地下水资源与地下水系统讲义T98

第七章地下水资源与地下水系统

§1地下水资源的特点§2地下水资源分类

§3地下水系统思考：地下水与地表水的共性？地下水与地表水的差异性？地下水与地表水的共性:地球上水资源组成部分均具有流动性和随时间变化性，均是可更新和可再生的资源，均由大气降水转化而来；根据自然界水循环特征分析，地表水与地下水之间相互转化，联系密切，资源量存在很大的重复性。地下水与地表水的差异性:1.地表水分布于地势低洼处，构成当地侵蚀基准面，而地下水分布广泛；2.地表水分布受控于地形条件，而地下水分布则主要受地层、岩性和构造控制；地表水流域范围受地形分水岭控制，而地下水系统范围则不受地表水流域影响，有时可大于地表水流域，有时可小于地表水流域；3.地表水在重力作用下从上游向下游流动，而地下水得到运动不仅受重力作用，也可同时受静水压力作用，局部地下水的运动方向可与地形坡向相反；4.地表水资源量主要决定于地表水流域范围和降水强度，地下水资源量还与地表水入渗条件、岩层空隙和含水层分布等因素相关；5.地表水易遭受污染，水质动态变化大，而降水、地表水向下渗入能够滤去杂质等有害物质而达到自然净化，因而地下水的动态变化相对缓慢和稳定；地下水有较大的储量和调蓄能力，这是地下水资源和地表水资源的主要不同点。全球地表水平均更新期16天，对降水反映迅速，储量小，全球2.1×1012m3，地表水的调蓄能力很差。地下水资源：地球上600米深度内淡水储量10530×1012m3，为河网储量的5000倍，平均更新期长达1400年，因而地下水资源对降水的反映远不如地表水敏感。7.地表水与地下水的发育均具有系统性，但表现形式不同。地表水系统性表现为在一定流域范围内，由主河道与一系列支流组成的河网系统。地下水赋存于岩石空隙之中，其系统性表现为：岩石中的空隙都必然在岩体的一定范围内和一定程度上相互连通，岩体内相互连通的空隙及其中具有水力联系的水便构成一个系统（含水系统）。

§1地下水资源的特点一、地下水资源的概念

地下水资源–––有使用价值的各种地下水量的总称，它属于整个地球水资源的一部分。

地下水的使用价值包括水质和水量两个方面。

二、地下水资源的特点

系统性流动性可恢复性可调节性二、地下水资源的特点

1、系统性

是指由一定的地质结构组织而成的、具有密切水力联系的统一整体。

如：水井、水源地、含水层、含水岩组、含水系统一、地下水资资源的特点2、流动性地下水是流体体，是动态资源，在补给、径流、、排泄的过程中，不不断循环流动动。地下水资资源的数量和和质量随外界界条件变化而而变化。可用地下水的的流量表示地地下水的数量量。一、地下水资资源的特点3、可恢复性地下水资源的的可恢复性(可再生性)是地下水资源源可持续利用的保证。地下下水始终处于于流动状态，，在不断接受受外界水量和和溶质补充的的同时，也将将系统内部水水量连同水中中所含的物质质排泄出去。。在天然条件下下，补排水量量多年间大体体平衡，水量量和水质保持持相对稳定。。一、地下水资资源的特点4、可调节性可调节性主要要针对水量，，指地下水在在系统结构的的作用下，使使不连续的降降水和水量输输入变为相对对连续、均匀匀输出的这种种自然特性。。一般来说，地地表水系统的的水量调节能能力较差，水水量、水位的的动态变化与与降水过程极极为密切，滞后、延迟效效应均不明显，获获得的降水补补给量可以快快速地排出。。一、地下水资资源的特点4、可调节性与地表水相比比，地下水更更具有调节性性。集中的降水补补给可积蓄在季节节变动带中，，然后缓慢释释放，缓慢径径流的路程效效应可平抑各各处来水的波波动，发挥削峰峰填填谷谷的作作用用。。§1地下下水水资资源源的的特特点点1、系系统统性性2、流流动动性性3、可可恢恢复复性性4、可可调调节节性性§2地下下水水资资源源的的分分类类一、、地地下下水水储储量量分分类类20世纪纪70年代代前前，，采采用用H··A··普洛洛特特尼尼科科夫夫地下下水水储储量量分分类类：：天然然储储量量+开采采储储量量动储储量量：：单位位时时间间内内流流经经含含水水层层（（带带））横横断断面面的的地地下下水水体体积积，，即即地地下下水水的的天天然然径径流流量量；；静储储量量：：地下下水水位位年年变变动动带带以以下下含含水水层层（（带带））中中储储存存的的重重力力水水体体积积；；调节节储储量量：：地下下水水位位年年变变动动带带内内重重力力水水的的体体积积；；开采采储储量量：：用技技术术经经济济合合理理的的取取水水工工程程，，能能从从含含水水层层中中取取出出的的水水量量，，并并要要求求开开采采期期内内不不发发生生水水量量减减少少、、水水质质恶恶化化等等不不良良后后果果。。二、、我我国国地地下下水水资资源源分分类类方方案案国家家计计划划委委员员会会1989年颁颁布布国国家家标标准准(GBJ27-88)，建建设设部部2001年颁颁布布《供水水水水文文地地质质勘勘察察规规范范》(GB50027-2001)中仍仍执执行行该该方方案案。。地下下水水资资源源划划分分为为补给给量量、、储储存存量量和和允允许许开开采采量量三类类：：（一一））补补给给量量指天天然然状状态态或或开开采采条条件件下下，，单单位位时时间间内内，，通通过过各各种种途途径径进进入入含含水水层层（（或或含含水水系系统统））的的水水量量。。一般般包包括括地下下水水径径流流补补给给量量、、大大气气降降水水的的入入渗渗补补给给量量、、地地表表水水的的入入渗渗补补给给量量、、越越流流补补给给量量和和人人工工补补给给量量等。。实际际计计算算时时，，按按天然然状状态态和开采采条条件件下两两种种情情况况进进行行。。（一一））补补给给量量首先先计计算算现实实状状态态下下地下下水水的的补补给给量量，，然然后后再再计计算算扩大开采采后可能增加加的补给给量。后者称为为补给增量量（或称诱诱发补给给量、激激发补给给量、开开采袭夺夺量、开开采补充充量等））。1.降水入渗渗的补给给增量：：由于开采采地下水水形成降降落漏斗斗，除漏漏斗疏干干体积增增加部分分降水渗渗入外，，还使漏漏斗范围围内原来来不能接接受降水水渗入补补给的地地区（例例如沼泽泽、湿地地等），，腾出可可以接受受补给的的储水空空间，因因而增加加了降水水渗入补补给量。。由于地下下水分水水岭向外外扩展，，增加了了降水渗渗入补给给面积，，使原来来属于相相邻均衡衡水区或或水文地地质单元元）的一一部分降降水渗入入补给量量，变为为本漏斗斗区的补补给量。。2.地表水的的补给增增量：当取水工工程靠近近地表水水时，由由于开采采地下水水，使水水位下降降漏斗扩扩展到地地表水体体，可使使原来补补给地下下水的地地表水补补给量增增大，或或使原来来不补给给地下水水，甚至至排泄地地下水的的地表水水体变为为补给地地下水。。3.相邻含水水层越流流的补给给增量：：由于开采采含水层层的水位位降低，，与相邻邻含水层层的水位位差增大大，可使使越流量量增加，，或使相相邻含水水层原来来从开采采含水层层获得越越流补给给，变为为补给开开采层。。4.相邻地段段含水层层的增加加的侧向向流入补补给量：：由于降落落漏斗的的扩展，，可夺取取属于另另一均衡衡地段（（或含水水系统））地下水水的侧向向流入补补给量。。某些侧向向排泄量量因漏斗斗水位降降低，而而转为补补给增量量。5.各种人工工增加的的补给量量：开采地下下水后各各种人工工用水的的回渗量量增加而而多获得得的补给给量。注意事项项：注意1：补给增量量不仅与与水源地地所处的的自然环环境有关关。还与与采水构构筑物种种类、结结构和布布局（开开采方案案和开采采强度））有关。。当自然然条件有有利、开开采方案案合理、、开采强强度较大大时，夺夺取的补补给增量量可以远远远超过过天然补补给量。。注意2：开采时的的补给增增量不是是无限制制的。在计算补补给增量量时，应应全面考考虑合理理的袭夺夺，而不不能盲目目无限制制地扩大大补给增增量。从“三水水”转化化的总水水资源的的观点考考虑。注意3：计算补给给量时，，应以天天然补给给量为主主，同时时考虑合合理的补补给增量量。地下下水的补补给量是是使地下下水运动动、排泄泄、水交交替的主主导因素素，它维维持着水水源地的的连续长长期开采采。计算补给给量是地地下水资资源评价价的核心心内容。。二、我国国地下水水资源分分类方案案（二）储存量指储存在在单元含含水层中中的重力力水体积积。又指指地下水水在补给给与排泄泄过程中中，某一一时间段段内在含含水层（（或含水水系统））中储存存的重力力水体积积。（二）储存存量在潜水含含水层中中，储存量的的变化主主要反映映为水体体积的改改变，称称为体（容））积储存存量，可用下下式计算算：W=μμ·F·h式中：W—地下水的的储存量量(m3)；μ—含水层的的给水度度；F—潜水含水水层的面面积(m2)；h—潜水含水水层的厚厚度(m)。（二）储储存量在承压含含水层中中，承压含含水层除除了容积储存存量外，还有有弹性储存存量（承压含含水层压压力水头头的变化化主要反反映弹性性水的释释放，称称为弹性性储存量量）。W弹＝μ*·F·h式中：W弹—承压水的的弹性储储存量(m3)；μ*—贮水(或释水)系数；F—承压含水水层的面面积(m2)；h—承压含水水层自顶顶板算起起的压力力水头高高度(m)。（二）储储存量（二）储储存量注意1：储存量在在地下水水运动交交替和开开采中起起调节作用用。天然条条件下下，储储存量量呈周周期性性变化化，有有年周周期或或多年年周期期。开采条件下下，如果开开采量不大大于补给量量，储存量量仍呈周期期性变化；；开采量超过过补给量时时，由储存存量来补偿偿超过开采采量，使储储存量出现现逐年减少少的趋势性性变化。（二）储存存量注意2：一定期限内内的最小储储存量称为为永久储存存量或静储储量,是在一定周周期内不变变的储存量量。最大与最小小储存量之之差称为暂时储存量量(调节储量)。地下水径流流微弱地区区，暂时储储存量数量量几乎接近近补给量，，可将它作作为允许开开采量。一般情况下下，计算允允许开采量量时不能考考虑永久储储存量。如如果动用了了它，就会会出现区域域地下水位位逐年持续续下降的趋趋势，导致致地下水源源枯竭。（二）储存存量注意3：如果永久储储存量很大大（如含水水层厚度大大、分布又又广的大型型贮水构造造），每年年适当动用用一部分永永久储存量量，使其在在100年或50年内总的水水位降深不不超过取水水设备的最最大允许降降深也是可可以的。例如，美国国得克萨斯斯州高平原原地下水源源地，主要要是消耗静静储量来维维持开采，，据计算，，可持续开开采40—50年。衡水市第四四系孔隙含含水层组水水文地质剖剖面示意图图衡水地区第第四系地下下水流系统统框架衡水市浅层层地下水动动力环境演演化衡水市浅层层地下水动动力环境演演化1980年后不均匀匀开采改变变局部地下下水径流方方向水位呈整体体下降趋势势，1975-2000全区平均累累计下降6.38m衡水市深层层地下水动动力环境演演化冀枣衡漏斗斗底部越来来越开阔、、平展，呈呈整体向纵深发展展全区水位呈呈整体下降降趋势，1970-2000年均下降1.28m。第四系各含含水组地下下水位动态态曲线对比比（三）允许许开采量可开采量，，指通过技术术经济合理理的取水构构筑物，在在整个开采采期内出水水量不会减减少，动水水位不超过过设计要求求，水质和和水温变化化在允许范范围内，不不影响已建建水源地正正常开采，，不发生危危害性环境境地质现象象等前题下下，单位时时间内从含含水系统或或取水地段段中能够取取出的水量量。通过经济合合理、技术术可行的措措施，在不不引起生态态环境恶化化条件下允允许从含水水层中获取取的最大水水量。（四）允许许开采量的的组成1.允许开采量量与开采量量的关系开采量是指指目前正在在开采的水水量或预计计开采量，，它只反映映了取水工工程的产水水能力。开开采量不应应大于允许许开采量；；否则，会会引起不良良后果。允许开采量量取决于地下水的补补给量和储储存量的大小，同同时还受技技术经济条条件的限制制。2.开采量的组组成地下水在开开采以前，，由于天然然的补给、、排泄，补补给与消耗耗总是不平平衡的发展展着，形成成了一个不不稳定的天天然流场。。从一一个个周周期期的的时时间间来来看看，，这这段段时时间间的的总总补补给给量量和和总总消消耗耗量量是是接接近近相相等等的的，，即即Q补≈Q排。在人人工工开开采采地地下下水水时时，，增增加加了了一一个个经经常常定定量量的的地地下下水水排排泄泄点点，，改改变变了了地地下下水水的的天天然然排排泄泄条条件件（（在在天天然然流流场场上上又又叠叠加加了了一一个个人人工工流流场场）），，这这既既破坏坏了了补补给给、、消消耗耗之之间间的的天天然然动动平平衡衡，又又力图图建建立立新新的的、、开开采采状状态态下下的的动动平平衡衡。在开开采采最最初初阶阶段段，，由由于于增增加加了了一一个个人人工工开开采采量量，，必必须须减减少少地地下下水水的的储储存存量量，，使使开开采采地地段段水水位位下下降降形形成成一一个个降降落落漏漏斗斗。。随随漏漏斗斗扩扩大大，，流流场场发发生生了了变变化化，，使使天天然然排排泄泄量量减减少少，，促促使使补补给给量量增增加加，，即即为为补给给增增量量。在开开采采状状态态下下，可可以以用用下下面面水均均衡衡方方程程表示示：：式中中：：Q补–––––––开采采前前的的天天然然补补给给量量（（m3／d）；；ΔQ补–––––––开采采时时的的补补给给增增量量（（m3／d）；；Q排–––––––开采采前前的的天天然然排排泄泄量量（（m3／d）；；ΔQ排–––––––开采采时时天天然然排排泄泄量量减减少少值值（（m3／d）；；Q开–––––––人工工开开采采量量（（m3／d）；；μ–––––––含水水层层的的给给水水度度；；F–––––––开采采时时引引起起水水位位下下降降的的面面积积（（m2）；；Δt–––––––开采采时时间间（（d）；；Δh–––––––在Δt时间间段段内内开开采采影影响响范范围围内内的的平平均均水水位位降降（（m）由于于天天然然补补给给量量与与天天然然排排泄泄量量近近似似相相等等，，即即Q补≈Q排。。Q开＝ΔQ补+ΔΔQ排+μ··F··ΔΔh/ΔΔt这个个方方程程表表明明，，开采采量量由由三三部部分分组组成成：：1）增增加加的的补补给给量量（（ΔQ补），，可可称称为为开开采采夺夺取取量量；；2）减减少少的的天天然然排排泄泄量量（（ΔQ排）），，可可称称为为开开采采截截取取量量；；3）可可动动用用的的储储存存量量（（μ··F··ΔΔh/ΔΔt）。。（1）增增加加的的补补给给量量：：开开采采时时夺夺取取的的额额外外补补给给量量；；（2）减减少少的的天天然然排排泄泄量量：：开开采采后后潜潜水水蒸蒸发发消消耗耗量量的的减减少少、、泉泉流流量量减减少少或或消消失失、、侧侧向向流流出出量量减减少少等等。。实质质上上就就是是由由取取水水构构筑筑物物截截获获的的天天然然补补给给量量。。它它的的最最大大极极限限等等于于天天然然排排泄泄量量，，接接近近于于天天然然补补给给量量；；（3）可动动用的的储存存量是是含水水层中中永久久储存存量所所提供供的一一部分分（枯枯水期期抽水水）3.允许开采量量的组组成允许开开采量量中补给增增量部分，，只能能合理理地夺夺取，，不能能影响响已建建水源源地的的开采采和已已经开开采含含水层层的水水量；；地表表水的的补给给增量量，也也应从从总的的水资资源考考虑，，统一一合理理调度度。3.允许开采量量的组组成允许开开采量量中减减少的的天然然排泄泄量，，应尽尽可能能地截截取，，但也也应考考虑已已经被被利用用的天天然排排泄量量。截取天天然补补给量量的多多少与与取水水构筑筑物的的种类类、布布置地地点、、布置置方案案及开开采强强度有有关。。只要天天然排排泄量量尚未未加以以利用用，就就可以以用天天然补补给量量或天天然排排泄量量作为为开采采截取取量。。3.允许开开采量量的组组成允许开开采量量中可可动用用的储储存量量，应应慎重重确定定。首首先要要看永永久储储存量量是否否足够够大，，再看看现时时的技技术设设备最最大允允许降降深是是多少少，然后后算出出从天天然低低水位位至区区域允允许最最大降降深动动水位位这段段含水水层中中的储储存量量，按按100年或50年平均均分配配到每每年的的开采采量中中，作作为允允许开开采量量的一一部分分。三、地地下水水量之之间的的关系系地下水水各种种量之之间是是相互互联系系、不不断转转化交交替。。永久储储存量量（静静储量量）是是指储储存水水的那那部分分空间间体积积始终终在含含水，，并不不是说说那部部分水水是永永久储储存不不变的的。它它仍然然会转转化为为排泄泄的水水流走走，再再由补补给来来的水水补充充，同同样参参加水水循环环。只有极极少数数在特特殊条条件下下形成成的地地下水水，如如处在在封闭闭构造造中的的沉积积水，，才没没有补补给、、排泄泄量，，而只只有静静储量量。三、地地下水水量之之间的的关系系大多数数自然条条件下下的地地下水水都是是由补补给量量转化化为储储存量量，储储存量量又转转化为为排泄泄量，，处在在不断断的水水交替替过程程中。在开采采条件件下所所取出出来的的水，，都是是由储储存量量中转转化来来的。。由于储储存量量的减减少，，可以以夺取取更多多的补补给量量来补补充；；同时时，又又截取取了部部分天天然排排泄量量，则则使天天然排排泄量量减少少。三、地地下水水量之之间的的关系系天然状状态的的转化化关系系：开采状状态的的转化化关系系：三、地下下水量之之间的关关系各种量的的数量关关系为：：1.在天然状状态下：：若在均衡衡期内，，则ΔQ储→0，上式变变为：Q天补≈Q天排。三、地下下水量之之间的关关系2.在开采状状态下：：式中：Q天补–––––天然补给给量；Q天排–––––天然排泄泄量；ΔQ储–––––储存变化化量；Q实开–––––实际开采采量；Q允许–––––允许开采采量；ΔQ补–––––补给增量量；ΔQ排–––––减少的排排泄量；；ΔQ′补–––––合理的开开采夺取取量；ΔQ′储–––––可动用的的储存量量。三、地下下水量之之间的关关系由于开采采量与补补给量的的不同关关系，可可出现三三种开采采动态类类型水源源地：①稳定型型：任何时间间Q开≤Q天补+ΔQ补；②调节型型：雨季开采采量小于于总补给给量，而而旱季开开采量可可大于总总补给量量。但在在一年或或数年期期间，累累计总开开采量仍仍应小于于总补给给量，即即未动用用储存量量（静储储量）；；③消耗型型：开采量大大于总补补给量，，须动用用消耗储储存量（（静储量量）。三、地下下水量之之间的关关系计算地下下水的允允许开采采量是地地下水资资源评价价的核心心问题。。计算允允许开采采量的方方法，也也称为地地下水资资源评价价方法。。允许开采采量的大大小，主主要取决决于补给给量，还还与开采采的经济济技术条条件及开开采方案案有关。。由于水文文地质条条件的差差异及不不同勘察察阶段取取得的水水文地质质资料丰丰富程度度不一，，以及对对成果的的要求精精度不同同，可采采用不同同的计算算方法。。§3地下水系系统源于：系系统论—20世纪40年由贝塔塔朗菲提提出（老三论论：系统统论、信信息论、、控制论论）（新三论论：突变变论、协协同论、、耗散结结构论））发展于20世纪80年代：在荷兰召召开了首首届关于于地下水水系统的的国际学学术讨论论会（50个国家的的200多名代表表参加））1983年底荷兰兰水文与与地质学学家G.B.Engelen来华进行行了讲学学，“地下水系系统”。20世纪90年代起：：在中国水水文地质质学界得得以迅速速广泛的的应用、、研究与与完善（（地矿部部陈梦熊熊院士，，长春地地院的林林学钰院院士，中中国地质质大学的的地下水水系统小小组等））§3地下水系统系统：由相互作用和和相互依赖的的若干组成部部分结合而成成的具有特定定功能的整体体相互作用，相相互依赖→不不是各部分或或零部件的简简单堆集整体→功能大大于局部（要要素）之和系统方法：用系统思想去去分析与研究究问题方法系统思想：把研究对象看看作一个有机机整体，从整整体角度去考考察、分析与与处理问题的的方法系统目标→系系统整体功能能的最优化（（不是局部））一、地下水系系统的基本概概念二、地下水系系统的特征三、地下水系系统的基本功功能四、地下水系系统的基本结结构五、地下水系系统分析地下水系统的的定义荷兰阿姆斯特特丹自由大学学教授英格伦伦博士地下水系统可可以看作在时时间和空间上上具有四维性性质、能量不不断新陈代谢谢的有机整体体。它可以从从出生、成长长、一直到衰衰老或消失。。主要特征表现现在：（1）边界类型的的模式；（2）容积；（3）结构；（4）阻力或势能能转换能力；；（5）流出系统（6）相邻系统之之间的联系；；（7）水质类型和和模式；（8）地下水系统统的发展“历史”。一、地下水系系统的基本概概念地下水系统的的定义地下水圈呈现现一个多组分分的复杂系统统，其特点表表现为系统内内各组分和其其相邻的系统统（大气圈、、陆上水圈、、生物圈、地地幔层和宇宙宙）的组分之之间的相互作作用。地下水水圈多组分的的概念是以运运移条件和物物质存在形式式都不同的各各系统组分之之间的边界条条件的存在为为前提的。在在此基础上进进行着（水流流和化学物质质）和能量（（热能、势能能）的转换。。苏联H.B.鲍柯夫斯卡娅娅地下水系统的的定义地下水系统的的五个特征：：（1）系统的组成成要素，包括括含水层（承承压和无压））、弱透水层层、隔水层及及其组合关系系；（2）主要含水层层含水空隙的的性质，包括括原生的与次次生的；（3）主要含水层层的岩性，包包括可溶的与与不可溶的；；（4）主要含水层层的贮水与导导水性；（5）主要含水层层的补排条件件。美国R.C.希斯地下水系统的的定义地下水系统是是一个复杂，，包括各种天天然因素、人人为因素所控控制的，具有有不同等级的的互有联系又又互相影响，，在时空分布布上具有四维维性质和各自自特征、不断断运动演化的的若干独立单单元的统一体体。陈梦熊地下水系统的的定义（1）地下水系统统是由若干具具有一定独立立性又互相联联系、互相影影响的不同等等级的亚系统统或次亚系统统所组成。（2）地下水系统统是水文系统统的一个组成成部分，与降降水和地表水水系统存在密密切联系，互互相转化；地地下水系统的的演化，很大大程度上受地地表水输入与与输入与输出出系统的控制制。（3）每个地下水水系统都具有有各自的特征征与演变规律律，包括各自自的含水层系系统、水循环环系统、水动动力系统、水水化学系统等等。（4）含水层系统统与地下水系系统代表两种种不同的概念念，前者具有有固定的边界界，而后者的的边界是自由由可变的。（5）地下水系统统的时空分布布与演变规律律，既受天然然条件的控制制，又受社会会环境、特别别是人类活动动的影响而发发生变化。小结地下水系统示示意图石门寨地质图图地下水系统示示意图柳江盆地石门门寨地质剖面面图二、地下水系系统的特征§2地下水水系统统1.地下水水系统统的层层次性性；；2.地下水水系统统的整整体性性和统统一性性；；3.地下水水系统统与环环境；；地下水水系统统的特特征地下水水系统统由含含水地地质体体及其其输入入、输输出系系统三三部分分组成成，每每一部部分又又由许许多低低层次次的子子系统统组成成。一个地地下水水系统统可以以有若若干个个低层层次的的子系系统。。低层层次子子系统统隶属属并支支撑高高层次次的子子系统统或系系统。。地下下水系系统这这种相相对大大小的的有序序结构构，称称为层层次结结构。。它反反映了了地下下水系系统是是由大大小不不等的的种种种级别别的物物质所所组成成的。。每一一个子子系统统既具具有独独立性性又互互有联联系、、互相相影响响，某某一个个子系系统状状态变变化必必然会会引起起相邻邻子系系统状状态的的变化化。地下水水系统统的层层次性性黄河流流域地地下水水系统统分布布面积积一览览表序号一级系统二级（子系统）系统名称代码面积(104km2)名称代码面积(104km2)1祁连山－青藏高原Ⅰ224617.84扎陵湖-鄂陵湖Ⅰ134705.91阿尼玛卿山Ⅰ282035.82龙羊峡－刘家峡Ⅰ347597.16湟水河Ⅰ417492.62大通河Ⅰ514899.20洮河Ⅰ627887.132陇中黄土高原-银川平原Ⅱ76295.29祖历河Ⅱ137165.14清水河Ⅱ225381.64贺兰山Ⅱ36218.26银川平原Ⅱ47530.253鄂尔多斯高原北区Ⅲ161814.7.7都思兔河-苦水河Ⅲ133700.07库布齐沙漠区Ⅲ222186.12无定河-窟野河Ⅲ373557.96潜水内流区Ⅲ432370.554大青山－河套平原Ⅳ58155.35大青山南麓Ⅳ137382.55河套平原Ⅳ220772.805吕梁山西麓Ⅴ39070.19天桥泉域Ⅴ118862.77柳林泉域Ⅴ220207.426汾河流域—运城盆地Ⅵ44708.66太原盆地Ⅵ123089.35临汾盆地Ⅵ215461.38运城盆地Ⅵ36157.937沁河--伊洛盆地Ⅶ48512.09沁水盆地Ⅶ115710.23伊洛盆地Ⅶ218993.05三门峡－桃花峪Ⅶ313808.818渭河流域Ⅷ136145.58陇西黄土高原Ⅷ128778.59关中盆地Ⅷ219063.11秦岭北麓Ⅷ38819.14渭北岩溶Ⅷ43168.67渭北黄土高原Ⅷ576316.079黄河下游Ⅸ39420.31黄河下游影响带Ⅸ122634.23大汶河流域Ⅸ210132.04黄河三角洲Ⅸ36654.04总计（含潜水内流区）828740总计（不含潜水内流区）796369.5地下水水系统统的层层次性性地下水水系统统的层层次性性I-平原北部地下水系统；II-平原中部地下水系统；III-平原南部地下水系统地下水系统划分图（据浅层地下水流场）I-平原北部地下水系统；II-平原中部地下水系统；III-平原南部地下水系统地下水系统划分图（据深层地下水流场）地下水水系统统的层层次性性河南平平原第第四系系地下下水系系统划划分图图地下水水系统统的特特征地下水水系统统是由由若干干子系系统组组成的的。这这些子子系统统各自自有自自己的的组成成特征征的及及各自自的行行为方方式，，但它它们必必须统统一协协调于于地下下水系系统的的整体体之中中，必必须以以地下下水系系统整整体功功能达达到最最优为为准则则，而而不是是追求求某一一子系系统的的功能能最优优。如如一个个地下下水系系统有有多个个开采采子系系统，，应使使所有有开采采子系系统的的开采采状态态达到到最优优，而而不是是追求求某一一个开开采子子系统统处于于最优优状态态。地下水水系统统的整整体性性和统统一性性地下水水系统统的特特征处于地地下水水系统统外部部，对对其活活动方方式和和行为为有着着重要要影响响的因因素称称为地地下水水系统统的环环境。。地下水水系统统属于于水文文循环环的一一个组组成部部分，，与自自然环环境、、技术术经济济环境境、社社会环环境有有密切切的联联系。。一方方面环环境对对地下下水系系统输输入物物质、、能量量和信信息，，并接接受系系统对对环境境的种种种输输出、、维持持系统统的物物质流流、能能量流流和信信息流流的运运动，，不断断更新新交替替；另另一方方面环环境的的作用用影响响地下下水系系统的的结构构，有有序性性和功功能。地下水系统与与环境地下水系统与与环境地下水系统与与环境示例河间地块地下下水系统，其其地下水面的的形状反映地地下水系统某某一时刻的状状态。雨季，，地下水面呈呈不对称凸起起，旱季地下下分水岭消失失，水面由水水位高的河流流向水位较低低的河流一侧侧倾斜，这种种变化是环境境，即大气降降水与河流在在不同季节对对该地下水系系统的作用不不同而造成的的。地下水系统的的特征研究地下水系系统首先要区区分哪些是系系统内部的要要素，哪些是是系统外部的的要素。把系系统内部与外外部环境分开开的界线，称称为系统的边边界，地下水水系统是通过过边界与外部部环境发生联联系的。三、地下水系系统的功能§2地下水系统地下水系统的的功能在于接接受物质、能能量及信息的的输入，通过过系统的转换换（传输）在在时间历程中中产生相应物物质，能量及及信息的输出出。例如大气降水水入渗量是物物质的输入，，会产生相应应的地下水流流出量为物质质输出；含水水层上覆荷载载的变化是能能量的输入，，会形成压力力水头变化的的能量输出。。物质与能量量是可以相互互转换的，大大气降水入渗渗量物质的输输入，可以产产生水头增加加，这就是以以能量方式输输出。地下水系统的的功能当外部有输入入量进入，系系统能够接纳纳并贮存，其其能力大小与与系统的容积积及给水（贮贮水）系数有有关。（1）贮存作用地下水系统的的功能系统的传输功功能是联系系系统输入和输输出的纽带，，输入经系统统的传输转换换为输出。传传输功能强弱弱与系统的规规模及含水介介质的导水系系数或压力传传导系数有关关。传输有两两种方式，一一种是物质的的传递，另一一种是能量的的传递。对于于地下水系统统来说，物质质流的传输是是其新陈代谢谢的前提条件件。（2）传输功能传输功能地下水系统的的功能系统在传输过过程中，表现现出输出对输输入有一定时时间的滞后，，称为延时作作用。如大气降水入入渗补给承压压含水层，有有时需数十天天甚至数月，，承压含水层层才表现出水水量增加或水水头升高。影影响地下水系系统延时作用用的因素很多多，如包气带带的厚度、含含水率、垂向向渗透率；含含水层的导水水性等。（3）延时功能地下水系统的的功能延时功能地下水系统的的功能当系统接纳输输入后，在贮贮存及传输过过程中起到“低通滤波”的作用，表现现出输出的峰峰（谷）值比比输入的峰谷谷值相对平缓缓，这就是平平滑作用。例：当不连续续的降水入渗渗（脉冲式））补给地下水水系统时，经经过地下水系系统的平滑作作用呈现出连连续的平缓单单峰输出。研研究地下水系系统的平滑作作用，可以对对地下水系统统的贮存功能能和调节功能能进行评价；；平滑作用还还可以消除干干扰，有利于于提取有用信信息。（4）平滑功能地下水系统的的功能平滑功能四、地下水系系统的基本结结构§2地下水系统1.水文地质实体体2.输入系统3.输出系统地下水系统的的基本结构视研究对象而而定！对于区域地下下水系统，水水文地质实体体可以是一个个或几个含水水层系统，地地下水系统的的结构在很大大程度上受含含水层系统制制约。例如，，系统的边界界，含水介质质的规模与几几何形状、水水文地质参数数、地下水运运移与传输能能力、水化学学的迁移交替替等，都受到到含水层系统统的结构、