《地下水水文学》PPT课件.ppt

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1、地下水水文学地下水水文学Groundwater Hydrology 讲授：肖长来讲授：肖长来吉林大学环境与资源学院吉林大学环境与资源学院水文水资源系水文水资源系20052005年年1010月月1/31/20231地下水水文学习题地下水水文学习题 习题一习题一 潜水等水位线图的编制潜水等水位线图的编制习题二习题二 潜水化学成分形成的分析潜水化学成分形成的分析 习题三习题三 读水文地质图读水文地质图1/31/20232潜水等水位线图潜水等水位线图-1.编图目的及意义编图目的及意义1.1 编图的目的编图的目的通过本次实习达到下列目的：通过本次实习达到下列目的：(1)掌掌握握编编制制潜潜水水等等水水位

2、位线线图图和和潜潜水水埋埋藏藏深深度度图图这这两两种种图图件的方法。件的方法。(2)学学会会运运用用这这两两种种图图件件分分析析水水文文地地质质条条件件，解解决决实实际际问问题。题。1/31/20233潜水等水位线图潜水等水位线图-1.编图目的及意义编图目的及意义1.2 编制等水位线图的意义编制等水位线图的意义 潜水面是一个起伏不平的连续变化的曲面，反映该曲面形潜水面是一个起伏不平的连续变化的曲面，反映该曲面形状的由一系列水位高程相同点的连线所构成的平面图称为潜水状的由一系列水位高程相同点的连线所构成的平面图称为潜水等水位线图。等水位线图。等水位线图在水文地质图系中是最基本图件之一，等水位线图

3、在水文地质图系中是最基本图件之一，具有一定的实用价值，常可以研究和解决下列问题。具有一定的实用价值，常可以研究和解决下列问题。(1)确定地下水的流向确定地下水的流向潜水和地表水一样，均由高向低沿最大倾斜方向流动，即垂直潜水和地表水一样，均由高向低沿最大倾斜方向流动，即垂直等水位线方向流动。等水位线方向流动。(2)确定地下水与地表水的互相补给关系确定地下水与地表水的互相补给关系如图如图1-1。(3)可以确定任意一点的地下水位高程和水位埋藏深度可以确定任意一点的地下水位高程和水位埋藏深度1/31/20234潜水等水位线图潜水等水位线图-1.编图目的及意义编图目的及意义河水与地下水补排关系示意图河水

4、与地下水补排关系示意图 1/31/20235潜水等水位线图潜水等水位线图-1.编图目的及意义编图目的及意义采用同一点的地形高程和水位离程之差求得：采用同一点的地形高程和水位离程之差求得：水位埋深水位埋深=地面高程标准地面高程标准 水位高程水位高程水位高程水位高程=地面高程地面高程 水位埋深水位埋深;(4)可以确定流线上任意两点的水力坡度可以确定流线上任意两点的水力坡度I。(5)可可以以确确定定任任意意一一点点潜潜水水含含水水层层的的厚厚度度在在相相同同点点的的底底板板标高已知时标高已知时含水层厚度含水层厚度=水位高程水位高程-底板高程底板高程 (6)在在无无地地形形因因素素影影响响的的情情况况

5、下下，等等水水位位线线的的疏疏密密变变化化可可以以分分析和推测含水层厚度或岩性的变化析和推测含水层厚度或岩性的变化，利用，利用Q=KQ=KI IF F。a.岩性变化，当岩性变化，当Q Q、F F为常量时，为常量时，K K变大则变大则I I变小。变小。b.厚厚度度变变化化，当当Q Q、K K，断断面面宽宽一一定定时时，则则I I变变小小，厚厚度度变变大大见图见图1-21-2。1/31/20236潜水等水位线图潜水等水位线图-1.编图目的及意义编图目的及意义含水层岩性变化的影响含水层岩性变化的影响含水层厚度变化的影响含水层厚度变化的影响地下水位的疏密变化地下水位的疏密变化1/31/20237潜水等

6、水位线图潜水等水位线图-1.编图目的及意义编图目的及意义 （7 7）可可根根据据等等水水位位线线图图布布置置地地下下水水引引排排工工程程和和开开挖深度挖深度。a.开采井群及排水沟等要垂直地下水流向布置。开采井群及排水沟等要垂直地下水流向布置。b.b.可根据地下水埋藏深度适当确定排水沟的开挖可根据地下水埋藏深度适当确定排水沟的开挖深度。深度。1/31/20238潜水等水位线图潜水等水位线图-1.编图目的及意义编图目的及意义1.3 编制水位埋藏深度图的意义编制水位埋藏深度图的意义 埋埋藏藏深深度度图图是是用用一一系系列列的的埋埋藏藏深深度度相相同同的的等等级级区区间间所所构构成成的的平平面面图图，

7、该该图图件件不不仅仅能能帮帮助助分分析析地地下下水水的的形形成成条条件件，而而且且对对农农田田灌灌溉溉有有比比较较实实际际的的意意义义，潜潜水水的的埋埋藏藏深深度度直直接接关关系系着着土土壤壤的的盐盐碱碱化化问问题题和和影影响响开开采采条条件件。同同时时潜潜水水的的埋埋藏藏深深度度图图直直接接反反映映了了某某一一时时期期的的潜潜水水面面（也也是是含含水水层层顶顶面面）至地表的距离，对指导生产具有重要的意义。至地表的距离，对指导生产具有重要的意义。1/31/20239潜水等水位线图潜水等水位线图-2.编图方法及步骤编图方法及步骤(1)(1)选择底图选择底图:等水位线图及埋藏深变图都是以地形图为底

8、图等水位线图及埋藏深变图都是以地形图为底图的，在实际工作中要求比例尺与实际材料图相同，等高线间距的，在实际工作中要求比例尺与实际材料图相同，等高线间距和埋藏深度图的登记划分需要根据编图目的、比例尺、水力梯和埋藏深度图的登记划分需要根据编图目的、比例尺、水力梯度和埋深的大小而定。度和埋深的大小而定。(2)(2)将同一时期的水文地质观测点（井、泉、地表水体）的将同一时期的水文地质观测点（井、泉、地表水体）的观测资料（表观测资料（表1-11-1），统一编号以不同形式投放在地形底图上），统一编号以不同形式投放在地形底图上（附图一），表示方法：（附图一），表示方法：井号井号 泉号泉号水位水位(m)(m)

9、(3)(3)根据观测点的资料，用内插法结合地形条件、水文地质根据观测点的资料，用内插法结合地形条件、水文地质条作和地表水体确定出一定间距的高程和埋深，用光滑的曲线条作和地表水体确定出一定间距的高程和埋深，用光滑的曲线连接标高相同的点，在连线之前首先应该找出全区地下水位大连接标高相同的点，在连线之前首先应该找出全区地下水位大致的变化规律，开始可先勾绘那些资料多、可靠、容易勾绘的致的变化规律，开始可先勾绘那些资料多、可靠、容易勾绘的线段，然后加密和处理异常点，绘完后要全部检查加工细作。线段，然后加密和处理异常点，绘完后要全部检查加工细作。1/31/202310潜水等水位线图潜水等水位线图-2.编图

10、方法及步骤编图方法及步骤注意事项注意事项：l l在在采采用用内内插插法法时时应应尽尽量量垂垂直直等等水水位位线线，不不能能在在地地表表水体两侧找点内插。水体两侧找点内插。2 2连线时不能穿越地表水体。连线时不能穿越地表水体。3 3潜潜水水等等水水位位线线一一般般不不应应与与地地形形等等高高线线大大角角度度相相交交和和正交。正交。1/31/202311潜水等水位线图编制潜水等水位线图编制-3.实习要求实习要求（1 1）根根据据给给定定的的资资料料，在在绘绘有有观观测测点点位位置置的的地地形形底底图图上上编编制制。等等水水位位线线间间距距2 2m，埋埋深深图图等等级级间间隔隔0-20-2m，2-4

11、2-4m，4-6m，;（2 2）等等水水位位线线图图和和埋埋藏藏深深度度图图绘绘在在一一张张底底图图上上，用用不不同同线条、颜色表示。线条、颜色表示。（3 3）利用表利用表1-21-2给定的资料绘制给定的资料绘制I-II-I线水文地质剖面图。线水文地质剖面图。比例尺比例尺:水平水平1:10000,1:10000,垂直垂直1:10001:1000 剖面图要求剖面图要求:图名、比例尺、孔号、岩性、水位、图图名、比例尺、孔号、岩性、水位、图例等。例等。1/31/202312潜水等水位线图编制潜水等水位线图编制-3.实习要求实习要求（4 4）在图上的不同地段标明地下水流向在图上的不同地段标明地下水流向

12、810个箭头。个箭头。（5）测定）测定A、B两点间的水力梯度和两点间的水力梯度和A、B点的水位埋深。点的水位埋深。（6）简简要要说说明明潜潜水水面面的的形形状状和和埋埋藏藏特特征征，与与地地下下水水的的关关系，水力梯度变化的原因，潜水与河水的补排关系等特征。系，水力梯度变化的原因，潜水与河水的补排关系等特征。（7 7）分析泉和沼泽的形成条件。）分析泉和沼泽的形成条件。1/31/202313潜水等水位线图编制潜水等水位线图编制 表表1-1 19731-1 1973年年7 7月月1 1日各观测点水位资料日各观测点水位资料 1/31/202314潜水等水位线图编制潜水等水位线图编制表表1-2 I-I

13、1-2 I-I剖面钻孔、试坑地质资料剖面钻孔、试坑地质资料1/31/202315潜水等水位线图编制潜水等水位线图编制1/31/202316潜水等水位线图编制潜水等水位线图编制1/31/202317习题二习题二 地下水地下水化学成分形成的分析化学成分形成的分析 1.实习目的实习目的 根根据据已已有有的的水水文文地地质质资资料料的的分分析析，掌掌握握研研究究区区潜潜水水化学成分形成条件及其分带规律。化学成分形成条件及其分带规律。1/31/202318习题二习题二 地下水地下水化学成分形成的分析化学成分形成的分析 2.吐鲁番盆地概况吐鲁番盆地概况-2.1 地形地形地貌地貌 吐吐鲁鲁番番盆盆地地是是东

14、东天天山山中中一一个个十十分分密密闭闭的的山山间间盆盆地地。顺顺山山势势东东西西延延长长达达1250km1250km，南南北北宽宽6060一一80km80km。四四周周为为山山地地环环绕绕，山山体体主主要要由由下下古古生生界界变变质质砂砂岩岩、结结晶晶片片若若及及千千枚枚岩岩组组成成，高高度度约约3500-4000m3500-4000m以以上上，在在4000m4000m以以上上有有万万年年积积雪雪。整整个个盆盆地地的的地地势势是是从从北北向向南南倾倾斜斜，飞飞博博格格多多山山麓麓一一带带高高度度600-700m600-700m，火火焰焰山山北北麓麓为为300m300m，火火焰焰山山南南麓麓为为

15、0m m，盆盆地地中中央央部部分分低低于于海海平平面面，最最低低处偏于盆地南缘艾丁湖的东南岸标高为处偏于盆地南缘艾丁湖的东南岸标高为-75.4m-75.4m。盆盆地地的的中中部部有有火火焰焰山山褐褐皱皱带带，它它把把盆盆地地分分隔隔成成南南北北两两部部分分，加加深深了了盆盆地地自自然然条条件件南南北北分分异异的的特特点点。火火焰焰山山以以南南至至觉觉罗罗塔塔恪恪山山的的北北麓麓，中中、新新生生代代地地层层以以自自南南向向北北倾倾的的单单斜斜构构造造出出现现，其其上堆积了巨厚的冲积一洪积层。上堆积了巨厚的冲积一洪积层。1/31/202319习题二习题二 地下水地下水化学成分形成的分析化学成分形成

16、的分析 2.2 水文气象水文气象 盆盆地地外外围围的的山山系系不不对对称称，高高差差相相差差非非常常悬悬殊殊，使使得得盆盆地地的的水水系系均均发发源源于于北北部部及及西西北北部部的的山山区区，如如坎坎尔尔齐齐河河、东东柯柯柯柯亚亚尔尔、二二唐唐沟沟、煤煤窑窑沟沟、塔塔尔尔朗朗沟沟、大大河河沿沿子子、白白杨杨河河及及阿阿拉拉沟沟等等。这这些些河河流流均均靠靠融融雪雪水水及及山山区区的的降降水水补补给给。年年径径流流量量都都很很小小。洪洪峰峰出出现现于于夏夏季季，冬冬季季、春春季季水水量量甚甚少少，有有的的甚甚至至干干枯枯。河河水水流流出出山山口口后后，沿沿途途渗渗入入戈戈壁壁砾砾石石带带，流流径

17、径十十几几公公里里后后即即全全部部渗渗失失，转为地下径流。转为地下径流。盆盆地地地地形形的的极极端端密密闭闭和和低低洼洼，导导致致了了气气候候变变得得极极干干热热，年年蒸蒸发发量达量达2800-3000mm2800-3000mm，降水量仅，降水量仅1010余余mmmm。1/31/202320习题二习题二 地下水地下水化学成分形成的分析化学成分形成的分析 2.3 水文地质水文地质 吐吐鲁鲁番番盆盆地地这这种种自自然然环环境境，决决定定着着地地下下水水的的补补给给、运运流流、排排泄泄特征。盆地地下水是通过以下的途径获得：特征。盆地地下水是通过以下的途径获得：1 1河河床床渗渗漏漏是是重重要要的的补

18、补给给来来源源。发发源源于于盆盆地地北北部部及及西西部部的的河河流流进进入入盆盆地地，首首先先经经过过广广阔阔的的砾砾石石带带，地地表表径径流流于于此此大大量量渗渗失失，经十几公里后，全部转为地下径流。经十几公里后，全部转为地下径流。2 2山山区区裂裂隙隙水水的的补补给给也也占占一一定定的的比比例例，盆盆地地北北部部及及西西部部的的山山区区，有有丰丰富富的的裂裂隙隙水水，在在山山前前结结构构消消失失的的地地段段，古古生生代代变变质质岩岩山山区直接与平原相接，裂隙水得以直接补给盆地的地下水。区直接与平原相接，裂隙水得以直接补给盆地的地下水。地地下下水水的的径径流流沿沿着着地地面面坡坡度度的的方方

19、向向，向向盆盆地地中中心心汇汇集集。由由于于火火焰焰山山隔隔断断了了盆盆地地南南北北两两部部分分地地下下水水直直接接联联系系，山山北北的的地地表表径径流流以以及及地地下下径径流流的的一一部部分分被被引引入入农农田田，部部分分再再度度渗渗入入山山之之南南麓麓由由粘粘土土、亚粘土、砂、砾石和卵石等所组成的冲积一洪积扇中。亚粘土、砂、砾石和卵石等所组成的冲积一洪积扇中。1/31/202321习题二习题二 地下水地下水化学成分形成的分析化学成分形成的分析 由由于于火火焰焰山山的的影影响响，山山南南冲冲积积扇扇带带潜潜水水的的补补给给不不丰丰富富，加加之之下下游游地地区区坎坎儿儿井井长长期期引引水水的的

20、影影响响，潜潜水水埋埋藏藏较较深深。随随着着岩岩性性结结构构由由砂砂砾砾石石变变至至砂砂、亚亚砂砂土土和和夹夹亚亚粘粘土土层层，地地下下水水的的径径流流条条件件逐逐渐渐变变差差，地地下下水水的的埋埋深深逐逐渐渐变变浅浅，盆盆地地中中央央潜潜水水矿矿化化度度逐逐渐渐增增高高，地地表表土土壤壤的的盐盐淡淡化化逐逐渐渐加加重重，艾艾丁丁湖湖及及其其滨滨湖湖地地区区是是盆盆地潜水的最终归宿见图地潜水的最终归宿见图2-12-1。由由于于盆盆地地完完全全闭闭封封，径径流流不不能能外外泄泄，蒸蒸发发是是盆盆地地水水源源消消耗耗的的唯唯一一方方式式。盆盆地地南南北北方方向向的的剖剖面面显显示示了了含含水水层层

21、由由粗粗到到细细。岩岩性性由由砂砂砾砾石石逐逐渐渐过过渡渡为为细细砂砂、亚亚砂砂土土、亚亚粘粘土土，潜潜水水的的埋埋藏藏深深度度逐渐变浅。在此剖面上打孔，取得一些水样分析资料。逐渐变浅。在此剖面上打孔，取得一些水样分析资料。1/31/202322习题二习题二 地下水地下水化学成分形成的分析化学成分形成的分析 图图2-1 吐鲁番盆地盆地水化学成分图吐鲁番盆地盆地水化学成分图 1/31/202323习题二习题二 地下水地下水化学成分形成的分析化学成分形成的分析 3.作业内容作业内容 根根据据对对吐吐鲁鲁番番盆盆地地区区域域水水文文地地质质条条件件分分析析以以及及利利用用成果资料，要求完成：成果资料

22、，要求完成：(1)(1)绘制水化学剖面图矿化度剖面图。绘制水化学剖面图矿化度剖面图。(2)(2)讨论吐鲁番盆地潜水化学成分的形成条件。讨论吐鲁番盆地潜水化学成分的形成条件。(3)(3)试试述述吐吐鲁鲁番番盆盆地地潜潜水水化化学学成成分分水水平平与与垂垂直直分分带带规律。规律。1/31/202324习题三习题三 读水文地质图读水文地质图 1.实习的目的、意义实习的目的、意义水水文文地地质质图图是是一一个个地地区区地地下下水水的的形形成成与与分分布布规规律律，地地下下水水与与周周围围环环境境的的总总结结。是是水水文文地地质质工工作作的的主主要要成成果果的的反反映映，学学会会分分析析和和运运用用水水

23、文文地地质质因因对对指指导导生生产产、科科研研、利利用用和和改改造造大大自自然然具具有有十十分分重重要要的的意意义义，通通过过本本次读图应达到如下目的：次读图应达到如下目的：(1)(1)了了解解水水文文地地质质图图的的基基本本内内容容，掌掌握握阅阅读读水水文文地地质质图的方法；图的方法；(2)(2)初初步步学学会会综综合合运运用用所所学学理理论论，去去分分析析一一个个地地区区的水文地质条件。的水文地质条件。1/31/202325习题三习题三 读水文地质图读水文地质图 1.实习的目的、意义实习的目的、意义水水文文地地质质图图是是一一个个地地区区地地下下水水的的形形成成与与分分布布规规律律，地地下

24、下水水与与周周围围环环境境的的总总结结。是是水水文文地地质质工工作作的的主主要要成成果果的的反反映映，学学会会分分析析和和运运用用水水文文地地质质因因对对指指导导生生产产、科科研研、利利用用和和改改造造大大自自然然具具有有十十分分重重要要的的意意义义，通通过过本本次读图应达到如下目的：次读图应达到如下目的：(1)(1)了了解解水水文文地地质质图图的的基基本本内内容容，掌掌握握阅阅读读水水文文地地质质图的方法；图的方法；(2)(2)初初步步学学会会综综合合运运用用所所学学理理论论，去去分分析析一一个个地地区区的水文地质条件。的水文地质条件。1/31/202326习题三习题三 读水文地质图读水文地

25、质图-3.-3.读图提纲读图提纲I.区域自然地理概况区域自然地理概况 (1)地地形形：根根据据水水文文网网的的分分布布及及剖剖面面图图上上的的地地形形及及标标高，分析本区地势及汇水条件。高，分析本区地势及汇水条件。(2)(2)气气候候：根根据据附附表表3-13-1分分析析本本区区降降水水特特征征和和气气温温特特征。征。(3)(3)水水文文：水水系系发发育育情情况况，水水系系分分布布与与地地形形、岩岩性性、构造的关系以及河水的补给来源。构造的关系以及河水的补给来源。1/31/202327习题三习题三 读水文地质图读水文地质图-3.-3.读图提纲读图提纲I.区域自然地理概况区域自然地理概况 (1)

26、地地形形：根根据据水水文文网网的的分分布布及及剖剖面面图图上上的的地地形形及及标高，分析本区地势及汇水条件。标高，分析本区地势及汇水条件。(2)(2)气气候候：根根据据附附表表3-13-1分分析析本本区区降降水水特特征征和和气气温温特特征。征。(3)(3)水水文文：水水系系发发育育情情况况，水水系系分分布布与与地地形形、岩岩性性、构造的关系以及河水的补给来源。构造的关系以及河水的补给来源。1/31/202328习题三习题三 读水文地质图读水文地质图-3.-3.读图提纲读图提纲II.II.区域地质条件区域地质条件 (1)(1)地地层层：层层序序、时时代代、岩岩性性、接接触触关关系系、出出露露及及

27、分布情况。分布情况。(2)(2)构构造造：裙裙皱皱特特征征、断断层层走走向向及及性性质质、断断距距、构构造造对对地地层层分分布布、地地形形及及水水文文网网的的分分布布等等的的控控制制作作用用，以及构造对地下水形成过程的控制作用。以及构造对地下水形成过程的控制作用。1/31/202329习题三习题三 读水文地质图读水文地质图-3.-3.读图提纲读图提纲III.III.区域水文地质条件区域水文地质条件 (1)(1)从从下下列列各各方方面面，逐逐层层分分析析哪哪些些是是含含水水层层？哪哪些些是是隔隔水水层层？对对含含水水层层进进一一步步分分析析其其相相对对含含水水性性和和导导水水性。性。a.岩性、裂

28、隙发育情况见附表岩性、裂隙发育情况见附表3-23-2及钻孔资料。及钻孔资料。b.岩岩溶溶发发育育特特征征根根据据附附表表3-23-2及及钻钻孔孔资资料料，图图面面上岩溶现象的分布，岩溶地区水系发育特征。上岩溶现象的分布，岩溶地区水系发育特征。1/31/202330习题三习题三 读水文地质图读水文地质图-3.-3.读图提纲读图提纲表表3-2 3-2 岩层说明表岩层说明表 1/31/202331习题三习题三 读水文地质图读水文地质图-3.-3.读图提纲读图提纲表表3-3 3-3 东王村地区地下水化学成分东王村地区地下水化学成分 1/31/202332习题三习题三 读水文地质图读水文地质图-3.-3.读图提纲读图提纲III.III.区域水文地质条件区域水文地质条件 1/31/202333