第一章 绪 论
1.1 选题依据及研究意义
水资源是影响社会和人类进步的不可缺少的自然资源，亦是推动国民经济发展的重要战略资源。随着城市发展及人民生活水平的提升，对于水资源的利用强度不断增大，地下水在水资源开发利用中的地位也在不断提升，地下水资源的可持续利用已成为城市发展的重要保障。一旦城市的地下水资源受到破坏，将会直接引发一系列的社会、环境问题，并将成为城市未来发展的禁锢。
延吉市是吉林省东部、长吉图经济先导区的中心城市之一，是延边朝鲜族自治州政治、经济、文化中心。延吉市位于延吉盆地东北部，地势南北高中部低；该地区属寒温带近海型—季风气候，多年平均降水量521.8mm；流经区内的地表水主要为布尔哈通河及其支流朝阳河、烟集河，均属图们江水系；该城市的主要供水水源地为五道水库及延河水库，但由于城市发展需水量的增大，以及地表水库本身的限制性，地下水成为了城市供水的重要补充资源。因此，开展延吉市地下水资源的评价及可持续利用研究对于延吉市城市发展具有十分重要的意义。
布尔哈通河自西向东流经延吉市主城区，其河谷地区为延吉市城市规划区的核心区域，该区域分布有双层含水层结构：上部为第四系松散岩类孔隙水，下部为白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水；布尔哈通河河漫滩地段岩性为混杂粘性土的砂砾石、砂卵石，含水层厚1.37-2.92m，富水性差。在布尔哈通河与支流朝阳河、烟集河及海兰河汇流地段，砂砾石分选变好，富水性较好；一级阶地河北段，含水层岩性为砂砾石，分选较好，尤其在旧河道部位，一般含水层厚度为2.60-4.20m；一级阶地河南地段，含水层埋藏较深，岩性为中细砂、砂砾石，厚 1.85-4.0m；二、三级阶地含水层埋藏较深，岩性以砂砾石或混杂粘性土的砂砾石为主，富水性一般较差。参见延吉市布尔哈通河河谷地区水文地质剖面图（图1.1）。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 区域地下水资源评价现状
1968年，美国水资源理事会的一个小组编制了第一本美国全国水资源评价报告，该报告论述了供水、需水、缺水等一系列问题，尝试进行水资源分区，并制定了到2020年的需水规划；在此基础上，于1978年12月完成了第二次国家水资源评价工作。自此，美国的相关部门基本在5—10年进行一次全国性的水资源评价。日本于1983年完成了21世纪用水预测工作，并于1984年完成了水资源开发利用和保护现状评价工作。印度于十九世纪中叶就开始的地下水的勘查评价工作，建立了大量地下水监测井，对地下水水位、水质情况进行定期监测。我国于70年代末、80年代初组织开展了全国第一次水资源调查评价工作。在此次调查中分别对于地表水资源和地下水资源按照流域和行政分区进行了评价，在地下水资源的调查中，主要针对的是与降水和地表水体具有直接水力联系的浅层地下水，评价方法为水均衡法。随着社会经济的发展，人类对地下水资源开发需求不断增大，要求地下水资源评价工作要更有针对性和时效性，考虑的评价因素更全面，为了及时了解我国的水资源情况并提高提高评价精度，我国先后开展了多次系统性的水资源评价、供需趋势分析以及发展规划制定等工作。
1.2.2 地下水资源评价方法研究现状
地下水资源量评价的方法有很多，各种评价方法的评价原理及适用范围不尽相同，针对不同水文地质条件的评价区域各种评价方法都有其各自优势，目前常用的方法主要有水均衡法、解析法、数值法、统计学方法及其它方法（开采试验法、地下水文法等）。
水均衡法是地下水资源评价中最常用最基本的方法，该方法建立于水均衡理论的基础上，即全面研究某一地区（均衡区）在一定时段（均衡期）内的地下水的补给量、储存量和消耗量之间的数量转化关系，通过平衡计算，对地下水资源量进行评价。其主要适用于封闭的单一隔水边界，补给项或消耗项较为单一，水均衡要素容易确定的研究区域。
解析法是依据渗流理论，应用地下水动力学的井流公式对地下水流进行计算的一种方法，地下水动力学公式是在理想的介质、边界及取水条件下建立起来的。该方法主要适用于含水层均质程度较高，边界条件简单的研究区域；但是由于研究区的水文地质条件的复杂性，很少能够完全符合公式中假定条件，使得解析解的计算精度在一定程度上有所降低。
第二章 自然地理与社会经济概况
2.1 地理位置
研究区涵盖了整个延吉盆地，位于延吉市城市规划区的核心区域。延吉市北临汪清县，西接安图县，东邻图们市，南连龙井市。地理坐标129°01′－129°48′；北纬 42°50′－43°23′，面积约 1748km2，城区位于中部布尔哈通河河谷，交通便捷，有公路、铁路、航空通往长春及全国，见图2.1。城市建成区面积 40.66 km2，根据当地土地利用规划建成区2020年发展建设用地范围将达到54.56 km2。
2.2 地形地貌
延吉市位于延吉盆地东北部，地势南北高中部低，地貌类型多样。按其成因类型可划分为火山熔岩地形、侵蚀构造地形、构造剥蚀地形及侵蚀堆积地形。
火山熔岩地形，由玄武岩和次辉石安山岩构成，分布北部东部。岩石裸露，多呈平顶山、桌状山及浑圆状峰岭，标高在500m以上。
侵蚀构造地形，由花岗岩、变质岩和火山碎屑岩构成，分布北部东部。山体形态各异，植被发育，标高500－1000m。
构造剥蚀地形，由白垩系、第三系沉积碎屑岩经长期侵蚀剥蚀作用形成。山岭多呈浑园状沟谷呈U字形，多为荒坡和农田。标高210－500m。
侵蚀堆积地形，分布于布尔哈通河及其主要支流河谷中，经河流侵蚀及冲洪积作用形成的山间河谷平原，其形态单元有漫滩、一、二级阶地及残留三级阶地。
三级阶地仅零星分布于烈士陵园和小河龙，由中新统粘性土混杂砾石及砂层组成，标高240m。
二级阶地分布在布尔哈通河北侧及烟集河下游，呈连续带状，宽100－300m。由上更新统厚层黄土状亚粘土、砂和砂砾石组成，标高200－210m。
一级阶地及漫滩。一级阶地沿布尔哈通河及其支流连续分布，由全新统亚粘土、砂、砂砾石组成，阶面开阔平坦，最宽处3500m，标高160－210m。漫滩分布河流两侧，由砂、砂卵石组成。
第三章 区域地质与水文地质条件..........................15
3.1 地质条件..........15
3.1.1 地层及岩浆岩...............15
3.1.2 地质构造...................17
第四章 地下水均衡分析...................25
4.1 地下水均衡计算的原则 ..........25
4.2 地下水资源量计算 ............26
第五章 地下水流数值模拟..................35
5.1 水文地质概念模型 ..............35
5.1.1 研究区范围............35
第六章 地下水资源可持续利用研究
随着城市的发展及居民生活水平的提高，城市对水资源的需求也在不断发生变化，地下水资源作为城市供水的重要组成部分，对其可持续开发利用将被列入城市长期发展规划当中。本次将对延吉市未来城市供水需求进行预测，在此基础上制定地下水开发利用方案，并利用地下水数值计算的方法对各方案进行结果预测及分析，从而制定出有利于延吉市地下水资源可持续利用的合理开发利用方案。
6.1 地下水资源可持续开发利用方案的制定原则
2012 年延吉市城市用水总量约为 6548.12×104m3，主要供水水源为地表水源，地下水供水量为535.67×104m3，主要用于居民生活饮用水源。根据《吉林省延吉市水资源规划报告》，延吉市对水资源的需求主要包括有城市生活用水、城市工业企业用水、郊区农村人畜用水、乡镇企业用水、农业用水以及其他用水等，结合《城市发展规划报告》中对延吉市的供水需求进行预测和统计：2020 年延吉市城区日平均需水量将达到 23.14×104m3；2030 年延吉市城区日平均需水量将达到 30.4×104m3。结合近年来研究区的水资源开采量，延吉市城市需水量约以每年3%的增量增长（见图6.1），地下水资源将作为城市补充水源和应急水源在城市供水体系中发挥重要作用。
第七章 结论与建议
7.1 结论
（1）研究区内的主要供水含水层为松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙层间承压水。松散岩类孔隙水处于地下水流动系统的排泄区，其主要的补给来源为大气降水入渗补给及侧向径流补给，排泄的主要方式为蒸发、径流、泄流及人工开采；碎屑岩类孔隙裂隙层间承压水主要的补给来源为侧向径流及越流补给，排泄的主要方式为径流、泉及人工开采。
（2）通过对研究区进行地下水均衡计算，2012 年度研究区内的孔隙潜水与孔隙裂隙承压水含水层总补给量分别为 728.91×104m3和 272.47×104m3，总排泄量分别为 591.31×104m3和 253.50×104m3，均呈现出正均衡，均衡差分别为137.59×104m3和18.97×104m3。
（3）采用水均衡法计算得到研究区在降水保障率为 75%、50%、25%及多年平均降水量条件下的地下水允许开采量分别为 504.64×104m3、535.97×104m3、592.54×104m3、547.48×104m3。
（4）建立水文地质概念模型，运用Visual MODFlow 软件建立了地下水数值模型。利用 2012 年度延吉市地下水动态观测数据对建立的地下水数值模型进行了识别验证，水位拟合误差小于 1m的结点分别占已知水位结点数的92.7%和87.03%；本次建立的模型能够基本反映出研究区的水文地质条件，并较好地模拟地下水流的运动特征，可以利用该模型进行地下水动态的模拟与预报
（5）针对延吉市城市供水现状及未来供水需求，利用地下水数值模型对研究区在不同开采条件下的地下水水位进行了模拟预报，预报结果表明：目前开采布局较为不合理，在多年平均降水条件下，局部地区水位降深过大，超出地下水水位控制范围；地下水按照城市未来供水需求以3%的增量进行开采的条件下，地下水水位表现出明显持续下降的趋势，至 2050 年潜水含水层已出现大面积疏干，截止至 2021 年局部地区水位已经超出控制范围；按照此方案进行开采，将会造成地下水资源的枯竭；以模拟期内潜水水位降深不超过含水层厚度的 1/3，承压水水位不超过含水层顶板为控制原则，在设定的开采布局下，通过数值法得到地下水允许开采量为446.67×104m3/a；在城市地表水供水系统遇到突发情况下，以地下水开采量满足目前城市正常供水的条件下，可保障持续供水约165 天；按照城市供水需求的增加，2020 年地下水资源在应急条件下可保障持续供水约 95天，2030 年地下水资源在应急条件下可保障持续供水约90天。
参考文献（略）