水文地质学基本知识重点分析.ppt

水文地质学基本知识 水循环 一、水循环基本过程 1 水循环概念 Hydrologic Cycle 水汽蒸发 水汽输送 凝结降水 水分入渗 地表和地下径流 3 水循环基本类型 大循环 4 水体更替周期 水体更替周期特点 5 水循环的环境效应 （1）水循环参与了地球圈层构造 水量平衡 一、水量平衡概念 是指任意选定的区域（或水体），在任意时间段内，其收入的水量与支出水量之差等于该时间段内区域（或水体）内蓄水量的变化量，即水在循环过程中，从总体上来说收支是平衡的。 二、水量平衡方程 式中：I为水量收入项；Q为水量支出项； s为研究区域的储水量；t为时间；△s研究区域研究时段内储水量的变化量。 全球水量平衡情况 名 称 水量平衡要素（mm） 备注 降水 蒸发 径流 陆地 720 470 250 海洋 1140 1240 100 河流流入水 全球 1020 1020 - 注：此表按加权平均计算 降水 1 概念 2 降水要素 降水量: 一定时段内降落在某一面积上的总水量。 地下水的结构与运动 1 孔隙 三、岩石的水理性质 1 岩石的容水性 在自然充水条件下，岩石所具有的容纳外来液态水分的性能。 容水度、持水度与给水度关系 河间地块各向同性介质中的近似水流型式 地下水运动 线性渗透定律－达西定律 式中： Q－为单位时间内透过的水量； F－为渗透水流过水断面面积； L－为渗透路线长度； △H－为渗透路径长度上的水头损失。 线性渗透定律－达西定律 令比值 ，I为水头梯度（单位渗透长度上的水头损失量）。 则有： 线性渗透定律－达西定律 达西定律适用于层流时，地下水在其它类型透水岩石中的运动 不仅适用于垂直方向，也适用于其它方向的运动 对于地下水而言，V并不是单个水质点的流速，而是流量相同，过水断面全部被水充满条件下的平均流速 渗透系数（K） 与介质性质有关（粒度成分、颗粒排列状况等） 非线性渗透定律 地下水呈紊流或流速较大时，渗透速率与水力坡度间已不是1次方关系，而变成非线性关系。 Q = kmAI 1/m 或 V = kmI 1/m 式中：km为随变化的含水层的渗透系数， 1/m为流态指数，其范围为1/2～1。 线性渗透定律在地下水计算中的应用 潜水完整井稳定运动时涌水量的计算 基本假设： 含水层为均质且各向同性 R外侧保持常水头 水井位于圆柱状含水层轴心处，抽水前地下水静止 缓变流，同一过水断面上，水头相等 地下水动态与平衡 影响地下水动态的因素 1 自然因素 A 气象气候因素 B 水文因素 C 地质地貌因素 D 生物与土壤因素 2 人为因素 地下水动态 1 地下水动态的地区特征 地下水动态的地带性分异规律 我国自南到北，地下水动态变 化呈现明显的地域分异规律。 地下水动态的地带性分异规律 华南地区 降水量大，年内分配比较均匀，因此地下水水位过程线起伏次数多，但起伏幅度不大，呈现锯齿状的多峰形态。 地下水动态的地带性分异规律 华北地区 降水稀少，且比较集中（在7～9月），冬春降雨稀少。地下水水位过程线为不对称的单峰形式，水位差异较大，低水位出现在春夏之交，高水位出现在8－9月份。 2 地下水动态的垂直分异规律 主要在我国西北内陆地区有明显的表现。主要受地表高差和气候的影响 地下水动态的多年变化特性 具有一定的准周期性 与降水量变化有关，但具有滞后的特点 地下水动态类型 渗入－蒸发型：干旱、半干旱平原与山涧盆地（井灌） 渗入－径流型：山麓冲积扇、山前地带（截流建筑物） 过渡型：气候比较湿润的平原地区 地下水平衡 基本概念 平衡区：进行平衡计算研究的一个完