水文地质学基础第九章

1、水文地质学基础，水文地质学基础，1。学习交换PPT，第9章：地下水的动力学和平衡，9.1地下水动力学和平衡的概念，9.2地下水动力学，9.3地下水平衡，2。学会交换PPT。含水层(含水层系统)总是与环境交换物质、能量和信息，并且不断变化。3，学会交换PPT，地下水动力学的概念：在与环境的相互作用下，含水层元素(水位、水量、水化学成分、水温等)的变化。)随着时间的推移被称为地下水动力学。4、学会交换PPT，地下水元素随时间变化的原因：含水层(含水层系统)中水、盐、热和能量的不平衡。当含水层的补给量大于排泄量时，蓄水量增加，地下水位上升；当供水量小于排水量时，储存的水量减少，水位下降。盐、热、能的

2、收支不平衡将导致地下水质量、水温或水位的相应变化。5.学会用PPT交流。地下水位的变化反映了地下水势能的变化。然而，地下水势能的变化可能是由供水量和蓄水量的增加引起的，也可能与水量的增减无关。例如，当含水层受到原地应力，而含有地下水的含水层介质受到压缩应力并传递到地下水时，地下水位也会上升；在这种情况下，虽然地下水位上升了，但这并不意味着水量增加了。6.学习交流PPT和研究地下水动力学的意义：地下水动力学反映了地下水元素随时间的变化。为了合理利用地下水或有效防止其危害，必须掌握地下水动态；地下水动力学为我们提供了一系列不同时期含水层或含水系统的信息。因此，地下水动力学数据是检验水文地质结论和人

3、们利用或预防地下水所采取的水文地质措施的最权威的标准。7.学会交换PPT和地下水平衡的概念：地下水(盐、热、能)在某段时间内的收入和支出称为地下水平衡。8、学会沟通PPT、地下水动力学与地下水平衡的关系：动力学是平衡的外在表现；平衡是动力学的内在根源。9.学会交换PPT，研究地下水动态和平衡的意义；了解地下水的补给和排泄条件；阐明地下水资源条件；确定含水层、含水层和地表水体之间的关系。10，研究和交换PPT，影响地下水动力学的因素，人类活动影响下的地下水动力学，9.2地下水动力学，11，研究和交换PPT，1。了解地下水动力学的形成机制：地下水动力学是含水层(含水层系统)对环境的反应；地下水动态

4、是含水层(含水层系统)在转换输入信息后的输出信息。12，学习交流PPT，案例分析：分析降雨对地下水位的影响降雨通常持续几个小时到几天，这被认为是在某个时刻发生的“脉冲”。降雨同时以不同的速度通过不同大小的缝隙渗入包气带。当移动最快的水滴到达地下水面时，地下水位开始上升，当最大比例的水到达地下水面时，地下水位上升达到峰值；当移动最慢的水滴到达地下水面时，降水的影响就结束了。13，学会交换PPT，它对应于一个降水脉冲，而地下水位的上升作为一个响应显示出一个波形。换句话说，在含水层(含水层系统)转换之后，脉冲信号变成了波信号。与相应的脉冲相比，该波出现有一个时间滞后A，并持续一定的时间延迟B.14，

5、学会交换PPT，多重降雨：当两个或多个相邻的降雨接近时，由每次降雨引起的地下水上升的波形相互重叠。当峰重叠时，它们将重叠成更高的峰(图A、B和C)，并且在地下水位中将出现一个峰。1，16，学会交换PPT，降水对泉水流量的影响：一次降雨以一个波形增加泉水水量，而多次降雨引起的波形重叠，导致削峰填谷，这使得泉水流量远比降水稳定。这是北方许多岩溶泉动态稳定排泄的原因。间歇性降水，通过含水层(含水系统)的转化，将转化为地下水位或泉水流量的更连续变化。这是信号滞后、延迟和叠加的结果。17，学会交流PPT，地下水动力学的特征：连续性、随机性和周期性，18，学会交流PPT，2。根据地下水动态是含水层(含水层

6、系统)连续信息输出的认识，影响地下水动态的因素可分为两类：环境对含水层(含水层系统)的信息输入：如降水、地表水供应、地下水的人工开采或补给、地应力对地下水的影响等。转换输入信息的因素：地下水的地质和地形条件。19，学会交换PPT，影响地下水动态的主要自然因素：气候(气象)因素，水文因素，地质因素，植被因素，20，学会交换PPT，特征：大面积，广泛影响(主要是降水和蒸发)，气象(气候)因素对潜水动态的影响：特征：最佳普遍性过程：一。降水的量和时间分布影响潜水补给，从而使潜水含水层B温度，湿度，风速等。结合其他条件，影响潜水的蒸发和排放，从而使潜水水量减少，水位下降，水质变咸。1.气象(气候)因素

7、决定了动力学的总体轮廓；21.学会交换PPT，气象(气候)因素的周期性变化：降水的日变化，一年中降水的季节变化(如11年周期)与此相对应，地下水动态的日变化也有这三个周期性变化，这在许多地区并不明显。学习周期中的长期变化是最突出和最有意义的；22.学会交换PPT和分析在实践中，地下水位和水量的变化要考虑很多年。23，学会交流PPT，气候有许多年的周期性波动，例如，太阳黑子的变化有11年的周期，这影响了丰水期和枯水期的交替，并使同一时期的地下水位发生变化。24、研究和交流PPT，主要长期地下水供排水设施，应考虑多年来地下水位和水量的变化：供水工程应根据多年来的数据分析当地下水位最低时，水量是否能

8、满足要求；排水工程应考虑多年最高地下水位的排水能力。在缺乏多年地下水观测资料的情况下，我们可以利用多年的气象和水文资料，或者根据树木年轮、历史资料和考古资料推断多年的地下水动态。25，学会交换PPT，2。当由于水文因素引起的地表水体对地下水的补给导致地下水位上升时，水位振幅随距河流的距离而减小，变化时间滞后。河水对地下水动态的影响一般为数百米至数千米。在这个范围之外，它主要受气候影响。26，学会交换PPT，地质因素对地下水动力学影响的主要表现形式：补给、排泄和径流条件的变化反映了对地下水文要素的振幅和滞后时间的影响。地质构造决定了地下水、大气水和地表水之间的不同关系，反映了气候和水文因素的不同

9、影响，从而表现出不同的动态特征。地质因素地质因素是影响输入信息转换的因素。当降水补给地下水时，包气带的厚度和岩性控制着地下水位对降水的响应。27、学会交换PPT，潜水深度越大，对降水脉冲的过滤效果越强；与降水相比，g的时滞和延迟越长潜水储量的变化用比产量和水位变化h的乘积表示，即当储量变化相同时，比产量越小，水位变化越大。当水位因河水而变化时，含水层的渗透性和厚度越好，含水层的比产量越小，扩展范围越大。28、学会交换PPT，承压水的动态变化小于潜水的动态变化：a .补充降水时，补给区潜水位变化明显，随着距补给区距离的增加，变化减弱并消失；b .当降水补给的影响从补给区传递到承压区时，含水层的渗

10、透性较好，厚度较大，比产量较小，受影响面积较大；承压含水层埋得越深，结构封闭性越好，与外界的水力联系越弱，引起的动力变化越弱；承压含水层的水位波动可能是由地球潮汐、地震等引起的。此时，地质因素成为环境对地下水的输入。29，学会交流PPT3、地下水潜水的自然动力类型(松散沉积物的浅水)；蒸发径流型弱径流型；30、学会交换PPT蒸发动力分布区：干旱和半干旱地区地势较弱的平原或盆地。动态特征：地下水径流微弱，主要为蒸发和排泄。年水位变幅小，各地差异不大；水质季节性变化明显，地下水正在向盐化方向发展，使土壤盐化。31，学习沟通PPT，渗透蒸发平原潜水，32，学习沟通PPT，径流动态分布区：山区和山前。

11、动力特性：地形高差大，水位埋深，径流流量是主要因素。年水位变化很大且不均匀；水质的季节性变化并不明显，但从长远来看，它往往会消退。33，学会交换PPT，弱径流分布：气候湿润的平原和盆地。动态特征：地形切割较弱，潜水埋深较小，但气候湿润，蒸发和排水有限，径流排水占主导地位，但径流较弱。年水位振幅较小，且振幅相近。水质的季节变化不明显，长期向淡化发展。34，学会交换PPT，承压水的自然动力类型，而承压水属于径流动力变化：取决于结构闭合条件，结构开度越好，水的交替和动力变化越强，水质的淡化趋势越明显。35，学习和交流PPT，4。人类活动影响下的地下水动力学。人类活动增加了新的补给来源或新的排放方式，

12、以改变地下水的自然动态。例如，在钻探水、挖掘坑或渠道以清除地下水之后，人工开采和排水成为排放地下水的新方式；含水层或含水层系统的原始平衡被破坏：部分或全部自然排泄转化为人工排泄，自然排泄不复存在；自然排泄减少；可能会增加新的供应。36，学会交换PPT，如果新增加的补给和减少的自然排泄等于一段时间地下水排泄后的人工排泄，含水层的水收支将达到新的平衡。动态曲线表明，地下水位的波动位置比原始位置低，年变幅比原始位置大，但没有持续下降。37、学会交换PPT，如果排水量太大，而自然流量的减少和补给量的增加之和不足以补偿人工排放，蓄水层中储存的水将被不断消耗，导致地下水位的不断下降。38岁，学习交换PPT

13、，修建水库，灌溉地表水等。增加新的水源，提高地下水位。如图所示：河北省蓟县新庄，1974年初，潜水位埋深超过4m。由于灌溉，水位在旱季上升，到1977年雨季，潜水位接近水面。39，研究和交流PPT，干旱和半干旱平原或盆地：该，40，研究和交换PPT，平衡区水平衡方程和平衡期人类活动影响下的地下水平衡大区域地下水平衡研究中应注意的问题，9.3地下水平衡，41，研究和交换PPT，1。平衡带和平衡期的地下水平衡研究以地下水为对象，本质上是运用质量守恒定律分析参与水循环的各种元素之间的定量关系。地下水平衡研究的目的是阐明一定时期内地下水量(盐和热)收支的定量关系。42、研究和交换PPT，地下水平衡因子

14、水量平衡：指一定地区在一定时间内的地下水平衡。均衡要素：均衡区、均衡期、收支项目和储存项目；43.学会交换PPT平衡区域：用于平衡计算的选定区域。平衡期：平衡计算的时期(几年、几年和几个月)。正均衡：在一定的均衡区域内，在一定的均衡期内，地下水(或盐和热)的收入大于支出，这表明地下水储量(或盐和热)增加。负平衡：支出大于收入，地下水储量(或盐储量和热量储量)减少。44.学会交换PPT，地下水动力学与平衡的关系：平衡是地下水动力学的内因，而动力学是地下水平衡的外在表现。计算方法：均衡研究必须分析收支平衡项目，列出均衡方程。通过测量或估计平衡方程中包含的项目，可以计算出一些未知项目。45，学会交流

15、PPT，2。水平衡方程自然状态下陆地上某一区域的总水平衡：收入项(a)一般包括降水量(x)、地表水流入量(Y1)、地下水流入量(W1)和水汽凝结量(Z1)。支出项目(b)一般为：地表水流出量(Y2)、地下水流出量(W2)和蒸发量(Z2)。平衡期蓄水量变化：1，46，学会交换PPT，地下水平衡方程：总收入量-总支出量=蓄水期变化，即(Q补Q和消失)t=Fh物理意义：在某一平衡区，在某一平衡期，总补给量和总消耗量之差等于蓄水量的变化。47，学会交换PPT，平衡方程的三种状态：a .自然条件下的平衡方程：(Q-天补充，Q-天消除)T=FH B .采矿条件下的平衡方程：(Q-开补充，Q-开消除)T=F

16、H C .多年平衡期下的平衡方程(地下水保持多年平衡，即h0):Q-补充，T=Q-消除，48平衡期蓄水变化(水平衡方程):蓄水变化包括：地表水变化(包气带水变化)(潜水学会交流PPT，潜水收入项目(a):降水入渗补给(y)、地表水入渗补给(y)、冷凝水补给(Zc)、50、学会交流PPT、潜水支出项目(B)、潜水蒸发(Zu，包括土壤表面蒸发和叶面蒸发)、以泉水或排放物形式排放(Qd)、以及在下游部分流出(w)。潜水储量的变化：h，51，学会交流PPT，潜水平衡方程的一般形式：52，学会交流PPT，在一定条件下，平衡方程的一般形式中的一些平衡项可以取消，方程可以简化为：Xf Yf-Zu=h，在多年平衡条件下，=0，get:即干旱半干旱平原的典型潜水平衡方程，这意味着所有渗入补给潜水的水都被消耗掉了。典型湿润山区潜水平衡方程：即所有入渗补给的水都以径流的形式排出。53，学习和交流PPT，III。人类活动影响下的地下水平衡研究