水文地质学课件-影响地下水形成及变化的自然地理因素

水文地质学

第一章影响地下水形成及变化

的自然地理因素第一节自然界中水的循环及地下水的起源地球形成初期的形状－－早期地核人工建筑地貌——水坝、水库人工地貌人工挖掘地貌——运河、水渠一、自然界中水循环水圈：是指地球表层由水体构成的连续圈层。其物态有固、液、气三种状态。水体的形式有河、湖、海、冰川（盖）水蒸气、地下水等，并形成一个包裹着地球的完整圈层。地表上直接被液态水体覆盖的区域占地表面积的3/4。在太阳能、重力的作用下，使得水圈中的水体周而复始的运动，形成水循环。水循环的方式有：海洋与大陆间的循环；地表与地下间的循环；生物体与周围空间的循环；水圈与大气圈间的循环。大循环小循环海洋与大陆间的循环自然界中水的循环水圈与大气圈间的循环。自然界中水的循环生物体与周围空间的循环二、地球的外部圈层

海水97.41%淡水2.59%新疆巴音布鲁克天鹅湖沿海红树林沼泽海洋占整个地球面积的70.8%，地球上的水约有97%存在于海洋中，在地质历史中，沧海桑田、海陆变迁，占陆地表面75%的沉积岩中绝大部分是海洋沉积形成的，因此海洋的地质作用是极为重要的。海洋概况海洋形成时间晚：第三纪、第四纪海底大多数为大陆型地壳水浅，一般<3000米，多为数百米范围局限，受陆地轮廓直接影响形成时间早：中生代已出现洋底为大洋型地壳水深，一般>3000米面积广阔，不受陆地影响海与洋海和洋构成了海洋。一般来说，近陆为海、远陆为洋，水体相通，均为海水。但两者有着根本性区别：海水的化学成分

。1.海水中含有大量的矿物质和有机质，其中以可溶性盐类为主。世界各大洋的一般含盐度为33-38‰，盐分的多少随地区的气候不同而变化。2.海水中含有Au、Ag、Ni、Co、Mo、Cu等数十种微量元素，很多国家正在进行提取开发实验。3.此外，海水中还含有一定量的O2、CO2气体。

海水的透明度和颜色大洋为蓝色，透明度较好，光照可达200米。海的颜色变化较大，以蓝色为主，常受悬浮物质和藻类影响，透明度也受到影响。滨海——是波浪和潮汐运动强烈的近岸水域，其下界为浪基面。在基岩海岸区较窄，低平海岸区很宽，可达数公里以上。根据海水运动的特点，滨海可分为三个带：潮上带、潮间带、潮下带

二、自然界中水的动态平衡

概括的说是指在全球范围内

年降水量＝年蒸发量

参照教材第9页图1-2全球降水、蒸发分布图三、地下水起源地下水——是指埋藏在地表以下松散堆积物和岩石空隙中的水体。地下水主要是由大气降水、地面流水、冰雪融水、湖泊水渗透到地下而形成的，称为渗透水。此外还有凝结水、埋藏水、原生水等。地下水

指存在于地表以下松散堆积物或基岩空隙中的水。第二节

影响地下水形成及变化的自然地理因素自然地理因素包括地形、气象、水文及植被等方面，这里重点介绍气象因素和水文因素的影响。一、气象因素：主要有1、大气圈的结构；2、大气的热源；3、主要气象要素。1、大气圈的结构大气圈：是指因地球的引力而聚集在地表周围的气体圈层。大气圈中的气体主要集中于地表以上18km的范围内，往上气体变得极为稀薄。主要成分为氮，78.09％；氧，20.94％；氩，0.93%；其他，0.04％。（按体积计算）。由地表往上可分为五个次级圈层：对流层、平流层、中间层、暖层（热层）、扩散层（散逸层、外层）。各层的范围及简要特征对流层：平均厚度12km，含大量水蒸气和尘埃。表现为强烈的对流。风、霜、雨、雪、雹、雾等气象现象均发生于此层。平流层：从对流层顶到地表以上55km的范围。大气呈水平运动。几乎不含水蒸气、尘埃，无天气现象。中间层：从平流层顶到地表以上85km的范围。大气呈对流运动。存在电离层，可反射无线电波。暖层：从中间层顶到地表以上800km的范围。内部存在多层的电离层，也称电离层，强烈反射无线电波。扩散层：从暖层顶到外层空间。物质多以原子、离子状态存在。是地球物质向宇宙空间扩散的部位。2、大气的热源：太阳的热辐射是地表和大气的最主要热源。大气的一次热源为太阳的热辐射。太阳先照射到云层上，一部分被云层反射和散射，另一部分到达地面，地面进行二次反射。因此，大气的二次热源为地表的热辐射。3、主要气象要素：主要的气象要素有：气温；气压；空气湿度；降水；蒸发；风力等。一个地区的气候特征和地下水的关系通常用6个气象要素来表示。在这6个气象要素中，对研究地下水有特别重要意义的是降水和蒸发，而其它要素则可视为形成与制约降水和蒸发的因素。二、水文因素水文学是研究地表水体的科学。地表水体包括：海洋、湖泊、河流、沼泽、冰川等。地表水体经常与地下水有着密切的联系，因此地表水对地下水的形成变化起着很大的作用。降落到地面上的降水，一部分重新蒸发，一部分渗入地下形成地下水，一部分顺着地表流动，形成地表水。以下介绍以河流为主的水文因素及特征。1、河流的特征

河流的空间形态河流在纵向的特征

河流的特征

河流的空间形态河流在横向的特征（河谷要素）河谷河流侵蚀出的槽形凹地。谷底

河谷底部较平坦的部分。河床

河水占据的沟槽。谷坡

谷底至分水岭的斜坡。阶地

谷坡上的阶梯状平台。河流在横向的特征（河谷要素）河流－－径流

径流及影响径流的因素下蚀作用的结果——峡谷地貌虎跳峡三峡3）河流的补给类型：

河水的来源叫做河流补给，最主要的补给来源为大气降水。

下蚀作用的过程

2、径流及影响径流的因素

一般指的径流主要就是指地表河流，影响径流的主要因素为水位和径流量，而地表径流量的大小决定于流域面积的规模。

由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成凹岸被侵蚀。而凸岸水流减缓，在凸岸河水携带的泥沙就会沉积，河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲河。蛇曲河最后会裁弯取直。废弃的弯曲河道称为牛轭湖。凸岸沉积凹岸侵蚀3、径流的研究方法

由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成凹岸被侵蚀。而凸岸水流减缓，在凸岸河水携带的泥沙就会沉积，河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲河。蛇曲河最后会裁弯取直。废弃的弯曲河道称为牛轭湖。

由于河水惯性离心力的作用使河水冲向弯曲河床的凹岸，造成凹岸被侵蚀。而凸岸水流减缓，在凸岸河水携带的泥沙就会沉积，河床不断加宽，河曲的曲度变大，形成蛇曲河。蛇曲河最后会裁弯取直。废弃的弯曲河道称为牛轭湖。三、气象、水文资料的收集与整理2地形、地貌等特征2.1地形建设场地位于白银市旧城区和西区之间，贯穿白银市南北，两岸地形为北高南低，临近河岸有高达1.00～3.00m左右的堤坝或陡坎；南北总高差30余米，总体上地形较平坦，金沟河床宽20～70m，以纺织路桥为界，南段常年有水，北段除雨季有水外，其余均无水。2.2地貌属白银山前拗陷红色砂岩盆地西段，由低缓的丘陵的陵岗和斜坡以及河流冲洪积带所组成，地貌单元为金沟河河漫滩和Ⅰ级阶地。2.3气象及水文资料：本地气候类型属温带大陆性干旱气候，处于暖温带与中温带过渡地区的季风气候边缘带，据有关气象资料，年平均降水量为204.1毫米左右，年平均蒸发量达2004.1毫米以上；平均气温6～9℃左右，最低气温-26℃，最高气温37.3℃，气温日较差和年较差均比较大；地表有季节性冻土，冻结最大深度过1.08米；春季多风，年平均风速1.2～1.9m/s，最大风速36.6m/s，全年主导风向为北风，冬季为西北风；最大积雪厚度10cm，无霜期142天。场地内无地表水。水文地质条件勘探区内地下水埋藏较深勘察中未见地下水，其水位埋深一般大于12.00m，含水层为卵石层，地下水类型为潜水，受大气降水和地下水迳流补给，排泄方式为迳流补给下游地下水和河水，地下水流向为北西向南东向，地下水位年变化幅度1.0～1.5m。1、地形地貌西汉水河口大桥桥址位于陇南市康县太石乡西约六公里西汉水之上，北侧离山体约为20.00m，南侧距山体约为6.00m。大桥横跨的西汉水为一典型山间河谷冲积型河流，现地表为由西向东的冲积河流，其中拟建桥台位于河床两岸、桥墩位于河床中，河床总宽度约为100m，地面高程为981.93~991.50m。现地表沟内呈西高东低，南高北低，河谷呈V字型分布。补充：陆地地形

按照高程和起伏特征，陆地地形可分为山地、丘陵、平原、高原、盆地和洼地等类型。山地

海拔高程在500米以上地形起伏较大，相对高程大于200米的地区。海拔500米-1000米称为低山；1000米-3500米称为中山；大于3500米称为高山。线状分布的叫山脉。丘陵高低不平，相对高程在200米以下的小山丘。平原

宽广平坦或略有起伏的地区。高原

海拔高程在600米以上表面平坦或略有起伏的地区。盆地

四周是高原或山地中央低平（平原或丘陵）的地区。洼地

陆地上高程在海平面以下的地区（如新疆鲁克沁洼地为-155m）补充：地球的温度地温

人们可以火山和温泉意识到地下深处是热的，地球的温度总体上是从地表向地内逐渐增高的。在地表附近，由于太阳幅射热的影响，温度有昼夜变化、季节变化和多年周期的变化．这一表层可叫外热层（或变温层）。外热层的深度一般在十几米．在其下界面附近，地温常年保持不变，等于或略高于当地年平均气温，该处称为常温层。常温层以下，受到地球内部热量的影响，温度逐渐升高。一般把在常温层以下，每向下加深100ｍ所升高的温度称为地热增温率或地温梯度。这是由于地球内部热量通过向上热传导而造成的。世界上不同地区，地温梯度都不相同，地球表层的平均地温梯度为３℃。海底的地温梯度一般为４－８℃，大陆为０.９－５℃．大陆的地温梯度一般来说是显著低于海底的．2、气象及水文资料：本地气候类型属黄土高原温带半湿润气候。据有关资料显示：年平均降水量为807.50mm，特别集中于夏末和秋季；年蒸发量1148.40m；平均气温11.70℃左右，气温日较差和年较差均比较大；地表有季节性冻土，冻结深度0.50m；全年少风；现场地河沟内有水流，年平均流量47.9m3/s，平均坡度0.00313，枯水平均流量16.6m3/s，河岸阶地上无地表水。E北部潮湿

暖温带-亚热带中部半干旱-干旱

亚热带南部潮湿

亚热带-热带N暖温带

潮湿亚带干旱带热带-亚热带

潮湿亚带暖温带-亚热带潮湿亚带亚热带

潮湿亚带暖温带

潮湿亚带复习思考题一、简述水文地质学的研究对象及其与地质学和气象学等其它学科的关系。二、简述水文地质学在国民经济发展中的作用。三、论述地下水的起源和自然中水的循环。四、论述影响地下水形成及变化的自然地理因素。五、简述我国的气候区划和气候特征。第三节河流的地质作用

河流的侵蚀作用

河流在从高处向低处流动过程中，以自身的化学动力(溶解力)和机械动力(水力)，并以携带的泥沙和砾石作工具，不断地破坏河床的过程。按侵蚀作用的方向分为两种类型：河流的下蚀作用：河水对河床底部岩石破坏，使河谷加深的过程。河流的侧蚀作用：河水对河床岩石破坏，使河谷拓宽的过程。二、地球的外部圈层

在固体地球之外还存在另外三个圈层，它们是大气圈、水圈和生物圈。它们是地球的重要组成部分，它们与固体地球休戚相关，共同演化，塑造着多姿多彩的地球二、地球的外部圈层

生物圈：是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。生物从高等到低等，从动物到植物，乃至细菌和微生物等生活于地球表面一定范围的陆地、水体、土壤