水文地质第四讲-华南理工大学.ppt
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1、LOGO第四讲第四讲 地下水的补给排泄与地下水的补给排泄与地下水系统地下水系统Company LBOOHA=0HB=-hCHA=ZA+hAHB=ZB+hBHA=ZA+hAHB=ZB+hBVB=IBKIB=(HA-HB)/LAB =-(ZB-hC)/ZB =hc/ZB 1 毛细水运动推导毛细水运动推导ZBCompany LCompany L丘陵丘陵倾斜平原区倾斜平原区低平原低平原浓缩作用浓缩作用水流迟缓水流迟缓矿化度高、矿化度高、Cl-Na过渡区过渡区矿化度中、矿化度中、SO4-MgCa 溶滤作用溶滤作用水交替迅速水交替迅速矿化度低、矿化度低、HCO3-Ca由于地下水化学成分形成作用受区域自然地
2、理与地质条件的影响,地下水的化学由于地下水化学成分形成作用受区域自然地理与地质条件的影响,地下水的化学特征往往具有一定的分带性(空间上的)。特征往往具有一定的分带性(空间上的)。Company LCompany L库尔洛夫式库尔洛夫式:v地地下下水水中中各各种种离离子子、分分子子与与化化合合物物的的总总量量称称为为矿矿化化度度v 求求算算方方法法:105110温温度度下下,水水样样烘烘干干后后的的干干涸涸残残余余物物质质,单单位位:g/L,mg/L(ppm)计计算算中中,用用全全分分析析实实验验结结果果,阴阴阳阳离离子子总总和和减减 1/2 HCO-3含含量量求求算算v 据据矿矿化化度度的的水
3、水样样分分类类:5 50 0g g/L L 淡淡水水 微微咸咸水水 咸咸水水 盐盐水水 卤卤水水Company L7 地下水的补给与排泄地下水的补给与排泄地下水是通过补给与排泄两个环节参与自然界的水循环地下水是通过补给与排泄两个环节参与自然界的水循环补给补给:含水层或含水系统从外界获得水量的含水层或含水系统从外界获得水量的过程过程排泄排泄:含水层或含水系统向外界排出水量的含水层或含水系统向外界排出水量的过程过程 7.1 地下水的补给地下水的补给7.2 地下水的排泄地下水的排泄Company L7.1 地下水的补给地下水的补给补给使含水层的水量、水化学特征和水温发生变化补给使含水层的水量、水化学
4、特征和水温发生变化v思考思考:补给获得水量后,含水层或含水系统会发生什么:补给获得水量后,含水层或含水系统会发生什么变化?变化?地下水位上升,地下水位上升,增加了势能增加了势能,使地下水保持不停的流动,使地下水保持不停的流动由于构造封闭或气候干旱,得不到补给,地下水的流动将由于构造封闭或气候干旱,得不到补给,地下水的流动将停滞停滞补给的研究包括:补给的研究包括:补给来源、影响因素补给来源、影响因素与与补给量补给量地下水的补给来源有:地下水的补给来源有:天然:天然:大气降水、地表水、凝结水大气降水、地表水、凝结水及及相邻含水层相邻含水层的补给等的补给等人类活动有关的:人类活动有关的:灌溉水入渗、
5、水库渗漏灌溉水入渗、水库渗漏及及人工回灌人工回灌Company L7.1.1 大气降水对地下水的补给大气降水对地下水的补给讨论:入渗机制讨论:入渗机制?影响因素影响因素?补给量的确定补给量的确定?1 1、大气降水入渗机制大气降水入渗机制包包气气带带是是降降水水对对地地下下水水补补给给的的枢枢纽纽,包包气气带带的的岩岩性性结结构和含水量状况对降水人渗补给起着决定性作用构和含水量状况对降水人渗补给起着决定性作用目前认为,松散沉积物的降水入渗有目前认为,松散沉积物的降水入渗有两种方式两种方式:降水入渗的现象降水入渗的现象两类空隙的入渗过程两类空隙的入渗过程总结:总结:均匀砂土层均匀砂土层活塞式活塞式
6、 (piston/diffuse)含裂隙的土层含裂隙的土层捷径式捷径式 (bypass)山西黄土山西黄土Company L山西黄土及其入渗山西黄土及其入渗Company L1 1、大气降水入渗机制、大气降水入渗机制v“活塞式活塞式”入渗入渗 适用条件:适用条件:均匀的砂土层均匀的砂土层降水降水初期初期 t1:土层干燥,吸水能力很强,雨水下渗快土层干燥,吸水能力很强,雨水下渗快降水降水延续延续 t2 :土层达到一定的含水量,毛细力与重力共同作用,土层达到一定的含水量,毛细力与重力共同作用,下渗趋于稳定下渗趋于稳定渗润阶段,渗漏与渗透阶段渗润阶段,渗漏与渗透阶段降水降水再持续再持续:当土层湿锋面推
7、进到支持毛细水带时,当土层湿锋面推进到支持毛细水带时,含水量获得补给,潜水位上升含水量获得补给,潜水位上升7.1.1 大气降水对地下水的补给大气降水对地下水的补给降水入渗过程水分分布曲线转页Company L降水入渗过程降水入渗过程湿湿锋锋面面t1t2地面地面潜水面潜水面Company L入渗速率随时间的变化入渗速率随时间的变化KCompany L下渗过程水分分布下渗过程水分分布渗润阶段渗润阶段渗漏、渗透阶段渗漏、渗透阶段Company L下渗过程中水分分布带下渗过程中水分分布带下渗水流运移模式下渗水流运移模式的条件的条件?饱和带饱和带-厚度厚度1.5cm1.5cm 含水量接近含水量接近-水分
8、传输带水分传输带 过渡带过渡带 含水量在含水量在-厚度厚度湿润带湿润带 含水量变化大含水量变化大湿润锋(面)湿润锋(面)含水量含水量%深深度度cm风干土风干土田田间间持持水水量量饱饱和和含含水水量量饱和带饱和带过渡带过渡带水分传输带水分传输带湿润带湿润带湿润锋湿润锋Company L7.1.1 大气降水对地下水的补给大气降水对地下水的补给1 1、大气降水入渗机制大气降水入渗机制v“活塞式活塞式”入渗入渗 均匀砂土层均匀砂土层v“捷径式捷径式”下渗下渗 空隙大小极悬殊空隙大小极悬殊 捷径式下渗,新水捷径式下渗,新水可以超过老水,优先可以超过老水,优先达含水层;达含水层;捷径式下渗,不必捷径式下渗
9、,不必包气带达到饱和即可包气带达到饱和即可补给下方含水层。补给下方含水层。t1t2捷径式下渗图捷径式下渗图Company L2 2、降水补给的影响因素、降水补给的影响因素P=P=R Rs s+E+S+q+E+S+qG G气候因素气候因素(P P,E E););降水总量降水总量,降水强度降水强度,降水频率;降水频率;降水延续时间降水延续时间总总量量大大,强强度度适适中中,间间隔隔短短,时时间间长的绵绵细雨最有利。长的绵绵细雨最有利。温温度度适适中中,温温差差较较小小,相相对对湿湿度度大大,蒸发强度小。蒸发强度小。地形地形:高或低,陡或缓高或低,陡或缓地质地质:渗透性愈大则愈有利渗透性愈大则愈有利
10、地下水位埋深地下水位埋深:其他其他:RsEPSqs7.1.1 大气降水对地下水的补给大气降水对地下水的补给Company L7.1.1 大气降水对地下水的补给大气降水对地下水的补给3 3、补给量的确定方法、补给量的确定方法平原区一般采用入渗系数法(平原区一般采用入渗系数法()降水入渗系数降水入渗系数多用年平均值表示多用年平均值表示由经验与实验等方法得出由经验与实验等方法得出 全年降水入渗补给量:全年降水入渗补给量:Q =P Q =P F F 1000 1000 m m3 3/a/a,mmmm,无量纲,无量纲,kmkm2 2降水入渗系数可用入渗试验仪、地中渗透仪来测定降水入渗系数可用入渗试验仪、
11、地中渗透仪来测定书中书中P69-70,P69-70,介绍了水位动态法和山区降水入渗确定方法介绍了水位动态法和山区降水入渗确定方法Company L双环入渗试验装置双环入渗试验装置双环注水法双环注水法-剖面图剖面图连续降水连续降水Company L地中渗透仪结构图地中渗透仪结构图Company L7.1.2 地表水对地下水的补给地表水对地下水的补给v地表水对地下水的补给(要求以自学为主)地表水对地下水的补给(要求以自学为主)v地表水体地表水体(河、湖、水库等)都可以成为地下水的补给来源(河、湖、水库等)都可以成为地下水的补给来源v河流补给河流补给:因地而异(空间上),不同部位,岩性等;因地而异(
12、空间上),不同部位,岩性等;因时而异(时间上),不同季节,不同补排关系因时而异(时间上),不同季节,不同补排关系比较比较长年性河流长年性河流与与季节性河流季节性河流对地下水的补给的异同点?对地下水的补给的异同点?河流补给的主要影响因素有哪些?河流补给的主要影响因素有哪些?如何确定河水对地下水的补给量?如何确定河水对地下水的补给量?v地表水补给地下水的地表水补给地下水的必要条件必要条件有哪些:有哪些:有水力联系有水力联系地表水水位高于地下水水位地表水水位高于地下水水位季节性河流河流不同部位Company L季节性河流补给地下水季节性河流补给地下水Company L河流不同部位地表水与地下水之间的
13、补给关系河流不同部位地表水与地下水之间的补给关系Company L7.1.3 含水层之间的补给含水层之间的补给v越越流流地地下下水水量的内部转化量的内部转化v潜潜水水承承压压水水之之间的补给间的补给v思考题:思考题:图图7-117-11(右右图图)中中泉泉水水的的大大小小与与哪些因素有关!哪些因素有关!越流Company L越流越流(LeakageLeakage):具有一定水头差的相邻含水层,通):具有一定水头差的相邻含水层,通过其间的弱透水岩层发生水量交换的过程过其间的弱透水岩层发生水量交换的过程经常发生于松散沉积物中,粘性土层构成弱透水层经常发生于松散沉积物中,粘性土层构成弱透水层越流量如
14、何计算?越流量如何计算?Company L含水层通过含水层通过钻孔钻孔发发生水力联系生水力联系含水层通过含水层通过导水断层导水断层发生水力联系发生水力联系含水层之间的水力联系含水层之间的水力联系Company L7.2 地下水的排泄地下水的排泄v地下水排泄的研究地下水排泄的研究包括:包括:排泄方式、影响因素、排泄量的确定排泄方式、影响因素、排泄量的确定v排泄方式排泄方式:泉泉(点状点状排泄)排泄)向地表水体向地表水体泄流泄流(河流(河流线状线状)、向)、向相邻含水层相邻含水层的的排泄排泄蒸发(蒸发(面状面状排泄)排泄)v前三种排泄方式称为前三种排泄方式称为径流排泄径流排泄,与,与蒸发排泄蒸发排
15、泄的的区别区别:径流排泄径流排泄水分(盐分)呈液态排出水分(盐分)呈液态排出,盐随水去盐随水去蒸发排泄蒸发排泄水分呈气态排出,盐分积累下来,水分呈气态排出,盐分积累下来,水去盐留水去盐留Company L7.2.1 泉泉 springv泉是地下水的天然露头,多为泉是地下水的天然露头,多为“点点”状,属状,属径流排泄径流排泄v泉泉的的出出露露是是地地形形、地地质质与与水水文文地地质质条条件件有有机机结结合合的的结结果果,据据补给泉的含水层类型可将泉划分为补给泉的含水层类型可将泉划分为上升泉、下降泉上升泉、下降泉。1.1.下降泉下降泉(出露潜水含水层中的泉)出露潜水含水层中的泉)根据出露条件又将下
16、降泉分为:根据出露条件又将下降泉分为:侵蚀泉:地形切割到潜水面侵蚀泉:地形切割到潜水面接触泉:地形切割至隔水底板接触泉:地形切割至隔水底板溢流泉:水流在前方受阻,水位抬升,而溢流成泉溢流泉:水流在前方受阻,水位抬升,而溢流成泉下降泉Company L下降泉下降泉 侵蚀泉:地形切割到潜水面地形切割到潜水面 接触泉:地形切割至隔水底地形切割至隔水底板板 溢流泉:水流在前方受阻,水流在前方受阻,水位抬升,而溢流水位抬升,而溢流成泉成泉Company L上升泉上升泉2.上升泉(出露于承压含水层中的泉)上升泉(出露于承压含水层中的泉)上升泉根据出露条件分为:上升泉根据出露条件分为:侵蚀泉,断层泉,接触带
17、泉侵蚀泉,断层泉,接触带泉Company L7.2.1 泉泉 spring3.3.研究泉的意义?研究泉的意义?直接直接得到水文地质资料;得到水文地质资料;间接间接分析出水文地质信息。分析出水文地质信息。通通过过泉泉的的出出露露标标高高、流流量量、动动态态、温温度度、水水化化学学,可可以以综综合合分分析析与泉水成因有关地质、与泉水成因有关地质、水文地质条件水文地质条件地下水位标高,地下水位标高,岩层的含水性(透水性),岩层的含水性(透水性),含水岩层的补给,循环(交替),含水岩层的补给,循环(交替),地质构造、断层等,地质构造、断层等,供水水源(直接利用)。供水水源(直接利用)。a.a.泉出露两
18、侧岩层的含水性:含水层;隔水层泉出露两侧岩层的含水性:含水层;隔水层b.b.泉出露处断层的导水性泉出露处断层的导水性c.c.泉的流量大小:导水性的好坏泉的流量大小:导水性的好坏d.d.泉的温度:地下水循环深度泉的温度:地下水循环深度e.e.泉流量大小或水化学:补给与径流条件的好坏泉流量大小或水化学:补给与径流条件的好坏Company L山东济南百脉泉山东济南百脉泉在实际中泉的成因与定名是比较难判定的在实际中泉的成因与定名是比较难判定的P76-77为济南全群成因条件分析为济南全群成因条件分析-请自学请自学Company Lv河流切割含水层时,地下水向河流的排泄,称为泄流河流切割含水层时,地下水向
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