《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)教案

1、PAGE9PAGE9內(nèi)蒙古工程學(xué)校公開課水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)教案班級：礦產(chǎn)地質(zhì)20065班教師：王 寧 輝時間：二OO七年十一月二十六號第九章 地下水動態(tài)與均衡教學(xué)課題： 92 地下水均衡教學(xué)目的：知識目標：掌握水均衡方程式的書寫方式。掌握水均衡方程式中各個符號的含義。能力目標：會寫出不同條件、不同地段的天然狀態(tài)下的水均衡方程式。會分析人為因素對地下水均衡的影響。德育目標：培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決問題的能力。加強學(xué)生的邏輯思維能力。培養(yǎng)學(xué)生理論與實際聯(lián)系分析問題的能力。 教學(xué)重點： 掌握天然狀態(tài)下水均衡方程式的書寫，并能夠準確的分析出人為因素對地下水均衡的影響。教學(xué)難點：水均衡方程式的書寫。分析外

2、界環(huán)境影響下地下水各要素（如水位、水溫、水量等）的變化。教具準備： 多媒體課件教學(xué)方法： 講授法、圖示法、啟發(fā)聯(lián)想法教學(xué)流程：（）回憶使學(xué)生溫故而知新：1、地下水均衡的概念：地下水均衡：某一時間段內(nèi)某一地段內(nèi)地下水水量（鹽量、熱量、能量）的收支狀況稱作地下水均衡。2、水均衡方程式：某一時段，某一地區(qū)各補給量與各消耗量的差值，等于均衡期始末水的儲存量的變化量的關(guān)系式。一般格式：補給量之和消耗量之和變化量3、陸地上某一地區(qū)天然狀態(tài)下的水均衡方程式：（XY1W1Z1）（Y2W2Z2）Vmh*h（）引入一、某一地區(qū)潛水均衡方程式的一般形式：【師】前面大家回憶了陸地上某一地區(qū)天然狀態(tài)的水均衡方程式，研究

3、范圍較大，包括了地表水、包氣帶水、潛水與承壓水，現(xiàn)在我們將范圍縮小研究一下潛水的水量變化。大家看圖91（潛水均衡示意圖），在均衡區(qū)范圍內(nèi)有兩條河流，河中水的水位從白色三角下降到黑色三角，潛水水位發(fā)生了h變化；我們假設(shè)是承壓水通過其間的弱透水層給予潛水水量補給?！咎釂枴糠治鲆幌麓藞D中潛水含水層的補給來源與排泄方式，寫出潛水的水均衡方程式?！旧繚撍氖杖腠棧ˋ）包括：降水入滲補給量（Xf），地表水入滲補給量（Yf），凝結(jié)水補給量（Zc），上游斷面潛水流入量（Wu1），下伏承壓含水層越流補給潛水水量（Qt，如潛水向承壓水越流排泄則列入支出項）。潛水支出項（B）包括：潛水蒸發(fā)量（Zu，包括土面蒸發(fā)及

4、葉面蒸發(fā)），潛水以泉或泄流形式排泄量（Qd），下游斷面潛水流出量（Wu2）。均衡期始末潛水儲存量變化為h。則：ABhh（XfYfZcWu1Qt）（ZuQdWu2）【思考】 剛才我們寫的潛水均衡方程式，是一般形式，包括了各種因素，而在一定條件下，由于地形條件的不同，某些均衡項可取消。典型的干旱半干旱平原潛水均衡方程式【師】干旱半干旱平原區(qū)，地勢平坦，地下徑流比較微弱，在地勢平坦地區(qū)，很少見到泉水出現(xiàn)。分析一下這個地區(qū)潛水的水均衡方程式?！旧磕Y(jié)水補給很少，Zc可忽略不計；地下徑流微弱的平原區(qū)，可認為Wu1，Wu2趨近于零；無越流的情況下，Qt不存在；地形切割微弱，徑流排泄不發(fā)育，Qd可從方程中

5、排除；去除以上各項后，方程式簡化為：h（XfYf）Zu【師】多年均衡條件下，h0，則得：XfYfZu【說明】此式表示滲入補給潛水的水量全部消耗于蒸發(fā)。2、典型的濕潤山區(qū)潛水均衡方程式為：【師】濕潤山區(qū)，空氣濕度大，凝結(jié)水含量少，地勢起伏大，地下徑流強烈，山區(qū)地區(qū)經(jīng)常見到泉水。分析一下這個地區(qū)潛水的水均衡方程式。【生】通常凝結(jié)水補給很少，Zc可忽略不計；地下徑流條件發(fā)育較好的山區(qū)，可認為Wu1Wu2，前后抵消；無越流的情況下，Qt不存在；地形切割較好，徑流排泄發(fā)育，在山區(qū)主要以泉的形式排泄Qd，因此，方程式簡化為：h（XfYf）Qd【師】多年均衡條件下，h0，則得：XfYfQd【說明】即入滲補給

6、的水量全部以徑流形式排泄。二、大區(qū)域地下水均衡研究需要注意的問題：【師】從供水角度發(fā)出，可供長期開采利用的水量，便是含水系統(tǒng)從外界獲得的多年平均年補給量。對于大的含水系統(tǒng)，除了統(tǒng)一求算補給量外，有時往往還需要分別求算含水系統(tǒng)各部分的補給量。此時應(yīng)注意避免上、下游之間，潛水、承壓水之間，以及地表水與地下水之間水量的重復(fù)計算。圖92表示了一個堆積平原含水系統(tǒng)，它可區(qū)分為包含潛水的山前沖洪積平原及包含潛水及承壓水的沖積湖積平原兩大部分。天然條件下多年中水量均衡，地下水儲存量的變化值為零。各部分的水量均衡方程式如下：圖92 堆積平原含水系統(tǒng)地下水均衡模式山前沖洪積平原潛水：（Xf1Yf1W1）（Zu1

7、QdW2）h（91）沖積湖積平原潛水：（Xf2Yf2Qt）Zu2h （92）沖積湖積平原承壓水：W2（QtW3）*h （93）式中：Xf1、Xf2分別為山前平原及沖積平原降水滲入補給潛水水量； Yf1、Yf2分別為山前平原及沖積平原地表水滲入補給潛水水量； W1、W2、W3分別為山前平原上、下游斷面及沖積平原下游斷面地下水流入（流出）量； Zu1、Zu2分別為山前平原及沖積平原潛水蒸發(fā)量； Qd泉水排泄； Qt承壓水越流補給;h、*h潛水與承壓水變化量。整個含水系統(tǒng)的水量均衡方程式為：（Xf1Xf2Yf1Yf2W1）（Zu1Zu2QdW3）h*h【注意】如果簡單地將含水系統(tǒng)各部分均衡式中水量收

8、入項累加，則顯然比整個系統(tǒng)地水量收入項多了W2及Qt兩項。分別求算地結(jié)果比統(tǒng)一求算偏大。從圖92中很容易看出，沖積平原承壓水并沒有獨立地補給項。它地收入項W2，就是山前平原潛水支出項之一。將（91）改寫為：W2Xf1Yf1W1Zu1Qd可知，W2是由山前平原補給量的一部分轉(zhuǎn)化而來。沖積平原潛水的收入項Qt同樣也可通過改寫式（93）得出：QtW2W3顯然，Qt是由W2的一部分轉(zhuǎn)化而來，歸根到底，是由山前平原潛水補給量轉(zhuǎn)化的。W2、Qt都屬于堆積平原含水系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的水量轉(zhuǎn)換，而不是含水系統(tǒng)與外部之間發(fā)生的水量轉(zhuǎn)換?！舅伎肌?、在開采條件下，含水系統(tǒng)內(nèi)部及其與外界之間的水量轉(zhuǎn)換，將發(fā)生一系列變化。

9、假定單獨開采山前平原的潛水，則此部分水量均衡將產(chǎn)生以下變化：隨著開采量的增加，水井周邊形成水位降落漏斗，引起潛水位下降，地下水不再溢出成泉，Qd0；由于潛水水位下降與沖積平原間水頭差變小，W2減??；隨著水位下降，蒸發(fā)減弱，Zu1變小；與山區(qū)地下水水頭差變大，W1增加；地表水與地下水水頭差變大，Yf1增大；（6）潛水淺埋帶水位變深，有利于吸收降水，可能使Xf1增大。結(jié)果是山前平原潛水補給量增加，排泄量減少。2、與此同時，對地表水及鄰區(qū)地下水的均衡產(chǎn)生下列影響：（1）W2減少及相應(yīng)的Qt減少，使沖積湖積平原承壓水及潛水補給量減少；（2）W1增大，使山區(qū)排泄量增大；（3）Xf1及Yf1增大，使地表徑流量減少，從而使沖積湖積平原潛水收入項Yf2變小。綜上所述，進行大區(qū)域水均衡研究時，必須仔細查清上下游，潛水和承壓水，地表水與地下水之間的水量轉(zhuǎn)換關(guān)系，否則將導(dǎo)致水量重復(fù)計算，人為地夸大可開采利用的水量。作業(yè)：牢記潛