水文地质学基础 10.动态与均衡

复习地下水流系统概念地下水流系统的划分GFS的水动力特征GFS的水化学特征GFS的水温度特征地下水流系统物理模拟小结第10章地下水的动态与均衡(TrendandBalanceofG.W.)10.1地下水动态与均衡的概念10.2地下水动态地下水动态的形成机制地下水动态的影响因素10.3地下水均衡地下水均衡方程式区域地下水均衡10.1地下水动态与均衡的概念地下水动态概念：地下水各种要素（水位、水量、水质、气体成分、水温、微生物等）随时间的变化。含水层（含水系统）Q补Q排实质：含水层（含水系统）中地下水的补给量（包括水量、盐量以及热量）、排泄量、储存量变化的综合表现。储存量变化量研究内容：影响因素、类型及其成果分析研究补给量与排泄量收支的数量关系就是地下水的均衡问题。概念：某一时段、某一范围内地下水水量（盐量、热量等）的收支状况就是地下水的均衡。地下水动态与均衡的关系地下水均衡地下水的动态与均衡是同一事物的两个方面，前者是后者的外部表现，而后者是前者的内在根源。研究内容：均衡区与均衡期的确定，均衡方程式的确定，各收支项求取，均衡计算结果的校核与分析。地下水动态与均衡的研究意义检验并完善前期水文地质结论；查明地下水资源数量、质量及其变化；为数学模拟提供依据；为拟订合理的地下水利用、防治方案及措施提供定量依据；地下水动态的形成机制降水—补给地下水系统—水位—动态变化地下水水位（泉流量）对外界输入（降水）响应的特点滞后和延迟现象叠加现象因外界激励（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、水量）随时间的变化程度用稳定性来恒量变化幅度小动态稳定变化幅度大动态不稳定10.2地下水动态地下水动态的影响因素本源因素气象（气候）因素水文因素地质营力因素天文因素等转换因素地质结构水文地质条件主要包括地质构造、含水层类型、岩性以及地下水埋藏深度等地下水动态的影响因素气象（气候）因素（降水与蒸发）年内（季节）变化——最突出多年变化——研究周期长昼夜变化——在许多地区不明显气象要素及潜水埋深变化图思考：解决生产实际问题时如何考虑地下水的水位动态？供水工程应考虑多年最低地下水位的供水能力?排水工程考虑多年最高地下水位时的排水能力?水文因素

指地表水体的变化对地下水动态的影响。河水与地下水联系密切，且河水位高于地下水位，说明河水补给地下水；距离河流越远，水位越低，水位变幅越小，发生变化的时间越滞后；观1观2观3地质因素气候与水文因素决定了一个地区地下水动态的总轮廓；地质因素是间接且相对稳定的，起削峰填谷的作用。包气带厚度与岩性(K)：对滞后时、延迟时和变幅的影响饱水带岩性：K和μ均起作用;埋藏条件：承压水的变幅小于潜水；地下水所处的空间部位：一般而言，补给区较排泄区更不稳定人为因素取水建筑物、排水工程（矿坑排水、渠道排水）→水位下降；修建水库、地表水灌溉、跨流域调水以及人工回灌等→水位抬升；地下水污染其他因素地震固体潮潮汐外部荷载地下水动态类型入渗-径流型分布于不同气候条件下的山区及山前地带径流-蒸发型分布于干旱内陆盆地远山及盆地中心部位入渗-蒸发型分布于半干旱平原和盆地内部入渗-弱径流型分布于湿润平原和盆地10.3地下水均衡地下水均衡：某一时间段内某一地段内，地下水水量（热量、质量、能量）的收支状况，称为地下水均衡；均衡区：均衡计算所选定的区域（三维）；均衡期：均衡计算的时间段；水均衡方程式：A-B=ΔW

A——收入项(补给量）；B——支出项（排泄量）；

ΔW——均衡时段内，均衡区的储存量的变化量对于一个地区，多年气候处于平均状态，故A=B；人为活动影响下：正均衡（A>B）、负均衡（A<B）地下水均衡方程式均衡区YfWu1QtXfZcZuQdWu2h潜水均衡方程式Xf+Yf+Zc+Wu1+Qt

-(Zu+Qd+Wu2)

=μΔh

潜水均衡方程式：

Xf+Yf+Zc+Wu1+Qt-(Zu+Qd+Wu2)

=μΔh

几种特殊条件下的潜水均衡方程式：干旱半干旱平原区忽略Zc=0

；地形切割微弱Qd→0；无越流时Qt=0；径流滞缓Wu1

Wu2；Xf+Yf

-Zu

=μΔh多年均衡条件下：μΔh=0，则Xf+Yf=

Zu湿润山区

Zu

=0→Xf+Yf

=Qd

强烈开采区

Xf+Yf

=Q开

思考以下含水系统的水均衡,写出水均衡方程式,并标出各项的含义。Qs1Qs2XfZuXf+

Zc=

Zu+Qs1+Qs2ZcXf1+Yf1+Zc+W1=

Zu1+Qd+W2Xf2+Yf2+Qt=Zu2W2=Qt+W3区域地下水均衡以含水系统分析，水量均衡方程：进行水均衡研究或计算，切忌避免重复计算，否则会人为地夸大地下水的可利用量，造成不可挽回的损失和后果。以单个含水层分析，补给量=各含水层补给项之和？CUG水文地质学基础21《水文地质学》基本概念、原理与分析方法

关系框图空隙水物理关系（运动规律）化学关系（化学成分化学作用）水量水质时间变化空间变化动态均衡赋存、分类补给含水