第六章地下水的動態與均衡學習導航：學習中注意與上一章知識的聯系與區別學習中要從系統論來考慮問題地下水的動態地下水的均衡結果要求地下水系統包括地下水的含水系統和地下水的流動系統地下水含水系統：是指由隔水或相對隔水巖層圈閉的，具有統一水力聯系的含水巖系。地下水的流動系統是指由源到匯的流面群構成的，具有統一時空演變過程的地下水體。地下水系統的特點：（1）整體性（2）反饋性（3）邊界可變性（4）級次性（5）開放性地下水含水系統主要受到地質構造的控制大方面分為兩類：松散沉積物構成的含水系統邊界常為不透水的堅硬基巖內部一般存在不完全隔水的巖層，即各含水層間通過“天窗”有水力聯系基巖構成的含水系統發育于一定的構造之中往往有厚而穩定的泥質巖層構造隔水層地下水的流動系統地下流動（流動）系統的幾種模式裘不依假設（平面流）哈伯特的河間地塊流動模式，圖5-38托思的均質各向同性潛水盆地的理想水流模式，圖5-39費特提出兩徑流系統的交接處可能存在駐點，圖5-40實例，圖5-41、圖5-42地下水的流動系統地下水流動系統的水化學特征地下水水質是隨著流動過程而不斷變化的，地下水化學成分呈時空演變的有序圖景。水質決定于以下因素：（1）輸入水質（2）流程（3）流速（4）流程上遇上的物質及其可遷移性（5）流程上經受的各種水化學作用水質在時間和空間上都存在差異性地下水的流動系統地下水流動系統的水溫特征恒溫帶以下上低下高補給區和排泄區地溫不同第一節地下水動態與均衡的概念定義：地下水的動態是指地下水的數量和質量（水位、流量、水溫、水化學成分等）在各種因素影響下隨時間的變化情況。某一時間段內某一地段地下水水質、水量收支平衡的數量關系稱作地下水均衡。地下水動態與地下水均衡之間的關系：地下水動態是地下水均衡的外部表現，而地下水均衡則是地下水動態的內在原因。地下水動態與均衡的研究意義開發利用地下水礦坑疏排水水資源管理與評價改良土壤疏干排水含水層儲熱性能的利用第二節影響地下水動態的因素氣候因素：主要是降雨、蒸發及氣壓等因素。不同時間段受氣候影響的地下水變化規律晝夜變化:主要是氣溫和氣壓變化引起的,含水本身的水位水量并沒有發生變化。季節性變化:主要由降水和蒸發引起的。見圖6-1緩變型：平原松散沉積區的潛水，動態曲線平緩。突變型：巖溶強烈發育地區，動態曲線形狀尖陡，暴漲暴落且與降水同步。見圖6-2滯后型:深部承壓水,與地表水聯系不緊密,對降水影響有滯后效應。多年性變化：一般與太陽黑子有關，11年為一周期，見圖6-3第二節影響地下水動態的因素人為因素：在天然狀態下，地下水動態圍繞某一范圍波動，但人類活動卻會打破天然動態。主要影響因素：地下水開發、礦區疏干排水、農業灌溉、修建地表和地下水水庫、修建運河、渠道、跨區域調水工程、城市污水排放、污灌和人工補給等實例農業灌溉，見圖6-6城市地下水開采,見圖6-7、6-8、6-9礦井疏干水,見圖6-10人工回灌，見圖6-11第二節影響地下水動態的因素地質因素：對地下水的影響并不反映于其周期性上，而是反映在形成特征方面，即通過控制含水層本身的結構及賦存環境，影響補給、排泄的強度及徑流條件，從而改變地下水要素的變化幅度與滯后時間。地質構造巖石性質埋藏條件地震（圖6-5）注意區別水位傳遞速度和地下水實際流速第三節地下水動態類型及煤礦區地下水動態觀測動下水動態的類型朗格的分類：考慮影響因素將潛水分為三個組和若干亞組氣候組：分濕潤和干燥兩個亞組水文組：分補給和回水兩個亞組人為組：分灌溉和開采兩個亞組卡明基分類：考慮潛水的水動力特點，將地下水分四類分水嶺型沿岸型山前型和巖溶型多年凍結型第三節地下水動態類型及煤礦區地下水動態觀測地下水動態長期觀測任務確定地下水之間、地下水與地表水之間的水力聯系，地下水和地表水及大氣降水等與礦井充水的關系；預計礦井礦井涌水量及其與開采面積、深度、巷道掘進長度的關系；分析斷層和含水層的富水性、導水性，為礦區供水及礦井水文地質條件作綜合性評價提供依據。觀測內容與方法，詳見表6-2第四節地下水均衡幾個概念地下水均衡：某一些時間地段內某一地段地下水水質，水量收支平衡的數量關系。地下水均衡研究：就是利用質量守恒定律去分析參與水循環的各要素之間的數量關系。均衡區：進行水均衡計算所選定的地區稱為均衡區。均衡期：進行均衡計算的時間段，稱為均衡期。正均衡：某一均衡區，在一定均衡期內，地下水水量（鹽量、熱量）的收入大于支出。負均衡：反之，支出大于收入，地下水儲存量（鹽儲量、熱儲量）減少，稱作負均衡。第四節地下水均衡水均衡方程式：某一均衡區要一定的均衡期內，水的收入量與支出量之間關系的數學表達式。陸地某一地區的水均衡方程式：收入項（A）：大氣降水量（X）、地表水流入量（Y1）、地下水流入量（W1）、水汽凝結量（Z1）支出項（B）：地表水流出量（Y2）、地下水流出量（W2）、蒸發量（Z2）儲量變化量（）：地表水變化量（V），包氣帶水變化量（m），潛水變化量（）承壓水變化量（）第四節地下水均衡人為影響下的地下水均衡：在自然因素的前提下，加上一個人為影響的水量。抽水：支出項加上一個抽水量礦井開采：考慮礦井排水量農業灌溉：考慮灌入量及溝渠排水量第四節地下水均衡地下水均衡計算步驟及實例水均衡計算和評價的主要步驟在查明區域地下水條件，確定均衡要素并建立均衡方程式劃分均衡區確定水文地質參數計算各項補給量和排泄量，根據均衡方程，按每一項逐步進行計算結論第四節地下水均衡實例2：克雷洛夫對中亞某灌區的潛水均衡研究1、均衡公式：2、計算結果：31.0=22.7+255.5+77.0+9.2-313.4-20.03、結論：補給量大于排泄量，土壤有鹽漬化危險，需減少灌水入滲，或加大排水量。第四節地下水均衡實例3：唐山市處于燕山南麓，地勢北高南低北高，多年平均降雨量為648.1mm,地表水有5條河流,2個水庫及一些坑塘洼地，埋深150m以上的潛水---半承壓水，為市區農業及部分工業、生活用水的主要開采層，單位涌水量5~25m3/h·m,地下水自1973年逐步下降，各含水層水位下降速度在0.42~1.67m/a之間，試結合其它有關因素對其水均衡狀況作出評價。1.分析水文地質條件及氣候條件：主要補給因素：降雨入滲、地表水入滲、灌溉回歸及區外徑流補給等；排泄項有：工業開采、生活用水、農業開采、礦坑排水、地下徑流向區外排泄、潛水蒸發和泉水溢出等。第四節地下水均衡2均衡區劃分：劃分為兩個均衡區計算有關數據，見表6-3評價：全區補給量小于排泄量，處于超采狀態。第四節地下水均衡例4某露天礦位于近似封閉的盆地