水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 10.動(dòng)態(tài)與均衡

復(fù)習(xí)地下水流系統(tǒng)概念地下水流系統(tǒng)的劃分GFS的水動(dòng)力特征GFS的水化學(xué)特征GFS的水溫度特征地下水流系統(tǒng)物理模擬小結(jié)第10章地下水的動(dòng)態(tài)與均衡(TrendandBalanceofG.W.)10.1地下水動(dòng)態(tài)與均衡的概念10.2地下水動(dòng)態(tài)地下水動(dòng)態(tài)的形成機(jī)制地下水動(dòng)態(tài)的影響因素10.3地下水均衡地下水均衡方程式區(qū)域地下水均衡10.1地下水動(dòng)態(tài)與均衡的概念地下水動(dòng)態(tài)概念：地下水各種要素（水位、水量、水質(zhì)、氣體成分、水溫、微生物等）隨時(shí)間的變化。含水層（含水系統(tǒng)）Q補(bǔ)Q排實(shí)質(zhì)：含水層（含水系統(tǒng)）中地下水的補(bǔ)給量（包括水量、鹽量以及熱量）、排泄量、儲(chǔ)存量變化的綜合表現(xiàn)。儲(chǔ)存量變化量研究?jī)?nèi)容：影響因素、類型及其成果分析研究補(bǔ)給量與排泄量收支的數(shù)量關(guān)系就是地下水的均衡問(wèn)題。概念：某一時(shí)段、某一范圍內(nèi)地下水水量（鹽量、熱量等）的收支狀況就是地下水的均衡。地下水動(dòng)態(tài)與均衡的關(guān)系地下水均衡地下水的動(dòng)態(tài)與均衡是同一事物的兩個(gè)方面，前者是后者的外部表現(xiàn)，而后者是前者的內(nèi)在根源。研究?jī)?nèi)容：均衡區(qū)與均衡期的確定，均衡方程式的確定，各收支項(xiàng)求取，均衡計(jì)算結(jié)果的校核與分析。地下水動(dòng)態(tài)與均衡的研究意義檢驗(yàn)并完善前期水文地質(zhì)結(jié)論；查明地下水資源數(shù)量、質(zhì)量及其變化；為數(shù)學(xué)模擬提供依據(jù)；為擬訂合理的地下水利用、防治方案及措施提供定量依據(jù)；地下水動(dòng)態(tài)的形成機(jī)制降水—補(bǔ)給地下水系統(tǒng)—水位—?jiǎng)討B(tài)變化地下水水位（泉流量）對(duì)外界輸入（降水）響應(yīng)的特點(diǎn)滯后和延遲現(xiàn)象疊加現(xiàn)象因外界激勵(lì)（或輸入）而引起的系統(tǒng)響應(yīng)（或輸出）的變化幅度是含水系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)作用的結(jié)果某要素（水位、水量）隨時(shí)間的變化程度用穩(wěn)定性來(lái)恒量變化幅度小動(dòng)態(tài)穩(wěn)定變化幅度大動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定10.2地下水動(dòng)態(tài)地下水動(dòng)態(tài)的影響因素本源因素氣象（氣候）因素水文因素地質(zhì)營(yíng)力因素天文因素等轉(zhuǎn)換因素地質(zhì)結(jié)構(gòu)水文地質(zhì)條件主要包括地質(zhì)構(gòu)造、含水層類型、巖性以及地下水埋藏深度等地下水動(dòng)態(tài)的影響因素氣象（氣候）因素（降水與蒸發(fā)）年內(nèi)（季節(jié)）變化——最突出多年變化——研究周期長(zhǎng)晝夜變化——在許多地區(qū)不明顯氣象要素及潛水埋深變化圖思考：解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題時(shí)如何考慮地下水的水位動(dòng)態(tài)？供水工程應(yīng)考慮多年最低地下水位的供水能力?排水工程考慮多年最高地下水位時(shí)的排水能力?水文因素

指地表水體的變化對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響。河水與地下水聯(lián)系密切，且河水位高于地下水位，說(shuō)明河水補(bǔ)給地下水；距離河流越遠(yuǎn)，水位越低，水位變幅越小，發(fā)生變化的時(shí)間越滯后；觀1觀2觀3地質(zhì)因素氣候與水文因素決定了一個(gè)地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)的總輪廓；地質(zhì)因素是間接且相對(duì)穩(wěn)定的，起削峰填谷的作用。包氣帶厚度與巖性(K)：對(duì)滯后時(shí)、延遲時(shí)和變幅的影響飽水帶巖性：K和μ均起作用;埋藏條件：承壓水的變幅小于潛水；地下水所處的空間部位：一般而言，補(bǔ)給區(qū)較排泄區(qū)更不穩(wěn)定人為因素取水建筑物、排水工程（礦坑排水、渠道排水）→水位下降；修建水庫(kù)、地表水灌溉、跨流域調(diào)水以及人工回灌等→水位抬升；地下水污染其他因素地震固體潮潮汐外部荷載地下水動(dòng)態(tài)類型入滲-徑流型分布于不同氣候條件下的山區(qū)及山前地帶徑流-蒸發(fā)型分布于干旱內(nèi)陸盆地遠(yuǎn)山及盆地中心部位入滲-蒸發(fā)型分布于半干旱平原和盆地內(nèi)部入滲-弱徑流型分布于濕潤(rùn)平原和盆地10.3地下水均衡地下水均衡：某一時(shí)間段內(nèi)某一地段內(nèi)，地下水水量（熱量、質(zhì)量、能量）的收支狀況，稱為地下水均衡；均衡區(qū)：均衡計(jì)算所選定的區(qū)域（三維）；均衡期：均衡計(jì)算的時(shí)間段；水均衡方程式：A-B=ΔW

A——收入項(xiàng)(補(bǔ)給量）；B——支出項(xiàng)（排泄量）；

ΔW——均衡時(shí)段內(nèi)，均衡區(qū)的儲(chǔ)存量的變化量對(duì)于一個(gè)地區(qū)，多年氣候處于平均狀態(tài)，故A=B；人為活動(dòng)影響下：正均衡（A>B）、負(fù)均衡（A<B）地下水均衡方程式均衡區(qū)YfWu1QtXfZcZuQdWu2h潛水均衡方程式Xf+Yf+Zc+Wu1+Qt

-(Zu+Qd+Wu2)

=μΔh

潛水均衡方程式：

Xf+Yf+Zc+Wu1+Qt-(Zu+Qd+Wu2)

=μΔh

幾種特殊條件下的潛水均衡方程式：干旱半干旱平原區(qū)忽略Zc=0

；地形切割微弱Qd→0；無(wú)越流時(shí)Qt=0；徑流滯緩Wu1

Wu2；Xf+Yf

-Zu

=μΔh多年均衡條件下：μΔh=0，則Xf+Yf=

Zu濕潤(rùn)山區(qū)

Zu

=0→Xf+Yf

=Qd

強(qiáng)烈開(kāi)采區(qū)

Xf+Yf

=Q開(kāi)

思考以下含水系統(tǒng)的水均衡,寫出水均衡方程式,并標(biāo)出各項(xiàng)的含義。Qs1Qs2XfZuXf+

Zc=

Zu+Qs1+Qs2ZcXf1+Yf1+Zc+W1=

Zu1+Qd+W2Xf2+Yf2+Qt=Zu2W2=Qt+W3區(qū)域地下水均衡以含水系統(tǒng)分析，水量均衡方程：進(jìn)行水均衡研究或計(jì)算，切忌避免重復(fù)計(jì)算，否則會(huì)人為地夸大地下水的可利用量，造成不可挽回的損失和后果。以單個(gè)含水層分析，補(bǔ)給量=各含水層補(bǔ)給項(xiàng)之和？CUG水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)21《水文地質(zhì)學(xué)》基本概念、原理與分析方法

關(guān)系框圖空隙水物理關(guān)系（運(yùn)動(dòng)規(guī)律）化學(xué)關(guān)系（化學(xué)成分化學(xué)作用）水量水質(zhì)時(shí)間變化空間變化動(dòng)態(tài)均衡賦存、分類補(bǔ)給含水