第10章 地下水动态与均衡.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第,10,章 地下水的动态与均衡,有关的基本概念,地下水动态,(Ground water regime,),地下水均衡,(Ground water balance),10.1,动态与均衡的概念,动态,(Fluctuation),地下水的各要素（水位、水量、水质、水温、流速、流向等）在自然和人为因素的综合影响下随时间作有规律的变化。,均衡,(Balance),利用质量守恒定律分析地下水在某地区某时段内水量、热量和盐量的收入与支出之间的平衡关系。,水量的收支关系,水量平衡,盐量的收支关系,盐量平衡,热量的收支关系,热量平衡,10.1,动态与均衡的概念,收入支出,正均衡,收入支出,负均衡,均衡区：,进行均衡计算所选定的地区。,均衡期：,进行均衡计算的时间段。,动态与均衡的关系,一般而言，动态是均衡的外部表现，均衡是动态变化的内部原因。,10.1,动态与均衡的概念,研究意义,检验并完善前期水文地质研究结论,查明地下水资源数量、质量及其变化,为拟定合理的地下水利用、防治方案及措施提高依据,检验实施中的利用、防治方案及措施的合理性,10.2,地下水动态的影响因素,地下水动态形成机制,将地下水动态理解为含水层（含水系统）对环境施加的激励所产生的响应。,10.2,地下水动态的影响因素,也,可,理解为含水层（含水系统）对输入信息变换后产生的输出信息。,10.2,地下水动态的影响因素,间断性的降水，通过含水层（含水系统）的变换，将转换成比较连续的地下水位变化或泉流量变化。,影响地下水动态的因素,输入信息因素：气象因素（降水、蒸发、气温、气压）,和水文因素,输出信息因素：地形、地质和人为因素,气象因素：,是影响地下水动态的主要因素。,降水和蒸发：,直接影响地下水的补给与蒸发，从而影响地下水动态。,10.2,地下水动态的影响因素,气温：,影响降水的形式、蒸发强度、浅层地下水水温。,气压：,对潜水位产生伪变化。,潜水位变动伴随的相应潜水储存量的变化为真变化；不反映潜水水量增减的潜水位变化，为伪变化。,一般，气象要素具有昼夜、季节和多年性周期变化，地下水动态也有相似的周期性变化。但存在时间上的滞后现象。,10.2,地下水动态的影响因素,10.2,地下水动态的影响因素,10.2,地下水动态的影响因素,10.2,地下水动态的影响因素,地下水位降落漏斗剖面图,10.2,地下水动态的影响因素,地下水位与开采量关系图,10.2,地下水动态的影响因素,某,库,水位与钻孔水位过程线,10.2,地下水动态的影响因素,开采状态下地下水流态剖面示意图,10.2,地下水动态的影响因素,水文因素,地表水体补给地下水而引起地下水位抬升时，随着远离河流，水位变幅减小，发生变化的时间滞后。河水对地下水动态的影响一般为数百米到数公里，在此范围外，主要受气候因素的影响。,滨海地区海水潮汐的影响，使地下水位呈现一天两次升降的周期性变化。,地质因素,岩性和岩相等的影响是长期缓慢的，它不反映在地下水的周期性变化上。,如岩性、给水度、渗透系数的大小在短期内变化不大，但在较长期内可以逐渐增大。,10.2,地下水动态的影响因素,构造因素是一个区域性的影响因素。,地震、火山活动的影响是短期影响。,在震前地下水位急剧上升、下降、冒砂等，甚至震前地下水化学成分也会改变。,土壤和生植物因素,土壤的影响主要表现为对潜水化学成分的改变，尤其是在土壤盐渍化和沼泽化两地区最为明显。,生植物的影响表现在两个方面：,植物蒸腾对潜水动态的影响；,细菌对地下水化学成分的影响。,10.2,地下水动态的影响因素,人为因素,疏干类型：集水建筑物采水、矿坑排水等各种排水工程；,充水类型：渠道、水库、堤坝、灌溉系统等。,10.3,地下水动态类型,根据排泄方式和水交替条件，潜水的动态类型分为：,入渗,蒸发型：,分布在干旱、半干旱的平原或山间盆地中心，地下水埋深浅。,补给：当地降水、地表水入渗 （但不丰沛）,径流：微弱,排泄：蒸发为主,10.3,地下水动态类型,动态特征：,年水位变幅小而均匀；水质季节变化明显，长期中地下水不断向盐化方向发展，土壤易盐渍化。,入渗,径流型：,分布在山前或山区。,降水与地表水入渗补给丰沛，径流强烈，蒸发微弱。,动态特征：,年水位变幅大而不均（由分水岭到排泄区，年水位变幅由大而小）,10.3,地下水动态类型,水质季节变化不明显，长期中地下水不断趋向淡化。,入渗,蒸发、径流型（弱径流型、过渡型）,分布在降水丰沛的湿润平原或盆地中心。,降水与地表水入渗补给丰沛，径流微弱，蒸发也微弱，仍以径流排泄为主。,动态特征：,年水位变幅小而均匀；水质季节变化不明显，长期中地下水不断向淡化方向发展。,10.3,地下水动态类型,径流,-,蒸发型,分布在干旱内陆盆地远山及盆地中心，地下水埋深浅。,以侧向径流补给为主，蒸发方式排泄,动态特征：,年水位变幅小而均匀，水质缺乏明显的季节性变化，水土向盐化方向演变。,10.3,地下水动态类型,承压含水层的动态类型分为,渗入,-,径流型：,动态变化程度取决于构造开启程度：构造开启程度越高，水交替越强烈，动态变化也越强烈，水质的淡化趋势越明显。,10.4,天然条件下的地下水均衡,主要考虑水量平衡,水均衡方程式,(hydrologic equation),基本关系式：,储量变化,=,收入量,支出量,(W)(A)(B),对陆地上某均衡区在均衡期内，,A,包括：,大气降水量,（,X,）,地表水的流入量,(Y,1,),地下水流入量,（,W,1,）,(,承压水的越流量和侧向补给量,),10.4,天然条件下的地下水均衡,10.4,天然条件下的地下水均衡,凝结水量（,Z,1,）,B,包括：,地表水流出量（,Y,2,）,地下水流出量（,W,2,）,蒸发量（,Z,2,）,W,包括：,地表水变化量（,V,）,10.4,天然条件下的地下水均衡,包气带水变化量（,m,）,潜水变化量（,u,h,）,承压水变化量（,u,e,h,c,）,其中：,u,为,潜水层给水度,h,为,均衡期潜水位变化,u,e,为,承压水层弹性给水度（,=Ss,）,h,c,为承压水测压水位变化值,10.4,天然条件下的地下水均衡,总水均衡方程式,X-(Y,2,-Y,1,)-(W,2,-W,1,)-(Z,2,-Z,1,)=V+m+u,h+,u,e,h,c,潜水均衡,收入项,A,包括：,降水入渗补给量,X,f,地表水入渗补给量,Y,f,凝结水补给量,(,Z,c,),上游断面潜水流入量（,W,u1,）,下伏承压水越流补给量（,Q,t,）,10.4,天然条件下的地下水均衡,10.4,天然条件下的地下水均衡,支出项,B,包括：,潜水蒸发量（,Z,u,）,(,土面蒸发、植物蒸腾,),潜水以泉或泄流形式排泄量（,Q,d,）,下游断面流出量（,W,u2,）,储量变化,W,为：,uh,则潜水均衡方程式为：,u,h=,（,X,f,+Y,f,+Z,c,+W,u1,+Q,t,）,-(Z,u,+Q,d,+W,u2,),10.4,天然条件下的地下水均衡,干旱半干旱平原潜水多年均衡方程式：,X,f,+Y,f,=,Z,u,湿润山区潜水多年均衡方程式：,X,f,+Y,f,=,Q,d,10.5,人为活动下的地下水均衡,评价人类活动对地下水动态的影响，预测水量水质的变化趋势，提出合理调控地下水的措施。,乌兹别克斯坦某灌区潜水均衡方程：,f1-,灌渠水入渗补给量,f2-,田面水入渗补给量,Qr,-,通过排水沟排走的潜水水量,10.5,人为活动下的地下水均衡,以一个水文年为均衡期，经观测计算求得：,31.0=22.7+255.5+77.0+9.2-313.4-20.0,结论：,正均衡，水位上升,620mm,，增加潜水储量,31mm(,=0.05).,长此以往，会产生土壤盐碱化,灌溉水入渗是潜水水位抬升的主因,现有设施排水能力不够,防止盐碱化措施：或减少灌水入渗量或增加排水量,10.6,大区域地下水均衡研究中的问题,大区域均衡计算和各子系统均衡计算时要避免重复计算。举例以下堆积平原：避免,W,2,和,Q,t,的重复计算,10.6,大区域地下水均衡研究中的问题,整个含水系统均衡式：,山前冲洪积平原潜水均衡式：,冲积湖积平原浅层水均衡式：,冲积湖积平原深层水均衡式：,