《水文地质学基础PPT电子教案第五讲 地下水动态均衡和类型.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水文地质学基础PPT电子教案第五讲 地下水动态均衡和类型.ppt（42页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第五讲 地下水动态均衡和类型,Company Logo,地下水的补给、排泄、径流,地下水是通过补给与排泄两个环节参与自然界的水循环补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程排泄：含水层或含水系统向外界排出水量的过程径流：地下水由补给区流向排泄区的作用过程,Company Logo,地下水的补给、排泄、径流,Company Logo,含水系统 与 流水系统,Company Logo,9 地下水动态与均衡,9.1 地下水的动态,9.2 地下水的均衡,Company Logo,9.1 地下水的动态,含水层（含水系统）经常与环境发生物质、能量与信息的交换，时刻处于变化之中与时间有关地下水动态的概念在与
2、环境相互作用下，含水层（含水系统）各要素（如水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化，称之。,Company Logo,9.1.1地下水动态的形成机制,与环境的相互作用降水补给地下水系统水位上升(出现变化）激励脉冲式的降水 响应波状信号的信息地下水水位对外界输入（降水）响应的特点：（1）滞后和延迟现象（2）有叠加现象因外界激励（或输入）而引起的系统响应（或输出）的变化幅度是含水系统内部结构作用的结果某要素（水位）随时间的变化程度用稳定性来恒量动态稳定变化幅度小动态不稳定变化幅度大,地下水动态曲线,Company Logo,降水补给引起地下水位响应滞后-延迟-叠加,Company Logo,
3、河北饶阳地区地下水位动态曲线,思考？影响地下水位变化（动态特征）因素有哪些,Company Logo,9.1.2 地下水动态的影响因素,1、气象（气候）因素决定动态总轮廓特点：大面积，普遍产生影响(主要有降水与蒸发因素)气象因素表现：降水的年内季节性变化降水的 多年变化（如11年周期）降水的 昼夜变化与此相对应，地下水动态也有这三种周期性变化昼夜变化-在许多地区不明显多年变化-研究周期长年内变化-最突出,Company Logo,气象（气候）因素,图93 潜水动态曲线（19541955，北京）虚线为气温；兰色柱状为降水量；红色为潜水位；黄色柱状为蒸发量,Company Logo,9.1.2 地
4、下水动态的影响因素,2、水文因素 指地表水体的变化对地下水动态的影响从右图中可以看出什么规律？与地表水体的距离有关思考？与潜水比较,受河水位影响承压水动态有何特点？,Company Logo,9.1.2 地下水动态的影响因素,3、地质因素 地质因素是间接因素（相当于滤波器）气候与水文因素决定了一个地区地下水动态的总轮廓 地质因素起修饰作用，滤波或削峰填谷的作用潜水位的埋深：埋深的大小，对滞后-延迟时和变幅的影响包气带岩性：K起作用；饱水带岩性：K和均起作用地下水所处的空间部位：补给区，排泄区。一般而言，补给区较排泄区更不稳定 4、人为因素包括开采、人工回灌、灌溉、库渠渗漏、污水排放等,Comp
5、any Logo,9.1.3 地下水天然动态类型,潜水、承压水由于排泄方式、交替程度不同，两者的动态特征也不同 1、潜水的动态类型三种类型蒸发型主要出现在干旱半干旱地区地形切割微弱的平原或盆地。径流型广泛分布于山区及山前弱径流型气候湿润的平原与盆地，蒸发排泄有限，径流排泄为主，但径流微弱。,Company Logo,9.1.3 地下水天然动态类型,2、承压水 径流型动态变化的程度取决于构造封闭条件。构造开启程度愈好，水交替愈强烈，动态变化愈强烈，水质的淡化趋势愈明显。3、人类活动影响下的地下水动态 采排地下水：取水或矿坑排除地下水后，人工采排成为地下水新的排泄去路；含水层或含水系统原来的均衡遭
6、到破坏，天然排泄量的一部或全部转为人工排泄量，天然排泄消失或减少（泉流量、泄流量减少，蒸发减弱），并可能增加新的补给量，影响动态 补给地下水：修建水库，利用地表水灌溉等，增加了新的补给来源而使地下水位抬升，形成新的动态特征,Company Logo,9.2 地下水均衡,均衡：某一时间段、某一地段内，地下水水量（热量、盐量、能量）的收支状况，称为地下水均衡动态是均衡的外部表现9.2.1 地下水均衡方程式质量守恒定律均衡区：均衡计算所选定的区域（三维的）均衡期：均衡计算的时间段（一个水文年）均衡方程式一般表达形式：A-B=WA收入项；B支出项；W均衡时段内，均衡区的水量变化量均衡结果（表现）：正均
7、衡或负均衡,Company Logo,地下水均衡图示,潜水均衡方程式：Xf+Yf+Zc+Wu1+Qt-(Zu+Qd+Wu2)=h,Company Logo,潜水均衡方程式,Xf+Yf+Zc+Wu1+Qt-(Zu+Qd+Wu2)=h几种条件下的潜水均衡方程式：干旱半干旱平原区：忽略Zc；地形切割微弱Qd0；无越流时Qt=0；径流滞缓Wu1 Wu2 0；Xf+Yf-Zu=h 多年均衡条件下：h=0，则 Xf+Yf=Zu湿润山区潜水均衡 Zu=0 Xf+Yf=Qd 强烈开采区 Xf+Yf=Q开,Company Logo,9.2.2 区域地下水均衡,堆积平原含水系统地下水均衡模式图,Company L
8、ogo,堆积平原含水系统地下水均衡模式分析,分区（三段均衡区）分析：,用含水系统分析，水量均衡方程：,进行水均衡研究或计算，切忌避免重复；否则会人为地夸大地下水的可利用量，造成不可挽回的损失和后果,Company Logo,本章小结,地下水动态主要是含水系统水量（盐量、热量等）收支平衡状况的综合表现。影响地下水动态的因素有：气象、水文、地质条件和人类活动。地下水均衡计算，应从系统角度遵循质量守恒定律来分析。地下水量均衡方程式的一般表达式为：收入项 支出项=系统储存量的变化,Company Logo,10 地下水类型-孔隙水,10.1 洪积物中的地下水,10.2 冲积物中的地下水,10.3 黄土
9、高原的地下水,10.4 孔隙含水系统实例分析,湖积物中的地下水参考书中自学,Company Logo,赋存于不同空隙中的地下水特征与地质环境有关10.1.1 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成10.1.2 地下水的特征具明显的分带性（由扇顶扇缘（前）的分带性10.1.3 地下水赋存条件与特征 从沉积物形成时的水动力条件入手，分析沉积岩性的变化规律，到地下水的赋存条件与特征。,10.1 洪积物中的地下水,Company Logo,10.1.1 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成,地形地貌 地形高，陡（扇顶）地形低缓（扇缘）水动力条件 水流集中 分散 流速快（高能区）慢
10、（低能区）,Company Logo,典型地区洪积扇沉积物的分带性,沉积物粒度 粗（砾，粗砂）中砂 细 极细、粘土 沉积特征 分选 差 中等 好,Company Logo,10.1.2 地下水的特征具明显的分带性赋存,透水性（K）好 差 水位埋深 深 浅 渐深（或承压）赋存（深埋区）（溢流区）（下沉区）,Company Logo,10.1.3 地下水赋存条件与特征补给与排泄,补给 好 差 流动交替 V大，交替快 V小，交替慢 排泄 径流排泄 蒸发排泄,Company Logo,10.1.3 地下水赋存条件与特征水化学,形成作用 溶滤作用 浓缩作用 矿化度（TDS）低 中 高 成分与类型 HCO
11、3 SO4 Cl,Company Logo,10.1.3 地下水赋存条件与特征动态与均衡,动态 变幅 大 小 均衡 整体、统一的均衡区景观（环境）缺水区 泉，沼泽 盐渍化区,Company Logo,10.1 松散沉积物地下水赋存条件小结,综合上述分析：分析不同沉积物类型的地下水赋存、运动和水化学特征等（简称水文地质条件），应从沉积物形成时的水动力场到沉积物沉积规律，再到地下水的分带性特征来进行掌握分析问题的思路与方法即：普通地质作用-地质地貌-水文地质条件例如：西北某些新构造运动影响的洪积扇,Company Logo,西北某些新构造运动影响的洪积扇,山前水位埋深 深 浅 深 浅,Compan
12、y Logo,10.2 冲积物（fluvial plain）中的地下水,河流沉积物与洪积物相比：经常性水流作用的结果 河流是线状或带状分布的，横向与纵向差异大；在冲积平原区往往发育有多条河流，呈交织状、发生改道且长期作用冲积平原砂层的几何形态特征冲积物的特征，从垂直河流横向切剖面来分析（郑州黄河中下游为例）：,见后页图,郑州剖面,Company Logo,冲积平原中的河道变迁及砂层的几何形态,A-A，B-B横切剖面砂层多为小透镜体C-C，D-D纵向剖面砂层可以延伸很长。,Company Logo,10.2.1 郑州黄河中下游剖面水文地质剖面,在冲积平原上，古河道与现代河道，地势最高，沉积颗粒较
13、粗的砂，向外，随着地势变低依次堆积亚砂土、亚粘土，在河间洼地的中心部位则堆积粘土。由地势较高（堆积粗粒沉积）的现代与近代古河道，到地势低洼（堆积粘性土）的河间洼地，显示着良好的微地貌岩性地下水分带。,Company Logo,10.2.2 古河道河间洼地：地形与岩性,古现代河道 河间洼地地形 高 低岩性（粒度）粗 细,Company Logo,10.2.3 古河道河间洼地：地下水赋存、补给与排泄,地下水埋深 深 浅补给条件 好 差排泄 径流 蒸发排泄,Company Logo,10.2.3 古河道河间洼地：地下水化学特征,水化学作用 溶滤作用 浓缩作用水型 HCO3 Cl,矿化度（TDS）TD
14、S 低 TDS 高,Company Logo,10.3 黄土高原的地下水（风成作用）,黄土是特定地质历史时期的沉积物在我国西北部广泛、大面积分布，西北部地区又是我国干旱半干旱气候区，水资源严重匮乏，基本上无常年性河流（或地表水），地下水水量也不丰富。赋存于黄土孔隙与裂隙中的地下水是当地人民生活的主要水源。黄土特征：厚度大，结构疏松，粉土含量大于60%，含钙质结合，呈棕黄，微红，棕黑色。黄土形成时期：第四纪中、下更新世（Q2与Q3黄土）,Company Logo,10.3.1 黄土地区的地貌形态,黄土地区的地貌形态：塬、梁峁，黄土杖（撑）地,黄土杖地,Company Logo,山西黄土地区实景照
15、片,右上黄土杖地左下黄土塬、梁右下黄土塬上,Company Logo,10.3.2 黄土高原的地下水特征,塬中 塬边（杖地）水位埋深 中 大 较小 补 给 有利于 不利于 排 泄 弱 较强，强 水化学 溶滤 浓缩 矿化度 中 矿化度大有利打井取水区为塬中心，或边坡地带,Company Logo,10.4 孔隙含水系统实例分析,请自学教材P113，10.5节内容分析问题的方法：沉积环境 水动力条件 沉积规律 地下水特征本章的重点是掌握从沉积物的沉积环境（水动力条件）出发，分析沉积物的沉积规律，进一步分析地下水的特征的思路与方法。重要的知识点是掌握洪积物和冲积物中地下水的赋存、运动、水化学和水动态的分带性特点。第十章结束,
