算由下列途径进入含水层（带）的水量：①地下水径流的流入。②降水渗入。③地表水渗入。④越层补给。⑤其他途径渗入。并规定，计算补给量时，应按自然状态和开采条件两种情况进行。二、地下水资源的特征和分类

（二）地下水资源分类2、储存量《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）把储存量区分为潜水含水层的储存量和承压水含水层的弹性储存量。GB50027—2001并没有给出储存量的通常意义上的定义。但可以看出，规范明确了地下水储存量就是含水层中的重力水体积。二、地下水资源的特征和分类

（二）地下水资源分类3、允许开采量《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）规定，允许开采量的计算和确定，应符合下列要求：

①取水方案在技术上可行，经济上合理。②在整个开采期内动水位不超过设计值，出水量不会减少。③水质、水温的变化不超过允许范围。④不发生危害性的环境地质现象和影响已建水源地的正常生产。二、地下水资源的特征和分类

（二）地下水资源分类三、地下水水量平衡的概念全球的水文循环各个要素的水量基本上是恒定的。陆地上年均入海水量大体上等于海洋的水汽损失量和陆地上的降水量。在任意局部地区和一定时段内，收入的水量恒等于支出的水量与蓄积水变化量之和。在水文循环过程中，蒸发、降水、径流等要素间的这种数量关系叫做水量平衡，又称水量均衡。三、地下水水量平衡的概念全球的水量平衡以封闭系统为前提，忽略了地球深部与浅部的水量交换关系，以及可能的来自地球外部的水分补充，水仅在地球的表部层圈中周转循环，不断改变水的形态和分布状况。表部层圈的总水量不会增加也不会减少。三、地下水水量平衡的概念区域性的水量平衡是以开放的系统为前提，即某一区域或系统不仅与其外界有着能量的交换，还存在着物质（水量、溶质）的交换。在任一时间段内，该区域或系统获得水量和失去的水量不可能总是相等的，系统中会有水量的积累或释放。所以,某一区域（系统）在某一时段内所获得的总水量与排泄总水量之差，等于该区域储存水的变化量。三、地下水水量平衡的概念地下水水量平衡分析则是针对某一地下水系统或局部的含水地质体进行的。地下水水量平衡（均衡）方程可表示成：Q降+Q凝+Q表渗+Q地补+Q储1=Q蒸+Q排表+Q侧排+Q储2建立的水量平衡方程应只反映各边界面两侧的水量进出情况，而对那些发生在平衡区内部不同含水层之间的水量转换过程，则不予考虑。四、地下水资源评价①地下水水量评价；②地下水水质评价；③地下水资源保护。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价区域地下水资源评价局域地下水资源评价区域地下水资源评价区域地下水资源评价的范围：一般是指在面积较大的范围内进行的评价。具体说，是指一个地下水系统，一个大的地下水系统可以包含若干个子系统。区域地下水资源评价的目的是为了制定区域远景发展规划和扩大再生产规划等。主要任务是定量评价地下水补给资源量、储存资源量和可开采资源量。

区域地下水资源评价的主要内容

(1)

确定含水系统的分布范围、补给范围和结构，进行水文地质条件分析，确定具有开采意义的地下水子系统和具有开采意义的含水层（其要求含水层分布较广、厚度较大、透水性较好以及水质较优者），并查明补给、径流、排泄条件。(2)

评价地下水水质。对含水系统中地下水的水化学特征进行评价；根据生活用水、灌溉用水和一般工业用水的水质标准，对有供水前景的地段作出初步评价；对地方病区、地下水污染区以及其它特殊水质分布区，应论证其形成条件和分布规律。区域地下水资源评价的主要内容(3)

评价地下水补给资源。属于地下水资源量中可再生的部分，其数量用地下水系统各项补给量总和的多年平均值来表示。补给资源量是评价一个地区可开采资源量的基础，因此，补给资源的评价是区域地下水资源评价的核心。区域地下水资源评价的主要内容

（4）计算储存资源量。储存资源量是指含水系统最低水位以下的在地质历史时期积累起来的水量。而最低水位也是一个随补给变化而变化的量，因此可以认为储存资源量也会有丰枯的变化。在区域地下水资源评价中，进行的储存资源量评价是针对一个地下水系统的多年平均状态而言的量，因此，储存资源量的计算应考虑地下水的动态变化。地下水的储存资源主要评价其调节作用和调节量，其评价的主要方法是体积法。

区域地下水资源评价的主要内容(5)可开采资源量的评价取水构筑物的布局和取水技术供水规划的需要－考虑区域国民经济规划、水利规划等地下水开采条件－根据水文地质条件和勘探试验评价地质环境负效应评价－地面沉降、地面塌陷、海水入侵评价方法－通常采用数值法区域地下水资源评价的主要内容区域地下水资源评价的精度与该区水文地质条件研究程度、计算所采用的原始数据和水文地质参数有关。

局域（水源地）地下水资源评价局域（水源地）地下水资源评价是针对某一供水水源地进行的评价工作。局域（水源地）一般是指开采比较集中的地段，并且已完成专门的供水水文地质调查工作。局域（水源地）地下水资源评价的主要任务是：确定在开采地段内通过一定的取水构筑物，能保证长期开采利用条件下的开采量，也就是确定开采地段内可开采资源量，并预测未来水位、水质变化以及应采取的防护措施。

局域（水源地）地下水资源评价局域（水源地）的地下水资源评价，应在具备下列资料的基础上进行：①通过测绘、勘探和试验工作，确定水源地所处的地下水系统，并查明系统内含水层岩性、结构、厚度、分布规律及水力性质、化学性质以及有关参数；②查明地下水系统（或地下水子系统）的补给、径流、排泄条件，系统的边界条件和边界性质；③收集系统内及其邻区的水文、气象及地下水动态观测资料；④掌握系统内的开采现状和今后的开采规划；⑤初步拟定取水建筑物类型和布局方案。

局域（水源地）地下水资源评价的主要内容

（1）

评价地下水水质。根据不同的用水需要，按现有的水质标准，逐一进行水质评价。当某些成分不符合供水要求时，应论证其形成原因和改进措施，并初步预测开采条件下地下水的水质变化趋势。（2）评价地下水补给资源量并论证保证程度。 以地下水系统为单元，计算天然条件下各项补给量；在已开采地区，计算开采现状条件下的补给量。并计算出多年平均补给资源量局域（水源地）地下水资源评价的主要内容

（3）评价地下水可开采资源量并论证保证程度。

可开采资源量的确定应根据开采地段的水文地质条件、需水量以及开采的技术经济条件等因素来确定，其判定标准以水位下降符合设计要求、开采费用合理为准则。取水方案设计一般要求取水建筑物的布局要合理、取水量分配要恰当，水位下降要符合设计要求等，因此可开采资源量实际上是一个随技术发展或社会环境变化而变化的量。局域（水源地）地下水资源评价的主要内容可开采资源量的确定除考虑上述因素外，还要注意以下几个问题：地下水的可开采资源量不能大于开采条件下的补给增量和排泄减量之和，若补给增量和排泄减量小于开采量，对上述确定的开采量应重新进行评价；当同一地区地下水系统有两个或两个以上水源地时，对新建水源地的开采资源量确定应以不影响已有水源地的开采量为原则。要考虑枯水年（或旱季）、丰水年（或雨季）对评价结果的影响。如果计算旱季或整个开采期内水位下降值在设计范围内，表明所拟定的取水方案是符合实际的，否则应重新拟定方案，直至满足要求为止。

局域（水源地）地下水资源评价的主要内容（4）成井条件分析成井条件分析包括两个方面：对评价区含水层的岩性、厚度、导水能力、补给条件进行具体分析，以确定最佳的打井地点和取水层位；确定拟建水源地的开采能力。局域（水源地）地下水资源评价的主要内容

（5）评价开采地下水时可能产生的影响

对开采后可能会使取水构筑物出现腐蚀作用以及水井可能的使用年限等进行预测；评价开采后对邻近现有取水工程、其它水利工程经济效益的干扰等；此外，对可能出现的环境地质问题，如地面沉降等作出预测。局域（水源地）地下水资源评价的主要内容（6）论证地下水资源保护措施

水源地生态防护是防止地下水资源被污染的重要措施，通常根据水源地周围的水文地质条件，建立卫生防护带，在防护带内严格控制污水、废水的排放，废料的堆积等；论证地下水资源开采后水质变化趋势，及时提出防护措施；如果水源地的开采量不能满足供水要求时，还要论证人工补给地下水的可能性，提出扩大地下水资源的途径和措施。

局域（水源地）地下水资源评价的主要内容水源地开采能力分析，一般有两种做法：根据钻探和抽水试验获取的水文地质资料，按拟建水源地的布井方案，采用解析法、数值法计算，以确定符合各项设计要求的各井抽水量；根据实地较长时间的抽水，验证并调整方案中各井孔的抽水量，通过对比，选出最佳的水量限额。注意：无论采用哪种方法，最终都应将井孔的开采总量与局域补给量进行比较，以不超过补给量为准。同时，还应利用地下水的动态资料论证开采期内可能产生的不良影响，包括对邻近现有取水工程的干扰、可能引发的地质环境问题等。局域（水源地）地下水资源评价的主要内容局域（水源地）地下水资源的评价精度与调查阶段及所选择的评价方法有关。对已有地下水动态资料或具有长期观测工作的已建水源地，应尽量利用已有的观测资料来评价，这样可以大大地提高评价的精度。

地下水资源评价原则遵循地下水系统规律评价地下水资源根据“三水”转化的观点评价地下水资源

按照“以丰补歉”的原则评价地下水资源

按照资源可持续利用的原则评价地下水资源

根据“水质标准”评价地下水资源

地下水资源评价要重视经济评价的原则根据“发展变化”的观点评价地下水资源

遵循地下水系统规律评价地下水资源

地下水是按一定的含水系统发育的，含水系统内部的水是一个有机整体，也就是补给、排泄、径流自成体系的含水层的组合，系统内的水具有密切的水动力联系。在天然条件下，地下水系统中的补给、排泄达到一种动平衡，即输入与输出呈动平衡状态；开采后，就会改变地下水系统输入与输出的关系。运用系统的观点，正确认识地下水系统的补给、排泄和径流规律，是评价地下水资源量的基础。 特别是在进行局域（水源地）地下水资源评价时，更要考虑地下水系统特点。否则，就会出现地下水资源的重复计算，而导致盲目开采、互相争水、泉水搬家、资源枯竭等不良后果。

根据“三水”转化的观点评价地下水资源

在干旱、半干旱地区，地表水与地下水转化往往具有多重性，这种转化过程中，对生态环境具有不同的作用。因此在进行地下水资源评价时，更要充分考虑这种转化关系，以不破坏生态环境为前提，合理使用水资源。

黑河干流地下水与河水转化关系示意图按照“以丰补歉”的原则评价地下水资源

地下水系统有别于地表水系统的一个最大区别是：具有可调节的储存资源量。因此充分发挥地下水具有调节功能的优势，采用以丰补歉的方法评价地下水资源，即在枯水年份借用一些储存量，而在丰水年份再偿还。按照以丰补歉的原则评价地下水资源，要注意的是可开采资源量不能大于多年平均补给资源量，另一方面也要考虑取水设备的能力。充足的补给和可调节的储存资源量是保证稳定供水的基础。按照资源可持续利用的原则评价地下水资源评价地下水资源量时，必须要考虑长期持续利用的特点。从地下水资源本身的特点来讲，可作为长期供水保证的是地下水的补给资源量。从这个观点出发，要对构成补给资源量的各项进行具体分析，只有长期存在的补给来源，才能保证地下水资源长期持续的开采。储存资源只能作为临时调节使用，而且要做到“有借有还”，不能长期持续开采，否则就会使含水层疏干。以长期持续利用的观点评价地下水资源，还要评价地下水资源开发利用后对环境质量的影响。根据“水质标准”评价地下水资源不同的供水目的，对地下水水质、水量、水温的要求是不同的，这是关系到安全生产、农作物丰收和保障人民身体健康的大事。根据各种用水对水质的实际要求，国家和地方对水中各种成分含量规定了一定的界限，这种数量界限就是水质评价标准，它是供水水质评价的基础和依据。

地下水资源评价要重视经济评价的原则应根据用水单位的需水量选择经济上合理、技术上可行的开采方案，即根据不同水文地质条件拟定合理的取水方案。取水方案包括地下水水源地选择、井的布局、井距以及水井结构和取水设备的选择等。水作为一种商品，本身具有经济价值。因此，在进行地下水资源评价时，要对水的经济效益作出综合评价。如水质达到矿泉水标准的地下水，如果用作工业生产用水，就造成了资源的浪费。“分质供水”的含义就是要将不同水质的水用于其所适应的供水对象，使不同水质的水各自发挥最大的经济效益。根据“发展变化”的观点评价地下水资源在地下水资源开采前，要准确预测未来各种自然因素和人为因素变化后对地下水资源量可能产生的影响和变化趋势，是难以做到的。由于客观自然因素以及人类生产和生活活动也在不断地发生变化，因此，按照“发展变化”的观点，要加强地下水动态观测工作；根据开采后的动态变化，不断收集资料，进行深入分析，定期进行地下水资源评价工作，为逐步深入地开展地下水资源管理工作打下坚实可靠的基础。

地下水资源评价原则

总之，在进行地下水资源评价时，要以可持续利用为宗旨；以社会、经济、环境的协调发展为准则；遵循自然规律；合理、科学地利用地下水资源。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量根据《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001），研究（评价）区域地下水的补给量可表示成：四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量⑴水平方向的补给量对于研究区外径流进入均衡区的地下水，在定解问题中一般是作为边界条件来处理。根据已知资料的占有程度，把边界条件作为第一类、第二类或第三类边界条件。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量规范给出了流入量的计算采用达西公式：式中——边界上的流入量，【L3T-1】；

——边界长度，【L】；

——含水层厚度【L】；

——渗透系数，【LT-1】；

——水力坡度，无量纲。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量对于边界上含水层厚度、渗透系数和水力坡度变化较大的情况，可对边界分段上的水平净流量分段求和四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量当采用第二类边界条件时，法向流量表示成：式中——单宽流量；

——水力坡度方向与边界外法向夹角。对于水平径流，为了求得地下水渗流的单宽流量，可以把其抽象成一维流进行计算。对于均质、等向、等厚的承压水含水层中的地下水流，设含水层厚度为M，渗透系数为K，若已知垂直于流向的两个断面相距Lm，水头分别为H1、H2。那么在一维稳定流的情况下，定解问题可表示成：对偏微分方程进行积分可得利用边界条件可得承压水的测压水头线：对于均质、等向，底板水平的潜水含水层，设渗透系数为K，若已知流向的两个断面相距Lm，水头分别为h1、h2，在无入渗补给情况下，一维稳定流定解问题可表示成：令则上述定解问题可表述成：潜水水头线四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量⑵垂直方向的补给量地下水垂直方向的补给量一般可表达为：四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量①降水入渗补给量《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）规定：按降水入渗系数计算时式中——日平均降水入渗补给量（m3/d）；

——年平均降水入渗系数；

——降水入渗的面积（m2）；

——年降水量（m）。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量对于地下水径流条件较差，以垂直补给为主的潜水分布区，计算降水入渗补给量时式中——一年内每次降水后，地下水水位升幅之和（m）；

——潜水含水层给水度。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量②地表水体补给量《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）规定：河、渠的入渗补给量可根据勘察区上下游断面的流量差或河渠渗入的有关公式计算和确定。通常对于常年有水的河流等地表水体，如果切割含水层深度较大时，作为第一或第三类边界条件进行处理即可。而对于不与含水层直接接触的地表水体，或者间歇性的季节河流，水体与地下水位脱节，就不应再视为边界，而应视为垂直方向的补给带（区）。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量式中——地表水水面面积，【L2】；

——含水层的垂向渗透系数，【LT-1】；

——地表水体水位标高，【L】；

——地下水位标高【L】；

——河床至地下水面的距离【L】；

——河床标高【L】。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量如进行数值计算，则要在地表水体的单元上，加上地表水渗漏补给量四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量③越流补给量对于第一类越流，可按下式计算对于非均质各向同性开采含水层，可直接用下式计算：四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量式中称为越流因素，量纲【L】。

——分别为上、下含水层水头，【L】；

——分别为上、下弱透水层的厚度，【L】；

——分别为上、下弱透水层的垂向渗透系数，【LT-1】；

——分别为上、下弱透水层的越流过水断面面积【L2】；

——开采含水层水位或开采降落漏斗的平均水位【L】；

——为主含水层的导水系数，【L2T-1】。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——补给量④灌溉回渗补给量《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）规定，农田灌溉水和人工漫灌水的入渗补给量，可根据灌入量、排放量减去蒸发量及其他消耗量进行计算。式中——灌溉水量；

——灌溉回渗系数。

值需要根据作物类型、灌溉方式和定额，由实验确定。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——储存量⑴容积储存量也即潜水含水层的储存量。《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）规定，可按下式计算：式中Q容储

——地下水的储存量（m3）；

——潜水含水层的给水度；

V——潜水含水层的体积（m3）；四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——储存量当含水层厚度或给水度不同时，要分区计算。因此，可表示成：

——地下水的容积储存量【L3】；

——第i计算区潜水含水层的给水度；

——第i计算区面积，【L2】；

——第i计算区潜水含水层的厚度，【L】n——计算分区数目。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——储存量⑵弹性储存量承压水含水层的弹性储存量，可按下式计算：式中Q弹储——地下水的弹性储存量（m3）；

F——含水层的面积（m2）；

S——弹性释水系数；

h——承压水含水层自顶板算起的压力水头高度（m）。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——储存量对于分区计算的弹性储存量，可表示成：式中——地下水的弹性储存量【L3】；

——第i计算区承压含水层的贮水系数；

——第i计算区面积，【L2】；

——第i计算区承压水位高程，【L】；

——第i计算区承压含水层顶板高程，【L】；

n——计算分区数目。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——允许开采量《供水水文地质勘察规范》（GB50027—2001）把供水水源地按需水量的大小，分为四级：特大型：需水量15万m3/d；大型：5万m3/d需水量<15万m3/d；中型：1万m3/d需水量<5万m3/d；小型：需水量<1万m3/d。对不同水文地质条件下允许开采量的计算和确定，规范做出了相应的规定。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——允许开采量①当评价区的地下水在开采条件下的各项均衡要素能够确定时，采用水均衡法计算和确定允许开采量。开采条件下的水量均衡方程表示如下：

——单位时间内评价区含水系统中水体积的变化量；四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——允许开采量当开采时，为负值，因此，预测可采量的的公式可表示成;——可开采量；

——平均给水度；

——评价区（均衡区）面积；

——时段内水位的平均变幅；

——评价时段（均衡时段）。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——允许开采量②在含水层厚度不大，地下水径流补给为主，储存量较少，而下游又允许疏干的情况下，可采用地下水断面径流量法确定允许开采量。但规定允许开采量不大于最小的地下水径流量。③对具有长期开采的动态资料，而且证明地下水有充足的补给，能形成较稳定的水位下降漏斗时，可根据总出水量与区域漏斗中心处的水位下降的相关关系，计算单位下降系数，并结合相应的补给量，确定开采时的允许开采量。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——允许开采量④对含水层埋藏较浅的评价区，当开采期间地表水能充分补给时，可根据取水构筑物的型式和布局，采用岸边渗入公式确定允许开采量。⑤当地下水呈周期性补给，且有足够的储存量，可采用枯水期疏干储存量的方法计算允许开采量。⑥利用泉水作为供水水源时，根据泉的动态观测资料，结合当地的水文、气象资料评价泉的允许开采量。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——允许开采量⑦利用暗河作为供水水源时，可根据枯水期暗河出口处的实测流量评价允许开采量。如有长期观测资料，也可结合当地的水文、气象资料，根据暗河的流量频率曲线进行评价。在暗河分布地区，某个地段的允许开采量的确定，可采用地下径流模数法进行概略评价，也可选择合适的断面，通过天然落水洞、竖井或抽水孔进行抽水，计算过水断面上的总径流量进行评价。⑧如果已有和评价区水文地质条件基本相似，且易开采多年的水源地资料，可根据两地区的相似性，用比拟法对评价区允许开采量进行评价。四、地下水资源评价

（一）、地下水水量评价——允许开采量⑨对于群井开采的地段（评价区），可根据群孔抽水试验的总出水能力以及开采条件下的相应补给量，