第九章动态与均衡精选PPT.ppt

第九章动态与均衡第1页，本讲稿共19页Company L9.1 9.1 地下水的动态地下水的动态 v含水层（含水系统）经常与环境发生物质、能量与信含水层（含水系统）经常与环境发生物质、能量与信息的交换，时刻处于变化之中息的交换，时刻处于变化之中与时间有关与时间有关 v地下水动态的概念地下水动态的概念 在与在与环境相互作用下，含水境相互作用下，含水层（含水系（含水系统）各要素（如水位、水量、）各要素（如水位、水量、水化学成分、水温等）随水化学成分、水温等）随时间的的变化，称之。化，称之。第2页，本讲稿共19页Company L9.1.19.1.1地下水动态的形成机制地下水动态的形成机制 与环境的相互作用 v降水补给地下水系统水位上升(出现变化）激励激励脉冲式的降水脉冲式的降水 响响应波状信号的信息波状信号的信息 v地下水水位对外界输入（降水）响应的特点：地下水水位对外界输入（降水）响应的特点：（1 1）滞后和延）滞后和延迟现象象 （2 2）有叠加）有叠加现象象 v因因外外界界激激励励（或或输输入入）而而引引起起的的系系统统响响应应（或或输输出出）的的变变化化幅幅度度是是含含水系统内部结构作用的结果水系统内部结构作用的结果 某要素（水位）随某要素（水位）随时间的的变化程度用化程度用稳定性来恒量定性来恒量 动态稳定定变化幅度小化幅度小 动态不不稳定定变化幅度大化幅度大第3页，本讲稿共19页Company Lv 降水补给引起地下水位响应降水补给引起地下水位响应滞后滞后-延迟延迟-叠加叠加第4页，本讲稿共19页Company L河北饶阳地区地下水位动态曲线河北饶阳地区地下水位动态曲线思考？影响地下水位思考？影响地下水位变化（化（动态特征）因素有哪些特征）因素有哪些第5页，本讲稿共19页Company L9.1.2 9.1.2 地下水动态的影响因素地下水动态的影响因素1 1、气象（气候）因素、气象（气候）因素决定动态总轮廓决定动态总轮廓 v特点：特点：大面积，普遍产生影响 (主要有降水与蒸发因素)v气象因素表现：气象因素表现：降水的年内季降水的年内季节性性变化化 降水的降水的 多年多年变化（如化（如1111年周期）年周期）降水的降水的 昼夜昼夜变化化 v与此相对应，地下水动态也有这三种周期性变化与此相对应，地下水动态也有这三种周期性变化 昼夜昼夜变化化 -在在许多地区不明多地区不明显 多年多年变化化 -研究周期研究周期长 年内年内变化化 -最突出最突出 地下水地下水动态曲曲线第6页，本讲稿共19页Company L气象（气候）因素气象（气候）因素图图93 潜水动态曲线潜水动态曲线（19541955，北京），北京）虚线为气温；兰色柱状为虚线为气温；兰色柱状为降水量；红色为潜水位；黄色柱状为蒸发量降水量；红色为潜水位；黄色柱状为蒸发量第7页，本讲稿共19页Company L9.1.2 9.1.2 地下水动态的影响因素地下水动态的影响因素2 2、水文因素、水文因素 v指地表水体的变化指地表水体的变化对地下水动态的影对地下水动态的影响响 v从右图中可以看出什从右图中可以看出什么规律？么规律？与地表水体的距离有与地表水体的距离有关关 思考？思考？与潜水比较与潜水比较,受受河水位影响承压水河水位影响承压水动态有何特点？动态有何特点？第8页，本讲稿共19页Company L9.1.2 9.1.2 地下水动态的影响因素地下水动态的影响因素3 3、地质因素、地质因素 v 地质因素是间接因素（相当于滤波器）地质因素是间接因素（相当于滤波器）v 气候与水文因素决定了一个地区地下水动态的总轮廓气候与水文因素决定了一个地区地下水动态的总轮廓 v 地质因素起修饰作用，滤波或削峰填谷的作用地质因素起修饰作用，滤波或削峰填谷的作用 潜水位的埋深：埋深的大小，潜水位的埋深：埋深的大小，对滞后滞后-延延迟时和和变幅的影响幅的影响 包气包气带岩性：岩性：K K起作用；起作用；饱水水带岩性：岩性：K K和和均起作用均起作用 地地下下水水所所处的的空空间部部位位：补给区区，排排泄泄区区。一一般般而而言言，补给区区较排排泄泄区区更更不不稳定定 4 4、人为因素、人为因素 包括开采、人工回灌、灌包括开采、人工回灌、灌溉、库渠渗漏、渠渗漏、污水排放等水排放等 岩溶水动态特征第9页，本讲稿共19页Company L云南喷水洞地下暗河流量动态曲线岩溶水岩溶水动态山西广胜寺岩溶泉流量动态曲线第10页，本讲稿共19页Company L9.1.3 9.1.3 地下水天然动态类型地下水天然动态类型潜潜水水、承承压压水水由由于于排排泄泄方方式式、交交替替程程度度不不同同，两两者者的的动动态态特特征也不同征也不同 1 1、潜水的动态类型潜水的动态类型三种类型三种类型 v蒸发型蒸发型 主要出主要出现在干旱半干旱地区地形切割微弱的平原或盆地。在干旱半干旱地区地形切割微弱的平原或盆地。v径流型径流型 广泛分布于山区及山前广泛分布于山区及山前 v弱径流型弱径流型 气气候候湿湿润的的平平原原与与盆盆地地，蒸蒸发排排泄泄有有限限，径径流流排排泄泄为主主，但径流微弱。但径流微弱。第11页，本讲稿共19页Company L9.1.3 9.1.3 地下水天然动态类型地下水天然动态类型2、承压水、承压水 v 径流型径流型 动动态态变变化化的的程程度度取取决决于于构构造造封封闭闭条条件件。构构造造开开启启程程度度愈愈好好，水水交交替替愈愈强烈，烈，动态变化愈化愈强烈，水烈，水质的淡化的淡化趋势愈明愈明显。3、人类活动影响下的地下水动态、人类活动影响下的地下水动态 v 采采排排地地下下水水：取取水水或或矿矿坑坑排排除除地地下下水水后后，人人工工采采排排成成为为地地下下水水新新的的排排泄泄去去路路；含含水水层层或或含含水水系系统统原原来来的的均均衡衡遭遭到到破破坏坏，天天然然排排泄泄量量的的一一部部或或全全部部转转为为人人工工排排泄泄量量，天天然然排排泄泄消消失失或或减减少少（泉泉流流量量、泄流量减少，蒸发减弱），并可能增加新的补给量，影响动态泄流量减少，蒸发减弱），并可能增加新的补给量，影响动态 v 补补给给地地下下水水：修修建建水水库库，利利用用地地表表水水灌灌溉溉等等，增增加加了了新新的的补补给给来来源源而而使使地地下水位抬升，形成新的动态特征下水位抬升，形成新的动态特征 第12页，本讲稿共19页Company L9.2 9.2 地下水均衡地下水均衡 均均衡衡：某某一一时时间间段段、某某一一地地段段内内，地地下下水水水水量量（热热量量、盐盐量量、能能量量）的收支状况，称为地下水均衡的收支状况，称为地下水均衡 动态是均衡的外部表是均衡的外部表现 9.2.1 9.2.1 9.2.1 9.2.1 地下水均衡方程式地下水均衡方程式地下水均衡方程式地下水均衡方程式质量守恒定律质量守恒定律质量守恒定律质量守恒定律 v均衡区：均衡区：均衡计算所选定的区域（三维的）均衡计算所选定的区域（三维的）v均衡期：均衡期：均衡计算的时间段（一个水文年）均衡计算的时间段（一个水文年）v均衡方程式一般表达形式：均衡方程式一般表达形式：A-B=W A收入收入项；B支出支出项；W均衡均衡时段内，均衡区的水量段内，均衡区的水量变化量化量 v均衡结果（表现）：均衡结果（表现）：正均衡或负均衡正均衡或负均衡潜水均衡第13页，本讲稿共19页Company L地下水均衡图示地下水均衡图示 潜水均衡方程式：潜水均衡方程式：Xf+Yf+Zc+Wu1+Qt -(-(Zu+Qd+Wu2)=h第14页，本讲稿共19页Company L潜水均衡方程式潜水均衡方程式vXf+Yf+Zc+Wu1+Qt -(-(Zu+Qd+Wu2)=h 几种条件下的潜水均衡方程式：几种条件下的潜水均衡方程式：v干旱半干旱平原区：干旱半干旱平原区：忽略忽略Zc；地形切割微弱；地形切割微弱Qd0；无越流无越流时Qt=0；径流滞；径流滞缓Wu1 Wu2 0；Xf+Yf-Zu=hh 多年均衡条件下多年均衡条件下：h=0，则，则 Xf+Yf =Zu v湿润山区潜水均衡湿润山区潜水均衡 Zu=0 Xf+Yf=Qd v强烈开强烈开采区采区 Xf+Yf=Q开开 第15页，本讲稿共19页Company L9.2.2 9.2.2 区域区域地下水均衡地下水均衡堆堆积平原含水系平原含水系统地下水均衡模式地下水均衡模式图 第16页，本讲稿共19页Company L堆积平原含水系统地下水均衡模式分析堆积平原含水系统地下水均衡模式分析v分区（三段均衡区）分析：v 用含水系用含水系统分析，水量均衡方程：分析，水量均衡方程：进行水均衡研究或行水均衡研究或计算，切忌避免重复；否算，切忌避免重复；否则会人会人为地夸大地地夸大地下水的可利用量，造成不可挽回的下水的可利用量，造成不可挽回的损失和后果失和后果 第17页，本讲稿共19页Company L本章小节本章小节 v地地下下水水动动态态主主要要是是含含水水系系统统水水量量（盐盐量量、热热量量等等）收支平衡状况的综合表现。收支平衡状况的综合表现。v影影响响地地下下水水动动态态的的因因素素有有：气气象象、水水文文、地地质质条条件件和和人人类类活动。活动。v地地下下水水均均衡衡计计算算，应应从从系系统统角角度度遵遵循循质质量量守守恒恒定定律律来分析。来分析。v地下水量均衡方程式的一般表达式为：地下水量均衡方程式的一般表达式为：收入收入项 支出支出项 =系系统储存量的存量的变化化 第18页，本讲稿共19页Company L思考题思考题 1、一一个个地地区区，如如何何依依据据地地下下水水动动态态变变化化特特征征，分分析析地地下下水水均均衡状况（或特点）。衡状况（或特点）。2、强强烈烈人人工工开开采采条条件件下下，抽抽水水井井的的水水有有哪哪些些来来源源？潜潜水水均均衡衡方程式将有哪些变化。方程式将有哪些变化。-第九章结束第九章结束-第19页，本讲稿共19页