第二章水資源系統(tǒng)的要素及及特征

第二章水資源系統(tǒng)的要素及及特征2023/5/31第1頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

系統(tǒng)論于20世紀(jì)40年代提出，50-60年代應(yīng)用系統(tǒng)工程解決復(fù)雜問題。目前，系統(tǒng)思想與系統(tǒng)方法廣泛地滲透到各學(xué)科領(lǐng)域。隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，水資源的利用程度越來越高，規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，只用傳統(tǒng)的、常規(guī)的方法難于完美地解決如此龐大而復(fù)雜的問題，因而，將系統(tǒng)思想、概念、理論與方法應(yīng)用于水資源系統(tǒng)的研究和實踐，就構(gòu)成了水資源系統(tǒng)分析。

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講授內(nèi)容●第一節(jié)系統(tǒng)的概念●第二節(jié)水資源系統(tǒng)的構(gòu)成與變化●第三節(jié)地表水資源系統(tǒng)●第四節(jié)地下水資源系統(tǒng)第3頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

第一節(jié)系統(tǒng)的概念

一系統(tǒng)的定義及其結(jié)構(gòu)要素二系統(tǒng)的類別三系統(tǒng)的特性第4頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

簡單的說，系統(tǒng)思想與方法的核心是把所有研究的對象看作一個有機的整體（系統(tǒng)），并從整體的角度去考察、分析和處理事物。第5頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三一系統(tǒng)的定義及其結(jié)構(gòu)要素

關(guān)于系統(tǒng)的定義，比較通用的提法為：凡是在一定環(huán)境下，為實現(xiàn)某一目標(biāo)，有若干相互聯(lián)系、相互制約、相互作用的因素（部分）而組成的具有特定功能的集合體，稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)方法認(rèn)為，不應(yīng)當(dāng)將系統(tǒng)理解為各組成部分（要素）的簡單集合，而應(yīng)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),內(nèi)部各要素相互聯(lián)系和作用的方式便是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。因此，我們也可以將系統(tǒng)理解為“有結(jié)構(gòu)的集合”。

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任何一個系統(tǒng)均包括兩部分：第7頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)與環(huán)境的界限稱為系統(tǒng)邊界。系統(tǒng)的相互聯(lián)系、相互制約、相互作用的組成部分，稱為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。環(huán)境對系統(tǒng)的作用是系統(tǒng)輸入，系統(tǒng)對環(huán)境的作用是系統(tǒng)輸出；在動態(tài)條件下，輸出可反作用于輸入，即為反饋。把輸入轉(zhuǎn)換為輸出就是系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)狀態(tài)隨時間的變化稱為系統(tǒng)行為。

第8頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

在工程體系中的系統(tǒng)，可描述為：在給定時間內(nèi)，使物質(zhì)（原料、能量、信息）的輸入與物質(zhì)（產(chǎn)品、能量、效益）的輸出相互聯(lián)系起來，在一定環(huán)境條件下，具有一定功能的任何結(jié)構(gòu)、裝置、設(shè)計方案和運行程序的有機體，均稱為系統(tǒng)。而且這個系統(tǒng)本身是它所從屬的一個大系統(tǒng)的組成部分（子系統(tǒng)），即為系統(tǒng)的相對性。

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以分析為主的近代自然科學(xué)長期以來采用的方法是，將所研究的事物精細(xì)地分為各個互不聯(lián)系的獨立部分、分別加以研究，把各部分研究結(jié)果之和作為對所研究事物整體的認(rèn)識。這樣做,實質(zhì)上是將研究對象當(dāng)作諸要素簡單累加而成的集合，而沒有將其如實地看成一個有機整體。第10頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

一個系統(tǒng)，不僅內(nèi)部諸要素存在著相互作用，而且還與外部環(huán)境發(fā)生相互作用。系統(tǒng)接受環(huán)境的物質(zhì)、能量或信息的輸入，經(jīng)過系統(tǒng)的變換，再向環(huán)境產(chǎn)生物質(zhì)、能量或信息的輸出

系統(tǒng)的輸入與輸出

第11頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三環(huán)境對系統(tǒng)的作用也稱之為激勵，系統(tǒng)在接受激勵后對環(huán)境的反作用稱之為響應(yīng)

系統(tǒng)的激勵和響應(yīng)

第12頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三在同等降水條件下，不同的地下水系統(tǒng)，由于其巖層、構(gòu)造、地貌乃至分布范圍大小不同,泉流量的變化各不相同。在不同的地下水系統(tǒng)中，以同種方式開采同樣數(shù)量的地下水,地下水位的降低也有很大差別。分析系統(tǒng)輸入與輸出（激勵與響應(yīng)）的對應(yīng)關(guān)系有助于了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的了解有助于我們預(yù)測激勵-響應(yīng)關(guān)系。

第13頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三二系統(tǒng)的類別

在自然界和人類社會中，系統(tǒng)是普遍存在的。從不同的角度，可將系統(tǒng)分成不同的類別，可分為三類：第14頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三1.自然系統(tǒng)

自然系統(tǒng)是由自然物質(zhì)組成的系統(tǒng)，如生物系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、水文系統(tǒng)等。第15頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三2.人工系統(tǒng)

人工系統(tǒng)是為達(dá)到人類需求的目的人為建立起來的系統(tǒng)，如水利、交通等。第16頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三3.自然-人工復(fù)合系統(tǒng)

由人工系統(tǒng)與自然系統(tǒng)組合起來的復(fù)合系統(tǒng)。它既有自然系統(tǒng)的特征，有具備人工系統(tǒng)的特性，如航天導(dǎo)航系統(tǒng)等。第17頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三三系統(tǒng)的特性第18頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三1.集合性

系統(tǒng)由兩個或兩個以上可以相互區(qū)分的要素（或子系統(tǒng)）組成。一個系統(tǒng)常常是由若干子系統(tǒng)有機結(jié)合起來，子系統(tǒng)又是由更小的系統(tǒng)構(gòu)成，形成一個多層次結(jié)構(gòu)。第19頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三2.關(guān)聯(lián)性

組成系統(tǒng)的各部分之間及系統(tǒng)與環(huán)境之間相互聯(lián)系、相互制約、相互作用，即為系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性。第20頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三3.目的性

系統(tǒng)的目的性是指系統(tǒng)都均有特定的功能，即既定的目的。第21頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三4.整體性

系統(tǒng)的整體性是因為系統(tǒng)的各個組成部分構(gòu)成了一個有機整體。各構(gòu)成要素的獨立功能及其相互間的有機聯(lián)系，只能在一定的協(xié)調(diào)關(guān)系下統(tǒng)一與系統(tǒng)整體之中。脫離了整體性，各構(gòu)成要素的功能及要素間的作用就失去意義

第22頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三5.不確定性

系統(tǒng)的不確定性是因為系統(tǒng)中某些不能用確定性方法描述其狀態(tài)構(gòu)成要素。其組成部分的活動或者由于人們的認(rèn)識尚未完全掌握其規(guī)律，或者由于活動帶有一定的隨機性，而只能用統(tǒng)計手段反應(yīng)其活動狀態(tài)和進程，這就使系統(tǒng)具有不確定性。

第23頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三6.環(huán)境適應(yīng)性任何系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，必定與外部環(huán)境發(fā)生物質(zhì)的能量的和信息的交換，以適應(yīng)外部環(huán)境的變化，這就構(gòu)成系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。

第24頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

第二節(jié)水資源系統(tǒng)的構(gòu)成與變化一水資源系統(tǒng)的構(gòu)成二水資源系統(tǒng)的影響因素第25頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三一、水資源系統(tǒng)的構(gòu)成

將系統(tǒng)思想、概念、理論與方法應(yīng)用于水資源系統(tǒng)的研究與實踐，就構(gòu)成了水資源系統(tǒng)分析。地表水資源和地下水資源是人類開發(fā)利用的主要對象，也是迄今為止唯一可實施人為控制、水量分配調(diào)度和科學(xué)管理的水資源形式。所以，在供水工程學(xué)中主要側(cè)重于地表水資源和地下水資源，把具有相互聯(lián)系的這兩類水資源視為一個有機整體——水資源系統(tǒng)，進行綜合評價、水量開發(fā)利用調(diào)度和科學(xué)管理。第26頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

水資源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第27頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

考慮到地表水、地下水的運動方式、賦存條件差異明顯，且以不同的結(jié)構(gòu)形式組成各自的實體系統(tǒng)（地表水系統(tǒng)、地下水系統(tǒng)），而且無論地表水系統(tǒng)還是地下水系統(tǒng)，可供開發(fā)利用的水與不能列入資源范疇的水總是共處于同一河系或滲流場之中，兩者之間在水量、水質(zhì)上有著不可分割的關(guān)系。因此，在進行適量評價和制定開采方案之前，必須分別查明地表水系統(tǒng)和地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性、系統(tǒng)與外界環(huán)境的物能交換關(guān)系，即查明地表水、地下水的分布特征及補給、徑流、排泄規(guī)律。

第28頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三二水資源系統(tǒng)的影響因素1.自然條件下水資源的變化2.人類活動對水資源質(zhì)與量的影響3.水資源自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展第29頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三1.自然條件下水資源的變化

水資源的質(zhì)與量及其分布狀況是自然歷史發(fā)展的產(chǎn)物，它們既有歷史繼承性的一面，又有不斷變化發(fā)展新生性的一面。地史學(xué)、地貌學(xué)、古水文地質(zhì)及古氣候的研究成果證明了水文循環(huán)是個不斷演化的過程，而且也提供了追溯宏觀演化軌跡的重要線索和有力證據(jù)，為研究水資源自然變化打下了基礎(chǔ)。

第30頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三古氣候的研究表明，第四紀(jì)全球氣候變化的基本特征是：地球高緯度地區(qū)是冰期與間冰期的交替；中低緯度地區(qū)則是干旱期與濕潤器的交替。由于這種交替變化，不同地區(qū)的降水、蒸發(fā)都有明顯的差異。除受全球氣候變化的影響外，自晚新世開始到上新世-更新世強烈隆升的青藏高原對我國氣候的變化、地形地貌的再造、生態(tài)的演替以及水文循環(huán)的重組都具有極深遠(yuǎn)的影響，直接關(guān)系到我國水資源的分布格局和今后長期的演化趨勢。第31頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

氣候、地質(zhì)、植被的演化最終形成了現(xiàn)今的水資源分布狀況，其標(biāo)志為：我國的四大水文循環(huán)系統(tǒng)的形成（太平洋水文循環(huán)系統(tǒng)、印度洋水文循環(huán)系統(tǒng)、北冰洋水文循環(huán)系統(tǒng)和鄂霍次克海水文循環(huán)系統(tǒng)）；黃河、長江等幾條東西向大河在最近100萬年間相繼貫通入大海，確定了我國以及流域的分布格局；新構(gòu)造運動促使了地形的分異，山地、盆地、平原（高原）稱為三大階梯中次一級的地貌單元，它們的組合使地表水、地下水分布埋藏形態(tài)多樣化。第32頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

作為自然系統(tǒng)的一個局部或過程片段，水資源中小時空尺度的變化總是伴隨自然條件的宏觀改變，以十分活躍的方式表現(xiàn)出來。有資料表明，受氣候變化的影響，近百年來我國西北的山地冰川有進有退，總的趨勢是退縮。第33頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三2.人類活動對水資源質(zhì)與量的影響

人類活動直接影響著水資源的數(shù)量、質(zhì)量及時空分布。人類活動對水資源影響的方式可分為兩種：一種是對水資源的間接干預(yù)，即通過環(huán)境的變化影響水資源系統(tǒng)的輸入輸出過程；另一種是以改變水資源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式直接干擾，改變水資源的自然狀態(tài)。第34頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第35頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三人類活動的間接干預(yù)可發(fā)生在全球性的宏觀層次上，也可僅限于區(qū)域上。人類活動在全球性宏觀層次上的間接干預(yù)，如人工廢氣排放導(dǎo)致的溫室效應(yīng)；過度采伐及墾殖使水土流失加劇、沙漠化日趨嚴(yán)重等。這些問題相互關(guān)聯(lián)相互影響，可能引起全球變暖、大氣環(huán)流受到干擾、氣候異常，從而使一些國家和地區(qū)降水過多出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，而另一些國家和地區(qū)連年干旱、水資源匱乏，甚至?xí)蛏鷳B(tài)退化導(dǎo)致區(qū)域水文循環(huán)過程的永久性變異。人類活動在區(qū)域?qū)哟紊系拈g接干預(yù)，主要是指那些規(guī)模較小、僅限于小區(qū)域內(nèi)的各種人為活動，如封山育林小流域治理、都市建設(shè)等。第36頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第37頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

開發(fā)利用水資源是人類對水資源時空分布干預(yù)的直接方式。修建水庫就是把天然河流的線狀源變?yōu)槊鏍钤?，引水渠系則完全是人工的線源或網(wǎng)狀的源以及開采地下水必然使自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及物能傳輸過程發(fā)生改變，形成新的水文情勢。

第38頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

例如，攔截地表水有可能使下游河段過水量減少，甚至干枯，導(dǎo)致河流對地下水補給量的銳減，區(qū)域地下水位降低，如海水量減少。從地表水體引水或跨流域調(diào)水，會加大地表水的分支流程，使水的周轉(zhuǎn)期延長，水流的分散性增強，有可能影響到地表水的更新周期和運動節(jié)律，形成新的水量、鹽分的收支關(guān)系。第39頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

地下水的開發(fā)利用也產(chǎn)生類似的問題，不同的是，地下水是以“場”的方式存在的，地下水滲流場和水化學(xué)場的人為變異一般較緩慢，延遲效應(yīng)卻更為突出，而且抽水井的位置、開采強度和抽水歷時過程對滲流場、水化學(xué)場最終形態(tài)的塑造是關(guān)鍵性的。

第40頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

總之，水既是一種自然資源，又是重要的環(huán)境要素。水資源系統(tǒng)的變化會影響環(huán)境，而環(huán)境的變化又導(dǎo)致水資源系統(tǒng)的變異。正因為兩者具有相互依存互為因果的聯(lián)系，人類任何不適當(dāng)?shù)幕顒佣紝⑹闺p方受到損害。尤其是水資源開發(fā)利用策略的失誤，不僅水資源的質(zhì)、量及其時空分布朝著背離人們愿望的方向發(fā)展，而且還可能通過環(huán)境的反饋給水資源的長遠(yuǎn)利用留下難以逆轉(zhuǎn)的苦果。這方面的范例在國內(nèi)外屢見不鮮。第41頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三3.水資源自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展

人類面臨水資源短缺的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為了生存環(huán)境并持續(xù)發(fā)展，應(yīng)尋找一條能使水資源開發(fā)利用得以持續(xù)的道路。由于水資源具有特定的本質(zhì)，其時空變化既有一定的因果性、周期性，又帶有一定的隨機不確定性，對其未來的估計只能是大概的，不可能準(zhǔn)確無誤地進行預(yù)測、評價。此外，水還兼有資源與環(huán)境的二重性，即可開發(fā)利用為人類造福，又會因開發(fā)利用導(dǎo)致水資源自身的變化和環(huán)境的變異，給水資源的永續(xù)利用和人類生存條件帶來不利影響。

第42頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三在水資源永續(xù)利用的問題上，人們始終面對幾個基本矛盾：水資源的有限性與用水量不斷增長、供不應(yīng)求的矛盾；水資源的開發(fā)利用與環(huán)境保護的矛盾；水資源系統(tǒng)供水功能時變性與人們對其穩(wěn)定性的期望之間矛盾。

第43頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

學(xué)者們提出，應(yīng)當(dāng)注意開發(fā)中的平衡技術(shù)，使水資源開發(fā)產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)效應(yīng)與預(yù)計取得的社會效益相平衡。為保證這種平衡的實現(xiàn)，應(yīng)遵循三個不受損害的原則：供飲用的地下水源和土地生產(chǎn)力得到保護的原則；保護生物多樣性不受干擾的原則；可更新的淡水資源不過量開發(fā)的原則。第44頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

我國水資源問題的要害是人工系統(tǒng)與自然系統(tǒng)關(guān)系的失調(diào)，避免導(dǎo)致人工-自然復(fù)合系統(tǒng)的功能障礙，就必須正確地分析兩個系統(tǒng)的耦合關(guān)系，通過對人工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整已順應(yīng)自然系統(tǒng)演化規(guī)律，使人為活動與水資源、水環(huán)境彼此適應(yīng)，達(dá)成和諧、協(xié)調(diào)的新關(guān)系。第45頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)地表水資源系統(tǒng)

一地表水系統(tǒng)的組成要素及結(jié)構(gòu)

二

地表水資源的時空分布

第46頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三一地表水系統(tǒng)的組成要素及結(jié)構(gòu)

1.地表水系統(tǒng)的組成要素

2.地表水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.地表水系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征第47頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

地表水資源系統(tǒng)是水資源系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，因其自身結(jié)構(gòu)、環(huán)境等因素的不同，而其在整個水資源系統(tǒng)有其獨有的特點。第48頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三1.地表水系統(tǒng)的組成要素

地表水系統(tǒng)由水體和流域組合而成。河流、湖泊是分布最廣泛、也是最常見的地表水體。大多數(shù)情況下，湖泊與河流相通。湖泊可以是河流的源頭、中轉(zhuǎn)站或排泄場所，兩者在空間上組成網(wǎng)絡(luò)狀的水系。河流、湖泊中的水，除部分來自地下水的排泄外，絕大部分來自大氣降水。受地形和地表巖土透水能力的控制，大氣降水轉(zhuǎn)化的地表水徑流量也因地而異。第49頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

地形高低起伏形成若干低地，低地被較高的山脊和坡脊環(huán)繞，這些山脊和坡脊稱為分水嶺或分水線。在平原區(qū)，地表面的輕微凸起也可相連成分水線。

陸地表面被長短不一、高低錯落的不同等級分水線分割成大大小小的匯水區(qū)域——流域。域內(nèi)的地形、坡面形態(tài)、地表巖性、植被覆蓋程度是流域的組成要素。除降水的影響外，它們的空間組合決定了河谷、河道、洼地的形態(tài)分布以及地表水的產(chǎn)流情況。第50頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三2.地表水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

地表水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)指地表水體與流域的空間形態(tài)及其相互作用聯(lián)系的方式。在地表水系統(tǒng)中，地表水與流域始終保持著相互依存的共生關(guān)系。這種關(guān)系表現(xiàn)在地表水流在輸送流域產(chǎn)流的同時，通過侵蝕、搬運、堆積作用改造著流域，使河道溝谷的坡降、寬度、長度不斷變化，坡面形態(tài)改觀，甚至?xí)蛩菰辞治g過度發(fā)展，造成河流襲奪，擴大流域的范圍。第51頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三3.地表水系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征

（1）河道的分支性

河流分干流和支流，流入干流的支流稱一級支流，流入一級支流的支流稱二級支流，以此類推。不同級別的支流和干流匯合，形成水系或河網(wǎng)。水系的分支特征常用分叉系數(shù)和河網(wǎng)密度（drainagedensity）表征。一般來說，分叉系數(shù)越大的流域，河網(wǎng)密度也越大。第52頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第53頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三（2）流域的嵌套性

任何一級支流都有相應(yīng)的匯水流域。河流的分支級別與流域級別是一致的。

一個大的流域包含著若干個中等流域，而每個中等流域又包含眾多小流域。我們把不同級別流域疊置、嵌套的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象稱為嵌套性。第54頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三（3）水流運動的單向性

地表水的運動嚴(yán)格受地形的控制，呈現(xiàn)出由高處向低處的流動。雨季時，當(dāng)降水強度超過地表巖土的滲透能力時，會產(chǎn)生地面徑流。這種超滲產(chǎn)流沿坡向進入溝谷、河道，再從低級別支流向高級別支流傳遞，匯入干流。最終由干流的下游出口排出。旱季時，河道的水量主要由地下水的排泄量維持，基本沒有坡面產(chǎn)流，水流仍保持由低級別支流向高級別支流的單向運動。

第55頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三（4）河槽的多變性

河槽（河床），是河谷中經(jīng)常有水流的部分。山區(qū)河谷的形成受地殼運動和水流侵蝕的作用，發(fā)育過程一般以下切為主。斷面呈“V”形或“U”形，斷面狹窄，切割深，河床寬深比一般小于100：1，在峽谷段甚至小于（10：1）～（20：1）。河流的平面形態(tài)常見巨石突起，岸線及不規(guī)則，急變卡口眾多，開闊段與峽谷段相間出現(xiàn)。河床縱坡面坡度很大，形態(tài)不規(guī)則，急灘深槽上下交錯，河道中常出現(xiàn)臺階，形成瀑布。平原河流的河槽主要是受水流側(cè)向侵蝕作用，其平面形態(tài)常分為順直型、彎曲型、分汊型、游蕩型河段，平原型河流河床縱坡平緩，水面比降一般為0.01%~0.1%。第56頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三資料:渭河流域黃土分布面積廣泛，植被覆蓋條件差，夏季多暴雨，因此，水土流失嚴(yán)重，每年有大量泥沙沖入河床，致使渭河成為一條多沙性河流。根據(jù)歷史記載，秦朝和西漢時期，渭河水量充沛，河流航道通暢，船舶可直達(dá)咸陽和長安。東漢以后，渭河流域氣候趨于寒冷，自然植被遭受破壞，黃土區(qū)水土流失加重，航道阻塞，下游曲流相當(dāng)發(fā)育。到隋王朝建立不久，因渭水泥沙經(jīng)常使航道阻塞停滯，水路運輸困難重重，于開皇四年（公元584年），重開漕渠，自大興城（今西安）西引渭水，東至潼關(guān)入河?？梢姰?dāng)時泥沙淤積問題比較突出。唐朝時期（公元670～741年）泥沙問題略有改善，漕運改用水陸交替使用，但困難仍然存在。天寶元年（742年），由于渭水淤積，韋堅又重開漕渠，取名廣運渠。太和元年（公元827年）和開成元年（公元838年）還幾次修過廣運渠。以上歷史資料，說明公元初年，尤其到五世紀(jì)，渭河下游沙苑以東是曲流發(fā)育、流淺沙深，河道隨環(huán)境和水沙條件的變化淤積時輕時重的狀況。第57頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第58頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三44年來長江干流江蘇段河道平均沖淤速率變化注:資料來自《長江干流江蘇段44年來河道沖淤變化的時空特征》地理學(xué)報地62卷第11期第59頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三長江干流江蘇段河道沖淤的時空變化第60頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三二地表水資源的時空分布

（一）地表水量的空間分布特點

（二）地表水在時間上分布特點第61頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三地表水系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，與外界有著物質(zhì)和能量的交換關(guān)系。大氣降水和地下水的輸入是其物質(zhì)輸入的主要方式。地表水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)內(nèi)部水量起著再分配的作用。它們的共同作用決定了地表水的時空分布特點。第62頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三（一）地表水量的時空分布特點1.空間分布不均勻

降水與地表水產(chǎn)流的關(guān)系極為密切，一個地區(qū)降水的多寡直接影響著當(dāng)?shù)氐乇硭Y源的豐富程度。第63頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第64頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三東南沿海各省份是我國降水量最大的地區(qū)，也是徑流深和產(chǎn)水模數(shù)最大的地區(qū)；區(qū)內(nèi)河流十分發(fā)育，河網(wǎng)密度一般超過12.7km/km2。我國中部地區(qū)降水中等，徑流模數(shù)和產(chǎn)水模數(shù)比全國平均值略高，處于中等偏上的水平。秦嶺-桐柏山-大別山以南及武陵山-雪峰山以東，河網(wǎng)密度多在0.5km/km2。西北地區(qū)是我國降水量最少的地域，產(chǎn)水模數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國的平均值，河網(wǎng)密度幾乎小于0.1km/km2。第65頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三地表水在空間上分布不均勻的特點不僅在全國范圍內(nèi)表現(xiàn)出來，而且在一個流域中，諸如長江流域、黃河流域乃至更小的流域中都表現(xiàn)得十分突出。這主要是由地表巖土滲透型、坡度的陡緩及組合形態(tài)、植被覆蓋度和植物種類甚至迎風(fēng)或背風(fēng)的坡向等局部條件的差異所致。地表水主要集中在河道與湖泊中，不是以“場”的形式遍布空間。第66頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三除在降水的短暫時間內(nèi)，坡面可以有薄層水流，大部分時間河間地卻無地表水。只有采用人工集水或挖渠引水的工程方可解決供水問題。在降水不足以形成明顯坡面產(chǎn)流的旱季，地表水的水量主要是由地下水的排泄量提供。河流、湖泊是流域里地勢最低的地方，在一定條件下，它們可以成為地下水的排泄基準(zhǔn)面，為地下水補給地表水創(chuàng)造條件。第67頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

由于各流域河湖的高程不一，有可能地下水的排泄基準(zhǔn)面位于河流的下游。在這種情況下，上游流域不僅得不到地下水補給，河流、湖泊反而成為地下水的補給源。有些小流域有常年性水流，有些小流域在旱季無地表水，或出現(xiàn)某一河段有水而某些河段無水的現(xiàn)象。在山區(qū)和內(nèi)陸河流域，這種情況十分常見。

第68頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三由于地表水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有河道分支性和流域嵌套性的特點，所以河流的級別越高，納入的低級別支流數(shù)目越多，匯流區(qū)的范圍也越大，相應(yīng)的斷面流量就大，表現(xiàn)出水量疊加的特點。應(yīng)該指出，河流斷面的過水量是該段面以上各小流域產(chǎn)流總量。從水資源共享的道理上講，下游過水量應(yīng)屬整個流域，不應(yīng)僅屬于下游地區(qū)。

第69頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三2.地表水在時間上的分布特點

降水在時間上分布不均勻是造成地表水水量變化顯著的主要原因之一。受季風(fēng)氣候的影響，我國大部分地區(qū)都有雨季、旱季之分。雨季地表水流量大，一般會占全年地表徑流總量的70%～80%。旱季地表水流量銳減，一般僅占全年地表水總量的10%～20%，有的地區(qū)甚至小于5%。受多年降水量不均的影響，我國許多河流還存在連續(xù)多年少水與連續(xù)多年豐水的現(xiàn)象。少水期一般可持續(xù)10年左右，較平水年減少水量60%~70%，甚至100%。第70頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

在天然流域中，坡面面積占流域面積的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過河床與水體，可達(dá)80%～90%，地表水量主要靠大氣降水轉(zhuǎn)化的坡面漫流提供。粗糙的地面、滲透能力強的表土、平緩的坡度和茂盛的植被，均可延緩漫流形成。由于河水流量集中，流速快，河床狹窄，河流在空間上的調(diào)蓄能力不強。因此，從整體上說，地表水系統(tǒng)的水量調(diào)節(jié)功能不強，汛期河水洶涌，非汛期水量較小且相對平穩(wěn)。

第71頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

當(dāng)?shù)乇硭c地下水存在季節(jié)性的互補關(guān)系時，地表水的流量級差可以較小。例如，雨季地表水補給地下水，旱季地下水補給地表水，地表水的宏觀動態(tài)將相對平緩。此時，地表水系統(tǒng)水量的調(diào)節(jié)是通過地表水系統(tǒng)與地下水系統(tǒng)的水量耦合關(guān)系來實現(xiàn)的。地表水系統(tǒng)是不斷發(fā)展和演化的。所謂發(fā)展演化主要是指水系和下墊面形態(tài)的宏觀變化。在天然條件下，這種變化較為緩慢往往在數(shù)十年或數(shù)百年的時間里才可顯現(xiàn)出來。當(dāng)研究的時間尺度較小時，可將地表水系統(tǒng)視為宏觀穩(wěn)定。第72頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三地表水量在空間上具有相對恒定的分布格局。相對穩(wěn)定的季節(jié)變化、降水均值、產(chǎn)流條件和流域面積，使每條河流的多年平均徑流量都維持在某一特定水平，并具有年與多年的波動周期，每個流域也具有徑流深，產(chǎn)流模數(shù)等相應(yīng)的特征值。地表水的空間分布格局會因人為活動的干預(yù)在較短的時間內(nèi)發(fā)生改變。第73頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

（二）地表水質(zhì)的時空分布特點

地表水的天然水質(zhì)包括水中的化學(xué)組分和水流攜帶的不溶性物質(zhì)，主要是河流泥沙。我國有1/3的國土面積處于干旱半干旱地區(qū)，植被覆蓋率較低，多山地丘陵，且暴雨頻發(fā)，水土流失現(xiàn)象較突出，河水的泥沙含量普遍較高。黃河和長江的年輸沙量在世界大河中列為泥沙含量的前五名；尤其是黃河的產(chǎn)沙量居世界之首，尤其是黃河中游的各分支流域，土壤侵蝕模數(shù)可達(dá)到5000～20000t/(km2·a)。

河流泥沙量有年內(nèi)和年際變化，集中程度比徑流量更顯著。

第74頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

地表水中化學(xué)組分也具有明顯的地域分布特點，且與降水、流域下墊面的物質(zhì)成分、地表水和地下水的關(guān)系緊密相關(guān)。地表水的礦化度、硬度及酸堿度在區(qū)域上顯示出由我國東南向西北遞增的總趨勢。浙江南部、福建北部和臺灣諸河礦化度均低于50mg/L；西北的某些河水礦化度高于1000mg/L，其他地區(qū)則介于300~1000mg/L之間?；春蛹扒貛X以南諸河總硬度往往低于85mg/L，屬軟水分布區(qū)；河北平原、鄂爾多斯高原、黃土高原和西北各內(nèi)陸盆地，河水的總硬度超過250mg/L，為極硬水分布區(qū)；其余各地的河水總硬度介于兩者之間。河水的酸堿度（pH值），以東南沿海和東北地區(qū)最低，西北地區(qū)最高，全國范圍內(nèi)的多年平均值在6.5~8.5之間。第75頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三地表水中的化學(xué)組分主要來自表層土壤風(fēng)化母巖中的鹽分以及生物活動形成的有機質(zhì)，它們通過地表產(chǎn)流和徑流過程帶入地下水體中。在地下水排泄的河段，地下水中的化學(xué)組分會隨水量的排出進入地表水。由于流域內(nèi)各地段巖性不同，水巖相互作用的條件、作用的充分程度有別，生物活動和地下水補排條件不一，各支流，甚至不同河段的水質(zhì)也會有明顯差異。地表水水質(zhì)在時間上的分布特點主要表現(xiàn)為季節(jié)性和年際間的變化規(guī)律。第76頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三降水作為地表水的主要補給源，對地表水水質(zhì)的影響是顯而易見的。干旱季節(jié)的雨水含鹽量較高，雨季雨水含鹽量較低。如華北平原，旱季雨水含鹽量一般在40mg/L以上，雨季則15~30mg/L。受其影響，雨季河水的礦化度相對較低。長年性河流旱季的水量主要由地下水提供，河水的水質(zhì)在相當(dāng)大的程度上取決于地下水的水質(zhì)。此外，蒸發(fā)作用、土壤及沿河生物作用的活躍程度也對地表水水質(zhì)的動態(tài)產(chǎn)生影響。

第77頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三結(jié)論：地表水水量和水質(zhì)的時空變化規(guī)律取決于大氣降水、地表水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征及地表水系統(tǒng)與地下水水量、水質(zhì)的交換關(guān)系。第78頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)地下水資源系統(tǒng)

一地下水系統(tǒng)的組成要素及結(jié)構(gòu)

二地下水系統(tǒng)與地下水流動系統(tǒng)

三地下水資源的分布特征

第79頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三一地下水系統(tǒng)的組成要素及結(jié)構(gòu)

1.地下水系統(tǒng)的組成要素2.地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

第80頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

地下水主要是指賦存與巖石空隙中水，包括重力水、毛細(xì)水和結(jié)合水。重力水在巖石圈淺部分布最為普遍，數(shù)量最多，并以水流的形式在巖石中運動著。它是人類生活與生產(chǎn)供水的取用對象。這里所討論的水資源主要是指重力水。地下水以系統(tǒng)的形式分布在自然界中，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和水流的運動方式與地表水有著很大差別。

第81頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三1.地下水系統(tǒng)的組成要素

地下水系統(tǒng)的組成要素有：

一是：有賦存與巖石空隙中并不斷運動著的水；二是：具有空隙的巖層。（注：地表水—水體、流域）

第82頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三根據(jù)埋藏條件，地下水可劃分為淺水和承壓水。從成因的角度地下水又可區(qū)分為滲入水、沉積水和內(nèi)生水。地下水還可按巖層空隙的形態(tài)分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。第83頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

滲入水是現(xiàn)代大氣降水和地表水下滲補給形成的地下水，大部分位于陸地的淺部，具有水交替活躍、積極、運動速度較快的特點。

沉積水是沉積過程中與沉積物同時保存下來的地下水，它可被滲入水驅(qū)替、排出，但速度緩慢。在沉積過程中，隨著上覆堆積物的厚度不斷增大，下部沉積水也會因地層骨架壓密固結(jié)而被擠入上部含水層中，所以，這類水又稱埋藏水。內(nèi)生水是地球深部地質(zhì)作用（如巖漿分異）等原因形成的地下水，對這類水的形成規(guī)律和分布特點目前研究得還不夠深入。第84頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三地下水不能離開巖層而獨立存在，它的賦存形式與運動狀態(tài)都與巖層的空隙特征有著極為緊密的聯(lián)系。因此，空隙巖層被稱為介質(zhì)，并成為地下水系統(tǒng)不可或缺的組成部分。第85頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三介質(zhì)的空隙有孔隙、裂隙、溶穴三種基本形態(tài)。他們以一定的組合方式存在于巖石中，如只發(fā)育孔隙的松散堆積物被稱為多孔介質(zhì)。原生空隙與裂隙組合的固結(jié)巖石稱雙重介質(zhì)，而在碳酸鹽巖中還可有孔隙、裂隙、溶穴并存的情況。

第86頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

由于地層的巖性與空隙的種類、發(fā)育程度有一定的內(nèi)在聯(lián)系，可以根據(jù)巖性大略鑒別哪些為透水（含水）巖層，哪些是隔水巖層。

必須注意：通常所講的透水層或隔水層均是相對的概念，任何一種巖石都不可能是絕對不透水的，所謂的隔水層只不過是透水能力較差而已。第87頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三在地下水系統(tǒng)中，含水介質(zhì)與隔水介質(zhì)并非都是以連續(xù)穩(wěn)定的層狀形態(tài)分布的，即使是沉積巖，也存在“同時異相”的問題，這一點在松散的陸相堆積物中表現(xiàn)得尤為突出。

除巖層本身的性狀外，構(gòu)造運動對介質(zhì)的空隙發(fā)育程度及其展布方向起到一定的控制改造作用，如褶皺、斷裂等。第88頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三嘉峪關(guān)東西盆地斷層第89頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三結(jié)論：

地下水系統(tǒng)中的空隙分布格局是極其復(fù)雜的，地下水系統(tǒng)內(nèi)部的水流運動特征，水量及水質(zhì)的分布規(guī)律也因地而異，不可能依據(jù)某種通用的標(biāo)準(zhǔn)進行調(diào)查研究，而是具體條件具體分析，查明地下水分布埋藏特征和補、徑、排規(guī)律，深入地研究地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)才是問題的關(guān)鍵。第90頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三2.地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為兩類，即硬結(jié)構(gòu)和軟結(jié)構(gòu)。第91頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

硬結(jié)構(gòu)

是指介質(zhì)的空隙特征及其空間分布格局。它與地層的成因、巖相分布、巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地貌特征有直接的關(guān)系。之所以把介質(zhì)的機構(gòu)稱為硬結(jié)構(gòu)，是因為與地下水水量、水質(zhì)的時空變化相比，他們顯得更為穩(wěn)定、固化。

第92頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

軟結(jié)構(gòu)

是指地下水的運動形式、水量與水質(zhì)的時空分布格局及不同子系統(tǒng)間水量、水質(zhì)的交換關(guān)系。由于地下水具有動態(tài)變化，且在人類活動的干擾下，地下水的補給、徑流、排泄特征以及各種水量交換關(guān)系會發(fā)生改變，顯得較“軟”，故稱軟結(jié)構(gòu)。

第93頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三地下水系統(tǒng)中的兩種結(jié)構(gòu)是密不可分的，無論是研究地下水系統(tǒng)的水量、含鹽量、熱量均衡和時空變化規(guī)律，還是評價地下水資源、制定開發(fā)利用方案，都需將兩者一并考慮。但由于研究的目的不同，在實際工作中有時會側(cè)重硬結(jié)構(gòu)的分析，而有時候又會側(cè)重軟結(jié)構(gòu)的分析。第94頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三二地下水含水系統(tǒng)與地下水流動系統(tǒng)

地下水系統(tǒng)有兩種類型，即地下水含水系統(tǒng)和地下水流動系統(tǒng)。第95頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第96頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三1.地下水含水系統(tǒng)

（1）地下水含水系統(tǒng)定義

由邊界圈圍的、具有統(tǒng)一水力聯(lián)系的含水地質(zhì)體。一個含水系統(tǒng)往往有含水介質(zhì)和相對的隔水介質(zhì)組成，它既包括飽水帶又包括非飽水帶。由該定義可以看出，所謂地下水含水系統(tǒng)，嚴(yán)格地說，應(yīng)稱為地下水匯水含水系統(tǒng)。第97頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三（2）含水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)地下水含水系統(tǒng)在概念上更側(cè)重于介質(zhì)的透水性和不同介質(zhì)的空間組合形態(tài)，即硬結(jié)構(gòu)。這對于闡明地下水的分布埋藏特征和補給、徑流、排泄的宏觀規(guī)律方便、直觀，易于被人們理解。第98頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三根據(jù)不同的地質(zhì)背景條件，地下水含水系統(tǒng)又可分為基巖含水系統(tǒng)和松散堆積物含水系統(tǒng)?；鶐r含水系統(tǒng)由固結(jié)成巖的地層組成，巖層的透（含）水性主要取決于構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度。原生空隙除少數(shù)巖漿巖外，一般水文地質(zhì)意義不大。第99頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

脆性層狀巖層（如灰?guī)r、白云巖、砂巖），張性裂隙發(fā)育，且連通性好，常稱為良好的含水介質(zhì)。柔性巖層（如頁巖、泥巖），裂隙雖密集，但裂隙寬度小且切穿性差，仍保留相對隔水的特性。塊狀巖石（巖漿巖、變質(zhì)巖），構(gòu)造裂隙發(fā)育，隙間距大且不均勻，可能出現(xiàn)若干互不連通的裂隙系統(tǒng)，各系統(tǒng)之間無明顯水力聯(lián)系，形成所謂脈狀裂隙水。第100頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三在基巖含水系統(tǒng)中，含水介質(zhì)的分布,埋藏條件與地層的層序、構(gòu)造關(guān)系密切。在一定的條件下，某一含水巖層具有獨立的補、徑、排過程，可成為獨立的含水系統(tǒng)。而在大多數(shù)情況下，各巖層通過裂隙斷裂相互溝通，共同參與地下水的補、徑、排的活動。由于裂隙巖溶發(fā)育程度不一，開放程度的差異，不同巖層或在統(tǒng)一巖層的不同地段上會存在相對富水和相對貧水的區(qū)別以及水交替快捷、活躍和相對滯緩的分帶現(xiàn)象。第101頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第102頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三（3）含水系統(tǒng)的邊界基巖含水系統(tǒng)是相對獨立的含水地質(zhì)體，因而，系統(tǒng)邊界的確認(rèn)是系統(tǒng)分析的又一重要內(nèi)容。基巖含水系統(tǒng)的邊界應(yīng)包括東、西、南、北、上、下六個界面，由于系統(tǒng)的總體性狀很復(fù)雜，邊界數(shù)目或多或少，不一定都呈六面體。第103頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

邊界的性質(zhì)主要分為相對隔水的或透水的?；鶐r的頂面是上部邊界，當(dāng)透水巖層出露地表或直接與含水的松散堆積物接觸時，該邊界面是透水邊界。若相對隔水巖層處在同樣位置上，則為相對隔水邊界?；鶐r含水系統(tǒng)的邊界類型如圖2-10所示。第104頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第105頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

松散堆積物含水系統(tǒng)大都發(fā)育在新生代構(gòu)造沉降盆地或沉降帶中。堆積物的厚度、巖性分布與地形地貌關(guān)系密切。由于形成的時代新，構(gòu)造活動的影響微弱，未經(jīng)歷成巖階段，介質(zhì)中的空隙（如卵礫石、砂礫石、中粗砂等）具有良好的導(dǎo)水和儲水特性，常常構(gòu)成良好的含水介質(zhì)。第106頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

松散堆積物含水系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，卵礫石和砂礫石廣泛分布在大型沖洪積扇的進山前地帶，形成的時代可跨越整個第四紀(jì)，各代之間沒有明顯的巖性分界面，總厚度大，水力聯(lián)系密切。從介質(zhì)的總體形態(tài)上來看，它是一個統(tǒng)一的含水體。在某一垂向剖面上，含水介質(zhì)和相對隔水的介質(zhì)往往呈現(xiàn)出似層非層，似透鏡體又非透鏡體的組合特點。第107頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第108頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

處于構(gòu)造沉降盆地的松散堆積物含水系統(tǒng)，通常被盆地側(cè)緣和底部的基巖圍限。若基巖相對隔水，這些邊界則為相對隔水邊界。當(dāng)邊界面為基巖含水層與松散堆積物含水層的界面時，邊界為透水的。松散堆積物含水系統(tǒng)的頂部邊界是地表面。該邊界是地下水系統(tǒng)與大氣、地表水系統(tǒng)進行物能交換的界面。

第109頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第110頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三第111頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三一個完整的松散堆積物含水系統(tǒng)往往具有很大的規(guī)模，而實際研究區(qū)的范圍可能要小得多。因此，松散堆積物含水系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而地下水流動系統(tǒng)的概念為處理這類問題提供了理論和分析方法。第112頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三2.地下水流動系統(tǒng)

地下水流動系統(tǒng)是只有源到匯的流面群構(gòu)成的，具有統(tǒng)一時空演變過程的地下水統(tǒng)一體。地下水流動系統(tǒng)的概念是以地下水系統(tǒng)的軟結(jié)構(gòu)的認(rèn)識為基礎(chǔ)的。第113頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

地下水流動系統(tǒng)的分析，可以用定性和半定量的方法，也可用定量計算的方法。定性和半定量的方法是利用野外勘察獲取的水頭等值線圖、水壓-深度曲線圖以及測高曲線等，通過對壓力增量的分析或利用具有代表性的水化學(xué)資料來推斷，這種方法適用于區(qū)域大、資料點少的情況。定量計算的方法主要是通過數(shù)值模擬得出的網(wǎng)流圖（見冰溝例子）來分析，這種方法需要的資料較多，研究結(jié)果也更精確。第114頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

地下水從補給區(qū)向排泄區(qū)的運動，由連接源與匯的流面反映出來。流面有方向，而長度不一，流面群有疏有密，根據(jù)這些特點可以判斷地下水質(zhì)點的運移方向、徑流途徑和強度。源與匯等級的差別，區(qū)域的源對應(yīng)于區(qū)域的補給區(qū)，局部的源對應(yīng)于局部的補給區(qū)。第115頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

匯，包括天然的地下水滲出帶、泉和人工抽水的井，也有相應(yīng)的等級差別。在一個軟結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地下水系統(tǒng)中，存在著由不同流面群外包面圈閉的局部流動子系統(tǒng)、中間流動子系統(tǒng)和區(qū)域流動子系統(tǒng)。區(qū)域流動系統(tǒng)中嵌套著中間流通系統(tǒng)，中間流動系統(tǒng)由嵌套局部流動系統(tǒng)，從而表現(xiàn)出地下水系統(tǒng)軟架構(gòu)的嵌套（層次）特點。第116頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三由于流面是一種沒有水流穿越的界面，各級源匯間最長的流面及流面群的外包面就是各級子系統(tǒng)的不透水邊界。具有相同等級的不同子系統(tǒng)也按外包面來劃分自己的流場范圍。地下水流動系統(tǒng)的研究對認(rèn)識地下水的補、徑、排過程，水量、水質(zhì)的分布及其動態(tài)變化有著十分重要的實用價值，而在確定地下水系統(tǒng)的內(nèi)邊界時也是一種有效的方法。第117頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三三地下水資源的分布特征

1.地下水分布的地域性

2.地下水在系統(tǒng)中的分帶性3.地下水的動態(tài)變化

第118頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三地下水資源以系統(tǒng)的形式埋藏、分布。作為開放系統(tǒng)，其數(shù)量和質(zhì)量既與氣候、水文地質(zhì)條件有密切聯(lián)系，表現(xiàn)出地域性的分區(qū)特點，又在地下水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)控制下，具有明顯的分帶性。第119頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三(一）地下水分布的地域性

降水作為地下水的重要補給來源，其數(shù)量多寡直接影響地下水資源的數(shù)量。我國年降水量分布不均，總的特點是東南部濕潤多雨，向西北內(nèi)陸逐步遞減。因此區(qū)域地下水的補給模數(shù)也具有大體相同的分區(qū)特點。由于地形和地質(zhì)條件不同，各地地下水類型和水量分布狀況相差較大第120頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三氣候類型年降水量/mm區(qū)域地下水補給模數(shù)/[104m3/(km2·a)]十分濕潤區(qū)＞160030~50（巖溶發(fā)育區(qū)）濕潤區(qū)800~160020~25半濕潤區(qū)400~8005~156半干旱-干旱區(qū)＜400~2001.9~6.9我國降水分布及區(qū)域地下水補給模數(shù)

第121頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三1.我國孔隙水的分布

我國孔隙水以昆侖山-秦嶺-淮河一線為界，分為南北兩個大區(qū)。北區(qū)多發(fā)育大型的新生代構(gòu)造盆地，這些盆地面積巨大，松散沉積物厚，蘊藏豐富的地下水，是我國孔隙水的主要分布區(qū)。其中，西部各內(nèi)陸盆地如塔里木盆地、柴達(dá)木盆地的四周高山區(qū)常年積雪，降水量偏多，盆地邊緣的沙礫石層往往具有良好的地下水補給源，而且蓄水和徑流條件甚佳，水質(zhì)較好，為理想的取水地段。盆地中部氣候干旱，介質(zhì)顆粒較細(xì)，地下水埋藏較淺，積鹽明顯，淺層水礦化度高。第122頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三降水量總體上偏小，使這些盆地的產(chǎn)水模數(shù)一般為（5～7）×104m3/（km2·a），是諸盆地中水資源最貧乏的地區(qū)。我國中東部的構(gòu)造盆地分布有黃淮海平原、松遼平原、長江三角洲平原等，地域廣闊，降水量較多，地下水蘊藏量豐富，區(qū)域地下水產(chǎn)水模數(shù)大于全國平原區(qū)的產(chǎn)水模數(shù)[9.4×104m3/（km2·a）]。第123頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三2.我國巖溶水的分布

我國巖溶水的分布，以長江為界大體分為兩個大區(qū)。在南方，巖溶水主要賦存在晚古生代和早中生代的碳酸鹽巖地層中。該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造多為短軸緊密褶皺，降水充沛，植被茂密，巖溶化強烈且分異明顯，碳酸鹽巖底層的含水層極不均勻。地下水往往集中在溶洞和暗河管道中，并以小型構(gòu)造為單元形成相對獨立的巖溶水系統(tǒng)，地下水的補給模數(shù)可高達(dá)（30~50）×104m3/（km2·a）；但在地表巖溶發(fā)育的地區(qū)，往往因降水和地表水的嚴(yán)重漏失而成為缺水地區(qū)。

第124頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三在北方，巖溶水主要分布在早古生代寒武紀(jì)和奧陶紀(jì)的碳酸鹽巖中，巖溶化程度較南方低，含水介質(zhì)兼有巖溶和裂隙的雙重結(jié)構(gòu)，呈溶隙網(wǎng)絡(luò)狀，連通性好，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有密切的水力聯(lián)系，可形成統(tǒng)一的流場。在大的構(gòu)造控制下，巖溶水系統(tǒng)的規(guī)模巨大，水量豐富，動態(tài)穩(wěn)定，使許多城市和大型企業(yè)供水的開發(fā)對象。第125頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三3.我國基巖裂隙水的分布基巖裂隙水在我國分布面積大，大部分賦存于巖漿巖的淺表層和砂巖之中，除在構(gòu)造破碎強烈的地帶可見到豐富的地下水外，一般含水層稍差，水量不十分豐富。第126頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三（二）地下水在系統(tǒng)中的分帶性

現(xiàn)以洪積扇為例來討論地下水在系統(tǒng)中的分帶性。

第127頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三

第128頁，共143頁，2023年，2月20日，星期三流動系統(tǒng)中水流的運動特征和水化學(xué)垂向變化與分帶特點表現(xiàn)得更為突出、直觀。由圖2-12可以看出，地下水量與水化學(xué)組分的空間分布具有以下特點：第129頁，共143頁，2023年，