水文地質學考試資料.ppt

緒 言,研究對象：,研究內(nèi)容,研究地下水的科學,研究與巖石圈、地幔、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動相互作用下地下水水量和水質的時空變化規(guī)律，以及對各個圈層所產(chǎn)生的影響；,并研究如何運用這些規(guī)律和影響去興利除害，為人類服務,賦存于地面以下巖石空隙中的水,水文地質學概念,（土層）,（任務）,第二章 巖石中的空隙與水分,2.1 巖石中的空隙,意義：巖石空隙是地下水儲存場所和運動通道。空隙的多少、大小、形狀、連通情況和分布規(guī)律，對地下水的分布和運動具有重要影響。,松散巖石中的孔隙,分類：將巖石空隙作為地下水儲存場所和運動通道研究時，可分為三類，即：,可溶巖石中的溶穴,堅硬巖石中的裂隙,第二章 巖石中的空隙與水分,2.1.1 孔隙,定義：松散巖石是由大小不等的顆粒組成的，顆?；蝾w粒集合體之間的空隙，稱為孔隙。,意義：孔隙體積的多少是影響巖石儲容地下水能力大小的重要因素。,孔隙度：指某一體積巖石（包括孔隙在內(nèi)）中孔隙體積所占的比例。,其中，n 表示巖石的孔隙度，V 表示包括孔隙在內(nèi)的巖石體積，Vn 表示巖石中孔隙的體積。,第二章 巖石中的空隙與水分,2.1.1 孔隙,次生孔隙：在碳酸鹽巖層中，除粒間孔隙或晶粒間孔隙所構成的原生孔隙外，還有由孔洞、裂隙、白云巖化所構成的次生孔隙。,顆粒形狀,結構孔隙：粘性土顆粒表面帶有的電荷，在沉積過程中粘粒聚合，構成顆粒集合體，形成直徑比顆粒本身還大的結構孔隙。,第二章 巖石中的空隙與水分,2.1.1 孔隙,孔隙度的影響因素： 孔隙度的大小主要取決于分選程度及顆粒排列情況，另外顆粒形狀及膠結充填情況也影響孔隙度。對于粘性土，結構及次生孔隙常是影響孔隙度的重要因素。,松散巖石孔隙度參考數(shù)值,第二章 巖石中的空隙與水分,2.1.2 裂隙,固結的堅硬巖石，包括沉積巖、巖漿巖和變質巖，一般不存在或只保留一部分顆粒之間的孔隙，而主要發(fā)育各種應力作用下巖石破裂變形產(chǎn)生的裂隙。,成巖裂隙,構造裂隙,風化裂隙,裂隙率：體裂隙率、面裂隙率、線裂隙率,卸荷裂隙,第二章 巖石中的空隙與水分,野外研究裂隙時，應注意測定裂隙的方向、寬度、延伸長度、充填情況等。因為這些都對地下水的運動具有重要影響。 2.1.3 溶穴,可溶的沉積巖，如巖鹽、石膏、石灰?guī)r和白云巖等，在地下水溶蝕下會產(chǎn)生空洞，這種空隙稱為溶穴（隙）。,巖溶率,錄像,圖片,第二章 巖石中的空隙與水分,孔隙、裂隙、溶穴不是獨立存在。自然界巖石中空隙的發(fā)育狀況遠較上面所說的復雜。,總結與比較,松散巖石固然以孔隙為主，但某些粘土干縮后可產(chǎn)生裂隙，而這些裂隙的水文地質意義，甚至遠遠超過其原有的孔隙。,第二章 巖石中的空隙與水分,因此，在研究巖石空隙時，必須注意觀察，收集實際資料，在事實的基礎上分析空隙的形成原因及控制因素，查明其發(fā)育規(guī)律。,巖石中的空隙，必須以一定方式連接起來構成空隙、網(wǎng)絡，才能成為地下水有效的運移通道（）和儲容空間和。松散巖石、堅硬基巖和可溶巖石中的空隙網(wǎng)絡具有不同的特點。賦存于不同巖層中的地下水，具有不同的分布與運動特點。 孔隙水、裂隙水和巖溶水,固結程度不高的沉積巖，往往既有孔隙，又有裂隙。,可溶巖石，由于溶蝕不均一，有的部分發(fā)育溶穴，而有的部分則為裂隙，有時還可保留原生的孔隙與裂縫。,第二章 巖石中的空隙與水分,2.3.3 給水度,定義：我們把地下水位下降一個單位深度，從地下水位延伸到地表面的單位水平面積巖石柱體， 在重力作用下釋出的水的體積， 稱為給水度 。,例如，地下水位下降 2m，1m2水平面積巖石柱體，在重力作用下釋出的水的體積為0.2m3（相當于水柱高度0.2m），則給水度為 0.1或 10。,影響因素：對于均質的松散巖石，給水度的大小與巖性、初始地下水位埋藏深度以及地下水位下降速率等因素有關。,單位體積飽水巖石體在重力作用下自由釋出的水的體積,第二章 巖石中的空隙與水分,2.3.3 給水度,巖性對給水度的影響主要表現(xiàn)為空隙的大小與多少。,例如，顆粒粗大的松散巖石，裂隙比較寬大的堅硬巖石，以及具有溶穴的可溶巖，空隙寬大，重力釋水時，滯留于巖石空隙中的結合水與孔角毛細水較少， 理想條件下給水度的值接近孔隙度、 裂隙率與巖溶率。,相反，若空隙細?。ㄈ缯承酝粒?，重力釋水時大部分水以結合水與懸掛毛細水形式滯留于空隙中，給水度往往很小。,第二章 巖石中的空隙與水分,2.3.3 給水度,當初始地下水位埋藏深度小于最大毛細上升高度時，地下水位下降后，重力水的一部分將轉化為支持毛細水而保留于地下水面之上，從而使給水度偏小。,第二章 巖石中的空隙與水分,2.3.3 給水度,可能的原因,1）重力釋水并非瞬時完成，而往往滯后于水位下降； 2）迅速釋水時大、小孔道釋水不同步，大的孔道優(yōu)先釋水，在小孔道中形成懸掛毛細水而不能釋出。,地下水位下降速率,第二章 巖石中的空隙與水分,2.3.4 持水度,定義：地下水位下降一個單位深度，單位水平面積巖石柱體反抗重力而保持于巖石空隙中的水量，稱作持水度。,包氣帶充分重力釋水而又未受到蒸發(fā)、蒸騰消耗時的含水量稱作殘留含水量數(shù)值上相當于最大的持水度。,給水度、持水度與孔隙度的關系,影響因素,第二章 巖石中的空隙與水分,2.3.5 透水性巖石允許水透過的能力,以松散巖石為例，分析一個理想孔隙通道中水的運動情況,第二章 巖石中的空隙與水分,2.3.5 透水性巖石允許水透過的能力,圓管狀孔隙通道的縱斷面，孔隙的邊緣上分布著在尋常條件下不運動的結合水，其余部分是重力水。由于附著于隙壁的結合水層對于重力水，以及重力水質點之間存在著摩擦阻力，最近邊緣的重力水流速趨于零，中心部分流速最大。,結論：孔隙直徑愈小，結合水所占據(jù)的無效空間愈大，實際滲流斷面就愈??；同時，孔隙直徑愈小，可能達到的最大流速愈小。 因此，孔隙直徑愈小，透水性就愈差。當孔隙直徑小于兩倍結合水層厚度時，在尋常條件下就不透水。,第二章 巖石中的空隙與水分,2.3.5 透水性,把松散巖石中的全部孔隙通道概化為一束相互平行的等徑圓管，則不難推知： 當孔隙度一定而孔隙直徑愈大， 則圓管通道的數(shù)量愈少， 但有效滲流斷面愈大，透水能力就愈強；反之，孔隙直徑愈小，透水能力就愈弱。,由此可見，決定透水性好壞的主要因素是孔隙大??；只有在孔隙大小達到一定程度，孔隙度才對巖石的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。,第二章 巖石中的空隙與水分,b概化為沿程等經(jīng)的圓管,a孔隙通道原型,c概化為沿程不等徑圓管,第二章 巖石中的空隙與水分,實際的孔隙通道并不是直徑均一的圓管，而是直徑變化、斷面形狀復雜的管道系統(tǒng)（圖a）。巖石的透水能力并不取決于平均孔隙直徑（圖b），而在很大程度上取決于最小的孔隙直徑（圖c）（木桶原理）,實際的孔隙通道也不是直線的，而是曲折的（圖a）?？紫锻ǖ烙鷱澢|點實際流程就愈長，克服摩擦阻力所消耗的能量就愈大。,孔隙大小,孔隙通道沿程直徑的 變化和曲折性,顆粒分選程度,孔隙度,第三章 地下水的賦存,3.2 含水層、隔水層（弱透水層）,含水層,隔水層,透水性能好空隙大的巖層?！敬怼柯咽?、礫石、粗砂的沉積物（孔隙）；富含裂隙的巖層；巖溶發(fā)育的巖層,aquifer kwif,定義：能夠透過并給出相當數(shù)量水的巖層,定義：不能透過與給出水，或者透過給出的水量微不足道的巖層,【代表】致密的基巖；壓實性強的粘性土層。,aquiclude kwiklu:d,第三章 地下水的賦存,3.2 含水層、隔水層（弱透水層）,對于一些滲透性相當差的巖層，在一般的供水排水中他們所能提供的水量微不足道，視乎可以看作隔水層； 但是，當發(fā)生越流（相鄰含水層通過其間的弱透水層發(fā)生水量交換）時，由于驅動水流的水力梯度大且發(fā)生滲透的過水斷面很大，越流交換的水量相當可觀，此時，再稱作隔水層就不合適了。,【代表】在平原區(qū)：粉質粘土層，粉質亞粘土層，淤泥質粉質粘土層和亞砂土層等； 在堅硬巖石地區(qū)：一些微裂隙、節(jié)理發(fā)育的泥巖層、頁巖層、砂礫巖層等。,弱透水層（相對隔水層）,第三章 地下水的賦存,含水層、隔水層概念的相對性（巖層滲透性能的相對性）,利用地下水的工作供水水源（需要水量） A）在利用地下水供水時，某一巖層能夠給出的水量較小，對于水源豐沛、需水量很大的地區(qū)，由于遠不能滿足供水需求，而被視為隔水層； B）在水資源匱乏、需水量較小的地區(qū)，就可以被視為含水層。,排除地下水的工作工程防滲（杜絕水量） 如某種巖層的滲透性較低，從供水的角度來說，它被視作隔水層；但是從水庫滲漏的角度出發(fā)，這種滲漏量就不容忽視，依舊視作隔水層就不合適了。,第三章 地下水的賦存,時間尺度：,m3,m3/s,m/s,m/s,m2,s,s,m2,s,在討論油氣二次運移這種時間尺度很大的水文地質過程時，流體能夠穿越所有的地層。從整體上說，地層具有水力連續(xù)性。,如上圖： 有5個含水層被4個弱透水層所阻隔。 當在含水層3中抽水時，短期內(nèi)相鄰的含水層2與4的水位均未變動，圖中所示a的范圍構成一個有水力聯(lián)系的單元。 當抽水持續(xù)時，最終影響將波及圖中b所示范圍，這時5個含水層與4個弱透水層構成一個發(fā)生統(tǒng)一水力聯(lián)系的單元。,第三章 地下水的賦存,巖石的各向異性： 以沉積巖為例，由于不同巖性層的互層，有的層次發(fā)育裂隙或溶穴，垂直方向上是隔水的，但在順層的方向上都是透水的。 例如，薄層頁巖和石灰?guī)r互層時，頁巖中裂隙接近閉合，灰?guī)r中裂隙與溶穴發(fā)育，便成為典型的順層透水而垂直層面隔水的巖層。 下為示意圖,第三章 地下水的賦存,第三章 地下水的賦存,構成含水層必須具備的3個條件,巖層必須有儲水空間 即應有孔隙、裂隙和溶隙（穴）等空隙。這是儲存地下水的前提條件。,第三章 地下水的賦存,含水層存在的意義,具備保存住地下水的地質構造（儲水構造） 在透水性良好的巖層下有隔水層（弱透水層）的存在，以免重力水向下全部漏失； 或在水平方向上有隔水層阻擋，以免全部漏空。 要有足夠的水源（良好的補、排條件） 使儲水空間能不斷地獲得補給，方能成為含水層。,第三章 地下水的賦存,3.3 地下水分類,廣義：指賦存于地面以下巖土空隙中的水,狹義：指賦存于飽水帶巖土空隙中的水重力水,包括：包氣帶及飽水帶中所有含于巖石空隙中的水,地下水概念的從“狹義”“廣義”,從只研究“重力水”研究“包氣帶水&重力水”,水文地質學從研究“地殼淺層地下水”研究“地下水圈”,第三章 地下水的賦存,3.4 潛水,1）概念,潛水：飽水帶中第一個具有自由表面且有一定規(guī)模的含水層中的水稱作潛水。 潛水沒有隔水頂板，或只有局部的隔水頂板,潛水面：潛水的表面為自由水面，稱作潛水面,潛水含水層厚度：從潛水面到隔水底板的距離,潛水理藏深度：潛水面到地面的距離,第三章 地下水的賦存,2）補給,3）排泄： 徑流排泄 蒸發(fā)排泄,潛水與大氣圈及地表水圈的密切聯(lián)系性，潛水與大氣圈及地表水圈的聯(lián)系通道是包氣帶，影響包氣帶水分的因素都影響潛水。氣象、水文因素對潛水影響顯著。,4）動態(tài)變化,第三章 地下水的賦存,5）潛水特征,沒有隔水頂板，具有自由的水面,潛水分布區(qū)與補給區(qū)常常一致,濕潤氣候（補給豐富）及地形切割強烈（利于徑流）的地區(qū)，有利于潛水的徑流排泄，往往形成含鹽量不高的淡水。 干旱氣候下，由細顆粒組成的盆地平原，潛水的蒸發(fā)排泄為主，常形成含鹽高的咸水。,易污染,潛水的水位、水量、水質等動態(tài)變化與氣象水文、地形等因素密切相關，動態(tài)變化明顯。,埋藏淺，易于開發(fā)，重要水源,7）潛水等水位線圖,潛水等水位線圖：將潛水位相等的各點連線，得到潛水等水位線圖。該圖與各種等值線圖，例如等高線圖類似，能反映潛水面形狀,潛水位：潛水面上任一點的高程稱為該點的潛水位,第三章 地下水的賦存,確定潛水的流向,第三章 地下水的賦存,水面坡度：相鄰兩條等水位線的水位差除以其水平距離,水力梯度：沿滲透途徑水頭損失與相應滲透途徑長度的比值,當潛水面坡度不大時，潛水面坡度可視為潛水水力梯度,確定潛水面的水面坡度,第三章 地下水的賦存,第三章 地下水的賦存,判斷潛水和地表水的補排關系,第三章 地下水的賦存,確定泉水出露位置和沼澤化范圍,侵蝕（下降）泉,接觸泉,溢流泉,溢流泉,溢流泉,溢流泉,侵蝕（上升）泉,斷層泉,接觸帶泉,第三章 地下水的賦存,第三章 地下水的賦存,推斷含水層巖性或厚度的變化,第三章 地下水的賦存,確定潛水埋藏深度（結合地形等高線圖）,確定含水層厚度（結合隔水地板等高線圖）,確定泉水出露位置和沼澤化范圍,取水工程最好布置在潛水流匯合的地區(qū)（點工程取水）; 或潛水集中排泄的地段。取水建筑物排列方向一般應垂直地下水流向，即與等水位線相一致。（線狀工程取水）,第三章 地下水的賦存,承壓水：充滿于兩個穩(wěn)定隔水層（弱透水層）之間的含水層中的水 隔水頂板：承壓含水層上部的隔水層（弱透水層） 隔水底板：下部的隔水層（弱透水層） 承壓含水層厚度：隔水頂板與隔水底板之間的距離 承壓區(qū)與非承壓區(qū) 承壓高度：鉆孔中靜止水位到含水層頂面之間的距離成為承壓高度 測壓水位：井中靜止水位的高程就是承壓水在該點的測壓水位,3.5 承壓水,1）概念,第三章 地下水的賦存,2）補給與排泄方式,補給：大氣降水及地表水體入滲； 從其它含水層越流補給,排泄：泉；徑流；向其它含水層越流排泄,3）水質：取決于埋藏條件及其與外界聯(lián)系的程度,與外界聯(lián)系愈密切，參加水循環(huán)愈積極，承壓水的水質就愈接近于入滲的大氣降水與地表水，通常為含鹽量低的淡水。與外界聯(lián)系差，水循環(huán)緩慢，水的含鹽量就高。,承壓水不像潛水那樣容易污染，但是一旦污染后則很難使其凈化,第四章 地下水運動的基本規(guī)律,4.1 重力水運動的基本規(guī)律,4.1.1 達西定律線性滲透定律,達西試驗示意圖,A,第四章 地下水運動的基本規(guī)律,第四章 地下水運動的基本規(guī)律,第四章 地下水運動的基本規(guī)律,4）信手流網(wǎng)繪制例2,第四章 地下水運動的基本規(guī)律,第四章 地下水運動的基本規(guī)律,1）已知某向斜盆地中，有一承壓砂巖含水層，由大氣降水補給，以泉群形式呈線狀排泄，水位穩(wěn)定。含水層等厚均質各向同性，平面上流線平行，其剖面如圖所示。點A、B、C、D、E、F分別在同一鉛直面上。A、C、E是沿隔水頂板流線上的三個點；B、D、F是沿隔水底板流線上的三個點。畫出向斜盆地的流網(wǎng)圖。,第四章 地下水運動的基本規(guī)律,第四章 地下水運動的基本規(guī)律,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,6.3 地下水的化學特征,6.3.1 地下水中主要氣體成分,各種氣體、離子、膠體物質、有機質以及微生物等,主要的氣體組分：O2、N2、CO2、H2S、CH4、H2、碳氫化合物及少量的惰性氣體。 來源：空氣（O2、N2、CO2）、生物化學（H2S、CH4、N2、CO2），化學及核反應（He、Rn）,氣體成分存在的意義：氣體成分能夠說明地下水所處的地球化學環(huán)境；地下水中的有些氣體會增加水溶解鹽類的能力，促進某些化學反應。,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,6.3.2 地下水中的主要離子成分 一般情況下，隨著總礦化度（溶解性總固體/TDS）的變化，地下水中占主要地位的離子成分也隨之發(fā)生變化。 低礦化水中常以HCO3-及Ca2+、Mg2+為主； 高礦化水則以C1-及Na+為主； 中等礦化的地下水中，陰離子常以SO42-為主，主要陽離子則可以是Na+，也可以是Ca2+。這是因為：,地下水中常見鹽類的溶解度（0，單位g/L）,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,6.4 地下水化學成分的形成作用 6.4.1 溶濾作用,1）定義：水與巖土相互作用下，巖土中一部分物質轉入地下水中,2）結果：巖土失去一部分可溶物質，地下水則補充了新的組分,3）溶解的過程,4）溶解與結晶同時進行溶解度,5）不同鹽類具有不同的溶解度（原因）,水是偶極分子,結晶格架中的鹽類離子,不同鹽類，結晶格架中離子間的吸引力不同,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,6）溫度對溶解度的影響,隨著溫度上升，結晶格架內(nèi)離子的振蕩運動加劇，離子間引力削弱，水的極化分子易于將離子從結晶格架上拉出。因此，鹽類溶解度通常隨溫度上升而增大。 但是，某些鹽類例外，如 Na2SO4 在溫度上升時，由于礦物結晶中的水分子逸出，離子間引力增大，溶解度反而降低； CaCO3 及 MgCO3的溶解度也隨溫度上升而降低，這與下面所說的脫碳酸作用有關。,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,7）溶濾作用的強度（巖土中的組分轉入水中的速率）與下列因素有關：,組成巖土的礦物鹽類的溶解度 NaCl與SiO2比較 巖土的空隙特征 缺乏裂隙的致密基巖，水難以與礦物鹽類接觸，溶濾作用便也無從發(fā)生。 水的溶解能力決定著溶濾作用的強度 總的說來，低礦化水溶解能力強而高礦化水弱。 水中CO2、O2等氣體成分的含量決定著某些鹽類的溶解能力 如水中CO2含量愈高，溶解碳酸鹽及硅酸鹽的能力愈強。O2的含量愈高，水溶解硫化物的能力愈強。 水的流動狀況,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,水的流動狀況 流動停滯的地下水，最終將失去溶解能力，溶濾作用便告終止。地下水流動迅速，礦化度低的、含有大量CO2、O2的大氣降水和地表水，不斷更新含水層中原有的溶解能力已經(jīng)趨于飽和的水，溶濾作用便持續(xù)地強烈發(fā)育。 地下水的徑流與交替強度是決定溶濾作用強度的最活躍最關鍵的因素,8）溶濾作用與純化學的溶解作用的區(qū)別,溶濾作用時間上的階段性,溶濾作用是一種與一定的自然地理與地質環(huán)境相聯(lián)系的歷史過程。,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,經(jīng)受構造變動與剝蝕作用的巖層，接受來自大氣圈及地表水圈的入滲水補給而開始其溶濾過程。 設想巖層中原來含有包括氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽等各種礦物鹽類。 開始階段，氯化物最易于由巖層轉入水中，而成為地下水中主要化學組分。 隨著溶濾作用延續(xù)，巖層含有的氯化物由于不斷轉入水中并被水流帶走而貧化，相對易溶的硫酸鹽成為遷入水中的主要組分。 溶濾作用長期持續(xù)，巖層中保留下來的幾乎只是難溶的碳酸鹽及硅酸鹽，地下水的化學成分當然也就以碳酸鹽及硅酸鹽為主了。 因此，一個地區(qū)經(jīng)受溶濾愈強烈，時間愈長久，地下水的礦化度愈低，愈是以難溶離子為其主要成分。,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,溶濾作用空間上的差異性,難溶離子的相對含量也就愈高,氣候愈是潮濕多雨,地質構造的開啟性愈好,巖層的導水能力愈強,地形切割愈強烈,地下徑流與水交替愈迅速,巖層經(jīng)受的溶濾便愈充分,保留的易溶鹽類便愈貧乏,地下水的礦化度愈低,8）溶濾作用與純化學的溶解作用的區(qū)別,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,6.4.2 濃縮作用,溶濾作用將巖土中的某些成分溶入水中，地下水的流動又把這些溶解物質帶到排泄區(qū)。 在干旱半干旱地區(qū)的平原與盆地的低洼處，地下水位埋藏不深，蒸發(fā)成為地下水的主要排泄去路。 由于蒸發(fā)作用只排走水分，鹽分仍保留在余下的地下水中，隨著時間延續(xù)，地下水溶液逐漸濃縮，礦化度不斷增大。,1）濃縮作用的過程（定義）,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,6.4.2 濃縮作用,2）濃縮作用對地下水礦化度的影響,隨著地下水礦化度上升，溶解度較小的鹽類在水中相繼達到飽和而沉淀析出，易溶鹽類（如 NaCl）的離子逐漸成為水中主要成分。,未經(jīng)蒸發(fā)濃縮前,隨著蒸發(fā)濃縮,繼續(xù)濃縮,水“走” 鹽“留”,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,3）產(chǎn)生濃縮作用必須同時具備的條件,干旱或半干旱的氣候；,較淺的地下水位埋深；,有利于毛細作用的顆粒細小的松散巖土；,空間上位于地下水流動系統(tǒng)的勢匯排泄處。,干旱氣候下，濃縮作用的規(guī)模從根本上說取決于地下水流動系統(tǒng)的空間尺度以及其持續(xù)的時間尺度。,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,思考： 純粹的蒸發(fā) 濃縮作用 有什么不同之處？,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,6.4.8 人類活動在地下水化學成分形成中的作用,1）人類生活與生產(chǎn)活動產(chǎn)生的廢棄物污染地下水；,工業(yè)生產(chǎn)的廢氣、廢水與廢渣以及農(nóng)業(yè)上大量使用化肥農(nóng)藥，使天然地下水富集了原來含量很低的有害元素，如酚、氰、汞、砷、鉻、亞硝酸等；,濱海地區(qū)過量開采地下水引起海水入侵；,不合理的打井采水使咸水運移；,干旱半干旱地區(qū)不合理地引入地表水灌溉，引起大面積次生鹽漬化等。,2）人為作用大規(guī)模地改變了地下水形成條件，從而使地下水化學成分發(fā)生變化。,第六章 地下水的物理性質和化學成分及其演變,二、庫爾洛夫式表示法,庫爾洛夫式是用分數(shù)的形式來表示水化學成分的，分子表示陰離子，分母表示陽離子，單位為毫克當量百分數(shù)，排列次序從左到右為含量減少方向。 含量小于10%毫克當量的離子不列入示內(nèi)。 氣體成分及特殊組分，礦化度（M），列在分式的左邊，單位為g/L，右邊列上水溫（t），pH值等。 表示式中各種含量一律標于該成分符合的右下角，將右下角的原子數(shù)移至右上角，例如：,第七章 地下水的補給與排泄,7.1 地下水的補給,定義：含水層或含水系統(tǒng)從外界獲得水量（鹽量、熱量）的過程,補給來源（人工）：灌溉回歸水、水庫滲漏水，以及專門性的人工補給,研究內(nèi)容：補給來源、補給條件、補給量。,補給來源（自然）：大氣降水、地表水、凝結水，來自其它含水層或含水系統(tǒng)的水等,一、大氣降水入滲機制,7.1.1 大氣降水對地下水的補給,第七章 地下水的補給與排泄,目前認為，松散沉積物中的降水入滲存在活塞式與捷徑式兩種：,第七章 地下水的補給與排泄,二、影響大氣降水補給地下水的因素,滲入地面以下的水 補給含水層（潛水）的水,土面蒸發(fā),葉面蒸騰,土壤水,大氣水,第七章 地下水的補給與排泄,影響大氣降水補給地下水的因素比較復雜，其中主要有年降水總量、降水特征、包氣帶的巖性和厚度、地形、植被等。,降水特征也影響值的大小。 間歇性的小雨 過分集中的暴雨 不超過地面入滲速率的連綿細雨,降水量中相當一部分要補足水分虧缺，因此年降水量過小時，能夠補給地下水的有效降水量就很小；年降水量大則有利于補給地下水， 值較大。,第七章 地下水的補給與排泄,7.1.2 地表水對地下水的補給,一、河流與地下水的補給關系沿河流縱斷面的變化,第七章 地下水的補給與排泄,7.1.2 地表水對地下水的補給,第七章 地下水的補給與排泄,汛期開始，河水浸濕包氣帶并發(fā)生垂直下滲，使河下潛水面形成水丘（圖a）。 河水不斷下滲，水丘逐漸抬高與擴大，與河水聯(lián)成一體（圖b）。 汛期結束，河水撤走，水丘逐漸趨平，使一定范圍內(nèi)潛水位普遍抬高（圖c）。,二、間歇性河流對地下水的補給過程,第七章 地下水的補給與排泄,7.2 地下水的排泄,定義：含水層或含水系統(tǒng)失去水量的過程稱作排泄。 在排泄過程中，含水層與含水系統(tǒng)的水質也發(fā)生相應變化。 研究內(nèi)容：研究含水層（含水系統(tǒng)）的排泄包括排泄去路、排泄條件與排泄量等。 排泄方式： 地下水通過泉、向河流泄流及蒸發(fā)、蒸騰等方式向外界排泄。 此外，還存在一個含水層（含水系統(tǒng)）向另一含水層（含水系統(tǒng)）的排泄。（越流） 用井孔抽汲地下水，或用渠道、坑道等排除地下水，均屬地下水的人工排泄。,第七章 地下水的補給與排泄,7.2.1 泉,定義：泉是地下水的天然露頭，在地形面與含水層或含水通道相交點地下水出露成泉。,地下水集中排泄于河、湖或海的底部時，便形成水下泉,第七章 地下水的補給與排泄,侵蝕（下降）泉,接觸泉,溢流泉,溢流泉,溢流泉,溢流泉,侵蝕（上升）泉,斷層泉,接觸帶泉,第八章 地下水系統(tǒng),二、系統(tǒng)相關概念（錢學森，1978年）,系統(tǒng)結構：系統(tǒng)內(nèi)部各要素相互聯(lián)系和作用的方式便是系統(tǒng)的結構。,系統(tǒng)方法認為：不應當將系統(tǒng)理解為各組成部分（要素）的簡單集合，而應將其理解為諸要素以一定規(guī)則組織起來并共同行動的整體。,系統(tǒng)：由相互作用和相互依賴（聯(lián)系）的若干組成部分結合而成的具有特定功能的（有機）整體。,系統(tǒng)的概念所涉及的范圍廣泛,1+1=2,1+12,1+12,第八章 地下水系統(tǒng),8.2.2 地下水含水系統(tǒng)與地下水流動系統(tǒng)的比較,含水系統(tǒng)：超越單個含水層而將包含若干含水層與相對隔水層的整體作為所研究的系統(tǒng)。,力求用系統(tǒng)的觀點去考察、分析與處理地下水問題。,擺脫了長期統(tǒng)治水文地質界的“含水層思維”，不再以含水層作為基本的功能單元。,流動系統(tǒng)：擺脫了傳統(tǒng)的地質邊界的制約，而以地下水流作為研究實體。,兩者都屬于地下水系統(tǒng)，兩者雖然從不同角度出發(fā)，但卻都揭示了地下水賦存與運動的系統(tǒng)性（整體系）。,相同,不同,具體不同之處比較如下：,第九章 地下水的動態(tài)與均衡,蒸發(fā)型動態(tài)出現(xiàn)于干旱半干旱地區(qū)地形切割微弱的平原或盆地。 此類地區(qū)地下水徑流微弱，以蒸發(fā)排泄為主。 雨季接受入滲補給，潛水位普遍以不大的幅度（通常為13m）抬升，水質相應淡化。隨著埋深變淺，旱季蒸發(fā)排泄加強，水位逐漸下降，水質逐步鹽化。降到一定埋深后，蒸發(fā)微弱，水位趨于穩(wěn)定。 此類動態(tài)的特點是：年水位變幅小，各處變幅接近，水質季節(jié)變化明顯，長期中地下水不斷向鹽化方向發(fā)展，并使土壤鹽漬化。,第九章 地下水的動態(tài)與均衡,徑流型動態(tài)廣泛分布于山區(qū)及山前。 地形高差大，水位埋藏深，蒸發(fā)排泄可以忽略，以徑流排泄為主。 雨季接受入滲補給后，各處水位抬升幅度不等。接近排泄區(qū)的低地，水位上升幅度?。贿h離排泄點的高處，水位上升幅度大；因此，水力梯度增大，徑流排泄加強。 補給停止后，徑流排泄使各處水位逐漸趨平。 此類動態(tài)的特點是：年水位變幅大而不均（由分水嶺到排泄區(qū)，年水位變幅由大到?。?，水質季節(jié)變化不明顯，長期中則不斷趨于淡化。,第九章 地下