1、7 地下水動(dòng)態(tài)與均衡,7.1 地下水的動(dòng)態(tài)與均衡的概念7.2 影響地下水動(dòng)態(tài)的因素7.3 地下水天然動(dòng)態(tài)類型7.4 地下水均衡,7.1 地下水的動(dòng)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(shí)刻處于變化之中與時(shí)間有關(guān) 地下水動(dòng)態(tài)的概念 在各種自然和人為因素的影響下，地下水的水位、水量、化學(xué)成分、水溫等隨時(shí)間變化的情況，稱為地下水動(dòng)態(tài).與環(huán)境相互作用下，含水層（含水系統(tǒng)）各要素隨時(shí)間的變化。 地下水均衡的概念 某一時(shí)間段內(nèi)，某一地段地下水水量（鹽量、熱量、能量）收支平衡的數(shù)量關(guān)系，稱為地下水均衡。 地下水的各要素隨時(shí)間變化的原因，在于地下水在不同時(shí)間段內(nèi)補(bǔ)給與排泄的不

2、平衡。 關(guān)系：地下水的動(dòng)態(tài)是地下水均衡的外部表現(xiàn)，而地下水均衡則是地下水動(dòng)態(tài)的內(nèi)在原因。,7.2 影響地下水動(dòng)態(tài)的因素,7.2.1 地下水動(dòng)態(tài)的形成機(jī)制 與環(huán)境的相互作用 降水補(bǔ)給地下水系統(tǒng)水位上升 (出現(xiàn)變化） 地下水水位對(duì)外界輸入（降水）響應(yīng)的特點(diǎn)： （1）滯后和延遲現(xiàn)象 （2）有疊加現(xiàn)象 因外界輸入而引起的系統(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(shí)間的變化程度用穩(wěn)定性來恒量 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定變化幅度小 動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定變化幅度大,地下水動(dòng)態(tài)曲線,降水補(bǔ)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(dòng)態(tài)曲線,思考？影響地下水位變化（動(dòng)態(tài)特征）因素有哪些,7.2

3、.2 影響地下水動(dòng)態(tài)的因素,1、氣象（氣候）因素 特點(diǎn)：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 晝夜變化 降水的 年內(nèi)季節(jié)性變化 降水的 多年變化（如11年周期） 與此相對(duì)應(yīng)，地下水動(dòng)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 年內(nèi)變化 -最突出 多年變化 -研究周期長 偽變化：氣壓、氣溫變化引起井孔中水位發(fā)生變化，是由于與大氣相通的井孔地下水表面壓力的變化，而含水層中的水量并未變化。,氣象要素與潛水位變化關(guān)系曲線圖 1降水量； 2蒸發(fā)量； 3氣溫； 4相對(duì)濕度； 5潛水位埋深,7.2.2 影響地下水動(dòng)態(tài)的因素,2、水文因素 指地表水體的變化對(duì)地下水動(dòng)

4、態(tài)的影響 從右圖中可以看出什么規(guī)律？ 潛水水位隨河水的漲落而漲落，但時(shí)間滯后；與地表水體的距離有關(guān) 思考？河流排泄地下水的情況？ 地下水徑流通暢。潛水位變化幅度小，距河越遠(yuǎn)，變化幅度越大。,7.2.2 影響地下水動(dòng)態(tài)的因素,3、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(gè)地區(qū)地下水動(dòng)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(duì)滯后-延遲和變幅的影響 包氣帶巖性：K起作用,對(duì)滯后的影響 飽水帶巖性：K和均起作用 地下水所處的空間部位：補(bǔ)給區(qū)，排泄區(qū)。一般而言，補(bǔ)給區(qū)較排泄區(qū)更不穩(wěn)定 地質(zhì)因素通過控制含水層本身的結(jié)構(gòu)及賦存環(huán)境，影響補(bǔ)

5、給、排泄的強(qiáng)度及徑流條件，從而影響地下水的動(dòng)態(tài),？分析巖溶水動(dòng)態(tài),山西廣勝寺巖溶泉流量動(dòng)態(tài)曲線,云南噴水洞地下暗河流量動(dòng)態(tài)曲線,7.2.2 影響地下水動(dòng)態(tài)的因素,4、人為因素 包括開采、礦區(qū)疏干排水、人工回灌、灌溉、庫渠滲漏、污水排放等,過量開采地下水的結(jié)果：區(qū)域性地下水水位的持續(xù)下降。,唐山市地下水位變化圖,1969104m3,5944104m3,河北衡水承壓水開采漏斗中心孔水位變化曲線圖,礦區(qū)疏干排水,人工補(bǔ)給、渠道滲漏及農(nóng)灌水的回滲，抬升地下水位 興建水庫，人工抬高地表水位，則可引起近河地段的潛水產(chǎn)生壅水現(xiàn)象。 生活污水、工業(yè)廢水的回滲導(dǎo)致地下水污染,7.3 地下水天然動(dòng)態(tài)類型,潛水、承

6、壓水由于排泄方式、交替程度不同，兩者的動(dòng)態(tài)特征也不同 1、潛水的動(dòng)態(tài)類型三種類型 蒸發(fā)型(滲入-蒸發(fā)型) 主要出現(xiàn)在干旱半干旱地區(qū)地形切割微弱的平原或盆地。 特點(diǎn)：年水位變幅小，各處變幅接近；水質(zhì)季節(jié)變化明顯，總趨勢(shì)是地下水不斷向鹽化方向發(fā)展，并使土壤鹽漬化。 徑流型（滲入-徑流型） 廣泛分布于山區(qū)及山前 特點(diǎn)：年水位變幅大而不均（由分水嶺到排泄區(qū)，年水位變幅由大變?。?；水質(zhì)季節(jié)變化不明顯，總趨勢(shì)是水質(zhì)不斷趨于淡化。,弱徑流型（滲入-蒸發(fā)徑流型） 氣候濕潤的平原與盆地，蒸發(fā)排泄有限，徑流排泄為主，但徑流微弱。 特點(diǎn)：年水位變幅小，各處變幅相近；水質(zhì)季節(jié)變化不明顯，總趨勢(shì)是向淡化方向發(fā)展。 2.

7、承壓水動(dòng)態(tài)類型徑流型 動(dòng)態(tài)變化程度取決于構(gòu)造封閉條件。 構(gòu)造開啟程度愈好，水交替愈強(qiáng)烈，動(dòng)態(tài)變化愈強(qiáng)烈，水質(zhì)的淡化趨勢(shì)愈明顯。 地下水動(dòng)態(tài)的天然類型，可因人為因素的改變而改變。,7.4 地下水均衡,地下水均衡：某一時(shí)間段內(nèi)，某一地段地下水水量（鹽量、熱量、能量）收支平衡的數(shù)量關(guān)系，稱為地下水均衡。 動(dòng)態(tài)是均衡的外部表現(xiàn) 7.4.1 均衡區(qū)與均衡期 地下水均衡是以地下水為對(duì)象的均衡研究。目的在于闡明某個(gè)地區(qū)在某一段時(shí)間內(nèi)，地下水水量（鹽量、熱量）收入與支出間的數(shù)量關(guān)系。 均衡區(qū)：進(jìn)行均衡計(jì)算所選定的地區(qū) 均衡期：進(jìn)行均衡計(jì)算的時(shí)間段（一個(gè)水文年） 均衡結(jié)果（表現(xiàn)）：正均衡或負(fù)均衡,7.4.2 水

8、均衡方程式質(zhì)量守恒,水均衡方程式就是均衡區(qū)在一定均衡期，水的收入量和支出量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 一般表達(dá)形式：A - B = （單位mm） A收入項(xiàng)大氣降水量(X)、地表水流入量Y1、地下水流入量W1、水汽凝結(jié)量Z1； B支出項(xiàng)地表水流出量（Y2）、地下水流出量（W2）、蒸發(fā)量（Z2）； （X +Y1+ W1+ Z1）-（ Y2+ W2+ Z2 ）= X-(Y2 -Y1)-(W2 -W1)- (Z2 -Z1) = 均衡時(shí)段內(nèi)，均衡區(qū)的水量變化量地表水變化量(V)、包氣帶水變化量（m）、潛水變化量（ ）、及承壓水變化量（ ） 均衡結(jié)果（表現(xiàn)）：正均衡或負(fù)均衡,7.4.3 天然條件下潛水的水均衡

9、方程式,潛水均衡方程式： Xf + Yf + Zc + Wu1 + Qt - ( Zu+Qd+Wu2 ) = h,7.4.3 天然條件下潛水的水均衡方程式,Xf + Yf + Zc + Wu1 + Qt - ( Zu+Qd+Wu2 ) = h 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Qd0； 無越流時(shí)Qt =0；徑流滯緩Wu1 Wu2 0； Xf + Yf - Zu =h 多年均衡條件下 ：h =0，則 Xf + Yf = Zu（入滲補(bǔ)給潛水量全部消耗于蒸發(fā)） 濕潤山區(qū)潛水均衡 Zu =0 Xf + Yf = Qd （入滲補(bǔ)給潛水量全部以徑流形式排泄） 強(qiáng)烈開采

10、區(qū) Xf + Yf = Q開 （入滲補(bǔ)給量全部以開采形式排泄）,7.4.3 區(qū)域地下水均衡,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,分區(qū)（三段均衡區(qū)）分析：,用含水系統(tǒng)分析，水量均衡方程：,進(jìn)行水均衡研究或計(jì)算，切忌避免重復(fù)；否則會(huì)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,假定單獨(dú)開采山前平原潛水： 隨著潛水位下降，地下水將不再溢出成泉Qd=0 與沖積平原間水頭差變小，W2減小 隨著潛水位下降，蒸發(fā)減弱，Zu1變小 與山區(qū)地下水水頭差變大，W1增加 地表水與地下水水頭差變大，Yf1增大 潛水淺埋帶水位變深，有利于降雨入滲，可能使Xf1增大。 開采的結(jié)果

11、是山前平原潛水補(bǔ)給量增加，天然排泄量減少。,同時(shí)，對(duì)地表水及相鄰地區(qū)地下水的均衡產(chǎn)生影響。 W2減少及相應(yīng)的Qt減少，使沖積平原承壓水及潛水補(bǔ)給量減少 W1增大，使山區(qū)地下水排泄量增大 Xf1及Yf1增大，使地表徑流減少，從而使沖積平原潛水收入項(xiàng)Yf2變小。,7.4.5人為影響下的地下水均衡,人類活動(dòng)主要通過改變補(bǔ)給量或排泄量來影響地下水的動(dòng)態(tài)。 加入人為造成的含水層的收入或支出項(xiàng)即可 h= Xf + f1+f2+ Qt Zu-Qr 31.0=22.7+255.5+77.0+9.2-313.4-20 結(jié)論： 正均衡，潛水位一年上升620mm，蒸發(fā)量會(huì)逐不斷增加，土壤鹽漬化 原因：灌溉水入滲，排水能力低 措施：減少灌水入滲、加大排水能力,本章小結(jié),地下水動(dòng)態(tài)主要