地下水动态与均衡的研究

6.1地下水动态和均衡的概念、研究意义和基本任务（略）6.2地下水动态的成因类型及主要特征6.3地下水均衡6.4地下水长期观测和资料整理第六章地下水动态与均衡的研究

*6.1地下水动态和均衡的概念、研究意义和基本任务地下水动态是指表征地下水数量与质量的各种要素（如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等）随时间而变化的规律。地下水均衡是指在一定范围（均衡区），一定时间内（均衡期），地下水量（或溶质含量、热量等）的补给（收入）与消耗（支出）之间的数量关系。（1）当补充量与消耗量相等时，地下水处于均衡状态；（2）当补充量小于消耗量时，地下水处于负均衡状态；（3）当补充量大于消耗量时，地下水处于正均衡状态。地下水在天然条件下，一般处于均衡状态；在人为活动影响下，则可能出现负均衡或正均衡状态。*地下水动态与均衡的意义研究地下水动态与均衡，对于认识区域水文地质条件、水量和水质评价，以及水资源的合理开发与管理，都具有非常重要的意义。任何目的、任何勘查阶段的水文地质调查，都必须重视地下水动态与均衡的研究工作。由于对地下水动态规律的认识，往往要经过相当长时间的资料积累才能得出结论，因此在水文地质调查时，应尽早开展地下水动态与均衡研究。*地下水动态与均衡研究的基本任务查明地下水动态变化规律、形成原因和动态类型测定地下水均衡要素，确定含水层有管参数，确定含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系均衡分析计算，阐明水资源条件和水资源量预测地下水动态变化的趋势，为合理开发利用地下水提供依据有关水文地质基本理论的研究和验证地震预报返回*6.2地下水动态的成因类型及主要特征地下水动态成因类型的划分，主要是根据影响地下水动态特征的主导因素及动态特征来划分的，主要根据地下水的水位动态过程曲线的特点加以鉴别。地下水动态成因类型归纳为8种基本类型：气候型、蒸发型、径流型、人工开采型、水文型、灌溉型、冻结型、越流型。*6.2

地下水动态的成因类型及主要特征*6.2

地下水动态的成因类型及主要特征*6.2

地下水动态的成因类型及主要特征返回*6.3地下水均衡均衡方程潜水水量均衡xf––––降水入渗量；yf––––地表水对潜水的补给量；w1、w2——地下水径流流入量和流出量Z1’，Z2’––––潜水的凝结补给量及蒸发量；E——越流补给量Ws––––泉、泄流量；R’1，R’2––––人工注入量和排出量；μΔh––––潜水储存量的变化量*6.3地下水均衡承压水水量均衡μ*––––承压含水层的弹性给水度（贮水系数）；E1––––越流补给量；R2k––––承压水的开采量；*地下水均衡要素的测定方法（一）潜水储存量变化量(μΔh)的测定方法Δh直接观测μ：实验室测定（μ=试样释水体积/试样体积）根据抽水前后包气带土层天然湿度的变化确定抽水实验法根据潜水水位动态观测资料用有限差分法计算其它*θszw根据抽水前后包气带土层天然湿度的变化确定μ对比抽水前后的两条湿度分布线可知，由于抽水水位下降，水位变动带将会给出一定量的水。按水均衡原理，抽水前后包气带内湿度（含水量）之差（阴影面积），应等于潜水位下降Δh时包气带（主要是水位下降带）所给出之水量（μΔh），*ΔZi––––包气带湿度测定分段长度Δh––––水位降深；W1i，W2i––––抽水前后ΔZi段内的土层天然湿度（含水量）；n––––取样数。土层的天然湿度，可采取原状土样在实验室测定，或利用中子水分计（中子仪）在钻孔中直接测定土层的含水量。根据抽水前后包气带土层天然湿度的变化确定μ*（二）降水渗入补给量及蒸发量的确定（二）降水深入补给量及蒸发量的确定地中渗透仪测定法潜水水位动态资料计算法（入渗系数法）泉流量总和法潜水蒸发量的经验公式计算法零通量面法*地中渗透仪测定法这是较老但又是唯一可直接测到降水入渗补给量和潜水蒸发量的方法。可测不同岩性、不同水位埋深的降水入渗补给量和蒸发量，只适用于松散层缺点：很难如实模拟天然的入渗补给条件*地中渗透仪测定法 1—入渗（蒸发）皿；2—导水管；3—地下观测室；4—边室排水沟；5—原状土样；6—皿内水位；7—过滤层；8—过滤管；9—检查管；10—防沉淀底座；11—支架；12—测压管；13—马利奥特瓶；14—水位调控管；15—接渗瓶；16—加水管；

17—出水管；18—通气管；19—接渗管；20—截门，21—防水墙*（二）降水深入补给量及蒸发量的确定潜水位动态资料计算法适用于：地下水径流滞缓，水位埋藏不深的平原区，无人工开采等干扰因素时入渗系数法（xf为降水入渗量，

Δh为水位上升值）（Δh为水位下降值）

α—入渗系数

x—有效降水量*（二）降水深入补给量及蒸发量的确定泉流量总和法适用于：丘陵山区（进而可求得入渗系数用于推广）潜水蒸发量的经验公式计算法阿维扬诺夫公式h––––潜水埋藏深度；l––––极限蒸发深度；n––––蒸发指数，多取值为1～3；ε0––––水面蒸发强度；ε––––潜水蒸发强度。*（三）地下水径流量（W1、W2）的确定（三）地下水径流量（W1、W2）的确定地下径流量的计算，只能在查明地下水流向和含水层厚度的基础上，根据求得的渗透系数或地下水实际流速，选用相应的地下水动力学公式计算其过水断面上的径流量。解析法：相应的地下水动力学公式断面法：达西定律（可分段计算）实际流速法*（四）地表水对地下水的入渗补给量（yf）的确定（四）地表水对地下水的入渗补给量（yf）的确定测流法：在有渗漏的河、渠段的上、下游断面上实测河、渠流量，其流量减少的差值，即为河、渠水对地下水的入渗补给量。某一河段单位长度渗漏量：对变化稳定的河段，整个河段（L）的渗漏量：

y1、y2—为上下游测流断面流量；

l—为上下游测流断面的距离*（四）地表水对地下水的入渗补给量（yf）的确定地下水动力学计算方法（略）地中渗透计法可直接测出渠道单位长度一侧入渗水量（即渠道单位长度渗漏量的一半）Note：渗透箱入渗水的渗透途径短，测得的入渗水量偏大。*（五）越流补给量（E）（五）越流补给量（E）一般先取得两个含水层的水位资料，通过非稳定流抽水试验测定越流系数越流系数：表征弱透水层垂直方向上传导越流水量能力的参数。指弱透水层上、下含水层之间的水头差为一个单位时，垂直渗透水流通过弱透水层与含水层单位界面的流量。即含水层顶（底）板弱透水层的垂直渗透系数K与其厚度m之比值，即K/m。量纲为[1/d]。E：越流补给量mm；H承压水头测压水位m；h潜水水位m；K/m越流系数1/d；Δt计算时段d*（六）潜水溢出或泄流量（Ws）的测定（六）潜水溢出或泄流量（Ws）的测定流出的一般形式为泉、泉群、地下河等堰测法返回*6.4地下水长期观测和资料整理地下水动态长期观测孔（网）的布置观测孔结构观测项目和要求地下水动态资料整理均衡试验资料整理*地下水动态长期观测孔（网）的布置地下水动态观测孔网的布置，主要取决于水文地质调查的目的、任务，调查阶段和水文地质条件等。区域性基本观测网专门性观测网*区域性基本观测网的一般布置原则①以较少的观测点控制较大的面积，以最低的成本，获得系统、全面和高质量的长观资料；②地下水动态观测点一般应布置成观测线形式，主要观测线应穿过地下水不同动态成因类型的地段，沿着区域水文地质条件变化最大的方向布置；③对不同成因类型的动态区、不同含水层，地下水的补给、径流和排泄区，均应有动态观测点控制，每个观测点都应有代表性和控制作用；④对次要的，有差异性的地段和特殊变化点上应设辅助观测孔；⑤观测孔网一般应和均衡研究结合起来*地下水动态长期观测孔（网）的布置专门性观测网布置的一般原则①为满足地下水数值计算的需要，观测孔应布置成网状形式，以求能控制区内地下水流场及水质的变化；②对渗流场中的地下水分水岭、汇水槽谷、开采水位降落漏斗中心、计算区的边界、不同水文地质参数分区及有害的环境地质作用已发生和可能发生的地段，均应有长观孔控制；③在多含水层分布区，应布置分层观测孔组*观测孔的结构一般应达到所要观测的含水层最低水位以下2～5m，其管口应高出地面0.5～1m，孔口应加保护帽。一孔多层水位观测孔结构图1—砂砾石填料；2—粘土止水；3—混凝土堵塞；4—观测孔过滤器；5—水位*观测项目和要求地下水位、流量（泉、地下河出口、自溢孔和生产井的流量）、水质、水温、水文及气象因素①水位、流量、水温每5日观测1次②水位、流量观测在丰水期、水位上升及峰值时应加密观测（每日两次）③水质每季度取样分析1次，或枯水期、丰水期分别采样分析④同一水文地质单元应力求各点同时观测*地下水动态资料整理编制地下水动态观测资料统计表（报表）绘制地下水动态曲线图（单因素曲线图及综合曲线图）绘制地下水水位、水温、水质动态单因素曲线图及综合曲线图，必要时应绘制地下水动态与开采量、气象、水文等关系曲线图。(1)单因素曲线图仅反映地下水的某一要素，如地下水位动态曲线图，单因素曲线图便于分析变化的规律。(2)

综合曲线图将地下水的所有要素或几种要素以及影响因素绘制在一张图上，综合曲线图便于分析地下水要素与影响因素之间的关系。绘制平面图和剖面图*地下水动态综合曲线图降水量空气温度水分饱和差潜水温度水位地下水动态综合曲线图*地下水动态资料整理绘制平面图和剖面图(1)地下水动态平面图：反映某一要素同一时刻在区域上的分布，如某一季节的等水位(头)线图、地下水埋深图、水化学或矿化度图等。(2)

地下水动态剖面图：反映某一种要素或几种要素同一时刻在某一剖面上的状态，如某一时期的潜水水位线图、承压水水头线图、矿化度图等