下列不属于评价地下水允许开采量的方法是（ ）。

下列不属于评价地下水允许开采量的方法是（ ）。

A 、越流补给法

B 、水量平衡法

C 、开采试验法

D 、降落漏斗法

参考答案:

【正确答案：A】

A项，越流补给法属于地下水补给的一种方式，BCD三项均为评价地下水允许开采量的方法。

地下水允许开采量（可开采量）的分级

地下水的允许开采量相当于固体矿产的储量，由全国矿产储委统一审批。为了根据不同目的和具体水文地质条件选择适当的计算评价方法，以得到不同精度的开采量，便于开发利用，有必要对允许开采量进行分级。我国2001年颁布的国家标准《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）中，将地下水允许开采量（可开采量）分为A、B、C、D四级，各级的精度按下列五个方面进行分析和评价：

表10-17 地下水允许开采量（可开采量）主要计算方法

注：引自原地矿部《城镇及工矿供水水文地质勘察规范》（DZ144-86）。

（1）水文地质条件的研究程度；

（2）动态观测时间的长短；

（3）计算所引用原始数据和参数的精度；

（4）计算方法和公式的合理性；

（5）补给的保证程度。

各级地下水允许开采量精度的具体规定和要求如下：

D级：①初步查明含水层（带）的空间分布及水文地质特征；

②初步圈定可能富水的地段；

③根据单孔抽水试验确定所需的水文地质参数；

④概略评价地下水资源，估算地下水允许开采量。

C级：①基本查明含水层（带）空间分布及水文地质特征；

②初步掌握地下水补给、径流、排泄条件及其动态变化规律；

③根据带观测孔的单孔抽水试验（即多孔抽水试验）或枯水期的地下水动态资料确定有代表性的水文地质参数；

④结合开采方案初步计算允许开采量，提出合理的采用值；

⑤初步论证补给量，提出拟建水源地的可靠性评价。

B级：①查明拟建水源地的水文地质条件和供水有关的环境水文地质问题，提出开采地下水必需的有关含水层的资料和数据；

②根据一个水文年以上的地下水动态资料和群孔抽水试验或开采性抽水试验，验证水文地质计算参数，掌握含水层的补给条件及供水能力；

③结合具体的开采方案，建立或完善数值模型，计算和评价补给量，确定地下水允许开采量；

④预测开采条件下地下水的水位、水量、水质可能发生的变化；

⑤提出不使地下水水量减少和水质变差的保护措施。

A级：①具有为解决开采水源地具体课题所进行的专门研究和试验成果；

②根据开采的动态资料进一步完善地下水数值模型，并逐步建立地下水管理模型；

③掌握三年以上水源地连续的开采动态资料，并对地下水允许开采量进行系统的多年的均衡计算和评价；

④提出水源地改造、扩建及保护地下水资源的具体措施。

一般来说A级精度主要作为调节开采制度、科学管理及改造扩建水源地的依据；B级精度作为建设水源地，进行技术设计和施工设计的依据；C级精度可为供水选择水源地提供初步设计依据；D级精度主要是为建设项目的总体设计或为经济发展规划提供水源的依据。

小结

通过本章的学习，主要掌握以下重点内容：①地下水资源的特点和分类：地下水资源的特点主要是流动性、可恢复性（循环再生性）、调节性、系统性等。地下水量的分类，主要是“三量”分类。

②计算地下水允许开采量（可开采量）的主要方法：主要是解析法（干扰井群法、开采强度法等）、数值法、水均衡法、相关分析法、开采抽水试验法、补偿流干法、地下水水文分析法（岩溶管道截流总和法、地下水径流模数法、流量过程线分割法、频率分析法）等。

③地下水资源评价：主要是地下水资源评价原则、评价内容、计算方法的选择和计算精度的分级。

复习思考题

1.试述地下水资源的含义及特点？

2.普氏对地下水如何分类？

3.试说明地下水的“三量”分类？

4.试说明地下水允许开采量（可开采量）与开采量之间有什么关系和联系？

5.试述地下水开采量的组成？

6.地下水各量之间有何关系？

7.什么是解析法？有什么优缺点？

8.如何选择解析法的计算公式？如何用解析法计算地下水允许开采量？

9.什么是开采强度？开采强度法适用于什么条件？

10.如何用开采强度法计算地下水允许开采量？

11.什么是数值法？适用于什么条件？数值法分为几种？

12.试述数值法的计算步骤和要求？

13.试述水文地质概念模型、数学模型（数值模型）、数学模型（数值模型）识别、数值模型检验，地下水模拟预报等概念？

14.试述水均衡法和水均衡原理？

15.试述水均衡法的计算方法步骤？

16.为什么要进行多年水均衡调节分析和计算？

17.试说明水均衡法的特点和适用条件？

18.何谓相关分析法？试述相关分析和回归分析的概念？

19.何谓回归方程，有什么作用？

20.试述相关系数的概念及意义？

21.剩余标准差的含义是什么？如何计算？

22.相关分析法的预测精度与哪些因素有关？

23.曲线回归方程如何化为线性方程？

24.相关分析法的适用条件是什么？

25.开采抽水试验法对开采抽水试验（例如抽水地点、抽水延续时间、抽水量等）有什么要求？

26.开采抽水试验法的实质是什么？适用条件是什么？

27.试述补偿疏干法的原理及适用条件？

28.补偿疏干法对抽水试验有什么要求？

29.试述补偿疏干法的计算方法步骤？

30.什么是地下水文分析法？主要用于哪些特定地区？

31.试述岩溶管道截流总和法的方法原理及适用条件？

32.什么是地下水径流模数？如何计算地下水径流模数？

33.试述流量过程线分割法（基流分割法）的方法原理？

34.什么是频率（N）？什么是保证率（P）？频率（N）、保证率（P）如何计算？

35.如何应用频率分析法计算地下水允许开采量（可开采量）？

36.地下水资源评价的含义是什么？有几种评价类型？

37.试述地下水资源评价的原则？评价内容？

38.如何进行局部水源地地下水资源评价？

39.如何进行区域地下水资源评价？

40.如何选择地下水资源评价方法？

41.为什么要进行地下水允许开采量（可开采量）精度分级？如何分级？对各级精度有什么要求？

42.计划在距河岸20m处平行河流呈直线布置五口完整承压井抽取地下水，建立水源地（图10-14）。勘探资料如下：承压含水层厚10m，与河流存在水力联系，K=12m/d，承压水面距隔水顶板5m，五口抽水井直径均为0.4m，相邻井的间距为50m，各井到河边的距离d=20m。试求各井井中水位下降2m时井群的总涌水量（参考答案：Q1=Q5=266.5m3/d，Q2=Q4=255.5m3/d，Q3=253.5m3/d，五口井的总抽水量∑Q=1297.5m3/d）

图10-14 井群布置及映射井示意图

43.某地区在长10×103m、宽6×103m的长方形开采区均匀布置了64眼抽水井，并且自无越流补给的承压含水层取水，水井半径ro=0.20m，单井出水量385m3/d。已知含水层导水系数T=150m3/d，贮水系数μe=5×10 -4。试求开采10年后，开采区中心处地下水位的最大降深（参考答案：75.04m）。

提示：用开采强度法计算，其中，开采强度（ε）为：

专门水文地质学

44.利用有限单元法或有限差分法计算机应用软件，求解均质各向同性含水层中如下数学模型的解：

专门水文地质学

为了简化起见，单元剖分采用图10-18所示的三角形剖分形式。结点和单元的编号也表示在图上（参考答案：H1=0.125m，H2=0.125m，H3=0.375m，H4=0.375m）。

45.某地区以地下水和地表水联合供水，其中补给量、消耗量及水位变化情况见表10-18，从多年水均衡调节观点出发，试计算该地区的地下水允许开采量（可采量）？多年水位如何变化？

表10-18 地下水量多年均衡计算表

图10-18 单元划分图

1—结点号；

①单元号

46.某水源地已有多年开采历史资料（表10-21），经过条件分析，扩大开采仍有补给保证，为了满足扩大开采，试求设计降深为25m时的开采量。为了对比计算结果，请分别用直线相关和幂曲线相关进行计算（直线相关计算表和幂曲线相关计算表参见表10-10、表10-11）。

（参考答案：直线回归方程为：Q=3.7 S-7.19，降深S=25m时的开采量为Q=85.13×104m3/d，幂曲线回归方程为：Q=2.3S1.124，降深S=25m时的开采量Q=85.71×104m3/d）。

47.某水源地，位于基岩裂隙水的富水地段。在0.15km2面积内打了10个钻孔，最大孔距不超过250m。在其中三个孔中进行了四个多月的抽水试验，观测数据见表10-22、表10-23。试根据这些资料计算补给量，并对允许开采量进行评价。（参考答案：补给量平均值为2276.1m3/d，以开采条件下的补给量作为允许开采量，即允许开采量为2200～2600m3/d）。

表10-19 某水源地开采资料

表10-20 某水源地抽水试验观测数据

表10-21 某水源地水位恢复及其计算表

48.某水源地水文地质条件见教材补偿疏干法实例（图10-14及有关资料）。如果取安全系数r=0.7，试对该水源地的允许开采量作出评价（参考答案：Q允开=1735.4m3/d）。

49.四川某地凉风洞暗河系统为岩溶地下水的独立流域，流域面积约300km2。其支流冒水井又是一个独立的小型暗河水系，其面积为56km2，冒水井暗河系统出口处的平均流量0.41m3/s。求该支流的径流模数（M），并求凉风洞暗河系统（全区）地下水的可采量（参考答案：2.196m3/s）。

50.某泉有6年的月平均流量观测资料（表10-15），试按1 L/s的间隔划分流量区间，统计6年中各流量区间出现的月数，计算其流量频率（N）和保证率（P），并作出流量频率和保证率曲线，求出保证率为90%的泉水流量（参考答案：保证率为90%的泉水流量为1.9L/s）。

地下水资源评价的内容

地下水资源评价的内容主要包括对各种地下水量时空分布规律的研究，计算地下水允许开采量（可采量），预报地下水动态，分析地下水开采潜力和开发利用前景及对环境产生的影响，提出合理的开采方案、工程措施及建议等。

（一）局部水源地的地下水资源评价

局域水源地地下水资源评价的内容主要是：①计算允许开采量；

②提出合理取水方案和确定取水建筑物。在实际工作中，二者是相辅相成的，因为计算允许开采量必须密切结合取水方案。一般有两种做法：①根据水文地质条件，布置经济技术合理的取水构筑物，预测水源地的允许开采量，即最大允许开采量的评价；

②按具体的需水量拟定几种不同的取水方案，通过计算对比，选出最佳方案，评价水量保证程度，作出水质、水量是否能满足供水要求的结论，并评价开采后对环境是否会引起某些不良后果。

计算允许开采量的方法，一般多采用解析法或数值法。在有良好就地补给条件的地区，可用各种稳定流的公式计算，如干扰井群法、水位削减法等。对远离补给区的承压水或补给条件差的潜水，则常用各种非稳定流的方法，如干扰井群法、开采强度法及各种映射边界的计算法。当含水介质和边界条件复杂时则用数值法。若水源地位于不大的独立蓄水构造中，也可以用水均衡法来计算。扩建老水源地时，应充分利用多年开采动态资料，可用相关分析法进行计算。在水文地质条件复杂的地区，如一时难以查清水文地质结构和边界条件而又急需作出评价时，或其他方法难以运用时，常采用开采抽水试验法来评价地下水资源。在岩溶地下河系发育地区，可用水文分析法来计算地下水允许开采量。不论采用哪种方法评价，都应用水量均衡法，以论证其补给保证程度。

（二）区域地下水资源评价

区域地下水资源评价是在较大面积内，对包括一个或若干个天然地下水系统，如大型山间盆地，山前倾斜平原、冲积平源、构造盆地等进行的地下水资源评价。它主要为区域地下水的合理开发利用提供依据，同时也可为进一步勘探地下水水源地提供科学依据。

区域地下水资源评价的内容主要是计算补给量，同时也应计算储存量，确定地下水允许开采量（可采量）。

（1）计算区域地下水补给量：区域地下水补给量（或称补给资源）是指地下水系统在天然或人为开采状态下从外界获得水质符合要求的水量。补给资源量是随时空变化的，年际之间变化很大，因此计算区域的补给资源量是难以给出一个准确数字的。目前常用两种方法解决：

一是以多年平均补给量作为补给量，依据多年降水及水文系列资料分析确定水文周期，计算典型水文周期内多年平均补给量作为计算区域内的年补给资源量；二是采用典型年法，即依据降雨量系列资料，计算50%（平水年）、75%（枯水年）、95%（特枯水年）不同保证率（年份）地下水补给量作为各典型年的补给资源量。

（2）计算储存资源量：是地质历史时期累积而成的地下水资源量。储存资源量应是计算时段内地下水水位变动带以下含水层系统中存储的水体积。储存资源量是不可再生性资源，一般不列入可开采资源量，但为了最大限度发挥地下水系统的调蓄能力和保障能力，可以利用含水层系统的储存资源的能力实现区域水资源的调蓄，这时，储存资源量可作为可开采资源量的一部分，储存资源量也应予以计算。但计算时要满足在预计开采期内或开采期过后有限的时间内水资源总量能达到平衡，同时还要满足经济技术条件的允许程度。

（3）确定区域地下水可开采资源量（允许开采量）：此量不是地下水资源存在的自然形式量，而是一个受技术、经济、社会、环境约束的人为提出来的地下水量。从可持续发展的观点出发，地下水可开采资源量（允许开采量）应是在不引起各种不良生态和环境效应的情况下地下水系统中能够提供利用的地下水量。因此常以地下水系统中的补给资源作为区域地下水可开采资源。但是准确给出地下水可开采资源量仍存在两个问题是：①区域地下水补给资源受各种条件限制很难取出来，如目前常用降水入渗补给系数法或地下径流模数法计算山区地下水补给量，但计算得出的地下水补给量结合开采方案取出来是很困难的；

②由于受生态和环境、社会环境及开采技术水平的限制，在什么技术水平上、在哪些约束条件下确定区域地下水可开采资源量，是一个复杂而又必须综合考虑的问题。因此大多区域地下水可开采资源量的确定很难结合具体开采方案。但这并不影响区域地下水可开采资源量计算成果的应用。因为这类成果大多数要求对可开采资源量进行概略估算和概略计算，即可满足要求。

区域地下水资源评价工作，常常是在现有地质、水文地质勘察资料及开采动态资料的基础上进行的，必要时，也要布置适量的勘探试验等补充性工作。区域地下水资源评价，应按独立的水文地质单元进行，如层状自流水盆地、河谷地带、大型冲洪积扇、山前平原、山间盆地及结晶岩块等。在评价范围内，应划分出水均衡区域，区内应包含补给和排泄区。一般只对区内具有实际意义的主要含水层进行评价。

开采试验法

在水文地质条件复杂，一时难以查清地下水补给、径流、排泄规律而又急需做出水量评价的地区，一般通过打探采结合孔，按未来开采量和降深要求进行实地抽水试验，然后根据抽水试验结果确定单井或水源地供水能力和补给保证程度。

开采试验法常用于水源地的允许开采量评价。具体方法有：开采抽水法和补偿疏干法。

（一）开采抽水法

1.稳定流抽水试验

按设计需水量长时间抽水，主井的动水位在允许降深范围内，并能保持稳定。观测井内动水位也能保持稳定。停抽后水位又能较快恢复到原始水位。这表明在开采过程中含水层内建立了新的动态平衡，开采量小于或等于补给量，有补给保证。

稳定流抽水一般要求进行三次不同水位降深（落程）的抽水，三次抽水的降深一般根据抽水层的透水性和抽水设备能力确定。对于潜水含水层通常要求最大降深值在含水层厚度的1/3～1/2之间；对于承压含水层，最大降深不得低于承压含水层顶板高度。其余两次降深分别取最大降深的2/3和1/3。当抽水设备达不到这些要求时，相邻两次的降深差不能小于1m。

理论上讲抽水延续的时间愈长愈好，在实际工作中，首先确定抽水流量和水位达到稳定状态的时间，然后根据勘探目的和含水层渗透性能，确定稳定抽水延续时间。对于城镇及工矿供水，一般抽水延续的时间要长些；而对于农田灌溉供水勘探，稳定抽水延续的时间可以短些；对渗透性较差的含水层，稳定延续的时间应长些；而对于渗透性较好的含水层，可短些。具体时间的确定可参考《城市供水水文地质勘察规范》（CJJ 16-88）。

2.非稳定流抽水试验

如果按设计需水量长时间抽水，水位不稳定，观测孔中地下水水位持续下降，停止抽水后，地下水水位不能恢复到原始水位。说明抽水量大于补给量，这样的开采量是没有补给保证的，这时需要进行下列工作。

在水位持续下降过程中，只要地下水水位降落漏斗开始等幅下降，则任一时段内（Δt）的水量均衡应满足下式：

（Q抽-Q补）·Δt=μ·F·ΔS（3-37）

式中：Q抽为抽水量（m3/d）；Q补为补给量（m3/d）；μ·F为水位下降1m时储存资源的减少量，简称单位储存量（m3/m）；ΔS为Δt时段内的水位降深（m）。

由上式可得

Q抽=Q补+μ·FΔS/Δt（3-38）

由式（3-38）可见，抽水量由两部分组成：

一是开采条件下的补给量；二是地下水储存资源消耗量。评价任务之一是将补给量从中分离出来。分离的方法可以采用抽水比较稳定、水位下降比较均匀的两个时段资料，分别代入式（3-38），然后联立两个方程求解，就可以得到补给量。

为了使求出的补给量更准确，可以采用多个时段的资料每两组联立求解，得到一系列的补给量，然后求其平均值，这样得到的补给量就可以作为允许开采量。

3.适用范围及优缺点

开采抽水法对于潜水和承压水、新水源地建立和旧水源地扩建，都能适用。但是主要适用于中小型水源地评价，不适用区域性地下水数量评价。

该方法确定的允许开采量准确可靠，但是需要进行长期的抽水实验，成本较高。

4.要注意的问题

利用旱季抽水实验资料所求的补给量，评价结果比较保守。在不同开采条件下所求的补给量，可靠性各不相同。因此为了更准确地评价水源地地下水允许开采量，应在开采过程中继续进行地下水水位动态监测，多以平均补给量作为水源地允许开采量。

（二）补偿疏干法

1.评价步骤

（1）旱季开采量计算

在旱季进行抽水实验，由于无任何补给来源，完全靠疏干储存资源来维持抽水，所以抽水形成的地下水水位降落漏斗容易扩展到边界，其水均衡方程为

区域地下水功能可持续性评价理论与方法研究

则有

区域地下水功能可持续性评价理论与方法研究

式中各符号的意义，同式（3-38）。

根据抽水实验资料，利用式（3-39）求出μF值。然后再根据含水层厚度和取水设备能力，给出最大允许降深Sm，查明旱季持续时间t，则计算出最大允许降深下的允许开采量：

区域地下水功能可持续性评价理论与方法研究

则旱季疏干地下水体积为

V干=μ·F（Sm-S0）（3-41）

式中：S0为抽水开始等幅下降时刻井中的地下水水位降深（m）。

（2）雨季补给量计算

根据雨季抽水实验资料，求出地下水水位回升速率（ΔS/Δt），并假设地下水水位回升的单位补偿量近似等于地下水水位下降时的单位储变量，则雨季补给量的体积为

区域地下水功能可持续性评价理论与方法研究

则全年的平均补给量为

区域地下水功能可持续性评价理论与方法研究

雨季补给的补偿体积为

V补偿=V补-V雨开（3-44）

（3）允许开采量评价

根据以上计算结果，若Q补≥Q开，V补偿≥V开，则以计算的Q开作为允许开采量；若Q补＜Q开，V补偿＜V开，则以Q补作为允许开采量。

2.适用条件

补偿疏干法适用于含水层分布范围有限，但有较丰富的储存资源可供调节，地下水补给在时间上分配不均的地区。例如季节性河流的河谷地区、构造断块岩溶发育地区等。

采用补偿疏干法，需要满足以下条件：

1）可动用的储存资源必须满足旱季连续开采。

2）雨季补给时，除保证当时开采需求外，其剩余补给量能全部补偿旱季消耗的储存资源。

3）不能影响相邻地区的地下水数量。例如我国西北地区，往往在山前形成构造盆地（图3-10），盆地内有巨厚的第四纪沉积物，具有良好的储存空间，但是其下游串联的盆地依赖上游盆地地下水转化为地表水下泄补给。因此若在旱季大量动用上游盆地地下水储存资源，就会削减下游盆地地下水补给资源。这种情况下不宜采用疏干补偿法评价。

图3-10 西北内陆地区地下水系统示意图