吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教案  第六章 地下水资源的开发利用与保护 第一节 地下水库 一、地下水开采工程对水资源系统的控制 1、地下水开采工程 主要包括水源地的选择和取水建筑物的选择及其合理布局。其表现形式为类型各异的取水建筑物。 主要功能：采取优质地下水供工农业生产和人民生活使用。 地下水取水建筑物的常见类型如表1.1.1： 表1地下水取水建筑物的种类和使用范围 Tab1 Kinds of groundwater pumping methods and their applying condition 种类 形式 尺寸 深度 水文地质条件      地下水埋深 含水层厚度 水文地质特性  垂直 集水 管井 井径为50~1000mm， 常用为150~600mm 井深10~1000m， 常用300m内 在抽水设备能解决的情况下不受限制 一般大于5m 适用于任何砂、卵、砾石层，构造岩溶裂隙   大口井 井径为2~12m，常用为4~8m 井深20m内，常用6~15m 一般10m以内 一般为5~15m 适用于任何砂、卵、砾石层  水平 集水 渗渠 管径为0.45~1.5m，常用为0.6~1.0m 埋深7m内，常用4~6m 一般2m以内 一般为4~6m 适用于中粗砂、砾石或卵石层   坎儿井 暗斜井，拱形断面，一般高1.3~1.5m，宽0.6~0.7m 深度不一 埋藏较浅，如2~3m 较薄 冲洪积扇上部、砂砾石直径1~20mm，含量60~70%  复合 集水 辐射井 同大口井 同大口井 同大口井 同大口井 含水层最好为中粗砂或砾石，不得含有漂石  2、地下水开采工程对水资源系统的控制 地下水开采对水资源系统的影响，主要是由地下水位下降派生的。地下水位下降对水资源系统的影响有利也有弊，有利方面容易察觉，有害方面多是潜在的不断发展的。 （1）地下水位下降，减少洪涝、盐碱灾害。 （2）降低地下水位，使含水层释水压密，导致地面沉降。 （3）形成开采漏斗，导致地下水环境的恶化。 二、地下水库工程对水资源系统的控制 1、地下水库的概念 迄今为止，地下水库没有一个统一的定义。从许多文献给出的定义可抽象出地下水库的本质是“利用地下储存空间进行的地下水开发工程”。因此，作者将其定义为：“具有一定规模、在人为工程干预下进行地下水开发的地下蓄水实体。” “一定规模的地下蓄水实体”一般指大型层状孔隙含水层、岩溶储水空间或大型含水构造带。其具体规模，目前没有标准。 “人为工程干预”强调的是人类活动的主观控制作用，包括地下水的辅助输入、目的采出及监控管理。 “进行地下水开发”表明地下水库如地表水库一样，是蓄水—用水的循环组合，目的是扩大开发利用水资源。 2、地下水库的调蓄条件 理想的地下水库应同时具备的条件： （1）经济、充裕且水质符合回渗条件的水源。 （2）规模适当、易于控制的地下调蓄空间，即调蓄库容。 （3）便利、良好的水更替条件。 （4）经济可行性条件。 3、地下水库的功能 功能：指地下水库对其外部环境所产生的作用和功效，集中体现在蓄水和调水两项基本功能上。 此外，地下水库还可以防治海水入侵、地面沉降，控制缓解地下水降落漏斗，滋养生态环境，调节小气候，储冷储热等，都属于外延功能。 4、地下水库工程 地下水库工程是指微细地下水库正常运行所需要的各项水利工程的总称。它以地下拦水坝工程、人工补给工程及地下水开采工程为主体工程，以地表排污工程、监测工程、地下拦水坝内残留咸水体处理工程、滨海地区的海潮拦截工程等为辅助工程，联合运行达到兴利除害的目的。 （1）人工补给工程亦称“补给工程”，其实质就是通过工程手段建立地表水与地下含水层更密切的联系，提高入渗率和入渗效率。通常采用的人工补给方法有直接补给和间接补给。直接补给法见表2.2.1 表2地下水直接补给法 Tab2 Direct recharge methods of groundwater 类别 适用对象 名称 优点//缺点  地 面 人 工 补 注 法 潜水含水 层及承压 含水层的 补给区域 （大面积 补给） 地面漫流法 投资少、入渗量大//占用面积大，要求含水层出露地面且地形平坦。    水塘、池浸法 阻滞流速、加大入渗量、投资少//需及时清淤，要求地形平坦。    深坑法 潜水、承压含水层均适用，单位面积补给量大//深度受到限制。    沟系法 可随地形起伏，补给量大//占地面积大，水资源损失量大。    天然河道法 施工简便、补给量大//要求河川中上游且河床渗透性好。    灌溉法 补给面积大//水浪费较大，农田表层易形成弱透水层，需人工挖松。    水土保持法 减少径流和冲刷，增加地下水入渗//对地形、地质条件有一定要求。  井 注 法 不受地形 条件限制 （点补给） 重力补注法 不需动力，无空气阻塞//补给量小，水头要求高，污泥清理费时。    压力补注法 一井两用，补给量大//费用大，易空气阻塞，易改变含水层性能。    辐射式水平补注井 一井两用，补给量为一般压力补注井5倍，无空气阻塞，高效清除淤塞//建造费用高。  （2）开采工程则同地下水开采工程一样，运用表1.1.1的取水建筑物将补入地下水库内的水在适当时间内以适当的强度采出，以供生产和生活使用。 （3）地下拦水坝工程与地表水坝一样，只不过前者在地下，后者在地上而已。 5、地下水库工程对水资源系统的控制 地下水库工程集众多子工程于一体，各子工程功能各异，但互相配合、共同作用实现地下水库以蓄水和调水为主的功能，达到对水资源系统的合理控制，是一种综合性的，能够有效调节和控制水资源系统的地下水利工程。 第二节 地热资源的开发利用 一、基本概念 1、地热能与地热增温带 2、地热资源 4个要素：①热储层 ②热储体 ③热流体通道 ④热源 3个要素：①近期岩浆活动型 ②断裂（裂隙）型 ③沉降盆地型 3、地热区、地热田和热储 地热区：温度高于正常增温区的地区 地热田：除了上述条件外，还有良好渗透性热储的地热区 热储：地热流体相对富集，具有一定渗透性并含载热流体的岩层或破碎带。 4、大地热流 从地球内部经岩石的热传导作用源源不断的流出的热量。（HFU） 5、地热异常 （1）物理异常 （2）化学异常 （3）地温异常 6、地热显示 （1）火山爆发 （2）温泉 （3）沸泉 （4）沸泉 （5）喷泉与间隙喷泉 （6）喷气孔 （7）水热大爆炸 （8）泉华 （9）水热蚀变 （10）水热矿化 二、地热的分布与地热带分类 1、板缘地热带（高温） 2、板内地热带：隆起断裂和沉降盆地 三、地热资源的分类 1、对流型高温水热资源 （1）蒸汽为主型地热资源 （2）水为主型地热资源 2、中低温地热资源 （1）水热对流型 中低温水热对流系统模型：断层平面模型，深部盆地模型，褶皱层中的透水层模型 中低温水热模型的类型：侧向渗流模型，盆地构造模型，基岩隆起模型 3、传导为主型地热资源 四、地热资源的勘查 五、地热资源的评价 1、热储法 又称体积法，估算开采热储层体积（可开采深度岩石与水） 2、水热均衡法 与地下水资源的评价相似（水均衡法） 第三节 地下水资源开发的环境负效应 一、土壤盐渍化与沙漠化 二、水质恶化与人类健康 三、环境灾害问题 1、地面沉降 2、地面塌陷 3、地裂缝 4、海水入侵 5、其它问题