第七章地下水的补给与排泄(下).ppt

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,*,72 地下水的排泄,概述,1.排泄：含水层或含水系统失去水量的作用过程。,2.排泄研究内容：,1）排泄去路与方式；,2）排泄条件影响因素；,3）排泄量；,4）排泄时的水质变化。,3.排泄去路与方式：,1）泉点状排泄；,2）向河流排泄线状排泄；,3）蒸发与蒸腾面状排泄；,4）含水层之间排泄；,5）人工排泄。,其中，蒸发与蒸腾面状排泄水量时，盐分仍流在地下水中，而其它排泄则水分与盐分一同排走径流排泄。,一、泉,1.泉：是地下水的天然露头。,2.出露位置：在地形面与含水层或含水通道相交点处。山区丘陵及山前地带的沟谷与坡脚，常可见泉，而在平原地区很少有。,3.泉的分类：根据补给泉的含水层的性质进行划分。,1）上升泉：由承压含水层补给；,2）下降泉：由潜水含水层或上层滞水补给。,注意：不能仅仅根据泉口的水是否冒涌来判断是上升泉或下降泉。下降泉泉口的水流也可显示上升运动；反之，通过松散覆盖物出露的上升泉，泉口附近的水流也可能呈下降运动。,3）泉具体类型：根据泉出露原因划分。,下降泉,a.侵蚀泉：沟谷切割揭露潜水含水层时，所形成的泉。,b.接触泉：地形切割达到含水层隔水底板时，地下水被迫从两层接触处出露，所形成的泉。,特例：大的滑坡体前缘常有泉出露。这是由于滑坡体破碎、透水性良好，而滑坡床相对隔水，因此，滑坡体中地下水从滑坡体与滑坡床接触部位（在滑坡体前缘）出露。由此可见，它实质上相当于接触泉，尽管不是由地形切割造成的。,c.溢流泉：潜水流前方的透水性急剧变弱，或隔水底板隆起，潜水流动受阻而涌溢于地表形成的泉。,上升泉,a.侵蚀泉：当河流、冲沟等切穿承压含水层的隔水顶板时的泉。,b.断层泉：地下水沿导水断层上升，在地面高程低于测压水位处涌溢地表形成的泉。,c.接触带泉：岩脉或侵入体与围岩的接触带，常因冷凝收缩而产生隙缝，地下水沿此类接触带上升形成的泉。,上升泉（出露于承压含水层中的泉）,上升泉根据出露条件分为：侵蚀泉，断层泉，接触带泉,泉实例泉城济南：,在2.6km,2,范围内出露106 个泉，其总涌水量最大时达到5m,3,/s。,a.大泉形成条件：必须在地形、地质、水文地质条件十分巧妙地配合下，才可出现成群的大泉。,b.大,泉形成原因：,地质条件：,济南市以南为寒武奥陶系构成的单斜山区，其中奥陶纪灰岩是岩溶水发育的必要条件，而市区北侧为闪长岩及辉长岩侵入体，它包围了舌状奥陶纪灰岩，起到阻挡作用；,地形条件：单斜山区地形向济南市区倾落，使地下水在地势影响下向市区流动；,水文地质条件：奥陶纪灰岩的溶蚀形成了地下水通道，而透水性良好的灰岩接受大范围降水的补给，形成了丰富的地下水；,地形、地质、水文地质条件的配合：地形与岩层均向济南市区倾落，造成了地下水在地势影响下，沿岩层内通道（其中向市区倾落的岩层面是地下水的重要通道）向市区流动，丰富的地下水汇流于济南市的东南。而透水性良好的奥陶纪灰岩被透水性差的闪长岩及辉长岩体（相当于隔水层）组成的口袋状“地下堤坝”的阻挡，被迫出露。因此造成济南“家家泉水”的奇观。,c.泉类型讨论,溢流泉和接触带泉。,济南泉水成因地质示意图,1-下奥陶统白云质灰岩；2-中奥陶统灰岩；3-闪长岩及辉长岩；4-基岩地层界线；5-断层；6-泉群,4.泉在水文地质调查中的重要性,1）重要性：通过研究泉在地层中的出露情况及其涌水量，可以确定岩层含水层类型、性质、富水程度以及水文地质条件等，是开展水文地质调查的一项基本任务。,2）实例说明：分析发育泉的某地地质图。,地质图（附泉）,1-前震旦纪片麻岩、片岩 2-下寒武统页岩夹砂岩 3-中寒武统鲕状灰岩 4-上寒武统薄层灰岩及页岩 5-奥陶纪厚层灰岩 6-燕山期花岗岩 7-第四纪松散沉积 8-断裂 9-涌水量10L/s 的泉 12-温泉 13-下降泉 14-上升泉,1）在发育构造裂隙与风化裂隙的古老片麻岩及燕山期花岗岩中，泉的数量多，而涌水量均小于1L/s，说明这两者都是弱含水层（体）；,2）下寒武统为厚层页岩夹薄层砂岩，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，出露泉虽不多，但泉涌水量可达110L/s，说明是较好的含水层；,4）上寒武统仅出现个别小泉，结合其岩性分析，基本上可看作隔水层；,5）奥陶纪质纯厚层灰岩分布区，有几个值得注意的现象：一是地表水系不发育；二是泉的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。这说明奥陶纪灰岩是本区最好的含水层。,6）从图上还可看出，断层的某些部位分布温泉，说明断层导水且延伸较深；,7）图的右下角，在片麻岩与花岗岩接触带，有一个上升泉，表明接触带某些部分是张开的。,前述泉均为地表泉，当地下水集中排泄于河、湖或海的底部时，便形成水下泉。,二、泄流,1.泄流：当河流切割含水层时，地下水沿河呈带状的排泄。,2.地下水泄流量的求取：通过分割河流流量过程线求地下水泄流量。,1）河流流量过程线：在河流上选定断面，定期测定河水流量，可得出河流流线过程线。,2）分割河流流量过程线得出地下水泄流量。,玛纳斯河1955 年日平均流量过程线补给类型分割图,1-深层地下水补给 2-融雪水补给 3-浅层地下水补给 4-降雨补给,5-高山冰雪融水补给,3）最简单的分割方法直线分割法：,在流量过程线起涨点A 起引一水平线交于退水段的B 点，则图中有阴线部分即相当于地下水泄流补给河水的量。在水文学中此水量称作河流的基流。,注意：雨季河水位与地下水位及其之间的关系将发生变化，因此地下水泄流量不同于旱季。只有当汛期不长时，可用此简便方法粗略估算地下水向河流的泄流量。,流量过程线的直接分割法,三、蒸发,1.蒸发地区及条件：低平地区，尤其干旱气候下松散沉积物构成的平原与盆地中，蒸发与蒸腾往往是地下水主要的排泄方式。,2.蒸发方式：土面蒸发和叶面蒸腾。,3.土面蒸发：,1）土壤水蒸发：土壤水与饱水带无直接联系，因此，不直接消耗饱水带中的地下水。,土壤水组成：土壤位于包气带上部，其中水包括：,孔角毛细水、悬挂毛细水、过路毛细水及结合水。,土壤水蒸发结果：,a.使包气带水分亏缺，会间接影响饱水带接受降水补给的份额，但不会直接消耗饱水带的水量。,b.使土壤水发生季节性的浓缩，但在雨季又可得到降水补充而淡化。,只要不用高矿化度水去灌溉土壤，土壤在长期中不会累盐，也不会使地下水盐化。,土壤水蒸发强度影响因素：,a.气候；,b包气带岩性。,2）潜水蒸发,蒸发前提及过程：,前提：,a.潜水面之上包气带中分布着支持毛细水。支持毛细水是潜水沿着毛细孔隙上升而形成的，与潜水密不可分。,b.潜水面埋藏不深；支持毛细水带上缘离地表较近；大气相对湿度小于饱和湿度。,过程：蒸发使毛细弯液面上的水不断由液态转为气态，逸入大气；潜水则源源不断通过毛细作用上升补充支持毛细水，使蒸发得以持续进行，潜水水量不断消耗。,蒸发,结果：,a.水量消耗；,b.水流带来的盐分浓集于毛细带上缘土壤盐渍化；,c.降雨时，入渗降水淋溶部分盐分重新返回潜水，使地下水不断浓缩盐化。,潜水蒸发影响因素：,a.气候：气候愈干燥，相对湿度越小，风力越大，潜水蒸发愈强烈；,b.潜水埋藏深度：潜水面埋藏愈浅，蒸发愈强烈；,c.包气带岩性：通过其对毛细上升高度与速度的控制而影响潜水蒸发；,砂最大毛细上升高度太小，亚粘土与粘土的毛细上升速度太低，均不利于潜水蒸发；粉质亚砂土、粉砂等组成的包气带，毛细上升高度大，而毛细上升速度又较快，潜水蒸发最为强烈。,d.地下水流动系统的规模：干旱、半干旱地区地下水流动系统的排泄区是蒸发浓缩作用最为强烈的地方。其中区域性流动系统的排泄区由于能够汇集更大范围地下水中的盐分，蒸发浓缩较局部流动系统排泄区更为发育。,注意：干旱、半干旱的平原与盆地，常常由于利用地表水大量灌溉引起潜水面抬升，潜水蒸发增强，从而造成次生的土地盐渍化。,潜水蒸发量与水位埋深关系曲线,4.叶面蒸腾,1）蒸腾：植物在生长过程中，经由根系吸收水分，在叶面转化成气态水而蒸发的过程。,2）蒸腾影响因素：除与土壤水蒸发与潜水蒸发的主要影响因素相同以外，蒸腾的深度受植物根系分布深度的控制。在潜水位深埋的干旱、半干旱地区，某些灌木的根系深达地下数十米，由此可见，蒸腾作用的影响深度是很大的。,3）蒸腾量：蒸腾量可以很大，成年树木的耗水能力相当大，一棵15 年的柳树每年可消耗90m,3,以上的水。,4）蒸腾只消耗水分而不带走盐类。植物根系吸收水分时，也吸收一部分溶解盐类，但是，只有喜盐植物才吸收较多盐分。,饥饿草原护田林对潜水位的影响,四、地下水补给与排泄对地下水水质的影响,1.地下水获得矿化度与化学类型不同的补给水，水质也因而发生变化；,2.干旱地区的潜水往往因长期蒸发浓缩而成为高矿化水。,3.经常获得低矿化水补给的地段，如河流沿岸，季节性集水洼地，灌渠两侧等，常可找到适于饮用的淡水透镜体。,4.高矿化水与污染水的补给，则使含水层水质恶化，这多半是在人为影响下发生的；,5.根据对水质的影响，地下水的排泄可分为两大类：,1）径流排泄：泉、泄流等方式的排泄，其特点是盐随水走，水量排走的同时也排走盐分；,2）蒸发排泄：特点是水走盐留。,6.将补给、排泄结合起来划分的两大类地下水循环：,1）渗入径流型：长期循环的结果，使岩土与其中赋存的地下水向溶滤淡化方向发展；,2）渗入蒸发型：长期循环，使补给区的岩土与地下水淡化脱盐，排泄区的地下水盐化，土壤盐渍化。,渗入-径流型的山区潜水,1-降水补给 2-潜水位 3-地下径流方向 4-泉,入渗-蒸发型的干旱、半干旱平原潜水,1-主要入渗补给区 2-主要蒸发排泄区 3-潜水位 4-地下径流方向,