单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第10章 地下水的动态与均衡,第1节 地下水动态与均衡的基本概念,第2节 地下水动态,第3节 地下水均衡,第10章 地下水的动态与均衡第1节 地下水动态与均衡的基,1,第1节 地下水动态与均衡的基本概念,一、动态,（groungwater regime）,地下水的各要素（水位、水量、水质、水温、流速、流向等）在自然和人为因素的综合影响下随时间作有规律的变化。,第1节 地下水动态与均衡的基本概念一、动态（groungw,2,第1节 地下水动态与均衡的基本概念,收入支出,正均衡,收入支出,负均衡,均衡区：,进行均衡计算所选定的,地区,。,均衡期：,进行均衡计算的,时间段,。,地下水均衡研究内容：,确定均衡区与均衡期、确定均衡方程式、,地下水均衡各收支计算、均衡计算结果校核与分析,二、均衡,（groungwater budget）,利用质量守恒定律，分析地下水在某地区某时段内水量、热量和盐量的收入与支出之间的平衡关系。,水量的收支关系,水量平衡,盐量的收支关系,盐量平衡,热量的收支关系,热量平衡,第1节 地下水动态与均衡的基本概念收入支出,3,第1节 地下水动态与均衡的基本概念,三、动态与均衡的关系,地下水资源不同于其它矿产资源的最主要区别，在于其质和量总是随时间不停变化着。动态是均衡的,外部表现,，,均衡是动态变化的,内部原因,。,第1节 地下水动态与均衡的基本概念三、动态与均衡的关系,4,第1节 地下水动态与均衡的基本概念,四、研究动态与均衡的意义,查清地下水补给、排泄与资源条件、含水层之间、含水层与地表水之间的关系；,认识区域水文地质条件；,进行水量和水质评价；,地下水资源合理开发利用与保护管理，防止地下水危害；,检验水文地质结论。,第1节 地下水动态与均衡的基本概念四、研究动态与均衡的意义,5,第2节 地下水动态,一、地下水动态形成机制,将地下水动态理解为含水层（含水系统）,对环境施加的激励所产生的响应,。,地下水水位,降水,第2节 地下水动态一、地下水动态形成机制 地下水水位降水,6,第2节 地下水动态,也可理解为含水层（含水系统）对,输入信息变换后,产生的,输出信息,。,间断性的,降水,，,通过含水层（含水系统）的变换，将转换成,比较连续的,地下水位变化,或,泉流量变化,。,第2节 地下水动态 也可理解为含水层（含水系统）对输,7,第2节 地下水动态,二、影响地下水动态的因素,两类因素,因素之一：,地下水,诸要素水量、盐量、热量、能量等的收支变化，即外界激励（输入）因素,因素之二：,影响激励（输入）响应（输出）关系的转换因素（影响地下水动态曲线具体形态的因素）,第2节 地下水动态二、影响地下水动态的因素,8,第2节 地下水动态,1、激励（输入）因素：,气象因素,、,水文因素,（1）气象因素：,是主因素（,降水,、,蒸发,、,气温,、,气压,）,降水和蒸发：,直接影响地下水的补给与蒸发，从而影响地下水动态。,气温：,影响降水形式、蒸发强度、浅层地下水水温（昼夜、冬夏）,气压：,气压变大，水位降低；气压变低，水位抬升,对潜水位产生,伪变化,；潜水位变动,伴随的相应潜水储存量的变化,为真变化。,不反映潜水水量增减,的潜水位变化为伪变化。,第2节 地下水动态 1、激励（输入）因素：,9,第2节 地下水动态,一般气象（气候）要素具有,昼夜,、,季节,和,多年性周期变化,，地下水动态也有相似的周期性变化。但存在时间上的,滞后现象,。,（1）气象因素：,第2节 地下水动态 一般气象（气候）要素具有昼夜、季,10,第2节 地下水动态,气候还存在,多年的周期性波动,。例如，周期为11年的太阳黑子变化，影响,丰水期,与,干旱期,的交替，从而使地下水位呈同一周期变化。,第2节 地下水动态 气候还存在多年的周期性波动。例,11,第2节 地下水动态,（2）,水文因素,地表水体,补给,地下水,而引起地下水位抬升时，随着远离河流，水位变幅减小，发生变化的时间滞后。,河水对地下水动态的影响一般为数百米到数公里，在此范围外，主要受气候因素的影响。,滨海地区,海水潮汐的影响，使地下水位呈现,一天两次,升降的周期性变化。,第2节 地下水动态（2）水文因素,12,第2节 地下水动态,（3）生物因素,生物,的影响表现在两个方面：,植物蒸腾,对潜水,动态,的影响,细菌,对地下,水化学成分,的影响。,第2节 地下水动态（3）生物因素,13,第2节 地下水动态,2、响应（输出）因素：,主要为,地质结构、水文地质条件,和,人为因素,（1）地形因素,地形高,的地方，一般为补给区，,远离排泄区,，水位变化,显著,；,地形低,的地方，,靠近排泄区,，不断得到地下水径流补给，水位变化,不显著,。,第2节 地下水动态 2、响应（输出）因素：（1）地,14,第2节 地下水动态,（2）地质因素,岩性：长期缓慢影响。,同一地方，同一雨季，细粒中的水位变化显著，粗粒中变化不显著。,径流排泄条件,包气带岩性、厚度对降水脉冲起滤波作用。包水带潜水储存量为给水度（,）与水位变幅（,h,）之积，给水度决定水位的变化；承压含水层因弹性给水度（贮水系数）比给水度小13个数量级，承压水水位变化大。,构造：,是一个,区域性的,影响因素。,地震、火山活动：短期影响。,在震前地下水位急剧上升、下降、冒砂等，甚至震前地下水化学成分也会改变。,第2节 地下水动态（2）地质因素,15,第2节 地下水动态,（3）水文地质条件,地下水埋深,潜水含水层,水位变化通过质量传输完成,承压含水层,水位变化是压力传递的结果,压力传递速度远大于质量传输,地下水流动系统,补给区水位变化大,排泄区水位变化小,第2节 地下水动态（3）水文地质条件,16,第2节 地下水动态,（4）人为因素,疏干类型：,集水建筑物采水、矿坑排水等各种排水工程；,充水类型：,渠道、水库、堤坝、灌溉系统等。,第2节 地下水动态（4）人为因素,17,第2节 地下水动态,开采第四系潜水及浅层承压水作为灌溉水源。每年35（6）月采水灌溉，水位降到最低点。6（7）月雨季开始，采水停止，降水入渗及周围地下水径流补给，使水位迅速上升。雨季结束后，周围的径流流入填充开采漏斗，水位继续缓慢上升。翌年采水前期，水位达到最高点。,第2节 地下水动态 开采第四系潜水及浅层承压水作为灌,18,第2节 地下水动态,采排水量过大，,天然排泄量的减量与补给量的增量,的总和，不足以偿补,人工排泄量,时，则将不断消耗含水层储存水量，导致地下水位持续下降。,第2节 地下水动态 采排水量过大，天然排泄量的减量与,19,第2节 地下水动态,由于灌溉，旱季水位反而上升。,干旱半干旱平原或盆地，地下水天然动态多属蒸发型，灌溉水入渗抬高地下水位，蒸发进一步加强，促使土壤进一步盐渍化。有时，即使原来潜水埋深较大，属径流型动态，连年灌溉后，也可转为蒸发型动态，造成大面积土壤次生盐渍化。,第2节 地下水动态 由于灌溉，旱季水位反而上升。,20,第2节 地下水动态,地下水位降落漏斗剖面图,第2节 地下水动态地下水位降落漏斗剖面图,21,第2节 地下水动态,开采状态下地下水流态剖面示意图,第2节 地下水动态开采状态下地下水流态剖面示意图,22,第2节 地下水动态,三、地下水动态类型,根据,排泄方式,和,水交替强度,，,潜水,及松散沉积物浅部的,承压水,，可分,三种,主要动态类型：,1、渗入蒸发型：,分布在干旱、半干旱地区，地形切割微弱的平原或山间盆地中心。,补给：,降水、地表水入渗 （但不丰沛）,径流：,微弱，水交替强度十分缓慢,排泄：,蒸发为主 。,动态特征：,年水位变幅小而均匀；水质季节变化明显，向盐化方向发展；土壤易盐渍化。,第2节 地下水动态三、地下水动态类型,23,第2节 地下水动态,三、地下水动态类型,根据,排泄方式,和,水交替强度,，,潜水,及松散沉积物浅部的,承压水,，可分,三种,主要动态类型：,2、渗入径流型,：分布在山前或山区,。,地形高差大，水位埋藏深。,补给：,降水、地表水入渗 （丰沛）,径流：,强烈，水交替强度大,排泄：,径流排泄为主,。,动态特征：,年水位变幅大而不均（由分水岭到排泄区，年水位变幅由大而小）；水质季节变化不明显，长期中地下水不断趋向淡化。,第2节 地下水动态三、地下水动态类型,24,第2节 地下水动态,举例：承压含水层的动态类型：,渗入径流型,动态变化程度：,取决于构造开启程度，构造开启程度越高，水交替越强烈，动态变化也越强烈，水质的淡化趋势越明显。,第2节 地下水动态举例：承压含水层的动态类型：渗入径流,25,第2节 地下水动态,三、地下水动态类型,根据,排泄方式,和,水交替强度,，,潜水,及松散沉积物浅部的,承压水,，可分,三种,主要动态类型：,3、渗入蒸发、径流型,（弱径流型、过渡型）：分布在降水丰沛、气候湿润的平原或盆地中心。,补给：,降水、地表水入渗 （丰沛）,径流：,径流微弱，蒸发也微弱,排泄：,径流排泄为主,动态特征：,年水位变幅小而均匀；水质季节变化不明显，长期中地下水不断向淡化方向发展，但发展慢。,第2节 地下水动态三、地下水动态类型,26,第3节 地下水均衡,一、水均衡方程式,基本关系式：,储量变化=收入量 支出量,（,）=（A）,（B）,正均衡收入,支出,负均衡收入,支出,第3节 地下水均衡一、水均衡方程式,27,第3节 地下水均衡,二、举例：陆地上某均衡区在均衡期内,收入量A包括：,大气降水量（X）,地表水的流入量（Y,1,）,地下水流入量（W,1,）,（承压水的越流量和侧向补给量）,凝结水量（Z,1,）,支出量 B包括：,地表水流出量（Y,2,）,地下水流出量（W,2,）,蒸发量（Z,2,）,第3节 地下水均衡二、举例：陆地上某均衡区在均衡期内收入量,28,第3节 地下水均衡,水储量,包括：,地表水变化量（V）,包气带水变化量（m）,潜水变化量（,h）,承压水变化量（,e,h,c,）,其中：,为潜水含水层的给水度或饱和差；h为均衡期潜水位变化值（上升用正号，下降用负号）；,e,为承压含水层的弹性给水度；h,c,为承压水测压水位变化值。,天然条件下的总水均衡方程式,X-（Y,2,-Y,1,）-（W,2,-W,1,）-（Z,2,-Z,1,）=V+m+,h+,e,h,c,第3节 地下水均衡 水储量包括：,29,第3节 地下水均衡,潜水均衡示意图,弱透水层,含水层,潜水位,潜水位,潜水均衡,收入项 A 包括：,降水入渗补给量（X,f,）,地表水入渗补给量（Y,f,）,凝结水补给量（Z,c,）,上游断面潜水流入量（W,u1,）,下伏承压水越流补给量（Q,t,）,支出项B包括：,潜水蒸发量（Z,u,）(土面蒸发、植物蒸腾),潜水以泉或泄流形式排泄量（Q,d,）,下游断面流出量（W,u2,）,第3节 地下水均衡潜水均衡示意图 弱透水层 含水层 潜水位,30,第3节 地下水均衡,二、举例：陆地上某均衡区在均衡期内,储量变化,为：,h,潜水均衡方程式为：,h=（X,f,+Y,f,+Z,c,+W,u1,+Q,t,）-（Z,u,+Q,d,+W,u2,）,干旱半干旱平原潜水多年均衡方程式：,X,f,+Y,f,=Z,u,湿润山区潜水多年均衡方程式：,X,f,+Y,f,=Q,d,第3节 地下水均衡二、举例：陆地上某均衡区在均衡期内,31,第3节 地下水均衡,三、大区域地下水均衡,第3节 地下水均衡三、大区域地下水均衡,32,第3节 地下水均衡,堆积平原含水系统地下水均衡模式分析,1、分三段均衡区分析：,山前丘陵潜水：X,f1,+Y,f1,+W,1,=Z,u1,+Q,d,+W,2,冲积平原潜水：X,f2,+Y,f2,+Q,t,=Z,u2,冲积平原深层水：W,2,=Q,t,+W,3,2、用含水系统分析，水量均衡方程：,X,f1,+X,f2,+Y,f1,+Y,f2,+W,1,=Z,u1,+Z,u2,+Q,d,+W,3,（无Q,t,、W,2,）,注：进行大区域水均衡研究时，必