水文地质复习学习教案.pptx

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1、会计学 1水文地质复习(fx)第一页，共30 页。多次降雨脉冲的叠加，左图波峰与波峰的叠加，产生更大的波峰；多次降雨脉冲的叠加，左图波峰与波峰的叠加，产生更大的波峰；右图波峰与波谷的叠加产生平缓的复合 右图波峰与波谷的叠加产生平缓的复合(fh)(fh)波形。波形。第 2 页/共 30 页第二页，共30 页。二、地下水动态的影响因素 二、地下水动态的影响因素 影响含水系统中地下水动态的因素有两大类，影响含水系统中地下水动态的因素有两大类，即外部因素（环境因素）和内部因素。即外部因素（环境因素）和内部因素。外部因素包括：气候、水文及人为因素，如大 外部因素包括：气候、水文及人为因素，如大气降水、地

2、表水、人工补给与排泄和地应力等。气降水、地表水、人工补给与排泄和地应力等。含水系统的内部因：地质、地形条件等。含水系统的内部因：地质、地形条件等。（1 1）气候（气象）因素的影响）气候（气象）因素的影响 气候的干旱与湿润，制约着大气降水的数量和 气候的干旱与湿润，制约着大气降水的数量和时间分布，从而影响着潜水 时间分布，从而影响着潜水(qinshu(qinshu)的补给；的补给；气温、湿度、风速等气候要素的变化，则影响着 气温、湿度、风速等气候要素的变化，则影响着潜水 潜水(qinshu(qinshu)的蒸发和排泄。的蒸发和排泄。潜水 潜水(qinshu(qinshu)的动态变化情况，通常以潜

3、水 的动态变化情况，通常以潜水(qinshu(qinshu)动态曲线表示。动态曲线表示。第 3 页/共 30 页第三页，共30 页。气候要素的变化是周期性的，具有日夜变化、季 气候要素的变化是周期性的，具有日夜变化、季节变化、年际变化和多年变化的特点，从而使地下 节变化、年际变化和多年变化的特点，从而使地下水动态也呈现相应的周期性变化，其中季节性变化 水动态也呈现相应的周期性变化，其中季节性变化的影响最大。的影响最大。潜水位变动 潜水位变动(bindng)(bindng)伴随的相应潜水储存量的 伴随的相应潜水储存量的变化为真变化；不反映潜水水量增减的潜水位变化 变化为真变化；不反映潜水水量增减

4、的潜水位变化为伪变化。如大气气压的升、降，影响地下水位的 为伪变化。如大气气压的升、降，影响地下水位的升、降变化为伪变化。升、降变化为伪变化。第 4 页/共 30 页第四页，共30 页。地下水动态的 地下水动态的季节 季节(jji)(jji)变化图。变化图。第 5 页/共 30 页第五页，共30 页。地下水动态的多年 地下水动态的多年(du nin)(du nin)变化图。变化图。第 6 页/共 30 页第六页，共30 页。（2 2）水文）水文(shu(shu wn)wn)因素的影响 因素的影响 水文 水文(shu(shu wn)wn)因素的影响，主要是地表水体与 因素的影响，主要是地表水体与

5、地下水的关系。分三种情况：地下水的关系。分三种情况：a.a.地表水长期补给地下水；地表水长期补给地下水；b.b.地表水长期排泄地下水（地下水补给地表水）；地表水长期排泄地下水（地下水补给地表水）；c.c.丰水期地表水补给地下水，枯水期地下水补 丰水期地表水补给地下水，枯水期地下水补给地表水。给地表水。当地表水补给地下水时，地下水位的升高并非 当地表水补给地下水时，地下水位的升高并非在瞬间完成，而是有一个过程，这种现象称为滞 在瞬间完成，而是有一个过程，这种现象称为滞后现象。后现象。滞后过程的长短，取决于河床的透水性和距补 滞后过程的长短，取决于河床的透水性和距补给水源的远近。给水源的远近。第

6、7 页/共 30 页第七页，共30 页。如图，为滞后现象。如图，为滞后现象。距离地表水体近的潜 距离地表水体近的潜水含水层，水位上升 水含水层，水位上升(shngshng)(shngshng)滞 滞后时间短，水位变幅大；后时间短，水位变幅大；远离地表水体处，潜水 远离地表水体处，潜水位上升 位上升(shngshng)(shngshng)滞后时间长，水 滞后时间长，水位变幅也较小。再远处，位变幅也较小。再远处，潜水位受地表水补给的 潜水位受地表水补给的影响就不明显了。影响就不明显了。第 8 页/共 30 页第八页，共30 页。（3 3）地质因素的影响）地质因素的影响 是由地形和地质体的岩性、结构

7、、构造所决定的系统内部因素。是由地形和地质体的岩性、结构、构造所决定的系统内部因素。潜水：潜水：影响潜水动态的地质因素：包气带岩性、潜水埋深（包气带厚 影响潜水动态的地质因素：包气带岩性、潜水埋深（包气带厚度）和给水度。度）和给水度。潜水埋深愈大，水在包气带运移的时间愈长，地下水位抬高的 潜水埋深愈大，水在包气带运移的时间愈长，地下水位抬高的时间滞后愈长，水位随时间变化曲线呈现为较宽缓 时间滞后愈长，水位随时间变化曲线呈现为较宽缓(kun hu(kun hu n)n)的波。的波。包气带岩性的渗透性愈好，地下水位抬高的时间滞后愈短，水 包气带岩性的渗透性愈好，地下水位抬高的时间滞后愈短，水位随时

8、间变化曲线呈现为较陡的波。位随时间变化曲线呈现为较陡的波。给水度，潜水储存量的变化相同时，给水度愈小，水位变幅愈 给水度，潜水储存量的变化相同时，给水度愈小，水位变幅愈大。大。地表水引起的潜水变化时，含水层的透水性愈好，厚度愈大，地表水引起的潜水变化时，含水层的透水性愈好，厚度愈大，给水度愈小，则波及范围愈远。给水度愈小，则波及范围愈远。第 9 页/共 30 页第九页，共30 页。承压水：承压水：影响承压水的动态的因素有：含水层的岩性、厚度、影响承压水的动态的因素有：含水层的岩性、厚度、补给区范围、隔水顶、底板的垂向渗透性。补给区范围、隔水顶、底板的垂向渗透性。补给区的潜水位变化比较明显，随着

9、 补给区的潜水位变化比较明显，随着(su zhe)(su zhe)远离补给 远离补给区，变化微弱，以至于消失。区，变化微弱，以至于消失。从补给区向承压区传递降水补给影响时，含水层的透 从补给区向承压区传递降水补给影响时，含水层的透水性愈好，厚度愈大，给水度愈小，则波及范围愈远。水性愈好，厚度愈大，给水度愈小，则波及范围愈远。隔水顶、底板的垂向渗透性愈好，地下水位变幅愈大。隔水顶、底板的垂向渗透性愈好，地下水位变幅愈大。第 10 页/共 30 页第十页，共30 页。（4 4）人为因素的影响）人为因素的影响 主要指人类通过增加新的补给源或新的排泄去路，而改变 主要指人类通过增加新的补给源或新的排泄

10、去路，而改变了地下水的天然动态，打破了天然平衡。了地下水的天然动态，打破了天然平衡。如果人工凿井抽水或以渠道、矿坑形式排除地下水，就构 如果人工凿井抽水或以渠道、矿坑形式排除地下水，就构成了地下水新的排泄去路。成了地下水新的排泄去路。修建水库蓄滞地表水及引地表水灌溉农田等地表水的工程 修建水库蓄滞地表水及引地表水灌溉农田等地表水的工程活动，都可能增加地下水的补给。活动，都可能增加地下水的补给。注意：地下水补、排的失衡 注意：地下水补、排的失衡(sh hn(sh hn)，影响地下水水位，影响地下水水位动态的变化，从而也会影响地下水水质动态的变化。动态的变化，从而也会影响地下水水质动态的变化。如，

11、灌溉地下水位升高，引起的盐渍化、沼泽化；污灌对 如，灌溉地下水位升高，引起的盐渍化、沼泽化；污灌对地下水的污染；不合理开采的咸水体下移等。地下水的污染；不合理开采的咸水体下移等。第 1 1 页/共 30 页第十一页，共30 页。第 12 页/共 30 页第十二页，共30 页。地下水位降落 地下水位降落(jinglu)(jinglu)漏斗剖面图 漏斗剖面图第 13 页/共 30 页第十三页，共30 页。地下水位与开采量关系 地下水位与开采量关系(gun x)(gun x)图 图第 14 页/共 30 页第十四页，共30 页。某库水位 某库水位(shu(shu wi)wi)与钻孔水位 与钻孔水位(

12、shu(shu wi)wi)过程线 过程线第 15 页/共 30 页第十五页，共30 页。开采 开采(kic(kic i)i)状态下地下水流态剖面示意图 状态下地下水流态剖面示意图第 16 页/共 30 页第十六页，共30 页。三、地下水天然动态类型 三、地下水天然动态类型 1.1.潜水 潜水 潜水及松散沉积物的浅部：蒸发型、径流型、弱径流型。潜水及松散沉积物的浅部：蒸发型、径流型、弱径流型。（1 1）蒸发型）蒸发型 发生的地区：发生的地区：总的动态特点：水位的年变幅小，各处变幅接近；水质 总的动态特点：水位的年变幅小，各处变幅接近；水质的季节性变化 的季节性变化(binhu)(binhu)明

13、显；长期水向盐化方向发展，并 明显；长期水向盐化方向发展，并使土壤盐渍化。使土壤盐渍化。第 17 页/共 30 页第十七页，共30 页。（2 2）径流型）径流型 发生的地区：发生的地区：动态特点：年水位变幅大而不均，由分水岭到排泄区，动态特点：年水位变幅大而不均，由分水岭到排泄区，年水位变幅由大到小，水质季节变化 年水位变幅由大到小，水质季节变化(binhu)(binhu)不明显，长 不明显，长期则不断趋于淡化。期则不断趋于淡化。（3 3）弱径流型）弱径流型 发生的地区：发生的地区：总的动态特点：水位的年变幅小，各处变幅接近，水质 总的动态特点：水位的年变幅小，各处变幅接近，水质季节变化 季节

14、变化(binhu)(binhu)不明显长期，长期向淡化方向发展。不明显长期，长期向淡化方向发展。2.2.承压水 承压水 承压水的动态类型皆为径流型。承压水的动态类型皆为径流型。第 18 页/共 30 页第十八页，共30 页。第三节 第三节 地下水均衡 地下水均衡 地下水的均衡：某一时间段内某一地段中，地下 地下水的均衡：某一时间段内某一地段中，地下水水量、盐量、热量、能量收支间的数量关系称为 水水量、盐量、热量、能量收支间的数量关系称为地下水的均衡。地下水的均衡。一、均衡区与均衡期 一、均衡区与均衡期 均衡区：进行地下水均衡计算所选定的区域。均衡区：进行地下水均衡计算所选定的区域。均衡期：进行

15、地下水均衡计算所选定的时间段。均衡期：进行地下水均衡计算所选定的时间段。正均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水 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，表现为含 水量（或盐量、热量）的收入大于支出，表现为含水层中储水量、储盐量、储热量的增加 水层中储水量、储盐量、储热量的增加(zngji)(zngji)。负均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水 负均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的支出大于收入，表现为含 水量（或盐量、热量）的支出大于收入，表现为含水层中储水量、储盐量、储热量的减少。水层中储水量、储盐量、储热量的减少。第

16、19 页/共 30 页第十九页，共30 页。二、总的水均衡方程式 二、总的水均衡方程式 水量均衡方程的基本思想是：在均衡期中，均衡区内的 水量均衡方程的基本思想是：在均衡期中，均衡区内的地下水的各种收（地下水的各种收（+）、支（）项的代数和等于含水系统）、支（）项的代数和等于含水系统（含水层）中储存水量的变化量。（含水层）中储存水量的变化量。设某一地区天然状态 设某一地区天然状态(zhungti)(zhungti)下：下：收入项为 收入项为A A，包括：大气降水量（，包括：大气降水量（X X）、地表水流入量）、地表水流入量（Y1 Y1）、地下水流入量（）、地下水流入量（W1 W1）、水汽凝结量

17、（）、水汽凝结量（Z1 Z1）；）；支出项为 支出项为B B，包括：地表水流出量（，包括：地表水流出量（Y2 Y2）、地下水流出）、地下水流出量（量（W2 W2）、蒸发量（）、蒸发量（Z2 Z2）；）；均衡期内地下水储存量的变化量为 均衡期内地下水储存量的变化量为 W W；则均衡方程为：则均衡方程为：A-B=A-B=W W第 20 页/共 30 页第二十页，共30 页。即：（即：（X+Y1+W1+Z1 X+Y1+W1+Z1）-（Y2+W2+Z2 Y2+W2+Z2）=W W 由于 由于(yuy)(yuy)储存量的变化量 储存量的变化量 W W 包括：包括：地表水变化量（地表水变化量（V V）；）

18、；包气带水变化量（包气带水变化量（M M）；）；潜水变化量（潜水变化量（h h）；（）；（给水度；给水度；h h 水位变化值，水位变化值，可正可负）可正可负）承压水变化量（承压水变化量（*h*h*）。（）。（*弹性给水度；弹性给水度；h*h*测压水位变化值，可正可负）测压水位变化值，可正可负）所以：所以：X X（Y2Y1 Y2Y1）（W2W1 W2W1）（Z2Z1 Z2Z1）=V+M+=V+M+h+*h+*h*h*第 21 页/共 30 页第二十一页，共30 页。三、潜水均衡方程式 三、潜水均衡方程式 潜水的收入项包括：降水入渗量 潜水的收入项包括：降水入渗量Xf Xf、地表水入渗量、地表水入

19、渗量Yf Yf、凝结水入渗量 凝结水入渗量Zc Zc、上游、上游(shngyu)(shngyu)潜水流入量 潜水流入量Wu1 Wu1、下、下伏承压水越流补给量 伏承压水越流补给量Qf Qf。潜水的支出项：潜水蒸发量 潜水的支出项：潜水蒸发量Zu Zu、泉排泄潜水量、泉排泄潜水量Qd Qd、下游潜水流出量 下游潜水流出量Wu2 Wu2。均衡期内潜水储存 均衡期内潜水储存量的变化量为：量的变化量为：h h 则，潜水的均衡方 则，潜水的均衡方程为：程为：h=Xf+Yf+Zc+h=Xf+Yf+Zc+Wu1+QfZuQdWu2 Wu1+QfZuQdWu2第 22 页/共 30 页第二十二页，共30 页。

20、四、地面沉降与地下水均衡 四、地面沉降与地下水均衡五、人类活动影响下的水均衡 五、人类活动影响下的水均衡 就是在天然状态下的均衡方程的均衡项的代数和中，就是在天然状态下的均衡方程的均衡项的代数和中，加上人工补给项，减去人工排泄项。加上人工补给项，减去人工排泄项。六、大区域地下水均衡研究需要注意的问题 六、大区域地下水均衡研究需要注意的问题（1 1）对于供水，可供长期开采利用的水量应等于含）对于供水，可供长期开采利用的水量应等于含水系统从外界获得 水系统从外界获得(hud)(hud)的多年平均补给量。的多年平均补给量。（2 2）注意避免上游与下游之间，潜水与承压水之间，）注意避免上游与下游之间，

21、潜水与承压水之间，地表水与地下水之间水量的重复计算。地表水与地下水之间水量的重复计算。（3 3）在开采条件下，含水系统内部及其与外界之间）在开采条件下，含水系统内部及其与外界之间的水量转换将发生一系列变化。的水量转换将发生一系列变化。第 23 页/共 30 页第二十三页，共30 页。第 24 页/共 30 页第二十四页，共30 页。通过本例，应注意两个问题：（1）均衡计算，不能采用分区计算后，简单的相加，这样易引起(y nq)重复计算。（2）均衡计算，要把研究区域看成一个均衡域，来建立均衡方程。第 25 页/共 30 页第二十五页，共30 页。七、地下水动态与均衡分析的应用 七、地下水动态与均

22、衡分析的应用（1 1）可以帮助我们查清地下水的补给与排泄。）可以帮助我们查清地下水的补给与排泄。（2 2）确定含水层之间，含水层与地表水体的关系。）确定含水层之间，含水层与地表水体的关系。（3 3）确定边界的性质。）确定边界的性质。（4 4）地下水动态提供给我们关于含水层或含水系统）地下水动态提供给我们关于含水层或含水系统的不同时刻的系列化信息。的不同时刻的系列化信息。（5 5）通过地下水动态的观测，判断和预防）通过地下水动态的观测，判断和预防(yfng)(yfng)与地下水有关的地质灾害的发生。与地下水有关的地质灾害的发生。第 26 页/共 30 页第二十六页，共30 页。练习：练习：某水源

23、地位于 某水源地位于 河右岸的冲洪积扇，总面积 河右岸的冲洪积扇，总面积250Km2 250Km2，多年，多年平均降水量 平均降水量740mm 740mm，降水入渗系数为，降水入渗系数为0.2 0.2。开采区西部和北部约。开采区西部和北部约180Km2 180Km2 的地区，地下水位埋深 的地区，地下水位埋深2 2 3m 3m，蒸发强度为，蒸发强度为0.00008m3/(dm2)0.00008m3/(dm2)，其它区无蒸发。具水文，其它区无蒸发。具水文1 1 和 和2 2 测站测得河流 测站测得河流年平均流量为 年平均流量为980000m3/d 980000m3/d 和 和520000m3/d

24、 520000m3/d，南部边界长，南部边界长20Km 20Km，为花岗岩，以 为花岗岩，以5m3/(dm)5m3/(dm)的单宽流量补给开采区，西北部边界 的单宽流量补给开采区，西北部边界长 长10Km 10Km，为石灰岩，以，为石灰岩，以10m3/(dm)10m3/(dm)的单宽流量补给开采区，的单宽流量补给开采区，北部为流线边界，东部为分水岭边界，西部出山口，含水层厚 北部为流线边界，东部为分水岭边界，西部出山口，含水层厚50m 50m，渗透系数，渗透系数K=100m/d K=100m/d，水力坡度，水力坡度5/1000 5/1000，断面，断面(dun(dun min)min)宽度 宽

25、度2Km 2Km。潜水下有一承压含水层，之间隔水层厚度。潜水下有一承压含水层，之间隔水层厚度20m 20m，垂向渗透系数为，垂向渗透系数为0.001m/d 0.001m/d，水头高出潜水位，水头高出潜水位20m 20m，发生越流，发生越流的面积 的面积45Km2 45Km2。水源地开采量为。水源地开采量为800000m3/d 800000m3/d。试分析均衡要素，列出均衡方程，进行均衡计算，确定该水 试分析均衡要素，列出均衡方程，进行均衡计算，确定该水源地是正均衡还是负均衡，若该含水层的给水度为 源地是正均衡还是负均衡，若该含水层的给水度为0.15 0.15，计算，计算水位上升的高度。水位上升

26、的高度。第 27 页/共 30 页第二十七页，共30 页。1.1.确定均衡域和均衡期 确定均衡域和均衡期 2.2.分析均衡项 分析均衡项 补给项为：降雨入渗量 补给项为：降雨入渗量Xf Xf、河流入渗量、河流入渗量Yf Yf、南部、南部(nn b)(nn b)边 边界流入量 界流入量W1 W1、西北部边界流入量、西北部边界流入量W2 W2、西部边界流入量、西部边界流入量W3 W3、越流量 越流量W4 W4。排泄项：蒸发量 排泄项：蒸发量Z Z、开采量、开采量Q Q。均衡方程为：均衡方程为：（Xf+Yf+W1+W2+W3+W4 Xf+Yf+W1+W2+W3+W4）（）（Z+Q Z+Q）=Ah=A

27、h 各项计算：各项计算：Xf=XF=740/10000.22501000000=37000000m3/a Xf=XF=740/10000.22501000000=37000000m3/aYf=(Q1-Q2)365=(980000-520000)365=167900000m3/a Yf=(Q1-Q2)365=(980000-520000)365=167900000m3/aW1=5201000365=36500000m3/a W1=5201000365=36500000m3/aW2=10101000365=36500000m3/a W2=10101000365=36500000m3/a第 28 页

28、/共 30 页第二十八页，共30 页。W3=KWI=1005020005/1000365=18250000m3/a W3=KWI=1005020005/1000365=18250000m3/aW4=KWI=0.00145100000020/20365=16425000m3/a W4=KWI=0.00145100000020/20365=16425000m3/a 总补给量：总补给量：312575000m3/a 312575000m3/a Z=0.000081801000000365=5256000m3/a Z=0.000081801000000365=5256000m3/a Q=8000000365=292000000m3/a Q=8000000365=292000000m3/a 总排泄量：总排泄量：297256000m3/a 297256000m3/a 均衡差：均衡差：15319000m3/a 15319000m3/a 为正均衡。为正均衡。15319000250 1000000 0.15=0.41m 15319000250 1000000 0.15=0.41m 水位 水位(shuwi)(shuwi)上升高度为 上升高度为0.41m 0.41m。第 29 页/共 30 页第二十九页，共30 页。感谢您的观看(gunkn)！第 30 页/共 30 页第三十页，共30 页。