地表水與地下水的關(guān)系

1、2024/3/31,1,地表水與地下水的關(guān)系,2024/3/31,2,地表水和地下水之間存在著密切的水力聯(lián)系和頻繁的轉(zhuǎn)化關(guān)系。近幾十年來,受自然因素和人類活動的影響,地表水與地下水之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系趨于復雜化,引起水循環(huán)的變化,誘發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境負效益,使水資源及生態(tài)問題突顯。,一、地表水與地下水關(guān)系概述,2024/3/31,3,地表水,水體,污染物,地下水,土壤水,有機污染物,無機污染物,2024/3/31,4,,,2024/3

2、/31,5,污染物：停留、轉(zhuǎn)化、降解、遷移,,2024/3/31,6,,Non-point source,,,,2024/3/31,7,二、北京市地下水概況,1 水文地質(zhì)概況2 地下水開發(fā)利用概況3 地下水管理現(xiàn)狀,2024/3/31,8,1、水文地質(zhì)概況,地下水賦存條件與分布規(guī)律 北京市三面環(huán)山，永定河沖洪積扇、潮白河沖積扇和溫榆河沖積扇構(gòu)成了北京市平原區(qū)的主體，為地下水賦存提供了優(yōu)良地質(zhì)條件。 自西北向東南，地下水含

3、水層由單層結(jié)構(gòu)過渡到多層結(jié)構(gòu)，由單一的砂卵礫石層逐漸過渡到粉細砂層、砂礫石,層與粘土層垂向上的交互疊置。地下水的性質(zhì)由西部潛水逐漸過渡到東部多層承壓水。,2024/3/31,9,地下水補徑排特征補給來源：降雨入滲補給、地表水體入滲補給、山前側(cè)向徑流補給和農(nóng)田灌溉水入滲補給。徑流：與地形基本一致，北京市地下水的徑流方向總體由西北向東南方向流動。排泄：大規(guī)模的人為開采，以及向下游排泄。,2024/3/31,10,2、地下水開發(fā)利用概

4、況,北京市平原區(qū)目前主要利用是淺層地下水。全市多年平均地下水總資源量為25.6億m3，其中平原區(qū)資源量為22.9億m3。,地下水可開采量為23.8億m3，其中平原區(qū)可開采量為21.5億m3。全市多年平均開采量為26.2億m3。與1980年相比，地下水儲量累計減少64.5億m3。,2024/3/31,11,2004年，全市總供水量為34.6億m3，其中地表水供水量為5.7億m3；地下水供水量為26.8億m3；其它水源2.1億m3。,20

5、04年，全市總用水量為34.6億m3，其中生活用水12.8億m3；農(nóng)業(yè)用水13.5億m3；工業(yè)用水7.7億m3；生態(tài)環(huán)境用水0.6億m3。,2004年供水量分配,2004年用水量分配,2024/3/31,12,地下水在我市供水系統(tǒng)中占有著極其重要的位置。近年來地下水在供水系統(tǒng)中比例呈現(xiàn)明顯上升趨勢。 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2004年地下水已占全市總供水量的78％。,2024/3/31,13,在地下水開發(fā)利用中產(chǎn)生了一系列問題(1)地下水水位

6、持續(xù)下降(3)地面沉降面積逐步擴大(2)地下水水質(zhì)日益惡化(4)地下水污染突發(fā)性事故增多,2024/3/31,14,目前超采區(qū)面積已達到5900km2，嚴重超采區(qū)為2500km2,2024/3/31,15,(1) 連續(xù)多年的地下水嚴重超采，使得地下水位持續(xù)下降。,多年地下水埋深變化趨勢,2024/3/31,16,（3） 地下水水質(zhì)日益惡化。 多年地下水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示：III類水井數(shù)量在逐漸減少，IV和V類水井數(shù)量呈上升趨

7、勢。其中Ⅳ類、Ⅴ類水井的超標污染物主要為硝酸鹽氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和總硬度。,平原區(qū)不同監(jiān)測井水質(zhì)變化,2024/3/31,17,2024/3/31,18,部分水廠的水源井總硬度含量超標。,2024/3/31,19,部分水廠的水源井硝酸鹽氮超標。,2024/3/31,20,城區(qū) 城區(qū)自備井水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：2001年監(jiān)測三環(huán)內(nèi)169眼自備井水樣，合格率僅為5.9%；三環(huán)與四環(huán)內(nèi)296眼自備井，合格率僅11.5%；2004年監(jiān)測

8、400眼自備井，合格率20%。郊區(qū) 郊區(qū)目前30萬人在飲用四高水，159萬人飲用低標準自來水。 地下水污染呈現(xiàn)出由城區(qū)向郊區(qū)擴散，由淺層向深層發(fā)展的趨勢。,2024/3/31,21,2003年城近郊區(qū)地下水監(jiān)測點有機物含量分布情況表（μg/L）,注：*最大值監(jiān)測井位于豐臺區(qū)北天堂填埋場,局部地區(qū)還檢出了有機污染物。,2024/3/31,22,（3）地面沉降面積逐步擴大已在平原區(qū)形成了5大沉降區(qū)，即東郊八里莊－大郊

9、亭沉降區(qū)（722mm）、東北郊來廣營沉降區(qū)（565mm）、昌平沙河－八仙莊沉降區(qū)（688mm）、大興榆垡－禮賢沉降區(qū)（661mm）和順義平各莊沉降區(qū)（250mm）。,2024/3/31,23,將臺～米各莊地下水位嚴重下降區(qū)變化趨勢,統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2003年地下水水位嚴重下降區(qū)面積為4108km2，地下水降落漏斗面積908km2。,2024/3/31,24,（4）地下水污染突發(fā)性事件也逐漸增多。 據(jù)統(tǒng)計，2003年以來，我市先后發(fā)

10、生了10起大的地下水污染事件。海淀區(qū)北安河村、大興區(qū)鵝房村等3處農(nóng)藥污染事件；平谷區(qū)上宅村、東高村、海淀區(qū)白家疃地區(qū)等水污染事件5起；海淀區(qū)四季青鎮(zhèn)村自備井污染事件等2起。,2024/3/31,25,3、地下水管理現(xiàn)狀,2004.5.19，北京市水務(wù)局成立。市水務(wù)局的主要職能是在承擔原北京市水利局全部水行政管理職責外，承擔北京市城市供水、節(jié)水、排水與污水處理方面的工作，以及規(guī)劃市區(qū)內(nèi)地下水的開發(fā)、利用和保護工作等職責。,,2024

11、/3/31,26,自1978年以來，市水務(wù)系統(tǒng)相繼建立了地下水水位和水質(zhì)監(jiān)測體系。目前已經(jīng)建立了多個機井的在線監(jiān)測。,監(jiān)測站房,2024/3/31,27,制定了嚴格的地下水機井管理制度，全市機井實現(xiàn)了裝表計量，月統(tǒng)月報。,2024/3/31,28,三、正在開展的相關(guān)工作,針對目前地下水所存在的問題，市水務(wù)局準備全面系統(tǒng)地開展地下水的研究工作，主要確定了以下研究內(nèi)容：,2024/3/31,29,重點開展項目安排,2024/3/31,30,

12、地表水與地下水關(guān)系研究熱點,北京地區(qū)地表地下水力聯(lián)系密切，相互補充和影響頻繁。地下水的補充主要依靠降雨和河流，其速度遠遠小于開采量和開采速率，長期下去的環(huán)境影響難以預計。 因此，為了保證區(qū)內(nèi)水資源可持續(xù)利用，保護地質(zhì)生態(tài)環(huán)境，必須加強地表水與地下水的相互演化關(guān)系的動力學機制研究，建立高仿真性的動力學模型以定量模擬和評價地表水與地下水污染演化關(guān)系，分析二者之間互饋機制及其對生態(tài)環(huán)境的影響，為區(qū)內(nèi)水資源持續(xù)利用和可再生性

13、維持機理與調(diào)控技術(shù)與途徑提供科學依據(jù)。,2024/3/31,31,研究進展,近年來，在北京地區(qū)地表水、地下水的相互關(guān)系、影響、優(yōu)化調(diào)度、污染預防和資源管理等方面做了大量的研究，建立了河流與地下水關(guān)系演化的動力學機制與數(shù)值仿真模擬系統(tǒng)。正在研究北京地區(qū)地下水可再生能力變化規(guī)律，正確評價北京地區(qū)地下水脆弱性。,2024/3/31,32,發(fā)現(xiàn)北京市地下水質(zhì)部分地區(qū)超標,氯代烴的污染來源及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,,豐臺機務(wù)段機車修理廠,,北京市淺層地下

14、水綜合污染指數(shù)評價圖,氯代烴超標比較嚴重的地區(qū)與工業(yè)區(qū)的分布有很好的一致性,2024/3/31,33,,采用新技術(shù)，解決水土環(huán)境污染關(guān)鍵問題建立了土壤、地下水、地表水污染物遷移轉(zhuǎn)化、識別模型,① 樹木年輪技術(shù)(區(qū)域土壤污染史)② 污染物源識辨技術(shù)③ 污染場精細結(jié)構(gòu)解析技術(shù) 各類土壤污染物組分特征識別（燃煤和交通污染、石油化工；工業(yè)排放、白色污染、橡膠制品、驅(qū)蟲劑等污染物）④ 同位素碳分析技術(shù)(地下水污染源追蹤),污染修復

15、技術(shù)⑤ 電催化修復技術(shù)(地下水脫氯降解) ⑥ 16S rDNA克隆庫技術(shù) (水庫沉積物污染史)⑦ pH微電極原位測試技術(shù) (水庫沉積物－水 界面生物膜微環(huán)境),2003.4表層,2003.4水下5米,水、土,土 壤：DDT和六六六的累積模式地表水：氮、磷和重金屬遷移模式、土壤侵蝕模型地下水：鹽分影響氮遷移轉(zhuǎn)化模型(密云水庫水質(zhì)保護調(diào)控系統(tǒng)) 耦合生物降解作用的氯代烴遷移轉(zhuǎn)化模型(地下水污染模擬、優(yōu)化施

16、肥控制化肥污染技術(shù)),污染源追蹤技術(shù),污染遷移轉(zhuǎn)化模擬技術(shù),2024/3/31,34,研究展望,揭示地表水與地下水轉(zhuǎn)化的動力學機制以及水循環(huán)規(guī)律和更新速率，評價地下水可更新能力；以飽和——非飽和流理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化的數(shù)值仿真模型，定量描述地表水與地下水相互轉(zhuǎn)化關(guān)系以及水文生態(tài)效應(yīng)，評價可持續(xù)利用的水資源量；提出區(qū)內(nèi)水資源可再生維持途徑，豐富和發(fā)展水科學的理論與方法，為區(qū)內(nèi)水資源合理開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護提供科學依

17、據(jù)和技術(shù)支持。,2024/3/31,35,四、項目介紹,北京地下水循環(huán)再生能力研究 建立典型地區(qū)水文地質(zhì)概念模型，研究北京市平原區(qū)地下水循環(huán)演化和更新能力，建立北京地區(qū)地下水再生能力評價標準，編制區(qū)域地下水再生能力分區(qū)圖，設(shè)置不同情景，并預測強烈開采條件下的地下水的演化趨勢。,2024/3/31,36,研究思路,以系統(tǒng)理論為指導，以地表水與地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系的動力學機制與仿真模擬為主線；采用長觀資料分析、野外調(diào)查、原

18、位試驗、室內(nèi)模擬與理論分析相結(jié)合；綜合運用地質(zhì)學、環(huán)境科學、陸地水文學、水文地質(zhì)學、多孔介質(zhì)流體動力學、數(shù)值仿真模擬，同位素和“3S”技術(shù)等學科理論與方法；,2024/3/31,37,研究方法,1、設(shè)計和布置同位素和水化學以及巖（土）樣的補充采樣點，并進行樣品的采集和分析測試； 2、利用同位素和水化學組分的標記作用和記時特征，分析地下水補、徑、排特征，初步確定湖水與地下水關(guān)系；3、建立典型剖面和典型地區(qū)地下水流數(shù)值模擬模型，評價地