地下水的补给与排泄.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,#,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,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,地下水的补给与排泄,地下水的补给与排泄,第1页,第八章 地下水补给与排泄,第,1,节 地下水补给,一、概述,排泄,含水层或含水系统向外界释放水量过程。,排泄过程改变,释放水量降低势能；盐量和能量等也随之降低。,研究排泄内容,排泄去路、机制、影响原因及排泄量。,排泄去路（排泄方式）,溢流地表成泉、向地表水泄流、土面蒸发及植物蒸腾以及人工排泄（其规模越来越大，受到重视）。,地下水的补给与排泄,第2页,第八章 地下水补给与排泄,第,1,节 地下水补给,一、概述,地下水存在,两类水质演变,方向不一样,排泄方式,：（,1,）,盐随水去。,盐随水去径流排泄，造成地下水及土壤不停淡化；（,2,）,水去盐留。,水去盐留蒸散排泄，造成地下水及土壤不停盐化。两类不一样排泄方式，对地下水所支撑水文系统及生态环境系统产生深刻影响。没有了补给和排泄，地下水将是“没有生命”一潭死水，地下水支撑相关水文系统和生态环境系统将无法正常运行。,地下水的补给与排泄,第3页,二、大气降水对地下水补给,（一）大气降水入渗机制,涣散沉积物,两种方式：,活塞式、捷径式,1,、,活塞式,在较为理想均质砂层地下水中，因为空隙均匀、当降水强度较小时，入渗水整体下渗，其湿锋面整体向下推进，如同活塞运移入渗方式进行。,第八章 地下水补给与排泄,地下水的补给与排泄,第4页,二、大气降水对地下水补给,2,、捷径式,因为孔隙大小差异，当降水强度较大，入渗水将沿着渗透性良好大孔隙通道优先下渗，同时向下渗通道周围扩散。在接收连续入渗补给后，大通道入渗水将优先抵达地下水面。,地下水的补给与排泄,第5页,二、大气降水对地下水补给,（二）,降水入渗过程包气带含水量改变,t,0,（早期）,t,1,（中期）,t,2,（后期）,t,3,（结束）,W,0,残留含水量,W,S,饱和含水量,地下水的补给与排泄,第6页,三、大气降水补给地下水影响原因,(,一,),地表,降水三个去向,大 气 圈,地 面,包 气 带,水分滞留,含 水 层,取得补给,蒸发,降水,入渗,地表径流（降水,入渗速度）,地下水的补给与排泄,第7页,（,二）平原区降水入渗补给量方程,q,x,=,X,D,S,q,x,降水入渗补给含水层量,X,年降水总量,D,地表径流量,S,包气带水分滞留量,降水入渗补给系数，无因次。,入渗系数，通常为,0.20.4,，南方岩溶地域达,0.8,，西北干旱沙漠地域趋于,0,。,地下水的补给与排泄,第8页,(,三,),影响大气降水补给地下水原因,1,、降水量,降水一个别首先补足水分亏损，然后补给地下水。年降水量多少直接影响补给量多少。,降水入渗系数,年降水量,潜水埋深,关系图,（河北）,地下水的补给与排泄,第9页,(,三,),影响大气降水补给地下水原因,2,、降水特征,间歇性,小雨只湿润土壤表层而又受蒸发及蒸腾返回大气，不组成地下水有效补给。,集中式暴雨,降水强度超出地面入渗能力而个别转化为地表径流，入渗系数偏低。,连绵细雨,不超出地面入渗速率，是最有利补给方式。,（入渗系数）,降水强度,（单位时间内降水量）,间歇小雨 连绵细雨 集中暴雨,地下水的补给与排泄,第10页,(,三,),影响大气降水补给地下水原因,3,、包气带,渗透性（岩性）,与厚度,砂土,砂壤土,壤土,粘土,累积入渗量,mm,200,100,24,h,时间,0,渗透性与渗透量关系,地下水的补给与排泄,第11页,(,三,),影响大气降水补给地下水原因,3,、包气带渗透性（岩性）与,厚度,过浅或过深降水入渗系数都不大；,2-2.5,米后，地下水埋藏越深，入渗系数呈减小趋势。,地下水的补给与排泄,第12页,(,三,),影响大气降水补给地下水原因,4,、植被覆盖率影响,古老牧场,4,8,年牧场,草地,裸地,累积入渗量,mm,60,30,60,min,时间,0,植被对入渗量影响,地下水的补给与排泄,第13页,(,三,),影响大气降水补给地下水原因,5,、地形影响,降水强度,入渗强度，地形坡度将产生影响；,这时：,坡陡：转化为地表径流份额越多，不利于补给地下水；,坡缓：转化为地表径流份额越少，利于补给地下水。,地下水的补给与排泄,第14页,(,三,),影响大气降水补给地下水原因,6,、接收补给区面积,接收大气降水补给区面积越大，降水越多，越利于地下水入渗；相反，假如面积越小，降水越少，越不利于地下水入渗，所以补给量越小。,总之，降水时间越长，降水强度适中，包气带厚度适中，坡度平缓，补给区分布面最广，植被很好，大气降水补给地下水越多。其中,降水时间、强度及包气带厚度,起决定性作用。,地下水的补给与排泄,第15页,四、地表水对地下水补给,（一）不一样地段河流对地下水补给,以常年性河流为例,1,、山区深切河谷,排泄地下水，河流得到补给。,地下水的补给与排泄,第16页,四、地表水对地下水补给,2,、山前河流,因为堆积作用，河床高，地表水常年补给地下水。,地下水的补给与排泄,第17页,四、地表水对地下水补给,3,、冲积平原河流（中游）,补给排泄关系,，随季节而定。,地下水的补给与排泄,第18页,四、地表水对地下水补给,4,、,地上河,补给地下水；,普通河,洪补枯排。,地下水的补给与排泄,第19页,地下水的补给与排泄,第20页,开封柳园口悬河,地下水的补给与排泄,第21页,山东境内黄河,地下水的补给与排泄,第22页,（二）河流对地下水补给过程,以间歇河流为例,1,、汛期开始以垂直入渗为主，,河下形成条带地下水丘。,2,、中期，水丘水位不停抬高，,与河水连成一体。,3,、汛期结束，潜水位普遍,抬高,。,地下水的补给与排泄,第23页,（三）河流补给地下水影响原因,1,、河床面积；,2,、河床透水性；,3,、河床水位与地下水位之差。,（四）,河流补给地下水水量确实定,Q,补,=(Q,上游,-Q,下游,),t,1,、不适用地下河发育地带；,2,、不适用有泉地带；,3,、不适用河流排泄地下水地带；,4,、不适用河床还未润湿时间段。,地下水的补给与排泄,第24页,（五）承压含水层接收降水补给特点,1,、含水层出露于地表或与地表连通处接收补给；,2,、汇水面积较潜水小；,3,、径流长度长；,4,、受到地质结构和地形及含水层分布等地质特征影响。,地下水的补给与排泄,第25页,高出出露点获补给,出露低洼处,在汇水面积内获补给,经过,导水断层,获补给,潜水补给,受汇水面积控制,含水层补给区,f,与汇水区,F,地下水的补给与排泄,第26页,五、大气降水及河水补给地下水水量确实定,（一）平原区大气降水入渗补给量,1,、,计算公式,Q=P,F,*1000,Q,年降水入渗补给量,(m,3,/a),P,年降水量,(mm),入渗系数,F,补给区域面积（,Km,2,),地下水的补给与排泄,第27页,2,、,值确实定,（,1,）,地中渗透仪法,直接测定入渗补给量,q,x,（,2,）利用潜水位改变确定,给水度 潜水位抬升高度,地下水的补给与排泄,第28页,五、大气降水及河水补给地下水水量确实定,（二）山区降水入渗量,因为山区地表水与地下水之间相互转化，所以单独求出降水入渗量很困难。同时因为山区通常以较大河流或大泉集中排泄，所以通常可经过排泄量反求补给量。,Q,地下水排泄量（泉排泄量、河流基流量）,(m,3,/a),f,汇水面积,（,Km,2,),P,年降水量,(mm),地下水的补给与排泄,第29页,六、凝结水补给,特点：,1,、昼夜温差大,（撒哈拉大沙漠昼夜温差,50,）,。,2,、夜间土壤（沙层）温度低，首先本身凝结出水，其次是大气层凝结出水,（敦煌壁画受到凝结水破坏）,。,地下水的补给与排泄,第30页,七、含水层之间补给,1,、承压水补给潜水,地下水的补给与排泄,第31页,七、含水层之间补给,2,、潜水补给承压水,地下水的补给与排泄,第32页,七、含水层之间补给,3,、涣散沉积物中含水层经过“天窗”和越流补给,地下水的补给与排泄,第33页,七、含水层之间补给,4,、含水层经过导水断裂发生联络,地下水的补给与排泄,第34页,七、含水层之间补给,5,、含水层经过钻孔发生联络,地下水的补给与排泄,第35页,七、含水层之间补给,6,、含水层经过弱透水层越流补给,M,H,A,H,B,A,B,主含水层,补给含水层,地下水的补给与排泄,第36页,七、含水层之间补给,越流补给量计算,K,弱透水层垂向渗透系数,H,A,补给含水层水头,H,B,主含水层水头,M,弱透水层厚度,地下水的补给与排泄,第37页,八、人类对地下水补给影响,补给方式：,1,、建造水库 打破地壳重力场分布，小型地震；,2,、浇灌农田 地下水位抬高，土壤盐渍化（浇灌回归水：浇灌渗透补给含水层水量）。,3,、工业生活废水排放：地下水受污染。,4,、有计划、有办法人工补给 其用途：,（,1,）,丰水年或雨季水资源储存；,（,2,）储存冷源（空调用水）；（,3,）控制地面沉降；,（,4,）预防海水倒灌或咸水入侵淡水层；,（,5,）水质净化。,地下水的补给与排泄,第38页,第,2,节,地下水排泄,一、概述,地下水排泄,含水层失去水量过程。,排泄过程改变,排泄含水层水质、水位等也发生对应改变。,研究含水层排泄内容,排泄路径、排泄条件与排泄量等。,排泄方式,泉、河流等地表水体、蒸发、蒸腾、其它含水层含水层、井孔抽汲、渠道坑道等排泄地下水。,地下水的补给与排泄,第39页,第,2,节,地下水排泄,二、泉,泉,是地下水天然露头。,泉类型,依据补给泉含水层性质，泉分为上升泉及下降泉两大类。上升泉由承压含水层补给。下降泉由潜水或上层滞水补给,。,下降泉类型,据出露原因分为侵蚀泉、接触泉与溢流泉。,侵蚀,(,下降,),泉,沟谷切割揭露潜水含水层潜水面时所形成泉。,侵,蚀,泉,地下水的补给与排泄,第40页,第,2,节,地下水排泄,二、泉,接触泉,地形切割到达潜水含水层隔水底板时，地下水被迫从两层接触处出露所成泉。,因为滑坡体破碎、透水性良好，而滑坡床相对隔水，于滑坡体前缘形成接触泉。,地下水的补给与排泄,第41页,溢流泉,隔水底板隆起或透水性急剧变弱潜水含水层，造成水流动受阻而涌溢于地表所成泉。,地下水的补给与排泄,第42页,二、泉,上升泉类型,按出露原因可分为侵蚀,(,上升,),泉、断层泉及接触带泉。,侵蚀,(,上升,),泉,当河流、冲沟等切穿承压含水层隔水顶板时，所形成泉。,地下水的补给与排泄,第43页,二、泉,断层泉,承压水沿导水断层上升，在地面高程低于测压水位处涌溢地表，所形成泉。,地下水的补给与排泄,第44页,二、泉,接触带泉,因为岩浆动力作用和成岩冷凝作用，在岩体边部形成冷凝裂隙（成岩裂隙），同时围岩近接触带附近形成结构裂隙，组成接触带裂隙，地下水沿此裂隙带上升所成泉。,地下水的补给与排泄,第45页,济南泉水成因地质示意图,1,下奥陶纪白云质灰岩；,2,中奥陶纪灰岩；,3,闪长岩及辉长岩；,北部侵入体包围奥陶纪灰岩。南部灰岩区岩溶发育汇聚降水组成补给区。受北部岩体阻挡地下水汇于东南处，成“家家泉水”。,泉城济南地形、地质、水文地质条件分析,地下水的补给与排泄,第46页,三、泉城济南地形、地质、水文地质条件分析,在,2.6km,2,出露,106,个泉，最大总涌水量,5m,3,/s,。,市南为寒武奥陶系单斜山区，地形与岩层均向北倾斜。市区北侧为闪长岩及辉长岩侵入体，包围奥陶纪灰岩。灰岩区降水补给，受岩体阻挡地下水汇于市东南处，成,“,家家泉水,”,。,地下水的补给与排泄,第47页,1,、前震旦纪片麻岩、片岩；,2,、下寒武纪页岩夹砂岩；,3,、中寒武纪鲕状灰岩；,4,、上寒武纪薄层灰岩及页岩；,5,、奥陶纪厚层灰岩；,6,、燕山期花岗岩；,7,、第四系涣散沉积物；,8,、断裂；,9,、涌水量,10L/s,；,12,、温泉；,13,、下降泉；,14,、上升泉,四、据泉出露情况及涌量，判断岩层含水性,地下水的补给与排泄,第48页,四、据泉出露情况及涌量，判断岩层含水性,1,、,片麻岩及花岗岩中，泉数量多，涌水量小于,1L/s,，弱含水层。,2,、,下寒武统页岩夹薄层砂岩，只在断层带有个别小泉，结合岩性可判断本层为隔水层，仅断层带局部导水。,3,、,中寒武统为鲕状灰岩，出露泉不多，但泉涌水量可达,l-10L/s,，为很好含水层。,4,、,上寒武统仅出现个别小泉，结合其岩性分析，基础上可看作隔水层。,5,、,奥陶纪厚层灰岩区，一 是地表水系不发育；二是泉数量不多而涌水量大；三是泉水多出露于本层与其它地层接触带。说明奥陶纪灰岩是补给区和最好含水层。,6,、,断层一些部位分布温泉，说明断层导水且水循环深度大。,7,、,东南部在片麻岩与花岗岩接触带，有一个上升泉，表明接触带一些个别是张开。,8,、,地下水集中排泄于河、湖或海底部时，便形成水下泉。,地下水的补给与排泄,第49页,五、泄流,泄流：,当河流切割含水层时，地下水沿河呈带状排泄现象称为泄流。,地下水补给地表水体时，除个别以,水下泉,（如湖泊、海洋）形式集中排泄外，大多数为分散,线状泄流,。,在河流上选定断面，定时测定河水流量，可得出河流,流量过程线,。,泄流量计算,：最简单分割方法 在流量过程线起涨点,A,起引一线交于退水段,B,点，相当于地下水泄流补给河水量，称作,河流基流,。,主要有三种方法，常见第一个方法，后两种了解即可！,地下水的补给与排泄,第50页,流量过程线分割法推测泄流量,1,、直接分割法,A,：起涨点，作平行线，交于退水线点,B,。,地下水的补给与排泄,第51页,2,、库捷林法,潜水与河水有直接联络时,Q,t,A,B,D,F,E,C,FE,:,河水补给地下水,地下水的补给与排泄,第52页,3,、标准退水曲线法,潜水与河水无直接联络时,作图步骤,（,1,）作退水曲线下包线。选同一测水断面流量过程线退水段，横轴重协议时使退水线尾部最大重合，下包线即是标准退水曲线。,（,2,）标准曲线与实测退水曲线重合，从退水点,A,沿标准退水曲线后沿至,C;B,前沿至,D,。,C,：地下最高水位；,D,：地下最低水位。,t,Q,A,B,t,Q,C,D,地下水的补给与排泄,第53页,六、蒸发,干旱半干旱地域细颗粒堆积平原和盆地，地下水埋藏深度较浅时，土面蒸发与叶面蒸腾是地下水主要排泄方式。,与地下水有两种关系类型：一是与饱水带无直接联络蒸发，另一是饱水带,潜水蒸发。,1,、与饱水带无直接联络蒸发,包气带上部水，不与潜水面发生直接联络。水蒸发排泄造成包气带水分亏缺，影响饱水带接收降水补给份额，但不直接消耗饱水带水量。,蒸发强度取决于气候与包气带岩性。它会使土壤水发生季节性浓缩，但在雨季又可得到降水补充而淡化，土壤在长久中不会累盐，也不会使地下水盐化。,地下水的补给与排泄,第54页,2,、饱水带,潜水蒸发,当潜水面埋藏不深，支持毛细水带上缘离地表较近时，潜水经过毛细上升作用补充支持毛细水，使蒸发得以连续进行。,水分沿毛细管上升气化蒸发，盐分浓缩析出于毛细带上缘。降雨时，盐分重新返回潜水。所以，强烈潜水蒸发将使土壤渍化。,地下水的补给与排泄,第55页,3,、影响潜水蒸发及地下水盐化程度原因,气候、潜水埋藏深度及包气带岩性、以及地下水流动特征。,（,1,）气候愈干燥，蒸发强烈，矿化度高,相对湿度常年小于,50,西北干旱地域，有地方潜水矿化度可达,100,300g/l,；相对湿度经常保持在,80,以上川西平原，尽管地下水埋藏深度很小，但其矿化度也不到,0.5g/l,。,地下水的补给与排泄,第56页,（,2,）潜水面埋深与蒸发量关系,半干旱地域河北石家庄市，潜水蒸发量与水位埋藏深度关系以下列图。小于,2m,时，蒸发量显著增大。,但干旱地域山前埋深达数十米潜水矿化度仍比较高，是干旱气候下气态蒸发结果。,石,家,庄,地下水的补给与排泄,第57页,（,3,）包气带岩性,经过对毛细上升高度与速度而影响潜水蒸发。,砂最大毛细上升高度太小，而粘土与亚粘土毛细上升速度又太低，均不利于潜水蒸发。粉质亚砂土、粉砂等组成包气带，毛细上升高度较大，而毛细上升速度又较快，故潜水蒸发最为强烈。,最大毛细上升高度,粒径,粘土,亚粘土,粉砂,中粗砂,毛细上升速度,地下水的补给与排泄,第58页,（,4,）地下水流动特征,干旱、半干旱地域地下水排泄区是蒸发浓缩作用最为强烈地方。,区域性流动系统,排泄区因为能够聚集更大范围地下水中盐分，蒸发浓缩较,局部流动系统,排泄区更为发育。,干旱、半干旱平原与盆地，利用地表水大量浇灌引发潜水面抬升，潜水蒸发增强，造成次生土地盐渍化。,地下水的补给与排泄,第59页,格尔木,地域蒸发作用,位于格尔木河冲洪积扇上，冲洪积扇南临昆仑山系布尔达汗山和沙松乌拉山，北部为达布逊湖。,达布逊湖,地下水的补给与排泄,第60页,东昆仑山北部洪积扇群,地下水的补给与排泄,第61页,格尔木,格尔木河,格尔木洪积扇,察尔汗盐湖,地下水的补给与排泄,第62页,察尔汗钾岩基地,地下水的补给与排泄,第63页,察尔汗钾岩基地,地下水的补给与排泄,第64页,七、蒸腾,植物生长根系吸收水分，在叶面转化成气态水而蒸发，这便是叶面蒸发，也称,蒸腾,。,试验研究小麦籽粒需要消耗,1200,一,1300,倍体重水量。植被繁茂区年蒸发量约为裸露两倍，个别甚至超出露天水面蒸发量，甚至占总蒸发量,75,。,蒸腾深度受植物根系分布深度控制。在潜水位深埋干旱、半干旱地域，一些灌木根系深达地下数十米。,在渠边植树代替渗沟，以消除因为地下水位上升而引发土壤次生盐渍化。,地下水的补给与排泄,第65页,饥饿草原护田林对潜水位影响,地下水的补给与排泄,第66页,第,3,节 地下水补给与排泄对地下水水质影响,地下水取得矿化度与化学类型不一样补给水，水质也因而发生改变。,干旱地域潜水往往因长久蒸发浓缩而成为高矿化水。,经常取得低矿化水补给地段，如河流沿岸，季节性集水洼地，灌渠两侧等，常可找到适于饮用淡水透镜体。,高矿化水与污染水补给，则使含水层水质恶化。,地下水的补给与排泄,第67页,1,、地下水排泄分类,（,据其对水质影响）,径流排泄,以泉、泄流等为主要排泄方式，其特点是盐随水径流带走。,蒸发排泄,其特点是水排泄掉，而盐份留下。,2,、地下水循环分类,（,据补给与排泄特点）,入渗,径流型,长久循环结果，使岩土与其中赋存地下水向溶滤淡化方向发展；,入渗,蒸发型,长久循环结果，补给区岩土与地下水淡化脱盐，排泄区地下水盐化，土壤盐渍化。,地下水的补给与排泄,第68页,