地下水动态与均衡.ppt

第10章地下水的动态与均衡 有关的基本概念地下水动态 Groundwaterregime 地下水均衡 Groundwaterbalance 10 1动态与均衡的概念 动态 Fluctuation 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 均衡 Balance 利用质量守恒定律分析地下水在某地区某时段内水量 热量和盐量的收入与支出之间的平衡关系 水量的收支关系 水量平衡盐量的收支关系 盐量平衡热量的收支关系 热量平衡 10 1动态与均衡的概念 收入 支出正均衡收入 支出负均衡均衡区 进行均衡计算所选定的地区 均衡期 进行均衡计算的时间段 动态与均衡的关系一般而言 动态是均衡的外部表现 均衡是动态变化的内部原因 10 1动态与均衡的概念 研究意义检验并完善前期水文地质研究结论查明地下水资源数量 质量及其变化为拟定合理的地下水利用 防治方案及措施提高依据检验实施中的利用 防治方案及措施的合理性 10 2地下水动态的影响因素 地下水动态形成机制将地下水动态理解为含水层 含水系统 对环境施加的激励所产生的响应 10 2地下水动态的影响因素 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 10 2地下水动态的影响因素 间断性的降水 通过含水层 含水系统 的变换 将转换成比较连续的地下水位变化或泉流量变化 影响地下水动态的因素输入信息因素 气象因素 降水 蒸发 气温 气压 和水文因素输出信息因素 地形 地质和人为因素气象因素 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蒸发 从而影响地下水动态 10 2地下水动态的影响因素 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 一般 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 10 2地下水动态的影响因素 10 2地下水动态的影响因素 10 2地下水动态的影响因素 10 2地下水动态的影响因素 地下水位降落漏斗剖面图 10 2地下水动态的影响因素 地下水位与开采量关系图 10 2地下水动态的影响因素 某库水位与钻孔水位过程线 10 2地下水动态的影响因素 开采状态下地下水流态剖面示意图 10 2地下水动态的影响因素 水文因素地表水体补给地下水而引起地下水位抬升时 随着远离河流 水位变幅减小 发生变化的时间滞后 河水对地下水动态的影响一般为数百米到数公里 在此范围外 主要受气候因素的影响 滨海地区海水潮汐的影响 使地下水位呈现一天两次升降的周期性变化 地质因素岩性和岩相等的影响是长期缓慢的 它不反映在地下水的周期性变化上 如岩性 给水度 渗透系数的大小在短期内变化不大 但在较长期内可以逐渐增大 10 2地下水动态的影响因素 构造因素是一个区域性的影响因素 地震 火山活动的影响是短期影响 在震前地下水位急剧上升 下降 冒砂等 甚至震前地下水化学成分也会改变 土壤和生植物因素土壤的影响主要表现为对潜水化学成分的改变 尤其是在土壤盐渍化和沼泽化两地区最为明显 生植物的影响表现在两个方面 植物蒸腾对潜水动态的影响 细菌对地下水化学成分的影响 10 2地下水动态的影响因素 人为因素疏干类型 集水建筑物采水 矿坑排水等各种排水工程 充水类型 渠道 水库 堤坝 灌溉系统等 10 3地下水动态类型 根据排泄方式和水交替条件 潜水的动态类型分为 入渗 蒸发型 分布在干旱 半干旱的平原或山间盆地中心 地下水埋深浅 补给 当地降水 地表水入渗 但不丰沛 径流 微弱排泄 蒸发为主 10 3地下水动态类型 动态特征 年水位变幅小而均匀 水质季节变化明显 长期中地下水不断向盐化方向发展 土壤易盐渍化 入渗 径流型 分布在山前或山区 降水与地表水入渗补给丰沛 径流强烈 蒸发微弱 动态特征 年水位变幅大而不均 由分水岭到排泄区 年水位变幅由大而小 10 3地下水动态类型 水质季节变化不明显 长期中地下水不断趋向淡化 入渗 蒸发 径流型 弱径流型 过渡型 分布在降水丰沛的湿润平原或盆地中心 降水与地表水入渗补给丰沛 径流微弱 蒸发也微弱 仍以径流排泄为主 动态特征 年水位变幅小而均匀 水质季节变化不明显 长期中地下水不断向淡化方向发展 10 3地下水动态类型 径流 蒸发型分布在干旱内陆盆地远山及盆地中心 地下水埋深浅 以侧向径流补给为主 蒸发方式排泄动态特征 年水位变幅小而均匀 水质缺乏明显的季节性变化 水土向盐化方向演变 10 3地下水动态类型 承压含水层的动态类型分为渗入 径流型 动态变化程度取决于构造开启程度 构造开启程度越高 水交替越强烈 动态变化也越强烈 水质的淡化趋势越明显 10 4天然条件下的地下水均衡 主要考虑水量平衡水均衡方程式 hydrologicequation 基本关系式 储量变化 收入量 支出量 W A B 对陆地上某均衡区在均衡期内 A包括 大气降水量 X 地表水的流入量 Y1 地下水流入量 W1 承压水的越流量和侧向补给量 10 4天然条件下的地下水均衡 10 4天然条件下的地下水均衡 凝结水量 Z1 B包括 地表水流出量 Y2 地下水流出量 W2 蒸发量 Z2 W包括 地表水变化量 V 10 4天然条件下的地下水均衡 包气带水变化量 m 潜水变化量 u h 承压水变化量 ue hc 其中 u为潜水层给水度 h为均衡期潜水位变化ue为承压水层弹性给水度 Ss hc为承压水测压水位变化值 10 4天然条件下的地下水均衡 总水均衡方程式X Y2 Y1 W2 W1 Z2 Z1 V m u h ue hc潜水均衡收入项A包括 降水入渗补给量Xf地表水入渗补给量Yf凝结水补给量 Zc 上游断面潜水流入量 Wu1 下伏承压水越流补给量 Qt 10 4天然条件下的地下水均衡 10 4天然条件下的地下水均衡 支出项B包括 潜水蒸发量 Zu 土面蒸发 植物蒸腾 潜水以泉或泄流形式排泄量 Qd 下游断面流出量 Wu2 储量变化 W为 u h则潜水均衡方程式为 u h Xf Yf Zc Wu1 Qt Zu Qd Wu2 10 4天然条件下的地下水均衡 干旱半干旱平原潜水多年均衡方程式 Xf Yf Zu湿润山区潜水多年均衡方程式 Xf Yf Qd 10 5人为活动下的地下水均衡 评价人类活动对地下水动态的影响 预测水量水质的变化趋势 提出合理调控地下水的措施 乌兹别克斯坦某灌区潜水均衡方程 f1 灌渠水入渗补给量f2 田面水入渗补给量Qr 通过排水沟排走的潜水水量 10 5人为活动下的地下水均衡 以一个水文年为均衡期 经观测计算求得 31 0 22 7 255 5 77 0 9 2 313 4 20 0结论 正均衡 水位上升620mm 增加潜水储量31mm 0 05 长此以往 会产生土壤盐碱化 灌溉水入渗是潜水水位抬升的主因 现有设施排水能力不够 防止盐