全国水资源论证培训题库及答案04地下取水水源论证第二部分.docx
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全国水资源论证培训题库及答案04地下取水水源论证第二部分
地下取水水源论证考题
五：
论述题
1、试述确定地下取水水源论证的工作等级时，应考虑的主要因素。
（I）
答：
（1）首先要考虑建设项目取用地下水对水量要求，地下水水源地按取水规模一般可分为以下几种：
特大型水源地、大型水源地、中型水源地、小型水源地。
（2）其次要考虑建设项目取用地下水对水质的要求，当地下水用户为生活饮用水、特殊工业用水（如食品加工业用水）、一般工业用水（如锅炉用水）、农业灌溉用水时，对水质的要求各不相同。
（3）水文地质条件的复杂程度：
根据水文地质特征的不同，将水文地质条件的复杂程度划分为：
简单、中等和复杂。
（4）地下水开发利用程度：
根据地下水的开发利用现状，将地下水开发利用程度划分为：
超采区、平衡区、尚有潜力区。
2、试述确定地下取水水源论证的论证范围时，应考虑的主要因素。
（I）
答：
在论证工作中，合理确定论证范围是保证地下取水水源论证工作质量和确定工作经费的重要因素。
应根据一下三个方面考虑：
（1）目标含水层组和地下取水水源地的平面位置：
根据水文地质条件、取水量和区域地下水资源调查评价的成果等实际要求确定；
（2）目标含水层组的空间分布：
根据必要的地质勘探孔资料确定；
（3）建设项目所在地区的实际情况（如取水量大小、对水质的要求、地下水分布特征等）。
3、试述水量均衡法的基本原理和应用的具体步骤。
（II）
答：
水量均衡法是全面研究一定地区（均衡区）在一定时间内（均衡期）地下水的补给量、储存量和排泄量之间的数量转化关系的平衡计算。
（1）水量均衡法的基本原理
对一个均衡区（或地下水系统）来说，在补给和消耗的不平衡发展过程中，任一时间段Δt内的补给量和排泄量之差，恒等于该系统中水体积（严格地说是水质量，如承压水的弹性释放和储存）的变化量。
据此可建立水均衡方程式：
，式中
代表补给量，
代表排泄量。
（2）应用步骤
水量均衡法应用的具体步骤如下：
第一步：
划分均衡区，确定均衡期，建立均衡方程。
均衡期一般取一年，也可将旱季雨季分开计算，这样可以简化均衡方程中的项目。
划分了均衡区，确定了均衡期以后，分析各个区在这段时期内有哪些均衡要素，便可以建立均衡方程。
第二步：
测定每个均衡区的各项均衡要素值。
重点是测定各个区的天然补给量和开采条件下的补给增量。
只要开采方案布置合理，消耗量一般可转为开采量。
为了取得较准确的计算资料，最好在每个均衡区选择一个有代表性的地段做小范围的均衡试验，实际测定各项均衡要素的数值，取得计算所需的参数，然后用以计算整个均衡区的各种补给量。
如果某些消耗量在开采时仍然存在，不能完全截取，则应分别计算补给量的增加量（ΔQ补）与消耗量的减少量（ΔQ消）。
第三步：
计算与评价。
将各项均衡要素值代入均衡方程式中，计算出各均衡区的各项补给量和各项排泄量，进而计算可开采量。
4、试述数值法的应用步骤。
（II）
答：
应用数值法的步骤如下：
第一步：
建立模型雏形。
研究和掌握计算区域的地质和水文地质条件，合理进行水文地质条件的概化，明确水文地质概念模型，这是运用数值法的基础和关键。
水文地质概念模型主要包括含水层的介质条件、地下水的流动条件以及含水层的边界条件等三个方面。
通过对这三个主要方面的研究，即可确定计算区的水文地质概念模型，并建立起相应的数学模型。
第二步：
模型的校正和验证。
根据上述要求而建立的数学模型雏形是否符合实际的水文地质条件，还要根据地下水水位动态资料来检验模型是否正确。
该过程称为模型识别，即数学运算中的解逆问题。
经过校正的模型还要用不同时段的资料对该数学模型进行验证（即模型检验阶段）。
第三步：
运用模型进行水位预报和资源评价。
经过校正和验证了的数学模型还只能说是符合勘探试验阶段实际情况的模型，用来进行开采动态预报时，还应当考虑开采条件下可能的变化。
含水层介质的水文地质参数一般变化不大，但边界条件和地下水的补给、排泄条件还可能发生一定的变化。
因此，只有在边界条件和补给、排泄条件不随气候、水文条件而变化，或其变化规律可以较准确地确定时，数值法的预报结果才是较精确的。
在其它条件不变的情况下，做短期预报较精确，做长期预报时则依赖于气候、水文因素的预报精度。
5、试述建设项目取水可靠性和可行性分析的结论应包括哪些内容。
（III）
答：
可靠性分析：
在地下水资源相对缺乏、现状地下水资源开发利用程度较高或开采地下水易发生环境问题的地区，应考虑水文要素、含水层参数等的不确定性，分析地下取水的可靠性。
可行性分析：
应在地下取水可靠性分析的基础上，结合地下取水对区域水资源状况和其他用户的影响分析、建设项目用水合理性分析等，综合分析地下取水的可行性。
按不同的情况，可靠性和可行性分析应包括以下内容：
（1）根据规划水平年论证范围内可开采量的分析计算及水质评价结果和建设项目对水量、水质的需求，在水资源丰沛地区，如果地下水可开采量大于建设项目的需水量，可直接得出水源地可开采量、水质能满足建设项目要求的结论。
（2）对于水资源紧缺、地下水开采强度大的地区，如果资源量计算结果表明该区域已达到采补平衡或超采，就需要从区域水资源合理配置角度，通过取水许可量的调整分配，分析建设项目取水的可行性，同时进一步分析建设项目需水量。
论证其节水可行性，以降低需水量指标。
（3）如果水质评价结果不完全满足建设项目对水质的需求，但在现行技术、经济合理条件下，水质通过处理可以达标，在论证报告中要提出采用技术处理措施方案的建议。
（4）地下水和地表水频繁交替地区，地下水可开采量中的部分或大部分为开采激发的地表水补给量。
这种情况下，地表水在下渗过程中通过土壤渗滤、吸附，对水质有一定改善作用。
在进行资源量分析计算时，应依照地表水和地下水可供水量总量控制的原则，地下水袭夺地表水的资源量应在地表水可供水量中扣除。
（5）如果一个地区地下水开发利用程度较高或很高，已达到采补平衡或超采，论证范围内已无足够地下水资源满足建设项目的需求，但论证范围内的其它已获得取水许可的用水户尚有节水潜力，可以利用“水权转换”方式，业主通过给第三方以经济补偿，用以建设节水设施、提高水资源的利用效率，减少取水量，从而使建设项目在本地区总取水量不变的情况下获得所需水量。
（６）冶金、煤炭、有色金属等地下采矿工程建设项目需要的新取水量，在水质达标或经过处理可以达标的情况下，可优先考虑矿坑排水，论证时应详细分析矿坑涌水的补给、径流及排泄关系，矿坑排水量动态过程及其影响因素，分析其长期供水的可靠性和可行性。
如果论证范围内第三方的矿井涌水除自身使用外尚有剩余，可以将这部分剩余量纳入论证项目取水水源的总体考虑。
6、常用的地下水可开采量计算方法有哪些？
并简述适用条件。
（IV）
答：
常用的地下水可开采量计算方法有：
水量均衡法、数值法和概率统计法。
（1）水量均衡法是全面研究一定地区（均衡区）在一定时间内（均衡期）地下水的补给量、储存量和排泄量之间的数量转化关系的平衡计算。
适用条件：
封闭条件好，有相对固定边界的含水介质；均衡项简单；地下水埋藏较浅，补给、消耗条件比较单一，易于查清的地区。
水量均衡法可粗可精，适应性强，许多情况下都能运用。
在地下水的补排条件较简单，水均衡要素容易确定，开采后变化不大的地区，用该法评价地下水资源效果较好。
对于干旱、半干旱地区的山前冲洪积平原或岩溶地区，某些河谷地区使用效果一般均较好。
而对山区基岩裂隙含水带，其补给、径流和排泄条件不易查清或条件复杂时，使用该方法比较困难。
（2）数值法的适用条件：
条件复杂的大中型水源地的水资源评价，模拟计算要求高、水资源评价要求全面的地区。
（3）概率统计分析法以解决随机数学模型为主。
适用条件：
有多年大量的观测资料，便于进行统计分析的地区；水文地质条件难以查清楚的地区。
7、试举例说明如何选择地下水可开采量计算方法？
（II）
答：
可根据常用评价方法的优缺点及使用条件灵活回答，无标准答案。
补充题：
8、论述地下取水水源地可开采量计算方法的优缺点及其适用条件。
（IV）
答：
地下取水水源地可开采量计算方法有：
水均衡法、数值法、概率统计分析法。
（１）水均衡法
优点：
原理明确，计算公式简单；适用性强，在许多情况下均能应用；也是验证其他方法的一种手段。
缺点：
均衡要素有时较多；均衡要素难以准确测定；对开采情况下各均衡要素的确定有时比较困难，只能计算一个较粗略的量。
适用条件：
封闭条件好，有固定边界的含水介质；均衡项简单；地下水埋藏较浅，补给、消耗条件比较单一，易于查清的地区。
（２）数值法
优点：
可以解决许多复杂条件下的地下水资源评价问题；应用计算机技术，数据处理快捷、准确；尽管是近似解，但其精度完全可以满足实际要求。
缺点：
建立水文地质概念模型时，需要进行大量的水文地质调查和勘探工作，工作量大；建立水文地质概念模型时，人为因素比较大；数学模型比较复杂；模型识别过程往往较长，要反复调试。
适用条件：
条件复杂的大中型水源地的水资源评价；模拟计算要求高、水资源评价要求全面的地区。
（３）概率分析法
优点：
便于弄清地下水动态要素与影响要素之间的关系，分清各种因素对地下水动态作用的主次；考虑了随机因素的影响，便于解决复杂的水文地质问题。
缺点：
要求资料的时间序列比较长；各统计变量的关系难以确定。
适用条件：
有多年大量的观测资料，便于进行统计分析的地区；水文地质条件难以查清楚的地区；地下水运动要素之间的关系难以确定。
六、案例题
案例一
拟建的电厂水源地位于某河流的南岸100m处，为工业取水，日取地下水量为2万m3。
河流冲积物分布错综复杂，厚度分布不稳定，含水层的边界条件难以判断，其水文地质条件复杂，并且在论证范围内及其周边地区没有前期工作基础。
同时建设单位要求采用较准确的计算方法来计算地下水的可开采量，并满足C级精度要求。
试回答下列问题：
（1）分析确定该地下取水水源论证的分类等级，并阐述要开展哪些相应的工作。
（2）若采用数值法计算地下水的可开采量，需收集和整理哪些基本资料？
（3）简述本项目地下取水水源论证的主要步骤和论证重点。
答：
（1）根据“地下取水水源论证分类等级划分指标”将分类等级定为一级。
为查明拟建水源地范围内及其周边地区的地层结构、主要含水层的类型、含水层厚度及其空间分布规律、地下水分布情况、含水层水文地质参数等，应对该水源地进行相关的水文地质勘察工作，主要内容包括：
●水文地质物探；
●水文地质钻探；
●带观测孔的抽水试验等
（2）需收集和整理下列基本资料：
●气象、水文资料。
●地质钻孔资料。
用以确定勘察区主要地层的岩性特征、空间分布规律、含水层系统的埋藏和分布规律。
●水文地质试验资料。
用以确定主要含水层的水文地质参数，如承压含水层的导水系数、弹性储水系数；潜水含水层的渗透系数、给水度等。
●地下水水位、水质动态观测资料。
●地下水的开采现状和开采规划等资料。
（3）主要步骤：
●确定工作分类等级及水平年；
●确定论证范围；
●论证范围内资料收集；
●论证范围内水文地质条件分析；
●地下水资源量计算与评价；
●可开采量的计算与评价；
●地下水水质评价；
●开采的影响分析；
●项目取水的可靠性和可行性分析；
●提出地下取水水源论证结论。
论证工作重点为确定工作分类等级及水平年，确定论证范围，论证范围内水文地质条件分析，可开采量的计算与评价，项目取水的可靠性和可行性分析。
案例二
拟建的电厂生活用水水源地位于某河流的南岸200m处，日取地下水量为9000m3。
河流冲积物厚度分布稳定，在水源地及其附近地区潜水含水层岩性的空间分布较均匀，水文地质条件较简单，并且在论证范围内及其周边地区已有一定的工作基础。
试回答下列问题：
（1）分析确定该地下取水水源论证的分类等级；阐述在确定等级时要开展哪些相应的工作。
（2）若采用水量均衡法计算地下水的可开采量，需收集和整理哪些基本资料？
（3）简述本项目地下取水水源论证的主要步骤和论证重点。
答案：
（1）根据“地下取水水源论证分类等级划分指标”将分类等级定为三级。
主要工作内容包括：
●已有成果报告的收集、整理和分析；
●概略分析含水层的空间分布特征；
●地下水的补、径、排条件分析；
●必要时，开展简易的水文地质试验。
（2）需收集和整理下列基本资料：
●为潜水含水层，所以应收集必要的气象、水文资料；
●根据已有成果分析含水层系统的埋藏和分布规律；
●根据已有成果，或必要的水文地质试验，确定主要含水层的水文地质参数；
●地下水水位、水质动态观测资料；
●地下水的开采现状等资料。
（3）主要步骤：
●确定工作分类等级及水平年；
●确定论证范围；
●论证范围内基础资料的收集；
●论证范围内水文地质条件分析；
●地下水资源量计算与评价；
●可开采量的计算与评价；
●地下水水质评价；
●开采的影响分析；
●项目取水的可靠性和可行性分析；
●提出地下取水水源论证结论。
论证工作重点为确定工作分类等级，确定论证范围，论证范围内水文地质条件分析，可开采量的计算与评价，项目取水的可靠性和可行性分析。
案例三
某制药厂（如图中的阴影位置）位于一常年性有水的河流东侧1000m处，河流从河谷区中部自北向南流过，河流只是部分切割了潜水含水层，水质良好。
该河谷区东西两则均为含水性差的基岩，河谷区东西宽约4000m。
为解决该厂生活用水的供水问题，计划在厂区内布置一个地下水供水水源地，其取水量为1万m3/d。
东侧500m处有一片农田灌溉区。
根据以往的钻探资料，该区分布有潜水和承压水两个含水层，两者之间分布一层弱透水层。
天然条件下潜水位高于河水位，承压含水层的水位高于潜水位，河水与潜水之间有密切的水力联系。
目前的农田灌溉区和计划的制药厂均开采潜水。
请根据上述条件，阐述：
（1）在确定水源论证范围时，应考虑哪些主要内容及具体步骤；
（2）若建立地下水数值模拟模型，你认为潜水含水层模型中的河流应作为一类水头边界还是二类流量边界，为什么？
（3）分析该水源地投产后可能会产生哪些环境问题，并指出具体预防措施。
答：
（1）应考虑的主要内容：
●建设项目所在地区的实际情况，如取水量大小、对水质的要求等；
●作为目标含水层组的潜水含水层的空间分布范围；
●河流切割含水层的程度；
●农田灌溉区分布位置等。
具体步骤：
①确定目标含水层组：
因题目给出了“目前的农田灌溉区和计划的制药厂均开采潜水”，所以直接得出目标含水层组为潜水含水层；
②确定潜水含水层的空间分布规律：
根据勘探孔的资料确定潜水含水层的空间分布规律；
③确定地下取水水源论证的范围：
根据建设项目所在地区的实际情况，即潜水含水层的分布、潜水的富水性分区、资料的拥有程度等，来初步确定地下取水水源论证的范围。
（2）若建立地下水数值模拟模型，潜水含水层模型中的河流应作为二类流量边界，这是因为河流只是部分切割了潜水含水层，边界处的地下水水位随深度是变化的。
（3）可能产生的环境问题如下：
①制药厂的生产可能会向河流排污，造成河流污染，水源地投产运行后，大量抽取地下水，造成地下水位下降，破坏了原来含水层与河流的天然补排关系，河水开始补给地下水，进而造成地下水污染，影响水源地的正常运行。
预防措施：
严格控制制药厂向河流排污，避免造成河流污染，进而引起的地下水污染。
控制水源地的抽水量，避免地下水位大幅度下降。
②天然情况下，地下水位由灌区至药厂逐渐降低，水源地投产运行后，地下水水力坡度增大，将加剧灌区内农业污染对水源地的影响。
预防措施：
尽可能减少灌区农业污染。
案例四
某酒厂原生产供水水源为地表水，因其水质保证程度较低，计划开采地下水，拟建的水源地位于一河流的南岸100m处，其取水量为1000m3/d。
含水层包括潜水含水层和承压水含水层，两含水层厚度分布较稳定，水质优良，完全满足生活饮用水的水质要求，该水源地周边地区无已建水源地。
试回答下列问题：
（1）详细阐述地下取水水源论证的主要工作内容。
（2）若采用水均衡法计算地下水资源量，试回答下列问题：
①若开采潜水含水层，确定有哪些补给项和排泄项。
②若开采承压含水层，潜水含水层与承压含水层之间的地层为弱透水层，确定其补给项和排泄项。
（3）若采用数值法计算地下水资源量，应分析哪些方面的水文地质条件。
答：
（1）主要工作内容包括：
●根据该水源地及建设项目需水量等实际情况，确定其工作等级为三级；
●因周边无已建水源地，含水层空间分布较广，其论证范围确定为该水源地运行后，可能的影响范围；
●地下水资源量计算方法的确定及可开采量的评价；
●开采地下水的影响分析。
（2）若开采潜水，其补给项和排泄项分别包括：
●补给项包括：
大气降水的入渗、地表水的入渗（开采初期）、承压水的越流、潜水的侧向流入。
●排泄项包括：
泄流（开采初期）、人工开采、潜水的侧向流出。
●若开采承压水，其补给项和排泄项分别包括：
●补给项包括：
承压水的侧向流入、来自潜水的越流补给（开采后期）。
●排泄项包括：
承压水的侧向流出、向潜水的越流（开采初期）、人工开采。
（3）若采用数值法计算地下水资源量，应分析以下三方面的水文地质条件：
●含水层介质特征：
均质还是非均质；各向同性还是各向异性；
●边界条件：
第一类水头边界；第二类流量边界；混合边界；
●水流特征：
稳定流还是非稳定流。
案例五
某企业地下取水水源地（下图（a）中的阴影位置）位于一河间地块的中间部位，甲、乙两条河流分别从研究区的西部和东部自北向南流过，甲河只是部分切割了潜水含水层，而乙河完全切割了潜水含水层（图（b））。
该区北侧边界为透水性差的基岩，南侧边界为透水性好的排泄边界（图（a）和（c））。
为解决该企业的生活用水问题，计划在厂区内布置一个地下水供水水源地，其取水量为1.00万m3/d。
天然条件下，潜水位和两侧河流水位相等。
请根据上述条件，回答下列问题：
（1）若采用数值法评价地下水资源，建立数学模型时，模型的边界条件应如何确定？
（2）阐述水源地运行前、后，地下水的补给、径流和排泄条件的变化。
（3）若甲河河水已被污染，该水源地投产后，应采取哪些地下水资源保护措施？
（a）研究区平面示意图
（b）Ⅰ—Ⅰ′剖面图
（c）Ⅱ—Ⅱ′剖面图
答：
（1）甲河部分切割了潜水含水层，应作为二类流量边界，不能用河水位作为边界处的地下水水位；乙河完全切割了潜水含水层，可作为一类水头边界，河水位作为边界处的地下水水位。
该区北侧边界为透水性差的基岩，可作为二类流量边界，且为零流量边界；南侧边界为透水性好的排泄边界，可作为二类流量边界。
（2）开采前：
补给项可能包括：
主要为大气降水入渗补给。
排泄项可能包括：
主要为蒸发、潜水的侧向流出。
径流条件：
潜水自北向南平行河流流动。
开采后：
补给项可能包括：
主要为大气降水入渗补给、甲和乙两河的侧渗补给。
排泄项可能包括：
主要为蒸发、潜水的侧向流出、人工开采。
径流条件：
主要为从漏斗外围向开采中心的径向流动。
（3）主要工作内容包括：
●首先应该治理和改善甲河水质；
●水源地位置尽可能远离甲河，傍乙河而建；
若乙河东侧的水文地质条件许可，可考虑将该水源地建在乙河东侧，傍河开采地下水。
补充题：
案例六
某水源地已有多年开采历史资料，经过条件分析，认为扩大开采后仍有补给保证。
为了满足扩大开采，要求利用线性回归分析法外推设计降深26m时的开采量。
开采量与水位降深数据见下表：
年份
1959
1960
1961
1962
1970
1971
开采量Qi（104m3/d）
60
67
60
63
80
80
水位降si（m）
16.5
18.0
16.5
17.5
21.5
21.9
答：
（1）根据线性回归分析方法列表计算平方和：
年份
开采量Qi
（104m3/d）
水位降si
（m）
Qi-EQ
si-Es
（Qi-EQ）2
（si-Es）2
（si-Es）（Qi-EQ）
1959
60
16.5
-8.3
-2.2
68.89
4.84
18.26
1960
67
18.0
-1.3
-0.7
1.69
0.49
0.91
1961
60
16.5
-8.3
-2.2
68.69
4.84
18.26
1962
63
17.5
-5.3
-1.2
28.09
1.44
6.36
1970
80
21.5
+11.7
+2.8
136.89
7.84
32.76
1971
80
21.9
+11.7
+3.2
136.89
10.24
37.44
求和
410
111.9
441.34
29.69
113.99
平均
EQ=68.3，Es=18.7
（2）求残差及标准差
（3）求相关系数
（4）求回归系数
（5）则回归方程为
，代入s=26，得Q=96.33
即当降深为26m时，开采量为96.33×104m/d。
案例七
某泉水径流量与当地的降水量和地下水开采量关系如下图所示。
（1）试分析该泉动态变化规律及影响因素。
（2）不同阶段，泉水动态变化的主要影响因素都一样吗？
（3）分阶段考虑不同影响因素对泉流量的作用程度。
答：
要点如下：
（1）从地下水动态与均衡的角度出发，明确泉流量与降水量和地下水开采量的关系。
泉水流量的动态过程是降雨量与地下水开采量不断变化且共同作用的过程。
（2）分阶段考虑，不同时期，泉流量的主要影响因素不同。
1959年至60年代中期，降水量较大，开采量较小，泉水流量大，可以看出这一阶段泉水流量与降雨量呈现明显的相关关系。
60年代中期至1987年，降水量较小，开采量逐年增加，泉水流量明显衰减，显然，这一阶段地下水开采量成为泉水流量的主要影响因素。
1987年至1993年，降水量较小，开采量剧增，泉流量进一步衰减，达到新的平衡。
（3）通过分析不同阶段泉水流量的主要影响因素，可以指导我们在恢复泉水即保泉的过程中有针对性的开展工作。
案例八
某水源地的含水层为厚层灰岩，呈条带状分布，面积约10km2。
灰岩分布区有间歇性河流通过，故岩溶水的补给来源主要是季节性河水渗漏和降雨入渗补给。
为了评价可开采量，在整个旱季做了长期抽水试验，已知延续到雨季，试验资料归纳如图所示：
抽水分三个阶段连续进行，抽水量分别为Q1、Q2、Q3，对应的降深S1、S2、S3，勘察年的旱季持续到时间t1，雨季补给时间持续到t2。
根据当地条件，允许降深为Smax，且抽水试验阶段各降深均小于Smax，则问：
（1）分析该水源地地下水动态类型。
（2）利用所给信息，如何对该地区可开采量进行评价分析。
答：
要点如下，可灵活作答，合理即可。
（1）动态类型：
降雨入渗-水文型。
（2）可以利用补偿疏干法对该地区可开采量进行评价分析。
案例九
拟建的电厂生活用水水源地位于某河流的南岸300m处，其取水量为5000m3/d。
河流冲积物厚度分布较为稳定，在水源地及其附近地区潜水含水层岩性的空间分布较均匀，水文地质条件中等复杂，并且在论证范围内及其周边地区已有一定的工作基础，已经查明该水源地的地下水动态类型为降雨入渗补给型。
试回答下列问题：
（1）分析确定该地下取水水源论证的分类等级；阐述在确定等级时要开展哪些相应的工作。
（2）若采用回归分析法计算地下水的可开采量，需收集和整理哪些基本资料？
（3）简述
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