地下水动态与均衡课件

地下水动态与均衡地下水动态与均衡1oFundamentalsofhydrogeology水文地质学第九章地下水动态与均衡oFundamentalsofhydrogeology2本章内容91地下水的动态92地下水的均衡本章内容39.1地下水的动态◆地下水动态指地下水的各要素(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▲地下水的水量水质等随时间变化,是收支不平衡的结果如当含水层的补给水量大于排泄水量时,储存水量则增加,地下水位上升;反之,则地下水位下降。同样,盐量或热量收支不平衡,使得其水质或水温发生变化。▲地下水动态的研究有着实际的意义如为了合理开发地下水而调节用水;基坑或矿坑排水地下水资源评价;以及改良土壤疏干排水等,都需要地下水的动态资料。此外,分析地下水的动态资料,还有助于地下水的形成及循环规律的理论研究。9.1地下水的动态49.1.1地下水动态的形成机制◆地下水动态形成机制地下水动态是含水层(含水系统)对环境施加的激励所产生的响应。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下面以降水对地下水水位的影响加以说明次降雨通常持续数小时,我们不妨把它看作是发生于某一时刻的“脉冲”。降雨入渗地面通过包气带下渗,达到地下水面后才能使地下水位抬高。同一时刻的降雨,在包气带中通过不同大小的空隙以不同速度下渗。当运动最快的水滴到达地下水面时,地下水位开始上升,占比例最大的水量到达地下水面时,地下水位的上升达到峰值,运动最慢的水滴到达地下水面时,降水的影响便告结束与一个降水脉冲相对应,作为响应的地下水位的抬升便表现为一个波形。或者说,经过含水层的变换,一个脉冲信号变成了一个波信号。与对应的脉冲相比较,波的出现有一个时间滞后,并持续某一时间延迟9.1.1地下水动态的形成机制5降水补给引起地下水位响应滞后延退叠加d1(e)降水补给引起地下水位响应滞后延退叠加69.1.1地下水动态的形成机制与环境的相互作用降水—补给地下水系统水位上升(出现变化)◆激励一脉冲式的降水◆响应一波状信号的信息地下水水位对外界输入(降水)响应的特点(1)滞后和延迟现象(2)有叠加现象心因外界激励(或输入)而引起的系统响应(或输出)的变化幅度是含水系统内部结构作用的结果◆某要素(水位)随时间的变化程度用稳定性来恒量◆动态稳定—变化幅度小◆动态不稳定—变化幅度大9.1.1地下水动态的形成机制791.2地下水动态的影响因素◆气象因素一决定动态总轮廓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排泄,从而影响地下水动态▲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●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。昼夜变化主要是气温和气压变化引起的,实际意义不大。季节变化潜水表现的极为明显(如下图)。多年变化原因是太阳黑子活动的周期变化,平均有11,22-23,56,33-35年的周期,其中11年周期是最明显的,地下水动态也与此周期有关。对国民经济有重大影响的供水和排水工程,应考虑地下水位和水量的多年变化。供水时应注意多年最低水位,排水时应考虑多年最高水位91.2地下水动态的影响因素8气象(气候)因素10100-202回图9-3潜水动态曲线(1954-1955,北京)虚线为气温;兰色柱状为降水量;红色为潜水位;黄色柱状为蒸发量气象(气候)因素991.2地下水动态的影响因素●气象因素特点大面积,普遍产生影响(主要有降水与蒸发因素)气象因素表现▲降水的年内昼夜变化▲降水的多年变化(如11年周期)▲降水的年内季节性变化与此相对应,地下水动态也有这三种周期性变化▲昼夜变化--在许多地区不明显▲多年变化--研究周期长▲年内变化--最突出91.2地下水动态的影响因素1091.2地下水动态的影响因素◆水文因素水文因素对地下水动态的影响只是在地表水附近,而且还必须是地表水与地下水有水力联系时才影响▲河流与地下水联系的形式有三种(1)补给;(2)排泄;(3)洪水补给,枯水排泄▲由河流补给而引起地下水位变动,其变化幅度随着远离河流而越来越小,变化时间随远离河岸而越来越推迟。影响范围随河水位变幅及河岸组成物质不同,可波及数百米至数公里不等河流排泄地下水时,越是接近河流,潜水位变幅越小,远离河流的河间地块或分水岭地段,水位变幅大。原因是:降雨入渗抬高水位后,近河地段水力坡度迅速变大,径流强烈,潜水位上升很少;远离河流地段,水力坡度增大不多,故潜水位不断抬高▲湖泊水位波动较小,对地下水动态的影响不明显。▲海洋潮汐可引起沿岸地下水位的波动,其影响范围取决于潮汐变化幅度及海岸的地质地貌条件。钱江潮(八月十八潮,壮观天下无)91.2地下水动态的影响因素11地下水动态与均衡课件12地下水动态与均衡课件13地下水动态与均衡课件14地下水动态与均衡课件15地下水动态与均衡课件16地下水动态与均衡课件17地下水动态与均衡课件18地下水动态与均衡课件19地下水动态与均衡课件20地下水动态与均衡课件21地下水动态与均衡课件22地下水动态与均衡课件23地下水动态与均衡课件24地下水动态与均衡课件25地下水动态与均衡课件26地下水动态与均衡课件27地下水动态与均衡课件28地下水动态与均衡课件29地下水动态与均衡课件30地下水动态与均衡课件31地下水动态与均衡课件32地下水动态与均衡课件33地下水动态与均衡课件34地下水动态与均衡课件35地下水动态与均衡课件36地下水动态与均衡课件37地下水动态与均衡课件38地下水动态与均衡课件39地下水动态与均衡课件40地下水动态与均衡课件41谢谢！21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根

22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈

23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思

24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)谢谢！21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻42地下水动态与均衡地下水动态与均衡43oFundamentalsofhydrogeology水文地质学第九章地下水动态与均衡oFundamentalsofhydrogeology44本章内容91地下水的动态92地下水的均衡本章内容459.1地下水的动态◆地下水动态指地下水的各要素(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▲地下水的水量水质等随时间变化,是收支不平衡的结果如当含水层的补给水量大于排泄水量时,储存水量则增加,地下水位上升;反之,则地下水位下降。同样,盐量或热量收支不平衡,使得其水质或水温发生变化。▲地下水动态的研究有着实际的意义如为了合理开发地下水而调节用水;基坑或矿坑排水地下水资源评价;以及改良土壤疏干排水等,都需要地下水的动态资料。此外,分析地下水的动态资料,还有助于地下水的形成及循环规律的理论研究。9.1地下水的动态469.1.1地下水动态的形成机制◆地下水动态形成机制地下水动态是含水层(含水系统)对环境施加的激励所产生的响应。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下面以降水对地下水水位的影响加以说明次降雨通常持续数小时,我们不妨把它看作是发生于某一时刻的“脉冲”。降雨入渗地面通过包气带下渗,达到地下水面后才能使地下水位抬高。同一时刻的降雨,在包气带中通过不同大小的空隙以不同速度下渗。当运动最快的水滴到达地下水面时,地下水位开始上升,占比例最大的水量到达地下水面时,地下水位的上升达到峰值,运动最慢的水滴到达地下水面时,降水的影响便告结束与一个降水脉冲相对应,作为响应的地下水位的抬升便表现为一个波形。或者说,经过含水层的变换,一个脉冲信号变成了一个波信号。与对应的脉冲相比较,波的出现有一个时间滞后,并持续某一时间延迟9.1.1地下水动态的形成机制47降水补给引起地下水位响应滞后延退叠加d1(e)降水补给引起地下水位响应滞后延退叠加489.1.1地下水动态的形成机制与环境的相互作用降水—补给地下水系统水位上升(出现变化)◆激励一脉冲式的降水◆响应一波状信号的信息地下水水位对外界输入(降水)响应的特点(1)滞后和延迟现象(2)有叠加现象心因外界激励(或输入)而引起的系统响应(或输出)的变化幅度是含水系统内部结构作用的结果◆某要素(水位)随时间的变化程度用稳定性来恒量◆动态稳定—变化幅度小◆动态不稳定—变化幅度大9.1.1地下水动态的形成机制4991.2地下水动态的影响因素◆气象因素一决定动态总轮廓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排泄,从而影响地下水动态▲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●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。昼夜变化主要是气温和气压变化引起的,实际意义不大。季节变化潜水表现的极为明显(如下图)。多年变化原因是太阳黑子活动的周期变化,平均有11,22-23,56,33-35年的周期,其中11年周期是最明显的,地下水动态也与此周期有关。对国民经济有重大影响的供水和排水工程,应考虑地下水位和水量的多年变化。供水时应注意多年最低水位,排水时应考虑多年最高水位91.2地下水动态的影响因素50气象(气候)因素10100-202回图9-3潜水动态曲线(1954-1955,北京)虚线为气温;兰色柱状为降水量;红色为潜水位;黄色柱状为蒸发量气象(气候)因素5191.2地下水动态的影响因素●气象因素特点大面积,普遍产生影响(主要有降水与蒸发因素)气象因素表现▲降水的年内昼夜变化▲降水的多年变化(如11年周期)▲降水的年内季节性变化与此相对应,地下水动态也有这三种周期性变化▲昼夜变化--在许多地区不明显▲多年变化--研究周期长▲年内变化--最突出91.2地下水动态的影响因素5291.2地下水动态的影响因素◆水文因素水文因素对地下水动态的影响只是在地表水附近,而且还必须是地表水与地下水有水力联系时才影响▲河流与地下水联系的形式有三种(1)补给;(2)排泄;(3)洪水补给,枯水排泄▲由河流补给而引起地下水位变动,其变化幅度随着远离河流而越来越小,变化时间随远离河岸而越来越推迟。影响范围随河水位变幅及河岸组成物质不同,可波及数百米至数公里不等河流排泄地下水时,越是接近河流,潜水位变幅越小,远离河流的河间地块或分水岭地段,水位变幅大。原因是:降雨入渗抬高水位后,近河地段水力坡度迅速变大,径流强烈,潜水位上升很少;远离河流地段,水力坡度增大不多,故潜水位不断抬高▲湖泊水位波动较小,对地下水动态的影响不明显。▲海洋潮汐可引起沿岸地下水位的波动,其影响范围取决于潮汐变化幅度及海岸的地质地貌条件。钱江潮(八月十八潮,壮观天下无)91.2地下水动态的影响因素53地下水动态与均衡课件54地下水动态与均衡课件55地下水动态与均衡课件56地下水动态与均衡课件57地下水动态与均衡课件58地下水动态与均衡课件59地下水动态与均衡课件60地下水动态与均衡课件61地下水动态与均衡课件62地下水动态与均衡课件63地下水动态与均衡课件64地下水动态与均衡课件65地下水动态与均衡课件66地下水动态与均衡课件67地下水动态与均衡课件68地下水动态与均衡课件69地下水动态与均衡课件70地下水动态与均衡课件71地下水动态与均衡课件72地下水动态与均衡课件73地下水动态与均衡课件74地下水动态与均衡课件75地下水动态与均衡课件76地下水动态与均衡课件77地下水动态与均衡课件78地下水动态与均衡课件79地下水动态与均衡课件80地下水动态与均衡课件81地下水动态与均衡课件82地下水动态与均衡课件