水基水文与水文地质第7讲地下水分布特征资源评价老师

1、2给排水基础群97913519公共基础群314570631供水水文地质学考点分布及知识框架第5章不同地貌区水的分布特征地貌主要是指由于地球表面因内、外地质作用而产生的地形形态。（地貌=地形+成因）5.1河谷平原区的孔隙水5.1.1河流的沉积作用和冲积层3给排水基础群159129257公共基础群24849526冲积物指河流(常年性水流)地质作用所形成的松散堆积物。它是长期流水冲积由不同粒径的卵砾石、砂、砂质粉土、粉质粘土和黏土组成，磨圆度和分选性好于其他堆积物，特别是砂砾石层。一条流域面积大的河流，呈现上游河段下蚀作用强，中游为侧向侵蚀，下游河段以堆积为主，形成冲积层不同的岩性与结构。5.1.2

2、 河谷平原冲积层中的孔隙水（1） 河流上游河谷冲积层中的孔隙水河谷狭窄、阶地和漫滩不发育，凸岸沉积、卵砾石层、透水性强、水质良好,与河切，含水层薄，分布范围小，不连续，水位季节变化大，仅可做小型水源。（2） 河流中游阶地冲积层的孔隙水河流中游，河漫滩和阶地较为发育。下部中粗砂和砾石组成较强透水层，埋藏丰富的水，含水层在整体可视为潜水，下部砂砾层的水具有一定的承压性，阶地孔隙水与河水具有密切水力（3）下游平原冲积层孔隙水，接受大气降水、地表水和基岩水的补给。各大水系的下游平原的水文地质条件各不相同。下游平原区沉积物厚度大，黄河冲积千米，最厚达1400米，渭河冲积平原厚达数百米；东北松辽平原松散沉

3、积层平原厚度一般为80120。含水层结构复杂，富水性变化大。下部一般有多层承压水含水层。4给排水基础群159129257公共基础群24849526河谷冲积物孔隙水的总体特征表现为：含水层沿整个河谷呈条状分布，宽广河谷则形成河谷平原，由于沉积的冲积物分选性较好，磨圆度高，孔隙度较大，由于河 流补给，河谷冲积层中都能蓄积 水，一般水位埋深较浅。含水层透水性良好， 补给关系转换积极，水质良好，常形成相对均质含水层，含水层沿整个河谷呈条带 状分布，横向受阶地或 限制。5.1.2 河谷平原冲积层中的孔隙水5给排水基础群159129257公共基础群24849526在河谷冲积平原地区主要在下列地段寻找水：

4、寻找傍河的富水地段，靠近河流地段水一般都比较丰富。 古河床的砂砾石带。古河道既是良好的贮水空间，岩性较粗，又是汇水、输水通道。含水层组通过古 河道在水平方向上发生 ，在竖向由源于不同年代形成的粗类堆积物相互叠加的天窗发生 。古河道一类是近代河道发生改道后在地表以下的古河道，微地貌上显示带状分布的洼地、湿地等形状，一般为潜水，有利于降雨的补给。同时在河流改道点与地表水发生水力 ，接受补给。由于古河地形较高，潜水埋深大，蒸发弱，以渗流为主，所以水量和水质良好；古河道两侧岩性变细，地势低，潜水位埋深低，蒸发强烈，矿化度高，地面常盐渍化，水量和水质差。另一类古河道埋藏 下部早期堆积物中，沿水流方向呈带

5、状分布，宽度和厚度有限，在竖剖面上呈舌状渗流体，构成承压水。5.2山前倾斜平原冲山区与平原相接的地带，物孔隙水河流流出山口形成的冲积（山区河流）（山洪）扇和山麓的坡积裙彼此相连，形成沿山麓分布的山前倾斜平原。6给排水基础群159129257公共基础群248495265.2山前倾斜平原冲山区与平原相接的地带，物孔隙水河流流出山口形成的冲积（山区河流）（山洪）扇和山麓的坡积裙彼此相连，形成沿山麓分布的山前倾斜平原。5.2.1冲扇中的水自扇顶到边缘可分为如下三带。（1）上部（扇顶）砂砾石带：有埋深较深的潜水，直接受地表水和大气降水补水的补给-给，含水层透水性强、厚度大、水力坡度大，径流条件良好，属于

6、径流带，水质大，水量大。7给排水基础群159129257公共基础群24849526（2）中、下部粗细沉积交错过渡带： 由于含水层颗粒逐渐变细，厚度变小， 富水性降低，水力坡度也逐渐变小。水位埋藏较浅，扇形下部由于黏性土阻挡， 水流收到顶托作用上抬，水面逐步贴近地表，溢出成泉或者湖泊、沼泽，此带 受蒸发影响，总溶解固体含量增大。在上部潜水含水层以后，被稳定的黏性土覆盖的砂砾层中，埋藏的为承压水，水头向洼处可以自流，承压水不易受到蒸发影响，方向逐渐增大，在地形低水盐分不高。（3）（扇缘）黏性土带：此带在岩性上喂黏性土和细粉砂，水埋藏浅，径流缓慢，蒸发强烈，水含盐量较高，易出现土壤盐渍化。8给排水基

7、础群159129257公共基础群248495265.3黄土地区、沙漠地区、湖泊沉积地区、冰川堆积地区、滨海岛屿地区水5.3.1黄土地区的水9给排水基础群159129257公共基础群24849526黄土含水层的基本特征黄土层是非均质的、为裂隙和孔隙水的含水层。黄土层中具有多层含水层，上层为潜水；下层可能有承压含水层分布，厚度大、分布较稳定的古土壤或钙质层形成相对隔水层。潜水埋深可达百米以上，水量甚小补给：大气降水或洪水的渗入径流：水平径流很微弱排泄：蒸发、泉水溢出水的埋藏形成：黄土层中的 水主要赋存于宽缓的沟谷、塬面(呈台状，四边陡) 上的洼地及丘间盆地。在黄土层中寻找 水的富集地段，除了近河谷

8、地带，首先要考虑平坦地形中的洼地。黄土层中 水的富水性取决于地形、裂隙发育程度等，一般洼地的富水性相对最好、而地形破碎，沟谷深切的地段 。5.3.1沙漠地区的水1.山前倾斜平原边缘沙漠中的水2.古河道中的水3.大沙漠腹地的地区水5.4 山区丘陵区的裂隙水储存并运移于裂隙岩石中的隙水、构造裂隙水。水，称为裂隙水，按成因可分为成岩裂隙水、风化裂裂隙水主要受岩石裂隙发育特点的制约，其裂隙率比松散岩石的孔隙率要小岩石裂隙大小悬殊，分布不均，具有方向性。非均质和各向异性以及出水量小是裂隙水的基本特征。裂隙水的运动速度不大，通常呈层流状态，符合 在一定水力梯度下，裂隙水也可以呈稳流状态。定律，但在一些宽大

9、的裂隙中，10给排水基础群159129257公共基础群24849526构造裂隙水分布广泛，在坚硬脆性岩层中尤其发育，水量丰富，是裂隙水的主要研究对象。断裂构造地区的水它有以下几个特点。(1) 含水带呈脉状或带状。(2) 断层破碎带透水性和富水性极不均匀。(3) 断层含水带的分布比较局限。5.5岩溶地区的水储存和运动与可溶性岩石中的重力水称为岩溶水。在重力水对可溶岩的溶蚀过程中，伴随有冲蚀作用和重力崩塌，于是在地表形成独特的喀斯特地貌景观，并在形成大小不等的和暗河。岩体内部各种溶蚀裂隙、及通道均是岩溶水的储存场所和运动空间，岩溶水的流量、水位时空变化大，速度较大，多为集中排泄。5.5.3 岩溶水

10、的基本特征1. 岩溶水补给与排泄特征集中排泄与灌入式补给是岩溶水的主要特征之一2. 岩溶水的径流特征岩溶水通道由于空隙大小悬殊，渗透性差别极大，岩溶水的流态复杂多变。3.岩溶水的动态特征岩溶水动态与降水以及岩溶系统的规模、结构、介质的空隙特征等因素关系密切。11给排水基础群159129257公共基础群248495264.岩溶水的分布特征a岩溶含水层的富水性总的来说是较强的，但是含水又极不均匀。b岩溶发育是以水的为前提，雨水的性在很大程度上取决于当地侵蚀基准岩所的水循环条件，水流由分散流到集中流，在这一过程中，岩溶发育也随之加强。c岩溶发育具有向深部逐渐减弱的规律，使含水层的富水性相应也具有强弱

11、的分带性。d岩溶水在河谷地区有较明显的垂直分带现象。e岩溶水赋存的极不均一性和水力的各向异性，径流、排泄条件十分复杂。12给排水基础群159129257公共基础群24849526演练2008-10.在黄土层中寻找哪项，并应注意厚层水的富集地段，除了近河谷地带，首先要考虑以下的钙质结核层及黄土下伏基岩剥蚀面的凹陷部位，以及黄土覆盖下的其它成因的沉积物和基岩中的水。（）（A）沟谷地带（C）古河床（B）裂隙的发育程度（D）平坦地形中的洼地2013-10.河谷冲积物孔隙水的一般特征表现为（A） 沉积的冲积物分选性差，磨圆度高（B） 沉积的冲积物分选性好，磨圆度低（C） 沉积的冲积物孔隙度较大，透水性强

12、（D） 沉积的冲积物孔隙度小，透水性弱）13给排水基础群159129257公共基础群24849526演练2009-10.在可溶解性岩石分布地区寻水，实质上就是岩溶的发育程度和分布规律，并结合补给条件寻找其富水部分。一般情况下，岩溶水的分布：（ ）（A）极不均匀，具有向深部逐渐减弱的规律，且在水利上具明显得各向异性（B） 均匀，具有向深部逐渐减弱的规律，且在水利（C） 均匀，水质好，水量丰富，具有各向同性上明显得各向异性（D）极不均匀，且水质差，在水利上具明显的各向异性2012-11.下面有关裂隙水特征的论述哪些是不正确的？（）（A）裂隙水与孔隙水相比，表现出更明显的不均匀性和各向异性（B）裂隙

13、岩层一般并不形成具有统一水力、水量分布均匀的含水层，而通常若干个带状或脉状裂隙含水系统由部隙在岩层中某些局部范围内连通（C）裂隙含水系统的水量大小取决于裂隙的成因与含水系统规模的大小（D）大多数情况下裂隙水的运动不符合定律14给排水基础群159129257公共基础群24849526第7章供水水文地质勘察评价7.7水 7.7.3我国水的补给量和储存量水分类方案很多，有的将水分为天然和开采的二分法；有的则考虑水补给、径流、排泄过程，将水分为补给量储存量、消耗量三分法。1.补给量补给量指时间内汇入含水层的水量，用m3/d等表示。补给量应考虑天然补给量和开采补给量两个方面。垂向补给天然补给：天然条件下

14、进入含水层中的水量侧向补给开采补给人为补给：在人为活动影响下，含水层增加的水量人工补给15给排水基础群159129257公共基础群24849526大气降水入渗补给相邻含水层越流补给水天然径流补给开采补给人工回灌补给灌溉水渗漏补给16给排水基础群159129257公共基础群314570631水的补给量的计算垂直补给量的计算（2）越流补给量（1）降水入渗补给量（3）灌溉水入渗补给量Q= F DH K ¢Q=aPF降m¢越Q越越流补给量(m3/d或a)F含水层分布面积(m2) m'弱透水层厚度(m) K'开采层与补给层之间的弱透水层的垂直渗透系数(m/d)Q降水入

15、渗量(m3/a)降Q渠灌溉渠系渗漏补给量(m3/d);渠系有效利用系数； Q灌溉渠系引水量(m3/d)含水层的给纲)；F含水层分布面积(m2)P降水量(m/a)(无量17给排水基础群159129257公共基础群3145706311. 补给量计算(1)垂直补给量的计算1）降水入渗补给量式中：Q降降水入渗量（m3/a） ；含水层的给；F含水层分布面积（m2） ；P降水量（m/a）18给排水基础群159129257公共基础群314570631其中降水入渗补给系数的大小与岩性、地层结构、地形坡度、 水的埋深、植被覆盖、降水量的大小和强度等因素有关，同时随 水埋深的变化而发生变化。Q降 =aPF1. 补

16、给量计算(1)垂直补给量的计算1）越流补给量式中Q越越流补给量（m3/d或a） ；F越流面积（m2） ；H 开采层和补给层的水位差；m'弱透水层厚度（m） ；K'开采层与补给层之间的弱透水层的垂直渗透系数（m/d）第一类越流含水层系统19给排水基础群159129257公共基础群314570631相邻含水层基于定律Q = K × DH ×wL开采含水层Q= F DH K ¢越m¢2）越流补给量式中Q越越流补给量(m3/d或a);H1、 H2开采含水层相邻上、下含水层的水位(m) ;h 开采含水层的水位(m) ;12F 、 F 上、下越流面积

17、(m2) ;12K1、 K2上、下弱透水层的渗透系数(m/d)M1、 M2上、下弱透水层的厚度(m)3第二类越流含水层系统20给排水基础群159129257公共基础群314570631开采含水层Q= K F H1 - h +K F H2 - h越11M22M122）灌溉水入渗补给量灌溉渠系渗漏补给量式中 Q渠灌溉渠系渗漏补给量(m3/d);Q灌溉渠系引水量(m3/d); 渠系有效利用系数，由现场观测确定或者利用经验值。田间灌溉水渗漏补给量与降水入渗机理类似，因此计算也相似，即用入渗系数乘以灌溉量，在乘以灌溉面积。21给排水基础群159129257公共基础群3145706311. 补给量计算(2

18、) 侧向补给量式中 Q侧侧向补给量(m3/d);K含水层平均渗透系数（m/d）I水水力坡度（垂直于侧向边界方向的水力坡度）F补给过水断面面积（m2）给排水基础群159129257公共基础群31457063122基于定律Q = K × DH ×wLQ侧 = KIF(3) 河渠渗漏补给量河道及斗渠以上大型及工程比拟等方法确定渗漏特征相似时，可用实测流量，经经验系数式中 QRC河渠渗漏补给量(m3/d);Q1、 Q2河渠上下游水文断面实测流量(m3/d); L' 两测流断面之间的河渠长度L 计算河渠长度 修正系数，一般取0-0.223给排水基础群159129257公共基础

19、群314570631- Q )(1- l) L上下L¢(4) 水库（湖泊）蓄水渗漏补给量当水库等地表蓄水体水位高于计算可采用下式水位时，对水产生渗漏补给，其式中Q渗补水库年蓄水渗漏补给量Q入、 Q出年内水库流入和流出水库的量; P 、 E 湖库水面的年降雨量和年蒸发量Q 水库年蓄水变化量24给排水基础群159129257公共基础群314570631入+P - E0 -2.消耗量消耗量指时间内，从含水层中排出的水量，用m3/d等表示，又称排泄量。按消耗方式分为天然消耗人为消耗。含水层下游边界水的流出量计算区内泉水溢出量天然消耗量：水转化为地表水量排泄给相邻含水层的越流量实际开采量人为消

20、耗量：开采量给排水基础群159129257公共基础群31457063125天然消耗量的计算（1） 潜水蒸发量式中 E潜水蒸发量E0水面蒸发量C 潜水蒸发系数(潜水蒸发量与水面蒸发量的比值)n 与土质有关的指数，n=13 潜水水位埋深(m)0 水蒸发极限深度(m)，见下表。给排水基础群159129257公共基础群31457063126岩性潜水蒸发极限深度(m)岩性潜水蒸发极限深度(m)粉质粘土5.16粉细砂4.10黄土质粉质粘土5.10砂砾石2.38砂质粉土3.95E = CE0C = (1- D )nD027给排水基础群159129257公共基础群3145706313.储存量指水循环过程中，某

21、个时期储存在含水层中的水量容积储存量按照埋藏条件弹性储存量可变储存量是否参与天然条件下的水的转换不变储存量28给排水基础群159129257公共基础群314570631补给量、消耗量、储存量，三者并非孤立存在，而是一个不断相互转化的统一体。水的储存量的计算（1）容积储存量Q容 = mFH（3）可变储存量Q调 = mF DH（2）弹性储存量Q弹 = me FhQ容容积储存量(m3)Q弹弹性储存量(m3)Q调可变储存量(m3)含水层变幅内平均给F含水层分布面积(m2)H承压水压水头高度(m)含水层的给纲)(无量e弹性系数(无量纲)F含水层分布面积(m2)h承压水压水头高度(m)F含水层分布面积(

22、m2 )H含水层厚度( m )给排水基础群159129257公共基础群31457063129水的储存量的计算(1) 容积储存量一般指水位以下的含水层中储存的重力水体积式中 Q容容积储存量(m3)含水层的给（无量纲）F含水层分布面积(m2)H 含水层的厚度(2) 弹性储存量承压含水层除了计算容积储存量，还要需要计算弹性储存量。承压含水层由于水头降低（引起岩层的压缩和水的膨胀）而出的水量式中 Q弹弹性储存量(m3)弹性系数（无量纲），也常用S表示F含水层分布面积(m2)h 承压含水层的水头高度(承压含水层顶板算起的水头高度，m)30给排水基础群159129257公共基础群314570631Q弹 =

23、 meFhQ容 = mFH给排水基础群159129257公共基础群31457063131 承压含水层的(弹性)储存量Wc = me × A× hp弹性系数的含义：面积承压含水层下降水位， 岩层的压缩而弹性的水量。承压含水层承压水面的降低横截面积 含水层的容积储存量Wv =m × A× H = m ×V潜水面的降低给 的含义：面积潜水含水层下降 水位， 由重力 排出的水量（空隙里的重力水）。不透水层潜水面横截面积（3）可变储存量（调节储量）在多年最低水位以上水位变动范围内的水量。式中 Q容容积储存量(m3)含水层的给（无量纲）F含水层分布面积(m

24、2)H 含水层的厚度给排水基础群159129257公共基础群31457063132Q容 = mFDH2008-12.某地区第二个承压含水层自顶板算起水头高度为30m，承压含水层面积为1000km2，经试验确定该含水层的存量为：（ ）系数为6.0×10-5，则该承压含水层的储(A) 1.8× 106m3(B) 2.0× 106m3(C) 1.8× 107m3(D) 2.0× 107m333给排水基础群159129257公共基础群314570631演练2012-10.某潜水水源地分布面积为12km2，年内水位变幅为1m，含水层变幅内平均给(A) 3

25、.6× 1050.3，该水源地的可变储量为（ ）m3(B) 4.0× 105(C) 4.0× 106( D) 3.6× 106给排水基础群159129257公共基础群31457063134演练2013-8.某承压水源地分布面积为30km2，含水层度为40m ，给0.2，越流面积为3000m2，含水层的量为（A）3.0×107系数为0.1，承压水的水头高度为50m，该水源的弹性（B）1.5×108（C）85×108（D）75×108给排水基础群159129257公共基础群31457063135演练36给排水基础群15

26、9129257公共基础群3145706317.7.4水开采量的评价1.水开采量评价方法选择的依据2.应用法评价开采量3.应用数值解法评价开采量4.评价开采量的其他方法37给排水基础群159129257公共基础群248495261.水开采量评价方法选择的依据实际工作中只能结合水源地开采的动态类型选用相适应的方法。一般集中开采的供水水源地，按其动态特征可分为稳定性、调节型、。水源地特点：水补给来源稳定评价的方法：稳定流公式、试验推断法水源地特点：储存量调节消耗量，并能较快得到补偿评价的方法：补偿、平衡法水源地特点：储存量逐年消耗，如不补给最终枯竭评价的方法：非稳定流法、数值法、开采实试验法38给排

27、水基础群159129257公共基础群24849526对于水源对于调节型水源对于稳定型水源2.应用法评价开采量法是利用公式进行水计算的常用方法。对于条件比较简单，考虑因素较少的单井水流模型，一般可求其解，如稳定型水源地可得到解。裘解，非稳定流水源则可得到1）拟定开采方案2）处理边界条件3）干扰计算4）审核、调整方案39给排水基础群159129257公共基础群248495263.应用数值解法评价开采量数值计算法是按分割近似原理，用离散化方法将求解非线性的偏微分方程问题，转化为求解线性代数方程问题，摆脱了求解中的种种严格理想化要求，使数值法能够灵活应用于解决各种非均质地质结构和复杂不规则边界条件问题

28、。数值法主要用于水文地质条件复杂的大型水源地的开采量的计算。4.评价开采量的其他方法（3）开采试验法（1）水量均衡法（2）试验推断法（4）扩建水源地的开采量计算方法下降漏斗法（5）补偿40给排水基础群159129257公共基础群248495265.应用水量均衡法评价开采量41给排水基础群159129257公共基础群24849526水量均衡法，是按照水量均衡原理，根据某一均衡区的含水层，在补给和消耗不均衡发展过程中，任一时刻的补给量和消耗量之差仍然等于这个均衡区含水层中水体储量的变化量，可以建立水量均衡方程用于开采量的评价。相比于其他方法，该方法相对简单切实可行，适用于水埋深较浅，补给和消耗条件

29、比较单一的地区。mF Dh =(）Dt式中 含水层的给F含水层分布面积( m2 )t 计算时间，即均衡期（a）h 计算时间内水位平均变幅（m）Qt含水层侧向流入量( m3/ a) Qc含水层侧向流出量( m3/ a) W 垂直方向上含水层的补给量Qk开采量( m3/ a)K演练2007-12.由于大区域内水文地质条件比较复杂，用水动力学方法评价区域内允许开采量常有较大的方法主要适用于（A）试验推断法（C）数值法，但采用下列哪种方法，则相对简单和切实可行，且该水埋藏较浅.水的补给和消耗条件比较单一地区。（ ）（B）水量均衡法（D）稳定流公式2008-12.某地区第二个承压含水层自顶板算起水头高度

30、为30m，承压含水层面积为1000km2，经试验确定该含水层的存量为：（ ）系数为6.0×10-5，则该承压含水层的储(A) 1.8× 106m3(B) 2.0× 106m3(C) 1.8× 107m3(D) 2.0× 107m32009-12.水储存量计算， 一般根据埋藏条件不同而计算其：（ ）（B）固定储存量（D）容积储存量和弹性储存量（A）调节储存量（C）天然储存量42给排水基础群159129257公共基础群24849526演练2011-10.某潜水水源地分布面积为12km2，年内水位变幅为1m，含水层变幅内平均给(A) 3.6× 105(C) 4.0× 1060.3，该水源地的可变储量为（ ）m3(B) 4.0× 105(D) 3.6× 1062013-8.某承压水源地分布面积为30km2，含水层度为40m ，给0.2，越流面为3000，含水层的为（ ）(A) 80× 108(C) 85× 108系数为0.1，承压水的水头高度为