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(dòng)的影響,地表水與地下水之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系趨于復(fù)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(fù)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(jī)污染物,無機(jī)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(xì)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(bǔ)徑排特征補(bǔ)給來源：降雨入滲補(bǔ)給、地表水體入滲補(bǔ)給、山前側(cè)向徑流補(bǔ)給和農(nóng)田灌溉水入滲補(bǔ)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(dòng)。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(chǔ)量累計(jì)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(jì)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(kuò)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(dá)到5900km2，嚴(yán)重超采區(qū)為2500km2,2024/3/31,15,(1) 連續(xù)多年的地下水嚴(yán)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?dāng)?shù)量在逐漸減少，IV和V類水井?dāng)?shù)量呈上升趨

7、勢。其中Ⅳ類、Ⅴ類水井的超標(biāo)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(biāo)。,2024/3/31,19,部分水廠的水源井硝酸鹽氮超標(biāo)。,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(biāo)準(zhǔn)自來水。 地下水污染呈現(xiàn)出由城區(qū)向郊區(qū)擴(kuò)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(diǎn)有機(jī)物含量分布情況表（μg/L）,注：*最大值監(jiān)測井位于豐臺(tái)區(qū)北天堂填埋場,局部地區(qū)還檢出了有機(jī)污染物。,2024/3/31,22,（3）地面沉降面積逐步擴(kuò)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(tái)～米各莊地下水位嚴(yán)重下降區(qū)變化趨勢,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2003年地下水水位嚴(yán)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(jì)，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(dān)原北京市水利局全部水行政管理職責(zé)外，承擔(dān)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(hù)工作等職責(zé)。,,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(gè)機(jī)井的在線監(jiān)測。,監(jiān)測站房,2024/3/31,27,制定了嚴(yán)格的地下水機(jī)井管理制度，全市機(jī)井實(shí)現(xiàn)了裝表計(jì)量，月統(tǒng)月報(bào)。,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(zhǔn)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(diǎn)開展項(xiàng)目安排,2024/3/31,30,

12、地表水與地下水關(guān)系研究熱點(diǎn),北京地區(qū)地表地下水力聯(lián)系密切，相互補(bǔ)充和影響頻繁。地下水的補(bǔ)充主要依靠降雨和河流，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開采量和開采速率，長期下去的環(huán)境影響難以預(yù)計(jì)。 因此，為了保證區(qū)內(nèi)水資源可持續(xù)利用，保護(hù)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境，必須加強(qiáng)地表水與地下水的相互演化關(guān)系的動(dòng)力學(xué)機(jī)制研究，建立高仿真性的動(dòng)力學(xué)模型以定量模擬和評價(jià)地表水與地下水污染演化關(guān)系，分析二者之間互饋機(jī)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(jī)理與調(diào)控技術(shù)與途徑提供科學(xué)依據(jù)。,2024/3/31,31,研究進(jìn)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(yù)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(dòng)力學(xué)機(jī)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(jià)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(biāo),氯代烴的污染來源及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,,豐臺(tái)機(jī)務(wù)段機(jī)車修理廠,,北京市淺層地下

14、水綜合污染指數(shù)評價(jià)圖,氯代烴超標(biāo)比較嚴(yán)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(shí)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(shí)辨技術(shù)③ 污染場精細(xì)結(jié)構(gòu)解析技術(shù) 各類土壤污染物組分特征識(shí)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(fù)

15、技術(shù)⑤ 電催化修復(fù)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(hù)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(dòng)力學(xué)機(jī)制以及水循環(huán)規(guī)律和更新速率，評價(jià)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(jià)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(xué)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(hù)提供科學(xué)依

17、據(jù)和技術(shù)支持。,2024/3/31,35,四、項(xiàng)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(jià)標(biāo)準(zhǔn)，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(yù)測強(qiáng)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(dǎo)，以地表水與地下水轉(zhuǎn)化關(guān)系的動(dòng)力學(xué)機(jī)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(yàn)、室內(nèi)模擬與理論分析相結(jié)合；綜合運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、陸地水文學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、多孔介質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)、數(shù)值仿真模擬，同位素和“3S”技術(shù)等學(xué)科理論與方法；,2024/3/31,37,研究方法,1、設(shè)計(jì)和布置同位素和水化學(xué)以及巖（土）樣的補(bǔ)充采樣點(diǎn)，并進(jìn)行樣品的采集和分析測試； 2、利用同位素和水化學(xué)組分的標(biāo)記作用和記時(shí)特征，分析地下水補(bǔ)、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(jià)地