d.大比例尺图不能得出满意的结果。
2.我国目前常用舒卡列夫分类,但又不完全照搬其分类
a.水型上没有编号,直接用离子表示。 b.分主次。 如上例写为
HCO3-+SO42-?aCa2+ 同性离子含量大者在前。 c.矿化度标准未同舒卡列夫分类。 3..阿廖金天然水分类 分类原则(三大类-三组-四型):按阴离子分三大类,每一大类按主要阳离子分三组,并按阴阳离子含量均比例分四型,共分27种水。 派珀三线图解
§ 5.6.4 地下水水化学图
水化学图是反映一个地区地下水化学成分的变化及其规律性的图件。以图的形式表示地下水资源的质量指标,回答生产中的问题,也可以用图来分析地下水资源的形成。 1.平面图
类型分区图 离子等值线图 矿化度图 比例系数等值线图 2.剖面图
根据钻孔不同深度水的化学成分变化而做。
第5章复习思考题
一、关键概念
细菌总数 菌度 检出量 硬度 暂时硬度 永久硬度 (总)矿化度 溶滤作用 蒸发浓缩作用 脱碳酸作用 脱硫酸作用 阳离子交替吸附作用 混合作用 沉积水(P.59 倒8行) 二、简答题
1.研究地下水化学成分有哪些意义? 2.水中气体成分有什么意义?
3.地下水溶解氧的多少与哪些因素有关? 4.水中的H2S是怎样形成的?
5.地下水根据PH值分几类,哪几类,PH范围。 6.研究地下水的酸碱性有何意义?
7.地下水根据硬度可分哪几类,分类标准是多少? 8.地下水根据矿化度可分哪几类,分类标准是多少? 9.影响溶滤作用的因素有哪些?溶滤作用的结果? 10.何谓水质简分析、全分析、专门分析?
11.舒卡列夫分类的原则是什么?分了多少类型,该分类有何优缺点,我国现行如何分类?
三、作 业
对下面水质分析结果:①分别按酸碱性、硬度、矿化度及舒卡列夫分类法、我国用法分类定名;②写出库尔洛夫式。
mg/l meq/l meq/l% Na++K+ 154.42 6.60 92.96 Ca2+ 9.02 0.45 6.34 Mg2+ 0.61 0.05 0.70 合计 164.05 7.10 100.00 Cl- 21.27 0.60 8.45
SO42- 242.56 5.05 71.13 HCO3- 61.63 1.01 14.23 CO32- 13.20 0.44 6.20 合计 338.66 7.10 100.01
PH 8.8 T 61℃
H4SiO3 117mg/l H2S 80.86 mg/l
第六章 地下水的补给、排泄和径流 地下水的补给、径流、排泄这三个环节就是地下水的循环――即自然界循环中的水,处于地下隐伏阶段的循环。 基本概念
地下水的补给――含水层从外界获得水量的过程。 地下水的排泄――含水层失去水量的过程。
地下水的径流――获得水量到失去水量所经历的过程。
§6.1 地下水的补给
地下水的补给条件:指地下水的补给来源、补给方式、补给区的面积及边界,影响补给的因素、补给量等。
研究地下水的补给时,实际上我们研究的是地下水的补给条件。
一、大气降水对地下水的补给 1.具备条件 a.包气带透水;
b.包气带不透水时,要有通道沟通含水层与地表的联系。
目前有三种观点来研究大气降水的补给
? a.大气降水量→地下水位; ? b.考虑到包气带水来研究入渗; ? c.把大气降水看成是一个三相相互
作用的过程。
①入渗过程
a.渗润阶段:降水初期,如果土壤干燥,下渗水主要受静电引力作用,受土粒吸附形成结合水,结合
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水的饱和,即本阶层的结束;
b.渗漏阶段:随着土壤含水量增大,分子作用力(静电引力)由毛管力和重力作用取代,逐渐充填岩土孔隙及下渗,直到重力起主导作用。
c.渗透阶段:孔隙水分近乎饱和,水主要受重力作用稳定向下流动。
②活塞式入渗水的垂向分布 A.饱和带; B.传输带; C.湿润带。
至于传输带为什么一直不能饱和,许多研究认为可能与形成的毛塞有关,另外也可能由于上部水推动下部水消耗能量,使其稳定下渗。 ③入渗方式 A.活塞式 B.捷径式
3.影响降水补给的因素 ①降雨特征
a.年降水量;b.降水强度;c.时程分配。 ②包气带特征
a.岩石透水性能;b.厚度适中;c.前期含水量 ③地形坡度
④接受补给区的面积 ⑤植 被
※总之,降水时间越长,降雨强度适中(绵绵细雨),坡度平缓,植被较好,包气带厚度适中,分布面广,补给条件好。
上述五个因素中降水特征、包气带特征起决定性的作用。
4.降水入渗对地下水补给量的确定 ①实 例
a.地中渗透仪法; b.实测水位变幅计算。 W=μ?Δh μ――饱和差 ②公式计算 Q=1000α?F?X
式中,Q――补给量,米3/年 α――入渗系数。
F――补给区的面积km2。 X――年降水量,mm 1000为单位换算系数。 α也可查经验数据。
二、地表水对地下水的补给 1.具备条件
地表水位高于地下水位。 2.主要补给地段 a.大河下游地区;
b.干旱地区的山前地带; c.河床下有良好的透水层或构造破碎带; d.水库、水池附近。
3.影响地表水向地下水补给的因素 a.地表水与地下水水位差; b.透水河床长度与湿周; c.河床的透水性 d.河流流量
e交替补给时,洪水延续时间的长短。 4.河水对地下水补给量的确定 A.测流; B.水文计算。 ※注意两点:
①地表水和大气降水对地下水的补给不同
大气降水 地表水
面状向下 线状,集中在地表水周边
时间有限的特点 以长为特点
②地表水和地下水的补给可以相互转化 a.随季节转化; b.随河段转化 三、含水层间的相互补给 1.通 道
a.天窗相对隔水层尖灭处 b.断层 c.钻孔 2.直接补给
a.潜水、承压水互补 b.基岩山区侧向补给 3.越流补给
越流补给是通过弱含水层的补给(leakage recharge)要弄清谁补给谁:在水的密度相同时,高水位补给低水位,不一定是高的含水层补给低的含水层。
四、人工补给及人类活动对地下水的补给
人工补给:指有目的的利用工程手段使地表水进入含水层。
人类活动对地下水的补给指引水渠道的渗漏,灌溉水的入渗,水库的渗漏,排污,城市上、下水道的漏水等,使地表水补给含水层。 1.人工补给的优点
增加了地下水资源,控制了地面沉降。 改善了水质,调节了水温。 2.人工补给的方法
地面入渗法,引蓄地表水自然渗入。 地下灌注法,通过钻孔注入含水层。 3.人工补给的必要条件
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含水层透水性好,入渗法时包气带厚度一般在10~20m,不得有稳定隔水层,水源成分适于补给。
人类活动影响目前主要是灌溉和渠渗,因主要目的不是为了补给地下水。 五、凝结水补给
凝结水补给(condensation recharge)主要取决于空气湿度及温差,一般仅对于干旱地区有意义,气温湿润地区一般不考虑这一补给,因水量有限,不多讲。 水含水层的问题。对下列现象综合分析,有助于确定泉的性质。
a.泉的流量(与地形综合考虑); b.泉水动态(访问); c.泉水温度。
②以泉的出露原因(成因类型)划分
A.侵蚀泉 B.接触泉 C.溢流(出)泉 D.按触带泉 E.断层泉 ※此节讲了补给水源有五种,主要补给源的补给所具备的条件及补给量的确定,补给方式,影响补给源的因素等,统称补给条件,以后研究某一地方的补给源时,首先要考虑有哪些补给源,结合该地区具体谈其影响补给因素最后落脚到补给量。 §6.2 地下水的排泄
地下水的排泄(groundwater discharge):研究排泄时,也是研究排泄条件,排泄去路及方式,影响排泄因素及排泄量。
排泄形式:泉、泄流、蒸发、人工、越流。 前四种为地下水的排泄,即排出地下。
前四种再加越流、径流等为含水层的排泄,可能还在地下,但由一个含水层到另一个含水层,从含水层的某些部位到另一部位。 一、泉
泉(spring)――地下水的天然露头。
泉的出露和地形、地质等水文地质条件密切相关。泉水出露,首先要有适宜的地形、地质条件;其次含水层水位要高于、最少是要等于泉水出露点的地形标高。
在山区、丘陵等地区,褶皱强烈,地形隆起,断裂发育,侵蚀切割较深,故山区泉多,成为山丘地区地下水的主要排泄形式。
1.泉的出露条件
①含水层被河流沟谷切割;erosion spring
②地下水在水平运动方向上由于某种原因受阻,水位升高,溢出地表;overflow spring ③隔水层隆起,含水层变薄;
④含水层被断层破坏;fault spring
⑤由于岩脉的侵入,地下水沿接触带出露。 一 2.泉的分类
①以泉水排泄的含水层(地下水)性质划分 Artesian spring/ascending spring Descending spring
A.上升泉:承压水的天然露头。 B.下降泉:排泄潜水的泉。
如何判断泉的性质,实际是如何判断承压含水层和潜③据含水层空隙性质分三类(以地下水的类型划分) 孔隙泉 裂隙泉 岩溶泉
④根据泉水的特殊化学成分或温度划分 矿泉mineralized spring、温泉thermal spring ⑤综合分类定名(生产单位常用到) 首先是空隙性质(定出类型),其次是出露原因(成因),最后是水的性质。 如孔隙接触带下降泉; 岩溶接触带上升泉。 一 3.研究泉的意义
①大泉、温泉、矿泉,具有实用价值。 ②是判断一个地区水文地质条件的窗口。
A.根据Q判断岩石含水性,富水性,有泉基本上是含水的岩层。
B.根据水质判含水层水质。 C.据泉动态了解含水层动态。 D.求入渗系数。
③有助于查明地质构造。 二、泄 流
泄流:地下水流出岩土尚未在地表露头而进入地表水中。泄流有集中与分散两种方式,其形成原因与泉的出露原因基本相同。
泄流量的确定:同地表水对地下水的补给量确定方法相同。
三、蒸发排泄
蒸发排泄:地下水由液态转化成气态,从而使含水层水量消耗的作用过程。 1.方 式
土面蒸发,植物蒸腾。 2.影响蒸发排泄的因素 ①气候
②地下水埋深 ③包气带岩性 四、人工排泄
抽水、放水排泄地下水等。
本节讲了四种排泄形式,主要讲天然排泄,实际上本部分同学们可与地下水的补给等比照研究。如径
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流排泄→参考径流补给,越流补给→排泄,降水→蒸发,地表水入渗→泄流。
§6.3 地下水的径流
地下径流是由补给区到排泄区的作用过程。
由于这样一个作用过程,使水在空间上分布更广泛,水质也有很大变化(可以携带溶滤成分迁移)。 一、地下水的径流条件
研究地下水的径流,同样是研究径流条件。
径流条件:指径流方向,径流强度,径流量以及影响径流的各种因素。
径流方向、径流强度等在空间上是变化的,同一含水层在不同部位是有差异的,这一方面,借助流网容易说明。
二、径流强度与水质
地下径流的强度即水交替强度,一般用V=K·I表示。
I =(h1-h2)/L ,一个地区地形切割强弱,影响着水力坡度的大小。
对于承压水,渗透系数受到裂隙、岩溶发育的影响,如为孔隙水,则受到孔隙大小多少的影响。 侵蚀基准面考虑,基准面以上较基准面以下水交替强烈。浅部较深部径流强烈。 三、地下水径流模数
地下水径流模数:表示一平方公里含水层分布面积上地下水的径流量。
Me――径流模数(L/s·km2)(升/秒·平方公里); Q――地下水年总流量(m3); F――含水层分布面积(km2)。
径流模数――即每平方公里含水层面积上每秒钟以径流形式存在的水量(升数)。103、365×86400等均为单位核算系数。
假如所得流量Q单位是升/秒,则Me=Q/F 四、含水系统与径流系统
含水系统:是地层或构造上的沉积单元或构造单元,是指具有隔水边界的,赋存及运动规律基本相同的,其内地下水有不同程度的水力联系。
径流系统:地下水径流系统是由源到汇的流面所构成的边界内,具有统一的时空演变过程与统一的补给与排泄的地下水单元系统。 源:凡能补给系统的物质; 汇:凡能排泄系统的物质。
含水系统与径流系统的关系:径流系统的边界是零通量,但它可以随着时间变化。而含水系统的边界也是零通量,但地质上的地层不会在研究问题时,从一个地方移到另一个地方,因而是不变的。 ※补给量、排泄量和径流量的关系
1.山区潜水
山区,水交替转化强烈。
补给量=排泄量=径流量 2.平原区 ①浅层水
补给量=排泄量≠径流量 这是因为有蒸发的存在。 ②深层水
基本上是:补给量=排泄量≠径流量
第6章复习思考题
一、关键概念
地下水的补给 地下水的排泄
地下水的径流 地下水的补给条件 泉 上升泉 下降泉 泄流 蒸发排泄 地下径流 地下水的径流条件 地下水径流模数 二、简答题
1.地下水的补给源有哪些,补给地下水应具备的条件,哪些因素影响其对地下水的补给量?
2.降雨的活塞式入渗可分哪几个带,各带水分含量有何特点?
3.哪些条件使泉出露?
4.按泉的出露原因(成因类型)降泉分为那些?泉综合定名的方法? 5.研究泉有何意义? 6.影响蒸发排泄的因素? 7.径流强度与水质有何关系?
第七章 地下水的动态与均衡
§7.1 概念及研究意义
地下水的动态:在有关因素综合影响下,地下水的水位、水量、水化学成分、水温等随时间变化的现象(状况)称之。
地下水的均衡:一定时期,一定地段内,地下水的水量(化学成分、热量)的收入(变化)的数量关系。
动态与均衡的关系:地下水的动态是由于收支不平衡造成的现象,因此两者关系为,地下水的动态是地下水均衡的外部表现,而均衡则是动态变化的根本原因。 研究意义:
①掌握动态规律,预测变化趋势; ②查明补排条件,确定资源构成; ③预报水位变化,调整用水方案; ④深入条件研究,验证已有理论。
§7.2 地下水的动态
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一、影响地下水动态的因素
1.天然因素(气候、水文、地质) (1)气候因素
气候因素是潜水动态最普遍最明显的影响因素,如降水、蒸发、气温、气压,最主要的是大气降水和蒸发1958~1960 786.6~2054.5 8.8 10.37m
1961~1963 2361.5~1622.5 上升 8.42
1964~1969 1703.9~3860.1. 下降 作用引起地下水中各种要素(水位、流量、水化学成分等)随时间有规律的变化。
由于气候具有周期性的特点,由其所引起的地下水的动态也就具有周期性的特点。即受气候影响的动态特征,地下水位与水量,与降水、蒸发等气候特征的脉动一致。
周期性可分为三种:昼夜、季节、多年。 雨季---旱季
多年变化:由多年气候变化引起的。 (2)水文因素
这里所说的水文因素主要指地表水,如河水、湖水、海水等地表水体。
地表水影响地下水位的特点:
a.地下水位变化与地表水基本一致或滞后(即推迟)。 b.具有周期性的变化(季节性和昼夜,如潮汐)。 c.影响范围仅限于地表水体附近,宽度与地表水体周边的岩性有关,一般数百米到数公里。
d.影响强度随距地表水距离增大,幅度减弱。 (3)地质因素
地下水的动态是水中各要素随时间的变化,地质因素与气候和水文不同,特殊情况下它也在剧烈变化,一般情况下变化非常非常地缓慢,基本可以说是不变的,既然地质因素基本不变,它又是如何影响地下水的动态?
①埋藏条件对地下水动态的影响 ②含水层及包气带岩性
③突发因素也能影响地下水位的变化 2.人为因素 充水 人工补给
排水、供水使地下水位下降。 矿坑排水,使地下水位下降。
※人为因素与天然因素对地下水动态影响的区别 在天然因素影响下,地下水位、水量等一般始终保持在其一定变化幅度以内,以多年看,并不出现持续上升或下降,保持了天然状态下的平衡状态。
在人为因素影响下,这种天然的平衡被打破,将产生新的平衡,即可能产生持续上升或持续下降的情况。 大量抽水,使地下水位持续下降,如灞河水源地的灞东区。
年份 Q(万m3/ 年) 水位下降(m) 埋深(m) 20
13.85
1974~1977 3100~3800 水位较为稳定
1978~1980 约4100 水位略有下降
1981~1984 3600 上升 1985~1989 3747~4486.7 水位大幅度下降 29m 上述实例说明:
①人为因素影响下,地下水天然平衡被打破; ②新平衡的建立需要时间;
③新平衡可能对人类环境影响不大,某些方面甚至更为有利,但也可能危害生态环境;
④人类加大开采,降深愈大,流量愈大,但并不是无止境的。
二、地下水天然动态类型 渗入—蒸发型 渗入—径流型 渗入—蒸发径流型 气候型 水文型 人为型 缓变型 突变型 滞后型
1.蒸发型动态 ①分布地区
主要出现在干旱半干旱地区的平原或盆地,地下水埋深很浅的地方。 ②基本特征
a.蒸发排泄大于径流排泄; b.水位变幅小,近于等幅变动; c.雨季水淡化,枯水期矿化度增高; d.发展趋势:向着盐化方向发展。 2.径流型动态 ①分布地区
一般山区山前,地下水位埋深大于临界蒸发深度的地区,但又不是很深的地区。 ②基本特征
a.以径流排泄为主,蒸发排泄很小;
b.水位变幅大,由河谷到分水岭变幅增大; c.水质没有明显的季节变化;