城市供水应急工程项目可行性研究报告.docx

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城市供水应急工程项目可行性研究报告

城市供水应急工程项目可行性研究报告

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前言

某某市位于某某省西部，属于半干旱地区，地处松嫩平原某某闭流区内，当地径流量很小，蒸发量又很大，地下水严重超采，属于我省水资源严重缺乏地区。

对当地水资源条件而论属于资源型缺水城市；对区外调水而言又属于工程型缺水，总之某某市属于综合型严重缺水城市。

某某市现有市区面积25km2，市区现有人口23×104人；规划区面积32km2，规划区近期（2015年）人口25.4×104人，属于中等城市。

目前，某某市城市生活和生产用水全部为地下水，由于缺水市区各用水部门大量超采地下水，破坏了地下水资源的自然平衡，地下水位大幅度下降，单井出水量逐年减少，由于缺水过量开采深层地下水，目前在某某市区内已形成降落漏斗，面积约50km2，中心最大降落漏斗深度达40m—50m，地下水位平均下降速度约1.4m/a左右，造成部分机电井报废，部分机电井抽水量不足，农业大口井无水，已有的许多企业不能正常生产，预期建设的很多企业被迫停建。

由于缺水某某市居民生活用水十分紧张，采取分区供水和定时限量供水，停水现象时有发生，严重影响了居民的正常生活秩序和生活质量。

大部分宾馆、饭店、商业等服务行业由于供水不足，顾客意见纷纷，老百姓强烈要求市政府尽快解决城市生活用水不足问题。

因此，某某市委、市政府把“引嫩入安工程”作为“民心工程”、“为民造福工程”、“生命线工程”，狠抓落实。

2013年3月，某某市经贸委委托某某省水利水电设计院编制了《某某省某某市城市供水应急工程项目建议书》，并于2013年5月通过了某某省水利厅的审查。

2013年9月，某某省计划经济委员会对《某某省某某市城市供水应急工程项目建议书》进行了审查并颁发了《关于某某市城市供水应急工程项目建议书的批复》（[2013]1037号文）。

在上述基础上于2013年10月某某市经贸委委托我院编制《某某省某某市城市供水应急工程可行性研究报告》。

2013年10月初，我院工程技术人员与某某市政府有关部门及有关单位的领导及技术人员共同对现场进行了查勘，及时开始了本报告的编制工作。

在报告编制过程中，某某市建设局和自来水公司等单位给予了大力支持，提供了许多基础资料及数据，表示感谢。

1概述

1.1编制依据、原则

1.1.1编制依据

（1）国家相关法令、法规、规范；

（2）《室外给水设计规范》（GBJ13-86，1997年版）等；

（3）《某某市城市应急供水工程项目建议书》（2013年5月）——某某省水利水电勘测设计研究院；

（4）《某某市城市供水水源规划》（1993年）——某某省某某市水务局编制；

（5）《尼尔基水利枢纽配套项目某某省松嫩平原引嫩骨干工程扩建工程可行性研究》（2013年5月）——某某省水利水电勘测设计研究院；

（6）《某某市城市水资源规划补充》（2013年）——某某省水利水电勘测设计研究院；

（7）《某某市中心城区供水水文地质勘察报告》（2012年）——某某省水利水电勘测设计研究院；

（8）某某市1：

10000城区地形图——某某市建设局；

（9）《某某市城市供水应急工程勘测设计合同书》（2013年11月）——委托方：

某某市经济贸易委员会，承担方：

某某省水利水电勘测设计研究院；

（10）《某某市市区供水规划》（某某省城市规划设计研究院，1995年编制）；

（11）水文站1960-2013年水文资料（某某市水文站提供）；

（12）某某市现有地下水源水质分析化验单；

（13）某某市红旗泡水库现有水源水质分析化验单；

（14）某某市东湖水库水源水质分析化验单；

（15）某某市自来水公司、建委提供的相关资料。

1.1.2编制原则

（1）在某某市城市总体规划纲要的指导下，对水资源开发利用要统一规划，近、远期结合，对今后水资源更新留有余地。

（2）本着节约基建投资，节约能源及水资源的原则，结合某某市的具体情况，在城区的供水工程中，尽可能利用现有供水工程设施。

（3）考虑供水工程对城区的国民经济发展规划和城市发展规划影响，城市需水量预测应贯彻节水原则，使预测尽量满足城区社会经济发展用水的需求。

（4）要保证安全供水，泵站设备备用率要足够，供电系统要可靠。

（5）发展和推广给水净化的新工艺、新技术、新材料、新设备。

在检测和管理上推广应用微机技术，逐步实现科学管理，实现先进性、合理性、可靠性有机的统一。

（6）保护水源输水沿线及水厂的环境，制定保证水质的措施，要求净化后的水质符合国家生活饮用水卫生标准。

（7）本次设计为供水应急工程，应建立在充分利用原有供水设施的前提下，尽量发挥原有设施的作用，在此基础上完善工程设计，达到满足居民及生产用水的需要。

1.2编制范围

本工程是某某市城市供水应急工程，工程主要解决目前某某市取水水源供水量不足及新水源选择问题。

编制范围包括下列主要内容：

（1）调查城区供水水源，复核现状供水能力；

（2）供水区域内需水量预测；

（3）供水水源的选择；

（4）供水方案技术论证；

（5）取水水源、净水厂、配水管网工程设计；

（6）投资估算；

（7）经济评价。

1.3城市概况

1.3.1地理位置及行政区划

某某市地处某某省西南部，松嫩平原中部，地理位置是：

东经124°53′～125°54′,北纬46°10′～47°3′。

市区面积32km2，人口23×104人。

西北以大庆市、林甸县界邻，东与青冈、兰西两县接壤，南部与肇州县、肇东市毗连。

某某市总面积3586km2，属平原地带，半干旱地区，多风少雨。

城区位置见图1.3-1。

1.3.2城市性质及规模

某某市辖某某、天泉、任民、老虎岗、中本、太平庄、万宝山、羊草、昌德、升平10镇及青肯泡等9乡，另有不少农牧场。

行政区划隶属某某省绥化市。

市人民政府驻某某市区，是某某市政治、经济、文化中心。

某某市是某某省奶牛和甜菜基地，由于境内草原辽阔，是我国著名的天然牧场之一。

优质黑白花奶牛的饲养业居全国县级市之首。

主要粮食作物有玉米、谷子、小麦等。

主要经济作物甜菜的含糖量达世界先进水平。

同时还种植油菜和蓖麻等。

本市大力发展建工建材、石油化工及蔬菜生产等主导产业，乡镇企业也出现了速度和效益的同步增长。

某某市自1985年建市以来，城市建设发展很快，人口迅速增长，经济指标不断提高。

截止2012年全市人口为50.9×104人，其中某某市市区常住人口21.6×104人，占总人口的42%；流动人口1.4×104人，占总人口的2.75%。

人口自然增长率为0.6%，生产总值42.3亿元。

根据某某市国民经济“九五”计划和2015年远景目标纲要，2015年国内生产总值达55.1亿元，年均增长率9.2%，2010年目标达到83.2亿元，年均增长率8.6%，2015年国内生产总值达到121亿元，年均增长率7.8%。

1.3.3自然条件

1.3.3.1地形地貌

某某市规划区位于受缓慢下降作用的松嫩平原中部，地势平坦开阔，东部属小兴安岭山前冲击侵蚀倾斜高平原区，中、西、南部属双阳河、乌裕尔河冲击泛滥低平原区，地形为东北高、西南低。

海拔高程自212m延缓降至132m，地面坡度1/600—1/300，地貌属冲击冰水阶地和冲击洪积低漫滩，无江无河呈闭流区。

1.3.3.2水文

全市处在松花江以北、嫩江以东的地势低洼地带，无江无河，呈闭流状态，只有在降水集中的6—8月份，才产生径流，汇流入洼地，形成大小不等的泡沼18个，其多呈季节性变化，汛前干涸，汛后成泡，碱度在9mg/l之间，不能利用。

某某市多年平均降水量436.2mm，折合水量15.6亿m3，据分析：

某某市地表水多年平均年径流深11.5mm，多年平均径流量0.41亿m3，保证率75%的年径流量0.02亿m3，市区泡沼靠降雨形成的径流量完全消耗于蒸发和渗漏。

所以就某某市本地区而言无可利用的地表水资源量。

某某市规划区地下水可开采量为1485.6×104m3/a，地下水开发潜力不大。

为了解决某某市缺水问题，本次应急工程利用北引工程红旗泡水库多余水量满足某某市城镇工业、生活用水的迫切要求。

1.3.3.3气象

某某市规划区地处高中纬度，属于中温带大陆性季风气候，冬季寒冷而漫长，年内1月份气温最低，平均气温为-19.9°C，极端最低气温-37°C，冬季年均148天，夏季炎热而短促，7月份气温最高，平均气温22.8°C，极端最高气温38°C，春秋气温变化剧烈，四季分明。

多年平均气温为3.3°C。

某某市多年平均降水量436.2mm，其中夏秋季降水量占全年降水量的68.4%，年降水量最大为680.5mm，最小为272mm，年季变幅较大。

年内各月降水量分配不均，6—9月份降水量占年降水量的81.8%,多年平均日照时数为2849小时，多年平均蒸发量为1662.6mm（20cm蒸发皿）。

无霜期为136天，最大冻土深2.14m，平均风速3.9m/s。

1.3.3.4工程地质

松嫩平原中生代以前基底构造轮廓基本形成，在已形成的构造凹陷中沉积了白垩纪、第三纪及第四纪地层。

由于本区范围小及揭露深度有限，现将区内钻孔揭露地层由老至新分述如下。

（1）地层

1）白垩系（K）

（a）四方台组（K2s）

在本区广泛分布。

下部为灰绿色砂岩、砂砾岩和杂色泥岩互层，上部以棕红色块状泥岩、砂质泥岩为主。

厚度30m～307m。

（b）白垩系明水组（K2m）

明水组二段地层分上、下两部分，其上部和下两部分别由灰色含砾砂岩、砂岩、砂质泥岩和泥岩构成4～5个小的沉积旋回。

含砾砂岩和砂岩单层厚度由上至下变厚，岩石颗粒变粗。

本段厚度183.5m～189m。

整合覆盖于四方台组之上。

（c）第三系依安组（N1）

为砂岩、细砂岩、泥岩和砂质泥岩互层。

厚度36.5m～134.0m，假整合覆盖于明水组之上。

（d）第四系（Q）

由上至下分别为全新统～上更新统黄褐色亚粘土及粉细砂，中更新统荒山组淤泥质亚粘土和下更新统灰白色砂砾石层，厚度21.5m～35.0m。

假整合覆盖于第三系依安组之上。

（2）地质构造

松嫩盆地是中、新生代一个大型断坳盆地，总体轮廓是北部为隆起区，西部为平缓斜坡区，中部为大面积坳陷。

某某地区所处位置为中央凹陷的东部，东接乌裕尔――呼兰隆起之青岗――海伦鼻状凸起的西延部分，西跨卧里屯向斜的东翼，为凸起与凹陷的过渡地带。

其构造形迹主要为深部褶皱，构造线多呈北北东――南南西向。

本区位于卧里屯向斜的东翼。

1.3.4给水工程现状及存在的主要问题

（1）给水工程现状

某某市规划区现状供水主要分市政供水和企业自备。

现状用水全部为地下水，水源地全部集中在规划区范围以内。

规划区当前正常使用井有162眼，全部为深水井，开采深度在70~300m左右。

根据2012年统计，某某市规划区总供水量为1288×104m3/a，其中自来水公司供水量458×104m3/a，企事业单位自备水源供水量830×104m3/a。

在总供水量中，供给城市居民生活用水387.2×104m3/a，占总供水量的30%；供给工业用水837×104m3/a，约占65%；其它用水量（损失及环境用水量）63.8×104m3/a，约占5%。

从以上统计成果可以看出，某某市现状用水中工业用水量所占比重较大。

现状供水水质总体较好，除铁锰等指标较高外，其余指标均满足要求。

市政供水现有净水厂一座，位于某某市区西郊，水源井布置在某某至万宝山公路南侧40km2范围内，净水厂设计供水能力为3.0×104m3/d，占地面积15400㎡，设有曝气间、消毒间、5000m3清水池一座、送水泵房及其他附属设施，1995年建成并投入使用。

规划区配水管网在1993年经过改造后，现有配水能力3.0×104m3/d。

配水方向由城西向城区方向，管材采用球墨铸铁管。

（2）存在的主要问题

1）供水量不足：

通过调查市区供水能力仅为3.53×104m3/d，致使现状用水标准较低。

平均生活用水定额仅46.1

；平均工业用水定额41.9m3/万元。

由于供水量不足，市区每日分三次定时限量供水。

当前，供水不足已经给人民生活、生产带来极大不便。

由于缺水许多企业不能按设计能力生产，给国民经济造成损失。

2）供水普及率较低，供水普及率只有70%，造成很大一部分城市居民生活用水困难，影响生活质量。

3）部分管线锈蚀老化严重，直接影响供水水质及供水安全。

供水管线始建于1981年、1987年，大部分为灰铸铁管材和钢管材，管道锈蚀老化，二次污染水质。

4）由于供水设施年久失修，管网老化问题严重，管网漏失率18%，一遇突发事件，经常造成大面积停水。

5）地下水超采

某某市城区，以开采前第四系孔隙裂隙承压水为主，由于集中过量开采，已产生大面积的地下水位下降漏斗，面积约50km2，中心最大水位降40m—50m，水位下降速度一般1.4m/a，已影响现有生产井的供水能力。

6）水质污染

由于城区一直存在地下水超采问题，使部分上层水质污染的水，越流补给下层水，致使下层水遭到污染。

虽然目前水质污染不十分严重，但随着经济发展，用水量增加，地下水源超采如得不到控制，深层地下水污染将不可避免。

2总体规划及方案论证

2.1水源

2.1.1地下水资源

2.1.1.1地下水开采现状

本次规划范围为某某市城区及近郊区，面积为263.25km2。

工作区地势东南高，西北低，地面高程145m-160m，属双阳河－乌裕尔河冲积泛滥平原。

其地貌单元为波状低平原及垄岗状高平原。

地下水是某某市城镇主要供水水源，经调查统计，工作区当前共有开采井1020眼，地下水开采量为2317×104m3/α。

其中第四系孔隙水开采井858眼，开采量861×104m3/α；前第四系孔隙裂隙水开采井162眼，开采量1456×104m3/α。

见表2.1－1。

表2.1－1工作区现状地下水开采量统计表

水源

开采井数（眼）

开采深度（m）

开采量（104m3/α）

深层水

浅层水

城区及近郊区

自来水公司及

企业自备井

156

70－320

1456

110

＜70

269.47

郊区

农田井

748

＜70

591.53

合计

1020

1456

861

2.1.1.2主要环境地质问题

（1）地下水位下降

某某市城区，人口多，工业发达，以开采前第四系孔隙裂隙承压水为主（主要开采白垩系上部孔隙裂隙水），由于集中过量开采，已产生大面积的地下水位下降漏斗，城区内已形成了以华丹乳品厂、纺织厂为中心的降落漏斗，面积约50km2，中心最大水位降40m-50m，水位下降速度一般1.4m/a，已影响现有生产井的供水能力。

从区域角度看，大庆长垣东部地区地下水开采目地层为明水组白垩系含水层，有集中开采水源地10座，开采井达500多眼，开采区1970年开采量2800×104m3，地下水位埋深25.00m，到1997年开采量达3618×104m3，地下水位埋深下降至53.4m，由于集中过量开采，形成了北起青龙山奶牛场，南到某某畜牧场，东起某某中本乡，西至大庆长垣，南北长约50km，东西宽约30km，面积约1560km2的降落漏斗，导致区域地下水的流向指向降落漏斗中心（图2.1－1）。

　　　　　　　图2.1－1大庆地区东部降落漏斗地下水等水压线图

（2）天然的不良水质

该区地下水中氟含量普遍较高，第四系孔隙潜水中氟含量一般2.0mg/l－4.0mg/l，超标1－3倍，超标率100%，第四系孔隙承压水中氟含量略低于潜水，一般1.1mg/l－3.0mg/l，超标0.1－2.0倍，白垩系地下水中氟含量局部超标。

由于该区地形低洼，地下迳流缓慢，蒸发浓缩作用强烈，使地下水中含盐量不断增加，致使该区第四系孔隙潜水矿化度较高，一般为0.5g/l－2g/l，局部＞3g/l。

该区第四系孔隙水中铁、锰含量一般较高，大多数地区铁、锰含量超标，铁含量一般为0.3mg/l－6.4mg/l，锰含量一般为0.1mg/l－1.2mg/l。

（3）地下水水质污染

据某某市环保局1992年水质分析资料，城区第四系孔隙水已受到不同程度的污染，主要污染物有挥发酚、砷及细菌总数等。

挥发酚含量为0.004mg/l－0.043mg/l，超标1－20倍，超标率100%，砷含量为0.003mg/l－0.252mg/l，超标2.34－4.04倍，超标率22%，细菌总数一般含量为1－16个，超标率12.5%。

2.1.1.3地下水类型及形成规律

工作区地质构造属松嫩中断（坳）陷中央坳陷区东部边缘，沉积厚层第四系松散堆积物及第三系、白垩系碎屑岩层。

地下水的赋存条件及运移规律，受地质构造、地层岩性、地形地貌及含水层岩性的控制。

工作区地下水从上到下分布埋藏：

第四系松散岩类孔隙潜水，第四系松散岩类孔隙承压水，第三系碎屑岩类孔隙裂隙承压水，白垩系碎屑岩类孔隙裂隙承压水。

2.1.1.4含水层（组）特征与富水性

（1）第四系松散岩类孔隙潜水

不连续分布于工作区上部，为工作区第一个含水层。

表层岩性为黄土状亚粘土，厚度3m～8m；含水层岩性为粉细砂，局部为亚砂土，厚度2m～6m；地下水位埋深2m～4m；富水性极差，单井涌水量20m3/d～40m3/d。

（2）第四系松散岩类孔隙承压水

分布埋藏于第四系孔隙潜水含水层之下，为工作区第二个含水层。

含水层顶板为淤泥质亚粘土，厚度6m～10m，含水层顶板埋深10m～15m，含水层岩性为砂砾石，含砾中粗砂及中细砂，含水层厚度8m～16m；地下水位埋深4.0m～5.1m，地下水流向为SE—NW，渗透性较强，渗透系数10m/d～40m/d，波状低平原单井涌水量一般500m3/d～3000m3/d，垄岗状高平原单井涌水量一般100m3/d～500m3/d。

（3）第三系碎屑岩类孔隙裂隙承压水

在工作区内广泛分布，埋藏于第四系松散岩类承压水含水层之下，为工作区第三个含水层。

含水层岩性为泥质弱胶结粉细砂岩、中粗砂岩及砂砾岩，单层厚度2m～5m，总厚度5m～17m；顶板埋深50m-80m，岩性为泥岩及砂质泥岩，地下水位埋深21.5m-28m，渗透系数1.26m/d～8.66m/d，富水性较弱，单井涌水量218m3/d～540m3/d。

（4）白垩系碎屑岩类孔隙裂隙承压水

分布埋藏于第三系碎屑岩类孔隙裂隙承压水含水层之下，是某某市城市供水主要含水层。

地下水流向推测为SEE～NWW向，单井涌水量1000m3/d～3000m3/d。

（a）白垩系明水组孔隙裂隙承压水

该层仅在某某至万宝山公路南侧，四砖厂以南一带揭露，揭露面积43km2。

白垩系明水组二段上部含水层由泥质弱胶结砂岩、含砾砂岩组成，有4－5个单层，单层厚度3.5m－23m，累积厚度37m-45.5m。

顶板埋深84.5m-94.5m，岩性为泥岩及砂质泥岩。

白垩系明水组二段下部含水层由泥质弱胶结砂岩、含砾砂岩组成，有4－5个单层，单层厚度3.5m－35m，累积厚度42.5m-51m。

含水层顶板埋深153m－162.5m，岩性为泥岩，水位埋深37.50m-38.41m，渗透系数15.86m/d～20.18m/d，单井涌水量2400m3/d～2800m3/d。

（b）白垩系四方台组孔隙裂隙承压水

区内均有分布，含水层岩性为泥质弱胶结细砂岩、中细砂岩、砂岩、含砾砂岩及砂砾岩，一般由5－7个单层组成，单层厚度一般3m－7m，累积厚度30m-50m。

含水层顶板埋深一般50m－100m，岩性为泥岩及砂质泥岩，渗透系数2m/d～23m/d，单井涌水量1000m3/d～2010m3/d。

注：

单井涌水量系第四系承压水口径为219mm，前第四系承压水口径为325mm，降深均为10m时的换算涌水量。

2.1.1.5地下水循环条件

（1）第四系孔隙潜水

工作区内孔隙潜水，呈片状分布，表层岩性为黄土状亚粘土，厚度小，加之地形较为平缓低洼，故大气降水垂向渗入补给是其主要补给来源，地下水位受气候因素影响较大，春季水位较低，夏秋季水位较高，地下水位年变化幅度1.2m～2.0m；由于水位埋藏较浅，一般2m～4m，故潜水的垂向蒸发是其主要排泄方式。

（2）第四系孔隙承压水

地下水水位变化小，年变幅仅为0.5m～1.5m，含水层主要接受上游侧向迳流补给，由于含水层渗透性较强，从上游到达下游水力坡度较大，因而地下迳流通畅，地下水排泄方式主要为侧迳流流出及人工开采排泄。

（3）第三系孔隙裂隙承压水

含水层主要接受上游侧向迳流补给及白垩系碎屑岩孔隙裂隙承压水顶托补给，局部与第四系孔隙承压水有一定的水力联系，形成第三系承压水的局部排泄区，其主要排泄方式为地下水侧向迳流流出及人工开采。

（4）白垩系孔隙裂隙承压水

含水层外围补给区和迳流区水头高差较大，加之含水层岩性较粗，水力坡度较大，故补给迳流条件较好，主要接受上游地下水侧向迳流补给，并以侧向迳流方式排泄，同时人工开采亦是重要排泄途径之一。

2.1.1.6地下水化学特征

某某市城市工作区各含水层水质差异较大，其水化学特征如下：

（1）第四系孔隙潜水

地下水化学类型主要为重碳酸——钙钠、重碳酸氯化物——钠镁型水，矿化度0.5g/l～2.0g/l，属淡～微咸水，PH值6.9～8.3，属中～微碱性水，总硬度17德国度～27德国度，属硬水，水质差。

（2）第四系孔隙承压水

地下水化学类型主要为重碳酸——钙钠、重碳酸——钠钙型水；矿化度0.37g/l～0.67g/l，属淡水，PH值7.5～8.4，属微碱性水，硬度10德国度～15德国度，属微硬水，总铁0.32mg/l～1.56mg/L，锰0.6mg/l～1.2mg/l，氟1.10mg/l～3.0mg/l，总体水质较差。

（3）第三系依安组碎屑岩孔隙裂隙承压水

地下水化学类型主要为重碳酸—钠钙型水，矿化度0.27g/l～0.52g/l，属淡水，PH值7.5～8.4，属中～微碱性水，硬度5德国度～15德国度，属软～微硬水，水质较好，一般适宜生活饮用。

（4）白垩系明水组碎屑岩孔隙裂隙承压水

地下水化学类型主要为重碳酸—钠钙、重碳酸—钠型水，矿化度0.30g/l～0.64g/l，属淡水，PH值6.2～8.5，属中～微碱性水；总硬度4德国度～8德国度，水质良好。

2.1.1.7地下水资源计算与评价

（1）地下水资源计算的原则

地下水的形成、分布和运移，是受地质及水文地质条件的控制，因此，地下水资源量计算，首先建立在水文地质条件的基础上，考虑到大气降水、地表水、地下水“三水”转化关系，结合不同含水层地下水的实际开采状况，选出适合工作区水文地质特征的计算方法，使计算与评价的成果合理、可靠，并符合客观实际，使地下水资源的开发持续利用，并保持良好的生态环境。

根据已有资料及技术经济条件，此次地下水资源评价深度为300m。

（2）地下水资源计算分区

依据本区的地形地貌划分计算区，详见图2.1-2表2.1-2

表2.1-2地下水资源计算分区表

计算区

代号

面积（km2）

总面积

计算面积

波状低平原

Ⅰ

169.74

154.74

垄岗状高平原

Ⅱ

93.51

90.51

合计

263.25

245.25

（3）地下水资源量计算内容及方法

根据实际要求，结合工作区水文地质条件，计算与评价地下水资源补给量及可开采量。

地下水补给量是指在天然状态或开采条件下，单位时间进入含水层的总水量。

工作区地下水补给量项主要包括降水入渗补给量及地下水侧向迳流补给量。

　　　　　图2.1－2　　　　地下水资源计算分区图

地下水可开采量是指通过技术经济合理的取水构筑物，在整个开采期内，出水量不会减少，动水位不超过设计要求，水质和水温