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10第十章地下水动态与均衡.pdf

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地下水动态:groundwaterregime
地下水均衡:groundwaterbalance(budget)

地下水动态––––地下水各种要素(水位、水量、化学组分、气体成分、温度、微生物等)
随时间的变化,称为地下水动态
地下水均衡––––某一时段、某一范围内地下水水量(盐量、热量等)的收支状况,称为地
下水均衡。
地下水动态与均衡的关系是:地下水动态是地下水均衡的外在表现,地下水均衡是地
下水动态的内在原因。
地下水动态的研究包括:影响因素、类型及成果分析。
地下水均衡的研究包括:均衡区和均衡期的确定,均衡方程式的确定,各收支项的求
取,均衡计算结果的校核与分析。
地下水要素之所以随时间发生变动,是含水层(含水系统)水量、盐量、热量、能量收
支不平衡的结果。例如,当含水层的补给水量大于其排泄水量时,储存水量增加,地下水位
上升;反之,当补给量小于排泄量时,储存水量减少,水位下降。
研究目的意义:
地下水动态监测及成果分析,可以解决一系列理论与实际问题:①检验并完善前期水文地质
研究结论;②查明地下水资源数量、质量及其变化;③为数学模拟提供依据;④为拟定合理
的地下水利用、防治方案及措施提供依据;⑤检验实施中的利用、防治方案及措施的合理性。
地下水均衡研究,可以为拟定合理的地下水利用、防治方案及措施提供定量依据,检验
并完善利用、防治方案及措施。
目前:研究较多的是水位动态,水量均衡。


地下水动态的本源因素是随时间变动的因素,包括:气象(气候)因素、水文因素、生物
因素、地质营力因素、天文因素等。
1)气象因素:
①降水→含水层水量增加→水位抬升→水质变淡;
②蒸发→潜水含水层水量减少→水位降低→水质变咸;
③气象因素具有季节性的变化,地下水动态也具有季节性变化;
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参照阿利托夫斯基等(1956)的分类,提出如下地下水天然动态类型:入渗—径流型、径
流—蒸发型、入渗—蒸发型、入渗—弱径流型。
—径流型动态,接受降水及地表水补给,以径流方式排泄;地下水化学作用以溶滤
为主。
动态的特点是:年水位变幅大而不均,由补给区到排泄区,年水位变幅由大到小。水质
季节变化不明显,水土向淡化方向演变。
—蒸发型动态,以侧向径流补给为主,以蒸发方式排泄;地下水化学作用以浓缩为
主。
动态的特点是年水位变幅小而均匀,水质缺乏明显季节变化,水土向盐化方向演变。
—蒸发型动态,以接受当地降水补给为主,径流微弱,就地蒸发排泄;地下水化学
作用为溶滤—浓缩间杂发生。
—弱径流型动态,以接受当地降水补给为主,径流和蒸发均微弱,地下水化学作用
以溶滤为主。
上述四大类型,难以完全概括我国复杂的地下水动态,需要根据实际情况加以变换应用。


地下水均衡––––指某个地区,某一时段内,地下水水量(盐量、热量)收入与支出之间
的数量关系。
均衡区––––进行均衡计算所选定的地区。一般为一个完整的水文地质单元或者为一个完
整的地下水系统。
均衡期––––进行均衡计算的时间段称作均衡期。一般为一年,或若干年。
水均衡(水量平衡)研究的实质:用质量守恒定律去分析参与水循环的各要素之间的数
量关系。
正均衡––––地下水水量的收入大于支出,表现为地下水储存量的增加,称为正均衡。
负均衡––––支出大于收入,地下水储存量减少,称作负均衡。
均衡状态:收入=支出,地下水储存量保持平衡。
进行均衡研究的目的:分析收入项,支出项→列出水均衡方程式→补给量(资源评
价)→正、负均衡?→求某些未知项(或参数:μ、S等)。
关于水均衡的研究:目前主要是水量均衡的研究。
(天然状态下)
1)一般收入项(A)包括:
①大气降水量(X);
②地表水流入量(Y);
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③地下水流入量(W)等。
1
2)支出项(B):
①地表水流出量(Y);
2
②地下水流出量(W);
2
③蒸发量(Z)。
2
3
3)均衡期水的储存量的变化量为Δω
4)则水均衡方程式为:
A–B=Δω,其中:
μΔh,对于潜水
Δω
SΔh,对于承压水
式中:Δω为单位时间、单位面积储存量的变化量。
5)根据具体情况列均衡方程:
有些项可以省略,方程可以简化。

人类活动对地下水均衡的影响
水量均衡方程式:考虑人为影响下补给量(收入)、排泄量(支出)。


注意避免上、下游之间,潜水、承压水之间,以及地下水与地表水之间水量的重复计算。
思考题
?
?
?
?
?
?
?
:接受降水及河流补给时,地下水位的响应有哪些共同点与不同点?
,潜水和承压水水位的响应有何不同?为什么?
10.“河流对地下水水质和温度的影响范围,通常小于对地下水位的影响范围。”原因是什
么?
11.“同一含水层接受补给时,补给区的水位变幅大,排泄区的水位变幅小”,为什么?
、伪变化?
,是含水层、、、
收支不平衡的结果。
,雨季补给量排泄量,潜水位;旱季补给
量排泄量,潜水位。
;排水要考虑
多年最地下水位时的排水能力。
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