回顧當前進行水文地質調查常用的方法有六類：水文地質測繪（地下水資源地面調查）水文地質鉆探水文地質物探水文地質化探水文地質(現場)試驗地下水動態與均衡觀測地下水動態與均衡地下水動態與均衡的概念地下水動態與均衡研究的意義及基本任務地下水動態的影響因素及動態類型地下水動態與均衡的監測項目地下水動態的概念

地下水資源和其它礦產資源的最主要區別是，其量和質總是隨著時間而不停地變化著。地下水動態即是指表征地下水數量與質量的各種要素（如水位、泉流量、開采量、溶質成分與含量、溫度等）隨時間而變化的規律。其變化規律可以是周期性（晝夜、季節性、多年）的變化，也可以是趨勢性的變化。在人為因素（開采或回灌）的影響下，地下水動態變化將會更加強烈。這種強烈的變化，可能對地下水本身和環境帶來嚴重的后果。

地下水均衡，就是指這種在一定范圍、一定時間內，地下水水量、溶質含量及熱量等的補充（流入）與消耗（流出）量之間的數量關系。當補充與消耗量相等時，地下水（量與質）處于均衡狀態；當補充量小于消耗量時，地下水處于負均衡狀態；當補充量大于消耗量時，地下水處于正均衡狀態。地下水在天然條件下，一般多處于均衡狀態；在人為活動影響下，則可能出現負均衡或正均衡狀態。地下水均衡的概念地下水動態和均衡的關系動態是均衡的外部表現，均衡是動態變化的內在原因。

地下水的動態變化（地下水各要素，如地下水位、水量、水化學成份、水溫等之所以隨時間發生變化）是含水層水量、鹽量、熱量、能量收支不平衡的結果。水量的收支不平衡將引起地下水位的變化；鹽量的收支不平衡將引起水質的變化；熱量、能量的收支不平衡將引起水溫的變化。輸入與輸出的對應關系

a—時間滯后；b—時間延遲地下水動態是含水層（含水系統）對外部環境施加的激勵（輸入）所產生的響應（輸出）。以降雨為例說明地下水動態的形成機制：降水→補給地下水系統→

水位上升。地下水動態（對外界響應）特點：在時間上表現為滯后和延遲。地下水動態的特點地下水動態與均衡地下水動態與均衡的概念地下水動態與均衡研究的意義及基本任務地下水動態的影響因素及動態類型地下水動態與均衡的監測項目地下水動態與均衡研究的意義

研究地下水動態與均衡，對于認識區域水文地質條件、水量和水質評價，以及水資源的合理開發與管理，都具有非常重要的意義。任何目的、任何勘查階段的水文地質調查，都必須重視地下水動態與均衡的研究工作。由于對地下水動態規律的認識，往往要經過相當長時間的資料積累才能得出結論，因此在水文地質調查時，應盡早開展地下水動態與均衡研究。地下水動態與均衡研究的意義其研究意義具體表現在：（1）在天然條件下，地下水的動態是地下水埋藏條件和形成條件的綜合反映。因此，可根據地下水的動態特征分析、認識地下水的埋藏條件、水量、水質形成條件和區分不同類型的含水層。（2）地下水動態是均衡的外部表現，故可利用地下水動態資料去計算地下水的某些均衡要素。（3）由于地下水的數量與質量均隨著時間而變化，因此一切水量、水質的計算與評價，都必須有時間的概念。如對同一含水層來說，在雨季、旱季、豐水年、枯水年，其水資源數量與水質都可能大不一樣。因此，地下水動態資料是地下水資源評價和預測時必不可少的依據。地下水動態與均衡研究的意義（4）用任何方法計算的地下水允許開采量，都必須能經受地下水均衡計算的檢驗；任何地下水開采方案，都必須受地下水均衡量的約束。為盡可能地減少開采地下水引起的負作用，開采量一般不能超過地下水的補給量，即不應破壞地下水的均衡狀態。（5）研究地下水的均衡狀態，可預測地下水水量、水質及與地下水有關的環境地質作用的變化及總體發展趨勢。因此，在各種目的的水文地質勘探中，都規定進行一定時期的地下水長期觀測，以便進行地下水動態與均衡的研究?？碧诫A段愈詳細，長期觀測工作量愈大，要求的精確度愈高。地下水動態與均衡研究的基本任務一、研究地下水動態的基本任務（1）正確布設地下水動態監測網點，對動態監測的頻率、監測次數及監測時間作出科學的規定。（2）根據所獲得的地下水動態監測資料，分析地下水動態的年內及年際間的變化規律。動態變化規律，主要是指某種動態要素隨時間的變化過程、變化形態及變幅大小等的水文地質意義，變化的周期性與趨勢性，并通過不同監測項目動態特征的對比，確定它們之間的相關關系。（3）根據所獲得的各種動態資料，考慮各種影響因素（水文、氣象、開采或人工補給地下水等）的作用，確定區內地下水的成因類型。為認識區域地下水的埋藏條件，水質、水量的形成條件及有害環境地質作用的產生和發展原因等，提供動態上的佐證。地下水動態與均衡研究的基本任務二、研究地下水均衡的基本任務（1）為進行均衡研究，首先要確定均衡區的范圍及邊界的位置與性質。當區域較大，各地段的地下水均衡要素組成又不相同時，應劃分均衡亞區。為便于均衡計算，每個均衡區（或亞區）最好是一個相對獨立的水文地質單元。均衡區的邊界最好是性質比較明確、位置比較清楚的某一自然邊界（或地質界線）。（2）確定均衡區內地下水均衡要素的組成及地下水水量或水質均衡方程的基本形式。在建立方程時，應考慮到，同一均衡區在不同的時段，其均衡要素的組成可能是不同的。因此，在均衡計算之前，還應劃分出均衡計算的時段，即確定出均衡期。地下水動態與均衡研究的基本任務（3）通過直接（野外實測或室內測定）或間接（參數計算）方法，確定出地下水各項均衡要素值，為地下水水量、水質的計算與預測提供基礎數據。（4）通過區域水均衡計算，確定出區內地下水的均衡狀態，預測某些水文地質條件的變化方向，為制定合理的地下水開發方案及科學管理措施提供基本依據。地下水動態與均衡地下水動態與均衡的概念地下水動態與均衡研究的意義及基本任務地下水動態的影響因素及動態類型地下水動態與均衡的監測項目影響地下水動態的因素主要有三類：外部環境對含水層（含水系統）的信息輸入：氣象(氣候)因素、水文因素；影響輸入—輸出關系的轉換因素，主要涉及賦存地下水的地質環境條件——地質因素。人為因素，包括開采、人工回灌、灌溉、庫渠滲漏、污水排放等等。

地下水動態的影響因素地下水動態的影響因素

氣象（氣候）因素對潛水動態影響最為普遍。

降水的數量及其時間分布，影響潛水的補給，從而使潛水含水層水量增加，水位抬升。

氣溫、濕度、風速等與其它條件結合，影響著潛水的蒸發排泄，使潛水水量變少，水位降低，水質變咸。氣象（氣候）要素周期性地發生晝夜、季節與多年變化，因之，潛水動態也存在著晝夜變化、季節變化及多年變化。其中季節變化最為顯著且最有意義。一、氣象（氣候）因素1954－1955年北京地區潛水動態曲線降水潛水位1—氣溫；2—相對濕度；3—降水量；4—潛水位；5—蒸發量

二、水文因素—河水

河水的影響：主要取決于含水層（地下水系統）距地表水體的遠近。

萊茵河對潛水的影響

1、2、3、4、5—觀測井中潛水位，數字大的距河遠；6—萊茵河水位地下水動態的影響因素地下水動態的影響因素

當降水補給地下水時，包氣帶厚度與巖性控制著地下水位對降水的響應。

潛水埋藏深度愈大，相對于降水，地下水位抬高的時間滯后與延遲愈長；水位歷時曲線呈現為較寬緩的波。

包氣帶巖性的滲透性愈好，地下水位抬升的時間滯后與延遲小；水波歷時曲線波形較陡。三、地質因素——（影響輸入信息變換）

潛水儲存量的變化為△

Q=μ*△h。當△

Q相同時，μ愈小，△h變幅愈大。地下水動態的影響因素四、人為活動影響下的地下水動態

在天然條件下，由于氣候因素在多年中趨于某種平均狀態。因此，一個含水層或含水系統的補給量與排泄量在多年中保持平衡。地下水儲量的地下水位在某一范圍內起伏，而不會持續地上升或下降，地下水的水質則在多年中向某一方向（鹽化或者淡化）發展。人類活動通過增加新的補給來源或新的排泄去路而改變地下水的天然動態。

采排水量過大，天然排泄量的減量與補給量的增量的總和，不足以償補人工排泄量時，則將不斷消耗含水層儲存水量，導致地下水位持續下降。地下水動態的影響因素

修建水庫、利用地表水灌溉等，增加了新的補給來源而使地下水位抬升。河北冀縣新莊，1974年初潛水位埋深大于4m，由于灌溉，旱季水位反而上升，到1977年雨季，潛水位已接近地表了。地下水動態的影響因素地下水動態的影響因素地下水動態類型地下水動態類型地下水動態類型地下水動態與均衡地下水動態與均衡的概念地下水動態與均衡研究的意義及基本任務地下水動態的影響因素及動態類型地下水動態與均衡的監測項目地下水動態的監測項目對大多數水文地質勘查任務來講，地下水動態監測的基本項目都應包括地下水水位、水溫、水化學成分和井、泉流量等。對與地下水有水力聯系的地表水水位與流量，以及礦山井巷和其它地下工程的出水點、排水量及水位標高也應進行監測。水質的監測，一般是以水質簡分析項目作為基本監測項目，再加上某些選擇性監測項目。選擇性監測項目是指那些在本地區地下水中已經出現或可能出現的特殊成分及污染物質，或被選定為水質模型模擬因子的化學指標。為掌握區內水文地球化學條件的基本趨勢，可在每年或隔年對監測點的水質進行一次全分析。地下水動態資料，常常隨著觀測資料系列的延長而具有更大的使用價值，故監測點位置確定后，一般都不要輕易變動。地下水均衡的監測項目地下水的均衡包括水量均衡、水質均衡和熱量均衡等不同性質的均衡。不同性質均衡方程的均衡項目（均衡要素），也就必然有所區別。以水量為例，討論水量均衡的組成項目。根據質量守恒定律，在任何地區，在任一時間段內，地下水系統中地下水（或溶質或熱）的流入量A（或補充量）與流出量B（或消耗量）之差，恒等于該系統中水（溶質或熱）儲存量的變化量ΔW。據此，我們可直接寫出均衡區在某均衡期內的各類水量均衡方程?？偹烤夥匠痰囊话阈问綖椋捍髿饨邓?X)地表水流入量(Y1)地下水流入量(W1)水汽凝結量(Z1)人工引入的水量(R1)收入項(A)地表水流出量(Y2)地下水流出量（W2）蒸發量(Z1)人工排出的水量(R2)支出項(B)均衡期的存儲量變化△ω＝A–B

(X+Y1+W1+Z1+R1)-(Y2+W2+Z2+R2)=△ω地下水均衡的監測項目進一步寫為（單位面積）：式中：μΔh––––潛水儲存量的變化量，其中，μ為潛水位變動帶內巖石的給水度或飽和差，Δh為均衡期內潛水位的變化值；V，P––––分別為地表水體和包氣帶水儲存量的變化量；X––––降水量；Y1，Y2––––地表水的流入和流出量；Z1，Z2––––凝結水量和蒸發量（包括地表水面、陸面和潛水的蒸發量）；W1，W2––––地下徑流的流入和流出量；R1，R2––––人工引入和排出的水量。地下水均衡的監測項目潛水均衡方程降水入滲補給量(Xf)地表水滲入量(Yf)水汽凝結量(Zc)上游斷面流入量（Wu1）越流補給量(Qt)收入項(A)潛水蒸發量(Zu)排泄量(Qd)下游斷面流出量（Wu2）支出項(B)均衡期的潛水儲量變化△ω＝μ△h

(Xf+Yf+Zc

+Wu1+Qt)-(Zu+Qd+Wu2)=μ△h承壓水均衡方程承壓水的水量均衡方程，比潛水簡單，常見形式為：式中：W1，W2––––地下徑流的流入和流出量；μ*––––承壓含水層的彈性給水度（貯水系數）；E1––––越流補給量；R2k––––承壓水的開采量。小結

（1）地下水動態是含水系統水量、水質收支平衡狀況的綜合表現。

（2）影響地下水動態的因素有：氣象、水文、地質條件和人類活動。

（3）地下水均衡計算，遵循質量守恒定律。

（4）地下水量均衡方程式的一般表達式為：收入項—支出項=系統儲存量的變化。（5）地下水動態與均衡的監測項目。（6）地下水動態的類型。

十多條小溪匯入Mono湖，但是沒有流出的河流，并且河流的水位沒有明顯的上漲。這些源源流入的水成為一個陰森恐怖的謎。

——馬克·吐溫

試圖從水均衡的角度來解釋馬克·吐溫的疑問！

思考題

水均衡方程：流入量-流出量=儲量變化量計算題1單位：104m3/a降水入滲量地表水補給量地下徑流流入量地下水蒸發量地下徑流流出量灌溉回滲量枯水年