水文地質(zhì)學(xué)放映

第二

部分水文地質(zhì)學(xué)2024/1/131地下水的儲(chǔ)存與循環(huán)第一部分（第二章）2024/1/132地下水————埋藏在地表以下巖石孔隙、裂隙、溶隙中的水。§2——1地下水的儲(chǔ)存與巖石的水理性質(zhì)（一）巖石的空隙性一、巖石的空隙特征和地下水儲(chǔ)存2024/1/133巖石的空隙性——自然界中構(gòu)成地殼的各類巖石，都具有多少不等、形狀各異的空隙，此性質(zhì)即巖石的空隙性。巖石空隙是地下水的儲(chǔ)存場所和運(yùn)動(dòng)通道空隙的多少、大小、形狀、連通情況和分布規(guī)律，對(duì)地下水的分布和運(yùn)動(dòng)具有重要影響。2024/1/134空隙分類松散巖石中的孔隙堅(jiān)硬巖石中的裂隙可溶巖石中的溶隙2024/1/1351、孔隙——組成松散巖石的顆?；蝾w粒集合體之間的空隙，稱孔隙。（1）孔隙度——孔隙體積與松散巖石總體積之比。％松散巖石總體積孔隙體積100×=n2024/1/136（2）影響孔隙度的因素松散度、顆粒排列方式巖石的密實(shí)程度顆粒的形狀顆粒的膠結(jié)程度顆粒的均勻性p32（3）孔隙度的測定方法2—2式2024/1/1372、裂隙（1）裂隙率——裂隙體積與巖石總體積之比（2）裂隙率的測定方法——各類固結(jié)的堅(jiān)硬巖石，受地殼運(yùn)動(dòng)或其它地質(zhì)應(yīng)力作用，使巖石破裂產(chǎn)生的空隙。2—4式2024/1/138——巖石在成巖過程中由于冷凝收縮（巖漿巖）或固結(jié)干縮（沉積巖）而產(chǎn)生的裂隙。——巖石在構(gòu)造變動(dòng)中受力而產(chǎn)生的裂隙。成巖裂隙構(gòu)造裂隙風(fēng)化裂隙——在各種物理的和化學(xué)的因素作用下，巖石遭破壞而產(chǎn)生的裂隙。（3）裂隙按其成因可分為以下三類此類裂隙具有方向性，其大小懸殊、分布不一。其主要分布在地表附近2024/1/139注：按巖石的成因，可將巖石分為三大類，即：巖漿巖（火成巖）變質(zhì)巖沉積巖深成巖淺成巖侵入巖噴出巖（火山巖）p11p152024/1/13103、溶隙（1）巖溶率——可溶的沉積巖在地下水的溶蝕下，會(huì)產(chǎn)生空洞，這種空隙稱為溶隙或溶穴。2024/1/1311（2）巖溶率的測定方法線性比值式2—6體積比值式2—72024/1/13124、注：（1）孔隙、裂隙、溶隙的相互關(guān)系，見p36

。（2）巖石中的空隙只有以一定方式構(gòu)成空隙網(wǎng)絡(luò)時(shí)，才可有效地儲(chǔ)存和運(yùn)移地下水。賦存于可溶巖石中的水極不均勻。（3）分布于松散巖石中的地下水，其分布、流動(dòng)趨于均勻。而儲(chǔ)存于裂隙基巖中的地下水，其分布、流動(dòng)趨于不均勻。2024/1/13131、巖石骨架中的水（二）地下水的存在形式沸石水結(jié)晶水結(jié)構(gòu)水統(tǒng)稱礦物水。是存在于組成巖石的礦物之中的水，是礦物的組成部分。2024/1/13142、巖石空隙中的水吸著水薄膜水結(jié)合水氣態(tài)水固態(tài)水毛細(xì)水重力水2024/1/1315（1）氣態(tài)水——呈水蒸氣狀態(tài)，儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)于未飽和巖石空隙中的水。D、不能被直接開采利用，不能被植物吸收。A、可隨空氣的流動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。B、可在不流動(dòng)的空氣環(huán)境中，由濕度大處向濕度小處移動(dòng)。C、在一定條件下，可凝結(jié)成液態(tài)水而補(bǔ)給地下水。特征2024/1/1316（2）吸著水（強(qiáng)結(jié)合水）——被牢固的吸附在顆粒表面，并在顆粒周圍所形成的一層極薄的水膜。F、不能取出，也不能被植物吸收。A、不受重力支配（即不靠重力流動(dòng)）。B、冰點(diǎn)極低（－780c）。C、不能融解鹽類，無導(dǎo)電性，不能傳遞靜壓力。D、有極大的粘滯性、彈性。E、密度大。特征2024/1/1317（3）薄膜水（弱結(jié)合水）——在緊緊包圍顆粒表面的吸著水層外面所吸附著的第二層水膜。D、融解鹽能力低。A、可由薄膜厚的地方向薄膜薄的地方轉(zhuǎn)移。B、不能傳遞靜水壓力。C、粘滯性較大。E、其外層可被植物吸收。p特征2024/1/1318（4）毛細(xì)管水（半自由水）——儲(chǔ)存于巖石的毛細(xì)管孔隙和細(xì)小裂隙中，不受顆粒靜電引力場作用的水。C.可傳遞靜壓力。A.同時(shí)受表面張力和重力作用。B.只可作垂直運(yùn)動(dòng)。特征2024/1/1319（5）重力水——距固體顆粒表面更遠(yuǎn)的那部分水分子，重力對(duì)它的影響大于固體表面對(duì)它的吸引力，可在重力作用下運(yùn)動(dòng)，此部分水為重力水。A、只受重力作用。B、有沖刷、侵蝕作用。C、可傳遞靜水壓力。D、可溶解巖石。重力水是供水水文地質(zhì)主要的研究對(duì)象。特征2024/1/1320（6）固態(tài)水——巖石的溫度低于水的冰點(diǎn)時(shí)，儲(chǔ)存于巖石空隙中、凍結(jié)成冰的水。固態(tài)水只是一種暫時(shí)現(xiàn)象，我國北方冬季常形成凍土。東北及青藏高原有一部分地下水長年保持固態(tài)，即所謂多年凍土。2024/1/13213、地下水的分布規(guī)律P39圖示2—4包氣帶飽水帶土壤水帶中間帶毛細(xì)水帶地下水面有結(jié)合水、毛細(xì)水2024/1/1322（2）解釋：p39～41二、巖石的水理性質(zhì)（1）巖石的水理性質(zhì)——空隙大小和數(shù)量不同的巖石與水作用，所表現(xiàn)出的容納、保持、給水、和透水性質(zhì)稱巖石的水理性質(zhì)。p392024/1/1323（2）一般情況下，容水度和孔隙度在數(shù)值上大致相同，但有時(shí)也可能比其大或小。1、容水性——巖石可容納水量的性能?？捎萌菟缺硎荆?）式2—82024/1/13242、持水性——在重力作用下，巖石依靠分子引力和毛細(xì)力在其空隙中能保持一定水量的性質(zhì)?？捎贸炙缺硎荆?）可分為毛細(xì)持水度分子持水度2024/1/1325（2）分子持水度與顆粒直徑的關(guān)系見p40

表2—4顆粒直徑越細(xì)小，其表面積越大，分子持水度越大。因?yàn)榉肿映炙仁侵笌r石所保持的結(jié)合水量（受顆粒表面引力影響）。2024/1/13263、給水性——各種巖石飽水后在重力作用下能自由排除一定水量的性能?？捎媒o水度表示（1）（2）2——10式2——11式2024/1/1327（3）B、細(xì)顆粒巖石中的水，大多呈結(jié)合水和毛細(xì)管水形式，不可開采利用。C、對(duì)于裂隙和溶洞，其巖石的容水度可看作其給水度。A、粗顆?？紫吨械乃蠖喑手亓λ男问?，可開采利用。Q2024/1/13284、透水性——巖石允許水流通過的能力。（1）決定巖石透水性強(qiáng)弱的因素（2）衡量透水性強(qiáng)弱的參數(shù)——滲透系數(shù)k可用滲透系數(shù)（即流體力學(xué)中的滲流系數(shù)）表示空隙的多少及形狀空隙的大小2024/1/1329巖石的透水性是相對(duì)的，而同一巖層在不同方向或不同的部位，其透水性也有差別。透水性的非均勻性是堅(jiān)硬巖石普遍具有的特點(diǎn)。（3）巖石按透水性能分類不透水巖石半透水巖石透水巖石簡介p422024/1/1330§2——2含水層和隔水層一、概述1、飽水帶巖層按其透過和給出水的能力，可分為：2、飽水帶——在地表以下一定深度上存在著地下水（重力水）面，地下水面以下部分的含水層，稱為飽水帶。含水層隔水層包氣帶——地下水面（重力水）以上部分。2024/1/1331土壤水帶中間帶毛細(xì)水帶地下水面包氣帶飽水帶有結(jié)合水、毛細(xì)水2024/1/1332注：A、飽水帶中巖石空隙全部充滿地下水，有重力水，也有結(jié)合水。據(jù)埋藏條件不同，又可將其分為潛水和承壓水。飽水帶中的重力水是開發(fā)或排除地下水的主要對(duì)象，也是水文研究的重點(diǎn)。2024/1/1333

包氣帶近地表部分主要分布?xì)鈶B(tài)水及結(jié)合水?？拷虏拷咏査畮Р糠?，由于毛細(xì)力的作用，水從地下水面上升到一定高度，形成一個(gè)毛細(xì)水帶，此部分毛細(xì)水下部有地下水面支持，也叫支持毛細(xì)水。由于毛細(xì)力呈現(xiàn)負(fù)壓，壓強(qiáng)小于大氣壓，故此部分水不能進(jìn)入井中。B、飽水帶以上部分，巖石空隙沒有充滿液態(tài)水，而是包含有與大氣相通的氣體，故稱包氣帶。2024/1/13343、飽水帶的巖層按其給出與透過水的能力，可分為

含水層和隔水層。含水層——指能夠給出并透過相當(dāng)數(shù)量水的巖層。隔水層——指不能給出并透過水的巖層，或給出或透過水的數(shù)量極其微小的巖石。含水層既可儲(chǔ)存水，又可使水在其中運(yùn)移。

含水層和隔水層是相對(duì)而言，其劃分標(biāo)準(zhǔn)在于巖層的含水性質(zhì)而非是否含水。2024/1/1335二、構(gòu)成含水層的基本條件以下三個(gè)條件缺一不可：1、巖層要具有能容納重力水的空隙2、具有儲(chǔ)存和聚集地下水的地質(zhì)條件（1）空隙巖層下伏有隔水層，使水不能向下漏失。（2）水平方向有隔水層阻擋，以免水全部流空。巖石的空隙性是構(gòu)成含水層的先決條件p43

圖2—52024/1/13362024/1/13373、具有充足的補(bǔ)給來源補(bǔ)給來源不僅是形成含水層的一個(gè)重要條件，而且是決定含水層水量多少和保證程度的一個(gè)主要因素。三、含水層的類型p

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表2—62024/1/1338§2——3地下水的類型（1）按地下水的埋藏條件可分為：上層滯水潛水承壓水（2）按含水層空隙性質(zhì)可分為：孔隙水裂隙水巖溶水2024/1/1339一、上層滯水1、上層滯水——包氣帶中局部隔水層或弱透水層之上具有自由水面的重力水。p

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圖2—62、形成上層滯水的幾種情況（1）松散沉積物地區(qū)，可能由粘土、亞粘土等透鏡體所構(gòu)成。2024/1/13402024/1/1341（2）基巖裂隙介質(zhì)中，可能由于局部地段裂隙不發(fā)育、或裂隙被充填所造成。（3）巖溶介質(zhì)中，在巖溶發(fā)育的巖層中夾有非巖溶化巖石。（5）寒冷地區(qū)存在永凍層。（4）黃土中夾有鈣質(zhì)板層。黃土高原地區(qū)可作為水源。2024/1/13423、影響上層滯水形成的因素即不透水層應(yīng)有一定的面積，以聚集地下水。（1）上層滯水分布最接近地表。（2）因其靠大氣降水或地表水體直接滲入補(bǔ)給，故易受污染。4、特點(diǎn)巖層組合巖層傾角分布范圍2024/1/1343（3）以蒸發(fā)形式排泄或向隔水底板邊緣排泄。（4）當(dāng)分布范圍較小、補(bǔ)給不經(jīng)常時(shí)，不能終年保持有水。（5）在缺水地區(qū)，可作為小型水源或暫時(shí)性供水水源。因其水量不大，且動(dòng)態(tài)變化顯著，故一般不作為水源地首選。2024/1/1344二、潛水1、潛水的埋藏特點(diǎn)（1）解釋：因潛水是直接通過包氣帶與大氣圈及地表水圈發(fā)生聯(lián)系，故氣象、水文因素的變化對(duì)其影響顯著。在豐水期，潛水接受的補(bǔ)給量大于排泄量，故潛水面上升、含水層厚度增加、埋深減??；枯水期則反之。所以，潛水的動(dòng)態(tài)變化具有明顯的季節(jié)性。2024/1/1345（2）相關(guān)概念1>潛水——飽水帶中第一個(gè)具有自由表面的含水層中的水，稱為潛水。2>潛水面——潛水的液面稱為潛水面。3>潛水位埋深——潛水面到地表的距離。4>潛水層厚度——潛水面到隔水底板的距離。2024/1/1346（3）潛水的特征1>具有自由表面。2>潛水由高處向低處流。3>分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)一致。A、潛水分布區(qū)——指潛水含水層的分布范圍。B、潛水補(bǔ)給區(qū)——大氣降水入滲補(bǔ)給潛水的地區(qū)。C、潛水排泄區(qū)——潛水出流的地區(qū)稱排泄區(qū)。2024/1/13472024/1/13484>水位、流量、化學(xué)成分隨時(shí)間、地點(diǎn)改變。5>易受污染。如在河谷、山前平原地區(qū)的孔隙潛水分布基本一致；而山區(qū)的裂隙潛水、咯斯特潛水地區(qū)則不一定是一致的。2024/1/13492、潛水面的形狀潛水面可呈水平型拋物線型傾斜型見p47潛水面的形狀是潛水的重要特征之一。它一方面反映外界因素對(duì)潛水的影響，另一方面也反映潛水本身的特征（如流向、水力坡度、含水層厚度等）。2024/1/13502024/1/1351影響潛水面的因素有地形水文網(wǎng)特征含水層巖性地質(zhì)構(gòu)造降水人類活動(dòng)等隔水底板的形狀2024/1/13523、潛水等水位線圖（2）潛水等水位線圖的意義1>決定潛水流向2>計(jì)算潛水的水力坡度圖2——8（1）潛水等水位線圖——潛水位標(biāo)高相同的點(diǎn)（同一時(shí)間所測）連成的線。2024/1/13532024/1/13545>推斷含水層巖性或厚度變化6>確定地下水和地表水的補(bǔ)給關(guān)系7>確定泉水出露點(diǎn)和沼澤化范圍3>確定潛水的埋藏深度4>提供合理的取水位置2024/1/1355三、承壓水1、承壓水的埋藏特點(diǎn)（1）承壓水——充滿于兩個(gè)穩(wěn)定隔水層間的重力水。（2）特點(diǎn)A、無自由表面B、其水力現(xiàn)象與有壓管路相似圖2——92024/1/1356C、埋藏區(qū)與補(bǔ)給區(qū)不一致D、受外界因素影響較小E、其排泄方式具有多樣性P502024/1/13572024/1/13582024/1/13592、承壓水的形成條件（1）影響因素p50A、粘土覆蓋在砂層上B、頁巖覆蓋在砂巖上（2）可形成承壓水的幾種巖層組合地質(zhì)構(gòu)造地層巖性2024/1/1360F、地下水充滿整個(gè)隔水層空間D、致密不純的灰?guī)r（如泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r等）覆蓋在溶隙發(fā)育的灰?guī)r上E、致密的巖流（噴出巖層）覆蓋在裂隙發(fā)育的基巖或多孔狀巖流之上C、頁巖覆蓋在溶蝕灰?guī)r上2024/1/1361（3）可形成承壓水的兩種地質(zhì)構(gòu)造A、向斜盆地中的承壓水（自流盆地）B、單斜地層（也稱承壓斜地）中的承壓水2024/1/1362含水層中心部分埋設(shè)于隔水層之下，兩端出露于地表。含水層從出露位置較高的補(bǔ)給區(qū)獲得補(bǔ)給，向另一側(cè)排泄區(qū)排泄，中間是承壓區(qū)。向斜盆地特點(diǎn)2024/1/1363補(bǔ)給區(qū)位置較高，水由補(bǔ)給區(qū)進(jìn)入承壓區(qū)，受到隔水頂、底板的限制，含水層充滿水，水自身承受壓力，且以一定壓力作用于隔水頂板。圖2——10向斜盆地分區(qū)補(bǔ)給區(qū)承壓區(qū)排泄區(qū)2024/1/13642024/1/1365單斜地層（也稱承壓斜地）

——由透水層與隔水層互層構(gòu)成的單斜構(gòu)造p51～534個(gè)圖2—11、2—12、2—13、2—14單斜地層形成的構(gòu)造條件2024/1/13662024/1/13672024/1/13682024/1/13692024/1/1370（4）注地殼中承壓水的埋藏條件是很復(fù)雜的，無論是承壓盆地還是承壓斜地，承壓含水層都可在不同深度有若干層同時(shí)存在，故對(duì)承壓盆地有“大碗套小碗”之俗稱。不同深度上承壓含水層之間的補(bǔ)給，決定于地形與構(gòu)造的關(guān)系。2>地形與構(gòu)造不一致時(shí)，稱負(fù)地形。1>地形與構(gòu)造一致時(shí)，稱正地形。2024/1/13711>地形與構(gòu)造一致時(shí)，稱正地形。下可補(bǔ)上2024/1/13722>地形與構(gòu)造不一致時(shí)，稱負(fù)地形。上可補(bǔ)下2024/1/13733、等水壓線圖（1）圖示：（2）意義：A、判斷承壓水流向B、決定含水層巖性和厚度變化C、決定水壓面的傾斜坡度圖2—152024/1/13742024/1/1375§2—4地下水的循環(huán)一、水的分布與循環(huán)（自閱）二、地下水的循環(huán)——指地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄無限往返進(jìn)行的過程?！畬訌耐饨绔@得水量的過程，稱地下水的補(bǔ)給。1、地下水的補(bǔ)給2024/1/1376（1）補(bǔ)給來源：1>大氣降水的補(bǔ)給2>地表水的補(bǔ)給3>大氣中的水汽和土壤中水汽的凝結(jié)水補(bǔ)給補(bǔ)給方式以此兩種為主2024/1/13775>人工補(bǔ)給（包含渠系的滲漏補(bǔ)給和田間的灌水入滲補(bǔ)給）6>原生水、埋藏水補(bǔ)給4>含水層之間的補(bǔ)給第一、兩相通的含水層：高水頭→低水頭。第二、通過天窗補(bǔ)給第三、通過越流補(bǔ)給圖2—172—182024/1/13782024/1/13792024/1/1380（2）幾個(gè)相關(guān)概念1>

越流——具有一定水頭差的相鄰含水層，通過弱透水層發(fā)生的滲透。相鄰含水層之間的水頭差越大、隔水層厚度越薄、滲透性越好，則單位面積上越流量越大。據(jù)達(dá)西定律可知：2024/1/13812>

原生水——由巖漿侵入過程中分離出的水汽冷凝而成的水?！练e巖形成過程中，封閉并保存在巖層中的水。3>

埋藏水2024/1/13822、地下水的排泄——含水層失去水量的過程稱地下水的排泄。（1）地下水的排泄方式：泉水排泄（點(diǎn)狀排泄）向河流排泄（線狀排泄）蒸發(fā)排泄（面狀排泄）人工排泄2024/1/1383*泉的形成：A、地層受到侵蝕，使含水層暴露于地表.B、地下水在運(yùn)動(dòng)過程中，遇到透水性弱的巖層或隔水層阻擋，使地下水位抬高溢出地表。（2）泉水排泄2024/1/1384*泉的分類：1>據(jù)補(bǔ)給來源分為：A、下降泉B、上升泉上層滯水泉——靠上層滯水補(bǔ)給潛水泉——靠潛水補(bǔ)給承壓水泉——靠承壓水補(bǔ)給流量變化大、季節(jié)性明顯。流量較穩(wěn)定、水質(zhì)較好，但仍受季節(jié)影響。流量穩(wěn)定、水質(zhì)良好2024/1/13852>據(jù)泉的出露原因可分為：見圖：2——19A、侵蝕泉B、接觸泉C、溢出泉D、斷層泉侵蝕下降泉——由潛水排出地表形成的泉。侵蝕上升泉——由承壓含水層噴涌出地表形成的泉。接觸下降泉、接觸上升泉。P592024/1/1386a—侵蝕下降泉b—接觸下降泉c、d

—溢出泉e—侵蝕上升泉f—斷層泉2024/1/1387圖示：侵蝕下降泉隔水層2024/1/1388侵蝕上升泉接觸下降泉堅(jiān)硬巖石巖脈接觸上升泉2024/1/1389斷層泉溢出泉2024/1/1390研究泉的意義：p591～7（3）其它幾種排泄1>向河流排泄指地下水可直接向地表水體排泄。有兩種排泄方式第一、散流式第二、集中向河流排泄2024/1/13912>蒸發(fā)排泄（垂直排泄）3>不同類型含水層之間的排泄作用一般可通過土壤蒸發(fā)、植物蒸發(fā)A、如果潛水分布在承壓水排泄區(qū)，而承壓水面又比潛水面高時(shí)，承壓水可成為潛水的補(bǔ)給源。如圖2—17a即潛水區(qū)可成為承壓水的排泄區(qū)2024/1/13922024/1/1393B、當(dāng)承壓含水層的補(bǔ)給區(qū)位于潛水含水層之下，則潛水可直接向承壓水排泄。如圖2—17bC、如果潛水含水層與下部的承壓含水層之間存在有導(dǎo)水的斷層時(shí)，則兩者可通過斷層由高水頭向低水頭排泄。如圖2—202024/1/13942024/1/1395水在排泄過程中，含水層的水質(zhì)也發(fā)生相應(yīng)變化，故研究含水層的排泄應(yīng)包括：排泄去路及方式、影響排泄的因素及排泄量。注：2024/1/13963、地下水徑流——地下水在巖石空隙中的流動(dòng)過程稱地下水徑流（1）除了某些構(gòu)造封閉的自流水盆地及地勢平坦地區(qū)的潛水外，地下水都處于不斷的徑流過程中。徑流是連接補(bǔ)給和排泄的中間環(huán)節(jié)2024/1/1397（2）地下水徑流的研究內(nèi)容徑流方向徑流強(qiáng)度徑流條件徑流量p611～6（3）影響地下徑流的因素2024/1/1398E、地下水的化學(xué)成分A、含水層的空隙性B、地下水的埋藏條件C、補(bǔ)給量D、地形F、人為因素2024/1/1399（4）地下徑流的表示方法可用地下徑流模數(shù)表示m3/s.km2地下徑流模數(shù)——表示單位平方公里面積上的地下水徑流量。2024/1/13100（1）自然條件改變引起的轉(zhuǎn)化（2）人類活動(dòng)引起的轉(zhuǎn)化p62～644、地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件的轉(zhuǎn)化。2024/1/131012024/1/131022024/1/131032024/1/13104第二部分地下水的運(yùn)動(dòng)（第四章）2024/1/13105（1）地下水運(yùn)動(dòng)——指地下水在巖層空隙中流動(dòng)過程的特征和規(guī)律。（2）研究內(nèi)容討論地下水在人為因素（打井、抽水等）的影響下而引起的運(yùn)動(dòng)（水位、流速、流量等的變化）。2024/1/13106§4—1地下水運(yùn)動(dòng)的特征及基本規(guī)律一、地下水運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1、水流通道曲折復(fù)雜研究地下水運(yùn)動(dòng)時(shí)，可利用滲流模型理論。即在整個(gè)滲流場（發(fā)生滲流的區(qū)域）都充滿含水層。2024/1/13107地下水在巖層空隙中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于受到介質(zhì)的阻滯，故使地下水流動(dòng)遠(yuǎn)比地表水流動(dòng)緩慢。2、流速遲緩3、大多數(shù)的地下水呈層流狀態(tài)，少數(shù)呈紊流狀態(tài)。圖4—2

p704、地下水運(yùn)動(dòng)一般都是非穩(wěn)定流（即非恒定流）的緩變流運(yùn)動(dòng)（流線近似直線）。2024/1/131082024/1/131092024/1/13110二、地下水運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律——即滲流的基本規(guī)律1、線性滲流——地下水作層流運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律可用達(dá)西定律解決達(dá)西定律：Q=kiωdxdHi-=lhi=緩變流時(shí)2024/1/131112、非線性滲流——速度較大，呈紊流狀態(tài)時(shí)。m=1，達(dá)西公式；m=2，哲才公式；處于層、紊流之間時(shí)，m＝1～2。福希海梅公式：J＝au+bu2見滲流（1）哲才公式：（2）斯姆萊公式：2024/1/13112§4—2地下水流向井的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)§4—3地下水流向井的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)1、地下水流向井的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)水力特征（1）地下水的運(yùn)動(dòng)要素隨時(shí)間改變。（2）當(dāng)無充分的地下水補(bǔ)給時(shí)，抽水形成的漏斗面會(huì)不斷擴(kuò)大。同井的滲流計(jì)算（流體力學(xué)）自閱2024/1/13113圖：有水補(bǔ)充時(shí)：無水補(bǔ)充時(shí)：2024/1/131142、泰斯——非穩(wěn)定流理論所要解決的問題p81（1）評(píng)價(jià)地下水開采量（2）預(yù)報(bào)地下水水位下降值（3）確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)

泰斯非穩(wěn)定流理論認(rèn)為在抽水過程中，地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨時(shí)間而改變，即動(dòng)水位不斷下降，降落漏斗不斷擴(kuò)大，直至含水層的邊緣或補(bǔ)給水體。2024/1/131153、地下水向取水構(gòu)筑物的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)分類（2）越流系統(tǒng)中水流向井的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)（1）無越流含水層水流向井的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)可將時(shí)間分隔為無數(shù)微小時(shí)段，流體在每一微小時(shí)段的運(yùn)動(dòng)可看作是穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)，從而可參照穩(wěn)定流理論，達(dá)西公式。p87簡介2024/1/13116（2）越流——如果抽水含水層的頂、底板是弱透水層，則抽水過程中，相鄰的含水層與弱透水層會(huì)同抽水的含水層發(fā)生水力聯(lián)系，這種水力聯(lián)系稱為越流。4、基本概念（1）彈性儲(chǔ)量——對(duì)于承壓含水層，當(dāng)水頭升高時(shí)，承壓含水層所可儲(chǔ)存的部分地下水量。具有一定水頭差的相鄰含水層，通過弱透水層發(fā)生的滲透為越流。一般稱抽水的含水層為主含水層或越補(bǔ)含水層，相鄰含水層稱補(bǔ)給層。2024/1/13117（3）越流系統(tǒng)分類第一類：弱透水層的彈性儲(chǔ)量可忽略不計(jì)，且主含水層在抽水期間補(bǔ)給層水頭幾乎不變。第二類：越流系統(tǒng)應(yīng)考慮弱透水層的彈性儲(chǔ)量。第三類：補(bǔ)給層水頭隨主含水層抽水情況而變化。此種比較復(fù)雜，目前尚無法計(jì)算。2024/1/131185、非穩(wěn)定流計(jì)算（1）無越流含水層中水流向井的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)基本方程——泰斯公式1>承壓完整井：2>潛水完整井：3>承壓非完整井：4>潛水非完整井：4—26式4—21式、4—23式4—22式、4—24式4—25式積分條件見p842024/1/13119（2）越流系統(tǒng)中水流向井的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)方程：4—29式1>微分方程：4—27式2>積分式：4—28式第一類越流系統(tǒng)中地下水流向承壓完整井的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)第二類越流系統(tǒng)中地下水流向承壓完整井的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)2024/1/13120(§7—7)地下水資源評(píng)價(jià)第三部分2024/1/131211、地下水資源——指具有利用價(jià)值的、本身又具有不斷更新能力的各種地下水量的總稱，是地球上總水資源的一部分。水資源——存在于地球表層、可供人類利用的水量。咸水不宜作為供水水源，冰川和多年積雪、多年凍土中的淡水不易利用。可利用的水主要是河流、湖泊和600米以內(nèi)的含水層中的淡水。這些可利用的資源的特點(diǎn)是積極參與自然界的水循環(huán)，不斷交替，開發(fā)利用后能很快得到補(bǔ)充，水量可迅速恢復(fù)和更新2024/1/131222、儲(chǔ)量與資源1>儲(chǔ)量——是指通過各種手段勘查到的、在目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可取用的物質(zhì)的量。資源——是泛指已發(fā)現(xiàn)和尚未發(fā)現(xiàn)的全部物質(zhì)的量。2>水儲(chǔ)量是從靜止的觀點(diǎn)考慮儲(chǔ)存的水的體積。水資源是從循環(huán)、更新的觀點(diǎn)，考慮到水的多次重復(fù)利用。2024/1/13123儲(chǔ)量大的，水資源不一定豐富。如河網(wǎng)水的儲(chǔ)量是2.1×1012m3，而地下淡水的儲(chǔ)量是10530×1012m3，顯然，地下水的儲(chǔ)量要大得多。但地表的河網(wǎng)水更新期僅僅為16天，一年內(nèi)可更新22.8次，而地下水的更新期需要1400年。所以，地表水資源量比地下水多。2024/1/131243、地下水資源特征地下水資源具有可寶貴性系統(tǒng)性可恢復(fù)性復(fù)雜性作為供水水源，尤其是飲用水源，地下水具有突出的可寶貴性，即水質(zhì)好、分布廣、供水延續(xù)時(shí)間長等?？蓪氋F性2024/1/13125地下水資源是按一定的含水系統(tǒng)發(fā)育的。在一定的水文、水文地質(zhì)條件下，在某一范圍內(nèi)形成地下水系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部的水作為一個(gè)整體是不可分割的，且通常具有共同的補(bǔ)給水源，水力聯(lián)系密切。不同含水系統(tǒng)中的水，一般沒有或只有極弱的水力聯(lián)系。系統(tǒng)性2024/1/13126一個(gè)地下水的含水系統(tǒng)，當(dāng)具有一定的貯水能力時(shí)，可以在補(bǔ)給減少或停止的時(shí)期內(nèi)繼續(xù)供水，而在雨季或濕潤年份來臨時(shí)，補(bǔ)充其過分消耗的水量，這種周期性獲得補(bǔ)充、恢復(fù)原有水量的特性即可恢復(fù)性?？苫謴?fù)性2024/1/13127地下水資源遠(yuǎn)比地表水資源復(fù)雜，其原因就是其資源的形成過程與分布情況無法直接從地面觀測到，給分析與評(píng)價(jià)水資源帶來困難（其一是地下水本身的變化不能觀察；其二是增加了勘察工作的復(fù)雜性）。復(fù)雜性2024/1/131284、地下水資源評(píng)價(jià)——對(duì)地下水資源的數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)空分布特征和開發(fā)利用條件作出科學(xué)的、全面的分析和評(píng)價(jià)，稱地下水資源評(píng)價(jià)。2024/1/13129一、地下水資源的分類對(duì)于地下水資源的分類，國內(nèi)、外有不同的分類方案。我國在建國初期曾照搬了蘇聯(lián)的地下水儲(chǔ)量

分類法。即將地下水儲(chǔ)量分為：天然動(dòng)儲(chǔ)量開采儲(chǔ)量永久儲(chǔ)量（或靜儲(chǔ)量）調(diào)節(jié)儲(chǔ)量2024/1/13130此種分類方式存在一定的問題，主要是：（1）此分法對(duì)某些類型的地下水不適用。

如松散沉積物中的深層承壓水。（2）沒有指明水量計(jì)算必須按一定單元進(jìn)行。（3）四類儲(chǔ)量相互重疊，不易劃分。（4）儲(chǔ)量未考慮開發(fā)后補(bǔ)給和排泄條件的變化對(duì)補(bǔ)給量的影響。2024/1/13131我國較有影響的分類方法：1、1979年《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》中的分類方法2、《地下水資源分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB15218——94）P193P195補(bǔ)給量排泄開采量儲(chǔ)存量允許開采資源尚難利用的資源2024/1/13132（1）補(bǔ)給量——指在天然狀態(tài)下或人工開采條件下，單位時(shí)間內(nèi)由大氣降水和地表水體滲入、相鄰含水層徑流流入、越流補(bǔ)給及人工補(bǔ)給等流入含水層的水量。1、1979年《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》中的分類方法天然補(bǔ)給量開采補(bǔ)給量分為2024/1/131331>天然補(bǔ)給量——地下水未開采之前，在天然條件下地下水接受的補(bǔ)給量。2>開采補(bǔ)給量——水源開采后所引起的新的補(bǔ)給量。2024/1/13134（2）儲(chǔ)存量——主要指儲(chǔ)存于含水層內(nèi)的重力水體積。見p194可分為容積儲(chǔ)存量彈性儲(chǔ)存量固定儲(chǔ)存量天然調(diào)節(jié)儲(chǔ)存量人工調(diào)節(jié)儲(chǔ)存量永久儲(chǔ)存量2024/1/13135（3）排泄開采量——指從含水層的補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)，整個(gè)范圍內(nèi)地下水總的減少量。P194～195簡介可分為天然排泄量開采排泄量人工開采量實(shí)際開采量允許開采量2024/1/13136——指在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下尚難以利用的、但具有潛在經(jīng)濟(jì)意義的地下水資源。2、《地下水資源分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（GB15218——94）p195——指具有現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義的地下水資源。（1）允許開采資源（2）尚難利用的資源2024/1/13137二、地下水資源的評(píng)價(jià)內(nèi)容及評(píng)價(jià)原則1、地下水資源的評(píng)價(jià)內(nèi)容地下水資源評(píng)價(jià)是地下水資源合理開發(fā)和管理的基礎(chǔ)。任何目的的供水都對(duì)水的質(zhì)量有一定要求，而沒有質(zhì)量，也就談不上數(shù)量，所以，地下水資源評(píng)價(jià)應(yīng)包含以下內(nèi)容。2024/1/13138——確定開采方案和開采量?！獙?duì)水質(zhì)進(jìn)行物理、化學(xué)成分評(píng)價(jià)，預(yù)測水質(zhì)變化趨勢?！_采后水位下降值是否在允許范圍內(nèi)。（1）地下水水量評(píng)價(jià)（2）地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)（3）開采技術(shù)條件評(píng)價(jià)（4）環(huán)境效益評(píng)價(jià)（5）防護(hù)措施的評(píng)價(jià)——開采后，該區(qū)域生態(tài)平衡的變化及地面沉降等?！_采時(shí)應(yīng)否有特殊保護(hù)。2024/1/13139對(duì)于一個(gè)自然區(qū)或大的含水單元系統(tǒng)，應(yīng)以區(qū)域地下水補(bǔ)給量為依據(jù)，進(jìn)行全面規(guī)劃，詳細(xì)論證水源的分配和調(diào)劑，解決好供、排結(jié)合等問題。2、地下水資源的評(píng)價(jià)原則（1）運(yùn)用地下水與大氣水、地表水相互轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行水量評(píng)價(jià)。綜合考慮、全面規(guī)劃。把地表水和地下水作為一個(gè)統(tǒng)一循環(huán)體，綜合進(jìn)行水資源評(píng)價(jià)。p1962024/1/13140（2）充分發(fā)揮儲(chǔ)存量的調(diào)節(jié)作用。若地下水主要以地表滲入為主要補(bǔ)給，則可依據(jù)調(diào)節(jié)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)可開采資源。A、若需水量小于調(diào)節(jié)儲(chǔ)量，則可開采量在數(shù)值上可以等于需水量。B、若需水量等于調(diào)節(jié)儲(chǔ)量，則可開采量可以等于調(diào)節(jié)儲(chǔ)量。C、若開采靜儲(chǔ)量的水量，則必須滿足“補(bǔ)償開采的要求”2024/1/13141即：*必須在枯水年有足夠的儲(chǔ)水量可以調(diào)用，并在豐水年又能全部償還；

*在開采降深過大時(shí)，必須考慮取水設(shè)備的能力。（3）采用合理的開采形式p196（4）水質(zhì)、水量統(tǒng)一評(píng)價(jià)2024/1/13142圖：開采時(shí)水面線最高水面線最低水面線調(diào)節(jié)儲(chǔ)量靜儲(chǔ)量2024/1/13143三、地下水資源補(bǔ)給量和儲(chǔ)存量計(jì)算1、補(bǔ)給量計(jì)算（1）補(bǔ)給量應(yīng)考慮天然補(bǔ)給量和開采補(bǔ)給量兩個(gè)方面（2）補(bǔ)給量計(jì)算方法p197A、綜合補(bǔ)給量計(jì)算：7—3式B、大氣降水補(bǔ)給量計(jì)算：7—4式2024/1/131442、儲(chǔ)存量計(jì)算（1）容積儲(chǔ)存量：（2）彈性儲(chǔ)存量：7—12式7—13式p200C、地下徑流流入補(bǔ)給量計(jì)算：7—7式D、河水滲入補(bǔ)給量計(jì)算：7—8式E、越流補(bǔ)給量計(jì)算：7—11式←側(cè)向滲入2024/1/13145四、地下水資源允許開采量評(píng)價(jià)1、評(píng)價(jià)方法的選擇依據(jù)有三類水源地開采類型，故對(duì)應(yīng)三類評(píng)價(jià)。P201對(duì)集中開采的供水水源地，按動(dòng)態(tài)特征可分為：穩(wěn)定型調(diào)節(jié)型疏干型2024/1/13146（1）穩(wěn)定型水源地特點(diǎn)：A、地下水的補(bǔ)給穩(wěn)定。C、地下水狀態(tài)趨于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。B、水源地開采后，補(bǔ)給量增加，排泄量減小，以達(dá)到水量的平衡。2024/1/13147評(píng)價(jià)：A、一般可據(jù)恒定流公式計(jì)算允許開采量。B、對(duì)需水量不大，地下水補(bǔ)給充沛地區(qū)，可用實(shí)驗(yàn)推斷法。C、以泉水或暗河為水源時(shí)，由涌水量結(jié)合動(dòng)態(tài)資料確定。p2082024/1/13148（2）調(diào)節(jié)型水源地特點(diǎn)：A、非補(bǔ)給期的消耗量可利用儲(chǔ)存量調(diào)節(jié)。B、消耗的儲(chǔ)存量可在補(bǔ)償期內(nèi)得到補(bǔ)充。評(píng)價(jià)：可利用補(bǔ)償疏干法（p213）資源平衡法（p207）開采實(shí)驗(yàn)法（p210）降落漏斗法（p212）確定2024/1/13149（3）疏干型水源地特點(diǎn)：A、開采量得不到及時(shí)補(bǔ)充，儲(chǔ)存量逐年消耗。B、無人工補(bǔ)給措施時(shí)，水源地將被開采枯竭。評(píng)價(jià)：可采用非穩(wěn)定流法數(shù)值法開采實(shí)驗(yàn)法（p203）2024/1/131502、幾種允許開采量評(píng)價(jià)方法簡介解析法——適用于條件比較簡單，考慮因素較少的單井水力模型。數(shù)值解法——適用于條件復(fù)雜的水源地。有有限元法差分法水量均衡法——適合區(qū)域性地下水資源評(píng)價(jià)。P201P203P20720