当前课程知识点:水文地质学基础 > 第六章 地下水动态与均衡 > 6.1 地下水动态 > 19. 地下水动态
同学们好
这次课
我们学习地下水的动态
主要从以下三个方面来学习
我们先来看一下
地下水动态的概念与意义
地下水各种要素
水位、水量、水质、水温等
随时间的变化
称作地下水动态
地下水动态是含水系统
对环境的激励
所产生的响应
也可以看做为含水系统
将输入信息变换后
产生的输出信息
具体可描述为
当地下水系统受到大气降水
地表水、灌溉水的补给
或人工开采
及天然排泄等
输入信息的激励时
地下水系统的内部状态
做出响应的变化
并有输出信息表现出来
作为响应的输出信息
及地下水动态要素
水位、水量、水质、水温等
它是含水系统与环境
共同作用的结果
地下水动态
反映地下水要素
随时间变化的状况
通过对地下水动态的监测
及成果分析
我们可以解决一系列理论与实际问题
检验前期水文地质
研究结论是否正确
查明地下水资源量及其变化
为数学模拟提供依据
为合理利用地下水和防治灾害
提供依据
以及检验利用
和防治措施的合理性
下面我们来看
地下水动态的影响因素
前面我们讲了
地下水动态是含水系统与环境
共同作用的结果
这样我们可以把影响地下水动态的因素
分为两类
一类是环境对含水系统的信息输入
如降水、地表水人工开采
或补给地下水等的影响
另一类是变换输入信息的因素
主要是赋存地下水的地质条件
主要可以将影响地下水动态的因素
概括为气象因素、水文因素、地质因素
土壤因素和生物因素
以及人为因素
下面我们一起来看
这些因素
是如何影响地下水动态的
气象因素
对地下水动态影响最为普遍
主要是对潜水动态的影响
气象因素的特点是气候类型多
而且是具有大范围普遍性的影响
这其中最主要的是降水与蒸发
对地下水动态的影响
降水的数量及其时空分布
影响潜水的补给
从而使潜水含水层水量增加
水位抬升水质变淡
除此之外
气温、湿度、风速等条件
影响着潜水的蒸发排泄
使潜水水量变少,水位降低,水质变咸
尤其是在干旱半干旱
平原和盆地
气象因素对地下水的影响
主要就是蒸发排泄
我们来看这张图
这是我国北京市的
潜水位动态曲线图
如图所示
降水集中在春夏之交
是一年当中主要的补给期
这时气温高、湿度大
但蒸发量并不大
而且潜水位达到了峰值
雨季结束后
补给逐渐减少
水位通过径流及蒸发排泄
水位逐渐下降
到次年雨季前
水位达到谷值
全年潜水动态变化
呈现为单峰单谷型
气象要素
对地下水动态的影响
主要体现在周期变化上
气象要素是具有周期性变化的
如降水的昼夜变化
年内季节性变化
以及多年变化
在气象要素的周期性变化下
地下水动态也呈现昼夜变化
季节变化及多年变化
地下水位的昼夜变化
可以由蒸发及植物蒸腾引起
在许多地区不是很明显
地下水位的季节变化
正如前面例子所讲
我国大多数地区
均为季风气候
旱季及雨季分明
地下水位
呈现明显的季节变化
而地下水位多年变化的
研究周期比较长
其中周期约为十一年的
太阳黑子变化
影响最为显著
如图太阳黑子平静期
降水丰沛
地下水位高
地下水储量增加
而在太阳黑子活动期
降水减少,地下水位降低
地下水储量减少
下面我们来看水文因素
对地下水动态的影响
地表水与地下水之间
有着密切的水力联系
有些地区河水在高水位期补给地下水
低水位期则由地下水补给河水
这张图显示了
莱茵河洪水对潜水的影响
我们可以看到
河流补给地下水时
随着远离河流
地下水位
抬升的时间滞后和延迟增大
波形趋于平缓
而河水对地下水动态的影响
一般为数百米至数公里
此范围以外
主要受气候影响
气候与水温因素
决定了一个地区
地下水动态的总轮廓
而地质因素
则起间接影响作用
地质因素包括
地层、岩性、构造、地貌等
除了地震、火山喷发、崩塌
固体潮、地应力等现象
表现为急剧的变化外
一般的与气候和水文因素相比
都显得稳定
地质因素作为影响
输入信息变换的因素
我们可以从以下几个方面加以说明
地质构造对地下水动态的影响
在承压水和潜水的特征上
反映得最为显着
它决定了含水层的结构
及含水层与大气降水
和地表水的联系程度
饱水带的岩性
决定了含水层的给水性
透水性等水理性质
从而影响地下水位的变化幅度
当降水补给地下水时
包气带岩性与厚度
控制着地下水对降水的影响
包气带岩性
决定了包气带的渗透性
从而影响着大气降水
和地表水对地下水的补给
而包气带的厚度
则影响消耗于包气带那部分的降水量
从而影响潜水接受的补给量
地震作为突发性因素
它的孕育及发展阶段
地应力的变化
会引起地下水水位、水量、热量
和水化学成分的骤然变化
我们再来看
土壤因素和生物因素
土壤可分为许多成因类型
每种类型的土壤
都具有特殊的成长过程
与下伏潜水动态
具有独特的相互关系
主要表现为
对潜水化学成分的改变
潜水埋藏越浅
影响越显著
生物因素的作用
主要体现在两个方面
一是植物蒸腾作用
对潜水动态的影响
二是细菌对地下水化学成分的改变
人为因素是通过开采
人工回灌、灌溉
库渠渗漏、污水排放等
与人类活动有关的因素
引起地下水动态的改变
人类活动主要是通过
增加新补给来源
或新排泄去路
来改变地下水的天然动态
人类因素主要可以分为
两种基本不同的类型
一种是疏干型
各种取水建筑物
排水工程
在采排量过大时
会导致地下水位持续下降
甚至出现大面积的地下水漏斗
另一种是充水型
修建水库地表水灌溉
跨流域调水等
增加了新的人工补给源
会使地下水位持续上升
致使地下水动态发生变化
以上就是地下水动态的影响因素
下面我们来学习
地下水的天然动态类型
地下水动态
根据不同的分类原则
可以划分为多种类型
潜水和承压水
由于排泄方式交替程度不同
两者的动态特征也不同
我们以此可分为三种主要动态类型
蒸发型、径流型及弱径流型
我们先来看
潜水的天然动态类型
潜水的蒸发型动态
主要出现于干旱半干旱地区
地形切割微弱的平原或盆地
如图所示
其基本动态过程是
降水及地表水入渗补给
引起水位抬升
水质相应淡化
随着水位埋深变浅
旱季蒸发加剧
水位逐渐下降
水质逐渐盐化
随后蒸发减弱
水位趋于稳定
此类动态特征是地下水径流微弱
以蒸发排泄为主
年水位变幅小
各处变幅相差不大
水质季节变化明显
地下水不断向盐化方向发展
并使土壤盐渍化
潜水的径流型动态
主要分布于山区及山前
此类动态特征是
地形高差大
水位埋藏深
以径流排泄为主
年水位变幅大而不均
水质季节变化不明显
长期则不断趋于淡化
由于地形高差大
水位埋藏深
当降水和地表水入渗补给时
各处水位抬升幅度不等
接近排泄区
水位上升幅度小
远离排泄区
水位上升幅度大
因此水力坡度增大
径流排泄加强
在补给停止后
径流排泄
会使得各处水位逐渐趋平
潜水的弱径流型动态
主要分布于气候湿润的平原与盆地
由于地形切割微弱
潜水埋藏深度小
但气候湿润
此类动态特征
主要是蒸发排泄有限
以径流排泄为主
但径流微弱
年水位变幅小
各处变幅接近
水质季节变化不明显
长期向淡化方向发展
我们再来看
承压水的天然动态类型
具有良好的水交替
和排泄条件的
承压水动态类型
均属于径流型
其动态变化的程度
取决于构造封闭条件
构造开启程度越好
水交替愈强烈
动态变化越强烈
水质的淡化趋势越明显
这次课就讲到这里
我们下次再见
-1.1 水文地质学概述
--测试题
--讨论1
-1.2 地球中水的分布与循环
--测验题
-1.3 与地下水有关的气象与水文因素(自选1)
-1.4 中国水资源概况(自选2)
-2.1 岩土中的空隙与水分
--测验题
--4. 岩土中的水
--测试题
--讨论2
-2.2 与水有关的岩土性质
--测试题
-2.3 包气带与饱水带
--测试题
-2.4 含水层、隔水层与弱透水层
--测试题
-2.5 潜水与承压水
--8. 潜水
--测验题
--9. 承压水
--测试题
-3.1 重力水运动的基本规律
--测试题
-3.2 流网
--11. 流网
--测试题
-3.3 包气带水的运动规律
--测试题
-3.4 饱水黏性土中水的运动规律(自选4)
-4.1 地下水的物理性质
--测试题
-4.2 地下水的化学特征
--测试题
-4.3地下水化学的形成作用
--测试题
-4.4 地下水的化学图示与分析
--测试题
-5.1 地下水的补给
--测试题
-5.2 地下水的径流与排泄
--测试题
-6.1 地下水动态
--测试题
-6.2地下水均衡
--测试题
-测试题
-8.1 孔隙水
--22. 孔隙水
--测试题
-8.2 裂隙水
--23. 裂隙水
--测试题
-8.3 岩溶水
--24. 岩溶水
--测试题
-测试题
-讨论3
-测试题
-讨论4