水文地質(zhì)學(xué)課件ppt版 10 地下水動態(tài)與均衡

FundamentalsofHydrogeoloy

水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第十章地下水動態(tài)與均衡

10.5人為活動影響下的地下水均衡10.3地下水動態(tài)類型本章內(nèi)容10.2地下水動態(tài)的影響因素10.1地下水動態(tài)與均衡的概念10.4天然條件下的地下水均衡10.6大區(qū)域地下水均衡研究中的一些問題10.1地下水動態(tài)與均衡的概念含水層（含水系統(tǒng)）經(jīng)常與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)、能量與信息的交換，時刻處于變化之中—與時間有關(guān)地下水動態(tài)(groundwaterregime)——在與環(huán)境相互作用下，含水層（含水系統(tǒng)）各要素（如水位、水量、水化學(xué)成分、水溫等）隨時間的變化。地下水均衡（groundwaterbudget）——某一時段、某一范圍內(nèi)地下水水量（鹽量、熱量等）的收支狀況。地下水動態(tài)與均衡的關(guān)系：地下水動態(tài)是地下水均衡的外在表現(xiàn)，地下水均衡是地下水動態(tài)的內(nèi)在原因。地下水動態(tài)的研究包括：影響因素、類型及成果分析。地下水動態(tài)監(jiān)測及分析可解決一系列理論與實際問題：①檢驗并完善前期水文地質(zhì)研究結(jié)論；②查明地下水資源數(shù)量、質(zhì)量及其變化；③為數(shù)學(xué)模擬提供依據(jù)；④為擬定合理的地下水利用、防治方案及措施提供依據(jù)；⑤檢驗實施中的利用、防治方案及措施的合理性。

地下水均衡的研究包括：①均衡區(qū)和均衡期的確定；②均衡方程式的確定；③各收支項的求取；④均衡計算結(jié)果的校核與分析。地下水均衡研究——為擬定合理的地下水利用、防治方案及措施提供定量依據(jù)，檢驗并完善利用、防治方案及措施。10.2地下水動態(tài)的影響因素10.2.1地下水動態(tài)的兩類影響因素地下水動態(tài)是地下含水系統(tǒng)對外界激勵（輸入）轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的響應(yīng)（輸出）。影響地下水動態(tài)的因素分為兩類：①地下水諸要素本身的收支變化，即外界激勵（輸入）因素；②影響激勵（輸入）——響應(yīng)（輸出)關(guān)系的轉(zhuǎn)換因素(影響地下水動態(tài)曲線具體形態(tài)的因素)；以大氣降水入滲補給抬升潛水位為例：

降水——補給地下水系統(tǒng)——水位上升(出現(xiàn)變化）激勵—脈沖式的降水響應(yīng)—波狀信號的信息

地下水水位對外界輸入（降水）響應(yīng)的特點：（1）滯后和延遲現(xiàn)象（2）有疊加現(xiàn)象因外界激勵（或輸入）而引起的系統(tǒng)響應(yīng)（或輸出）的變化幅度是含水系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)作用的結(jié)果某要素（水位）隨時間的變化程度用穩(wěn)定性來恒量動態(tài)穩(wěn)定——變化幅度小動態(tài)不穩(wěn)定——變化幅度大降水補給引起地下水位響應(yīng)——滯后-延遲-疊加河北饒陽地區(qū)地下水位動態(tài)曲線思考？影響地下水位變化（動態(tài)特征）因素有哪些10.2.2氣象（氣候）因素影響下的地下水動態(tài)氣象（氣候）因素—決定動態(tài)總輪廓特點：大面積，普遍產(chǎn)生影響(主要有降水與蒸發(fā)因素)氣象因素表現(xiàn)：降水的年內(nèi)季節(jié)性變化降水的多年變化（如11年周期）降水的晝夜變化與此相對應(yīng)，地下水動態(tài)也有這三種周期性變化晝夜變化--在許多地區(qū)不明顯多年變化--研究周期長年內(nèi)變化--最突出氣象（氣候）因素圖10.2潛水動態(tài)曲線

（1954—1955，北京）

虛線為氣溫；藍(lán)色柱狀為降水量；紅色為潛水位；黃色柱狀為蒸發(fā)量10.2.3水文因素影響下的地下水動態(tài)水文因素

指地表水體的變化對地下水動態(tài)的影響從右圖中可以看出什么規(guī)律？與地表水體的距離有關(guān)

思考？與潛水比較,受河水位影響承壓水動態(tài)有何特點？

10.2.4其他因素影響下的地下水動態(tài)地震、固體潮、潮汐、外部荷載等都會引起地下水要素變化。外力通過改變含水層應(yīng)力狀態(tài)而引起地下水水位變化，并不伴隨地下水儲存量變化。10.2.5人為活動影響下的地下水動態(tài)人類活動增加新的補給來源或排泄去路，影響地下水天然均衡狀態(tài)，從而改變地下水動態(tài)，影響水質(zhì)演變方向。人為因素:包括開采、人工回灌、灌溉、庫渠滲漏、污水排放等

10.2.6影響地下水動態(tài)的地質(zhì)因素地質(zhì)因素是間接因素（相當(dāng)于濾波器）氣候與水文因素決定了一個地區(qū)地下水動態(tài)的總輪廓地質(zhì)因素起修飾作用，濾波或削峰填谷的作用潛水位的埋深：埋深的大小，對滯后-延遲時和變幅的影響包氣帶巖性：K起作用；飽水帶巖性：K和μ均起作用地下水所處的空間部位：補給區(qū)，排泄區(qū)。一般而言，補給區(qū)較排泄區(qū)更不穩(wěn)定

巖溶水動態(tài)10.3地下水動態(tài)類型地下水天然動態(tài)類型：入滲—徑流型、徑流—蒸發(fā)型、入滲—蒸發(fā)型、入滲—弱徑流型潛水、承壓水由于排泄方式、交替程度不同，兩者的動態(tài)特征也不同。10.3.1入滲—徑流型動態(tài)接受降水及地表水補給，以徑流方式排泄；地下水化學(xué)作用以溶濾為主；廣泛分布于山區(qū)及山前；地下水位埋藏深；動態(tài)特點：年水位變幅大而不均，由補給區(qū)到排泄區(qū)，年水位變幅由大到小。水質(zhì)季節(jié)變化不明顯，水土向淡化方向演變。10.3.2徑流—蒸發(fā)型動態(tài)以側(cè)向徑流補給為主，以蒸發(fā)方式排泄；地下水化學(xué)作用以濃縮為主；主要分布于干旱內(nèi)陸盆地遠(yuǎn)山及盆地中心部位；地下水埋藏深度淺，巖性為細(xì)粒土；動態(tài)特點：年水位變幅小而均勻，水質(zhì)缺乏明顯季節(jié)變化，水土向鹽化方向演變。10.3.3入滲—蒸發(fā)型動態(tài)以接受當(dāng)?shù)亟邓a給為主，徑流微弱，就地蒸發(fā)排泄；地下水化學(xué)作用為溶濾—濃縮間雜發(fā)生。分布于半干旱平原和盆地內(nèi)部。受季風(fēng)影響，季節(jié)性干濕變化明顯；在微地貌控制下，局部水流系統(tǒng)發(fā)育；地下水由補給區(qū)向排泄區(qū)短程徑流，地下水位變幅較小。10.3.4入滲—弱徑流型動態(tài)以接受當(dāng)?shù)亟邓a給為主，徑流和蒸發(fā)均微弱；地下水化學(xué)作用以溶濾為主；主要分布于濕潤的平原和盆地；地下水位變幅?。凰|(zhì)季節(jié)變化不大，水土向淡化方向演變。10.4天然條件下的地下水均衡

10.4.1均衡區(qū)與均衡期均衡區(qū)（areaforwaterbalance）

——進行均衡計算所選定的地區(qū)。最好取具有隔水邊界的完整的地下含水系統(tǒng)。均衡期（durationforwaterbalance）

——進行均衡計算的時間段。正均衡——收入大于支出，地下水儲存量(或儲鹽量、熱儲量)增加。負(fù)均衡——支出大于收入，地下水儲存量(或儲鹽量、熱儲量)減少。動態(tài)是均衡的外部表現(xiàn)

10.4.2水均衡方程式—質(zhì)量守恒定律

均衡區(qū)：均衡計算所選定的區(qū)域（三維的）

均衡期：均衡計算的時間段（一個水文年）均衡方程式一般表達(dá)形式：A-B=ΔW

A——收入項；

B——支出項；

ΔW——均衡時段內(nèi)，均衡區(qū)的水量變化量均衡結(jié)果（表現(xiàn)）：正均衡或負(fù)均衡地下水均衡圖示

潛水均衡方程式：

Xf

+Yf

+Zc

+Wu1+Qt

-(Zu+Qd+Wu2

)

=μΔh潛水均衡方程式Xf

+Yf

+Zc

+Wu1+Qt

-(Zu+Qd+Wu2

)

=μΔh

幾種條件下的潛水均衡方程式：干旱半干旱平原區(qū)：忽略Zc

；地形切割微弱Qd→0；無越流時Qt=0；徑流滯緩Wu1

Wu2→0；

Xf

+Yf

-Zu

=μΔh

多年均衡條件下：μΔh=0，則

Xf

+Yf=

Zu

濕潤山區(qū)潛水均衡Zu

=0

Xf

+Yf

=Qd

強烈開采區(qū)

Xf

+Yf

=Q開

10.6大區(qū)域地下水均衡研究中的一些問題堆積平原含水系統(tǒng)地下水均衡模式圖

堆積平原含水系統(tǒng)地下水均衡模式分析用含水系統(tǒng)分析，水量均衡方程：

進行水均衡研究或計算，切記避免重復(fù)；否則會人為地夸大地下水的可利用量，造成不可挽回的損失和后果本章小節(jié)

地下水動態(tài)主要是含水系統(tǒng)水量（鹽量、熱量等）收支平衡狀況的綜合表現(xiàn)。影響地下