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1、水文地质学基础 Fundamentals of Hydrogeology 20.地下水均衡 20.1 地下水均衡相关概念 20.2 地下水均衡要素 20.3 潜水地下水均衡方程 20.4 人类活动影响下的地下水均衡 20.5 大区域地下水均衡研究需要注意的问题 主要内容 概念：某一时间段内某一地区内地下水水量(盐量、热量、能量)的收支状况称为地下水均衡。目的：计算某一地区在某一时期内水量收入不支出间的定量关系。均衡方程式一般表达形式：A-B=W A收入项；B支出项；W均衡时段内，均衡区的水量变化量 均衡结果：正均衡或负均衡 表现形式：当含水层的补给水量大于排泄水量时,储存水量增加,地下水位上升
2、。当含水层的补给水量小于排泄水量时,储存水量减少,地下水位下降。盐量、热量、能量的收支丌平衡,会使地下水水质、水温或水位发生相应变化。20.1 地下水均衡相关概念 动态是均衡的外部表现，均衡是动态的内部原因。均衡区：均衡计算所选定的地区。均衡期：均衡计算的时间段（若干年、年、月）。正均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的收入大于支出，表现为地下水储存量（或盐储量、热储量）增加。负均衡：支出大于收入，地下水储存量(或盐储量、热储量)减少。20.2 地下水均衡要素 20.3 潜水地下水均衡方程 图20.1 潜水均衡示意图（假定地下水流动与剖面平行）潜水的收入项(A)：降水入
3、渗补给量（）地表水入渗补给量(Y）凝结水补给量(Zc)上游断面潜水流入量(W）下伏承压含水层越流补给潜水水量（Q）潜水支出项(B):潜水蒸发量(Zu包括土面蒸发、叶面蒸发)以泉或泄流形式排泄量(Qd)下游断面流出量(W）潜水储存量变化量：h 潜水均衡方程式的一般形式：ABh u hXYZWQZQWffcutudu()()12物理意义：某均衡区在一定均衡期内，总补给量不总消耗量之差等于储存量的变化量。在一定条件下，某些均衡项可以取消。例如：干旱半干旱平原区：忽略Zc；地形切割微弱Qd0；径流滞缓Wu1 Wu2 0；无越流时：Qt=0；则：Xf+Yf-Zu=h；多年均衡条件下：h=0，则 Xf+Y
4、f=Zu 湿润山区潜水均衡：Zu=0，则Xf+Yf=Qd 20.3 潜水地下水均衡方程 研究人类活动影响下的地下水均衡，可以帮助我们定量评价人类活动对地下水动态的影响，预测其水量水质变化趋势，幵据此提出调控地下水动态的措施，使之朝向对人类有利的方向发展。20.4 人类活动影响下的地下水均衡 例如，为了防治土壤次生盐渍化，克雷洛（M.M.KpbIJIOB）对苏联中亚某灌区进行了潜水均衡研究，得出该区潜水均衡方程为：=+1+式中：1、分别为灌渠水及田面灌水入渗补给潜水的水量；潜水蒸发量(包括土面蒸发、叶面蒸发)下伏 承压含水层越流补给潜水的水量；通过排水沟排走的潜水水量。20.5 大区域地下水均衡
5、研究需要注意的问题 图20.2 堆积平原孔隙含水系统地下水均衡模式图 从供水角度出发，可供长期开采利用的水量便是含水系统从外界获得的多年平均年补给量。对于大的含水系统，除了统一求算补给量，有时往往还需要 分别求算含水系统各部分的补给量。此时应注意避免上、下游之间，潜水、承压水之间，以及地表水不地下水之间的水量重复计算。山前平原潜水：冲积平原潜水:冲积平原承压水:1+1+1=1+2 2+2+=2 2=+3 整个含水系统的水量均衡方程式为：1+2+1+2+1=1+2+3 2=1+1+1 1 =2 3 20.5 大区域地下水均衡研究需要注意的问题 如果简单地将含水系统各部分均衡式水量收入项累加,则显
6、然比整个系统的水量收入项多了W2和Qt两项。W2和Qt两项都属于堆积平原含水系统内部发生的水量转换。在开采条件下的水均衡变化：（1）随着潜水位下降，地下水不再溢出成泉，dQ 0；（2）与冲积平原间水头差变小，W2 减小；（3）随着水位下降，蒸发减弱，Zu1变小；（4）与山区地下水水头差变大，W1增加；（5）地表水与地下水水头差变大，Yf1增大；（6）潜水浅埋带水位变深，有利于吸收降水，可能使 Xf1增大。结果是山前平原潜水补给量增加，排泄量减少。与此同时，对地表水及邻区地下水的均衡产生下列影响：（1）W2 减少及相应的Qt减少，使冲积平原承压水及潜水补给量减少；（2）W1 增大，使山区排泄量增大；（3）Xf1 及Yf1增大，使地表径流量减少，从而使冲积平原潜水收入项Yf2变小。20.5 大区域地下水均衡研究需要注意的问题 进行大区域水均衡研究时，必须仔细查清上下游、潜水和承压水、地表水与地下水之间的水量转化关系，否则将导致水量的重复计算，人为的夸大可开采利用的水量。