不可或缺和恢复的地下水资源及其计算评价

Accurate calculation, evalution and forcast of groundwater resource is very important for important scientific problems, such as local and regional water resources management, national and global policy making of relative water resources, effect of human being on hydrosphere in the earth and the rise of sea level. The difficult for solving these problems lies in how many groundwater resources has been consumped permanently owing to human activity. Based on the properties of releasing water and deformation for aquitard in the aquifer systems,underground fresh water is defined as storaging in the aquitard,being used by human being, but irrecovering naturally owing to releasing water of aquitard.Groundwater flow movement in the aquitard for aquifer systems, the variaty and definition of hydraulic conductivity are studied by the lab experiments. The properties of groundwater resources and deformation of aquitard are analyzed with the experimental data and calculation. Factors of groundwater storage change will be researched owing to groundwater resources of permanent comsumption. Theory and methods will be established to calculate and evaluate indispensable, irrecoverable groundwater resource and depleted groundwater resource permanently.As a type of aquifer system in Su-Xi-Chang areas, the application of these theory and methods are disscussed in the project.

精确计算、评价和预测地下水资源，无论是对于局部或区域水资源管理，还是全国或全球范围制定相关水资源政策，研究例如人类对地球水圈的影响、海平面的上升等重大科学问题，都是非常重要的。解决这些重大科学问题的难点在于变化环境下人类究竟永久性地消耗了多少地下水资源量。基于地下含水层系统中隔水层（弱透水层）的释水和变形特点，本项目将储存于弱透水层中可以供给人类使用，但释水后无法自然恢复的地下淡水量称为不可或缺和恢复的地下水资源。通过实验研究含水层系统中弱透水层地下水运动的基本规律、渗透性参数变化规律及其确定方法，分析弱透水层不同于含水层的地下水资源特性和变形特性。掌握永久性消耗的地下水资源量引起地下水储量改变的因素与规律，以苏锡常平原区含水层系统为背景，建立变化环境下系统正确计算、评价不可或缺和恢复地下水资源量、已永久消耗地下水资源量的理论和方法。

弱透水层水资源特性评价以及释水量精确计算对于区域水资源管理、制定相关水资源政策等都是非常重要的。本项目系统开展了弱透水层水力参数确定、水资源特性分析和释水量计算的理论、试验和应用研究。. 基于理论推导，分析了定降深、线性水位、波动水位边界条件下均质弱透水层地下水运动的基本规律，推导了弱透水层释水变形量的表达式，提出了的水力参数的确定方法，包括配线法、分析法和联合分析法。应用这些方法分析了上海地区的长序列监测数据，确定了原位弱透水层的水力参数值。针对非均质弱透水层，考虑层状非均质和随机非均质两种情况，建立了相应的非弹性释水数值模型，提出了水力参数非均质性反演方法。以常州清凉小学分层标处第2弱透水层为研究对象，反演得到了水力参数在垂向上的一维分布。基于双层非稳定流模型解析解和模型参数统计特征得到了弱透水层释水量占开采量比重的累积分布函数曲线，揭示出弱透水层释水量是地下水开采量不可或缺的一部分；通过比较弱透水层释水量和承压含水层释水量发现，弱透水层释水滞后程度随时间近似指数关系衰减；室内试验模拟也揭示出弱透水层释水量是不可或缺的，然而绝大部分是不可恢复的。基于分段线性水位边界条件下弱透水层水力响应过程的解析解，提出了弱透水层释水量的计算公式，以苏锡常含水层系统为研究案例，计算得到了下覆弱透水层的累计释水量，约占总开采量的54%-82%，反映了弱透水层水资源储量的不可或缺性。. 通过系统开展弱透水层水力参数确定的解析和数值反演的理论与应用研究，弱透水层水力参数确定的野外现场试验研究，弱透水层水资源特性的理论和室内试验研究，以及弱透水层释水量计算的理论与应用研究，本项目取得了丰富的理论、室内试验、野外现场试验以及实际应用研究成果，获取了宝贵的资料数据，为地下水资源消耗量的精确计算提供了强有力的理论与方法支撑以及案例参考，同时为地下水资源的高效开发利用提供了科学依据。