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1:50000水文地质调查规范

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(2)评价方法

根据地面沉降的调查资料和监测成果,计算地面沉降区的累计沉降量和沉降速率,进行地面沉降灾变等级划分和地面沉降危险性分区评价。

(3)评价结果

地面沉降灾变等级主要依据地面沉降面积、累计沉降量进行划分。划分时可参考表9。分区的临界值仅作为参考,评价时可根据各地实际情况进行合理调整。表中两个指标联合进行分级,有冲突时按照从重原则确定。

表9 地面沉降灾变等级划分表

种类 地面沉降

指 标

沉降面积(km) 累计沉降量(mm)

2

特大型 >500 >2000

大型 500~100 2000~1000

中型 100~10 1000~500

小型 <10 <500

8.1.3.3.2地面沉降趋势预测评价

(1)主要评价分析指标

①沉降指标:历史和现状沉降范围、沉降幅度、沉降速率等;

②地质背景指标:松散沉积层类型、厚度、物理力学指标(密度、孔隙比、含水量、压缩系数、压缩模量);

③地下水指标:主要开采含水层及其顶部弱透水层的岩性组成、厚度、孔隙水压力、地下水开采强度、超采率、水位降落漏斗、水位下降速率等。

(2)预测评价方法

根据研究程度常用的评价方法有以下三种,实际工作中可沉降监测资料的积累程度等具体情况确定。

① 演变(成因)历史分析法

开采地下水引起的地面沉降,利用长系列的实际监测的资料,可通过统计方法建立开采量Q(或含水层水位h)与地面沉降量s(mm)、地面沉降速率与地下水位动态之间的数学关系,在此基础上,进行地面沉降发展趋势评价和预测。

② 工程地质类比法

把已有的地面沉降区的研究(或评价)经验、成果直接应用到地质、水文地质工程地质条件及影响(因素)与之相似的新的研究区。

③ 地面沉降数学模拟方法

应用地面沉降数学模型(一般是拟三维地下水流模型和垂直一维地层压缩模型的耦合模型)进行模拟。对尚未产生地面沉降的地区,应预测地下水位在一定降深条件下的地面总沉降量及沉降历时曲线;对已产生地面沉降的地区,预测成果应提出预测区域内,各预测方案的历年地面沉降量等值线图、相应的地下水位等值线图、重点地段沉降量历时曲线图等。 8.1.3.4 海水入侵评价 8.1.3.4.1海水入侵现状评价

(1)评价内容

①海水入侵主要影响因素与形成、发展过程

② 海水入侵程度

在海水入侵现状调查与主要影响因素分析评价的基础上,进行海水入侵程度评价、确定海水入侵范围与等级、划分海水入侵程度分区。

③ 海水入侵危害性分析

主要分析评价区海水入侵对人类生活、工农业生产、生态环境的负面影响。

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(2)评价方法

① 单指标法(适用于污染轻微的地区)

a、Cl-指标法,将Cl-浓度为250mg/L作为判断海水入侵最直接的单一指标; b、另一常用指标是矿化度(TDS),将2.0g/L作为咸淡水的临界值。 ②多指标综合评判法

对于污染较为严重的地区,采用多指标综合评判法。选择几种有代表性的化学离子以及特征离子比值作为监测指标,以此对海水入侵程度作等级划分。 代表性指标有:Cl、矿化度(TDS)、Br、钠吸附比 (SAR)。 8.1.3.4.2海水入侵趋势预测评价

(1)评价内容

①地下水开发利用趋势预测 ②海水入侵趋势预测 ③海水入侵的防治措施 (2)预测评价方法

①灰色系统动态模型预测法

a、海水入侵的发展一般按入侵面积、地下水位负值区面积、最低地下水位三项指标进行调查和统计。

b、采用灰色系统方法建立动态模型对海水入侵发展趋势进行预测。

c、预测模型的精度和可靠性用关联度、后验差比值、小误差概率及拟合误差来检验;若不满足精度要求,则需建立残差辨识模式。

②数学模型

a、突变界面模型

适合于研究实际存在的咸淡界面很窄的情况,其数学表达式为:

式中Ss、ks、qs、kf、qf分别是海水区和淡水区的比储水系数、水力传导系数和达西流速; ▽为梯度算子, , i,j,k是坐标轴上的单位向量。 b、过渡带模型

适合于咸淡水之间有一定宽度的过渡带的情况。过渡带模型由描述密度不断改变的咸淡水混合液体的渗流方程和描述咸淡水混合液体中溶质的运移方程组成,通过这两个方程将密度、浓度和水位有机地耦合在一起,得到咸淡水过渡带的分布范围、水位值和浓度值。 8.1.3.5 岩溶塌陷评价

8.1.3.5.1岩溶塌陷现状评价

(1)岩溶塌陷的成因、类型、形成条件分析

分析各种影响因素与岩溶塌陷形成和发生之间的因果关系,界定主要影响因子,在此基础上,分析工作区岩溶塌陷的成因、类型、形成条件。

(2)岩溶塌陷等级划分

主要根据塌陷现状调查的成果,依据塌陷面积进行等级划分。划分时可参考表10。表中等级临界值可根据工作区具体情况进行适当调整。

表10 岩溶塌陷等级划分一览表

种类

指 标

特大型

大型

中型

小型

--

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地面塌陷

岩溶塌陷面积(km2)

>20 20-10 10-1.0 <1.0

8.1.3.5.2岩溶塌陷预测评价

(1)预测评价内容

①主要影响因子影响趋势分析 ②潜在塌陷危险性评价

③社会经济易损性评价

④岩溶塌陷防治措施 (2)预测评价方法: ①塌陷因素的统计预测

通过一系列与塌陷与相关影响因素的统计分析图表,找出各种影响因素与塌陷发生频率、规模的相关程度,对区域进行类比评价或根据影响因素的变化趋势来评价区域的稳定性。 ②经验公式预测方法

建立影响因素量的变化与塌陷形成的经验公式,对具体区域进行预测。如建立水位降深与塌陷的关系式,降深半径与塌陷的经验公式等。 ③定量与定性结合的预测方法

根据区域水文地质条件、岩溶发育程度以及盖层土体特征等,对区域进行定性预测分区,然后选取影响塌陷的主要因素,应用数学地质方法进行定量计算,最后综合定性和定量分析结果,进行塌陷预测分区。

④地理信息系统(GIS)与岩溶塌陷危险性评价模型耦合预测法

这种方法实现岩溶塌陷预测定量评价。主要用模糊综合预测法和 GIS 空间分析工具,对含有不同权重的各影响因素进行模糊多目标决策来进行危险性分区。 8.1.3.6土壤盐渍化

8.1.3.6.1土壤盐碱化现状评价

(1)盐渍化的成因、类型、形成条件

分析各种影响因素与土壤盐渍化形成和发生之间的因果关系,确定主要影响因子,在此基础上,分析工作区土壤盐渍化的成因、类型、形成条件。

(2)土壤盐渍化等级划分

主要根据盐渍化现状调查成果,依据土壤含盐量和盐渍化土地所占面积比(%)进行划分。划分时可参考表11。

表11 土壤盐渍化等级划分一览表

分 级 等级 终极 Ⅲ Ⅱ Ⅰ

名 称 盐 土 重度盐渍化 中度盐渍化 轻度盐渍化

土壤含盐量(%)

半干旱、半湿润区

>1.5 1.0~1.5 0.5~1.0 0.2~0.5 <0.2 干旱区 >2.0 1.5~2.0 1.0~1.5 0.5~1.0 <0.5 盐渍化土地所占面

积比(%)

>50 30~50 10~30 <10 — 0 非盐渍化 8.1.3.6.2土壤盐渍化预测评价

(1)预测评价内容

①主要影响因子影响趋势分析 ②土壤盐碱化发展趋势预测 ③土壤盐碱化潜在危险度评价 ④盐碱化的防治措施

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(2)土壤盐碱化预测评价方法

① 盐分平衡计算

根据土壤盐分的变化情况,进行盐碱化程度的趋势分析。盐分平衡计算,可利用下列盐分平衡方程式:

?S = Se - Sb = Sg - Sd + Si -Sv + Sp + Sf

式中S平衡层中,盐分贮量的变化;Sb平衡开始期盐分总贮量;Se平衡末期盐分总贮量;Sg

由地下水补给加入的盐分;Sd由排水及地下水携走的盐分;Si随灌溉水加入的盐分;Sv随收获物带走的盐分;Sp随降水加入的盐分;Sf随肥料进入的盐分。

②地理信息系统(GIS)与人工神经网络模型耦合预测法

把GIS系统和通过应用BP算法建立各种环境变量与土壤积盐量关系的人工神经网络模型结合起来,进行土壤盐碱化预测和评价。

③ 数学模拟方法法

根据实际情况,建立土壤水盐分运动的数学模型,利用模型进行预测评价。 8.1.3.7 区域地下水降落漏斗评价 8.1.3.7.1地下水降落漏斗现状评价

评价现状条件下地下水降落漏斗的分布范围、漏斗面积和水位下降幅度,编制地下水降落漏斗分布图和地下水变化幅度图。

8.1.3.7.2地下水降落漏斗发展趋势预测评价 (1)历史相关分析法

据降落漏斗区长系列的监测资料,利用统计分析方法建立地下水降落漏斗与主要影响因子之间的数学关系;在预测未来条件下主要影响因子的变化趋势基础上,用建立的数学关系进行预测和评价。

(2)数值模拟法

主要利用地下水流模型,通过数值法模拟预测未来不同开采方案下降落漏斗的发展趋势和区域地下水流场的演变特征。适用于研究程度较高的地区。

8.2 地下水开发利用与保护区划

地下水开发利用与保护区划在单幅图调查的基础上,以地下水系统为单元进行统一评价。

8.2.1 地下水可更新能力评价

8.2.1.1 评价指标

(1) 更新速率

年平均地下水补给水体积占含水层中平均储存水体积的比例

Rrenewal = Q / Vm

(2)平均滞留时间

假设含水层中水的体积恒定,滞留时间为含水层总水体积与地下水系统补给体积比。tw = Vm /Q

式中,Q为系统中水的体积流量,Vm为系统中流动水的总体积。对于一维流系统(如活塞流),有tw = x/vw,x为径流路径长度,vw为平均水流速度,vw与达西速度(vf)不同,二者的关系为:vw= vf /ne,ne为有效孔隙度。

(3)补给强度

单位时间进入单位面积含水层的水量。

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(4)指标之间关系

上述三指标之间关系为:Rrenewal?1对于厚度恒定的潜水含水层:R??H?ne?Rrenewal **tH?ne?(x?x)(x?x)对于理想的承压含水层:R? ?H?ne?Rrenewal?t?xx式中R—补给强度(mm/a);Rrenewal—更新速率(%);H—含水层厚度(m)

ne—含水层有效孔隙度;t—地下水平均滞留时间(年龄)(a);x—含水层剖面补给区部分(非承压)长度(m);x*—含水层剖面承压部分长度(m) 8.2.1.2 评价方法

(1)平均滞留时间估算方法 ①西定律法

利用达西定律可以直接求出地下水年龄(tw): tw = x/vw= ne x/ vf = ne x/ KJ

K为渗透系数,J为水力梯度。在实际应用中,由于参数K的估计存在较大不确定性,因此,往往采用示踪剂来测定地下水年龄(tt或ta)。二者相互校核。

②示踪剂法

采用示踪剂法测定地下水年龄通常采用的是集中参数模型。对于稳定流系统,示踪剂输入、输出浓度及地下水年龄之间的关系通常用卷积公式表示(附录6)。

(2)补给强度估算方法

估算补给强度方法须针对不同方法使用条件适用条件和研究区特征选择(表12)。

表12 补给强度估算方法一览表

类型 方法 局限 优点 强度范围 (mm/a) 400-3500 t?neH

时间尺度 空间尺度 (km) 10-4—1300 2(a) 0.3-50 不适合于季节性河流,也不该方法是少数几基流分割 清楚河流量曲线何时出现基个整体测量补给流。 的方法之一 地表水 河道水均衡 流量测定不准确,如果测流河流量测试很容位置间距离较短,差别可能易完成,对于了解不明显。 总渗透量是很有用的。 仅能得到一种类型的土壤、可以直接测定植被和土壤结构的局部数测渗计 1-2m以下的渗流100-5000 10-3—10 0.1-5 1--500 0.1--30 m2 0.1-6 值,在干旱区可能是不切实量,可以用于校核际的。另外,测渗计没有考其它方法。 虑地表径流问题. 包气带 达西定律 确定的水通量值是局部的,达西方程的右侧在干旱气候条件下,很难测所有量都是可以定水的负压。 零通量面 氯质量平衡 零通量面必须存在。 长期大气沉降通常难获得 测定的。 该方法成本低,容易实现。 20--500 0.1--1 0.1-400 30--500 0.1--300 0.1--1 m2 0.1--1 m2 0.1-6 5-10000 37

1:50000水文地质调查规范

(2)评价方法根据地面沉降的调查资料和监测成果,计算地面沉降区的累计沉降量和沉降速率,进行地面沉降灾变等级划分和地面沉降危险性分区评价。(3)评价结果地面沉降灾变等级主要依据地面沉降面积、累计沉降量进行划分。划分时可参考表9。分区的临界值仅作为参考,评价时可根据各地实际情况进行合理调整。表中两个指标联合进行分级,有冲突时按照从重原则确定。
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