8第九章 地下水系统
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8-地下水系统解析教学教材

突破了把单个含水层作为功能单元的传统力求以系统的观点去考察分析与处理地下水体潜水承压含水层流网图潜水与承压含水层含水系统河间地块流网与流动系统系统的比较2两者的不同点含水系统流动系统根本不同一个是静态系统一个是动态系统分类依据根据储水构造划分根据水的流动特征以介质场为依据以渗流场为依据系统发育史共同的地质演变历史共同的地下水演变历史地层形成史一致水的补给径流统一边界性质相对隔水的地质边界流面分水线水力边界地质上的零通量面水力零通量面系统的可变性边界固定不变边界可变系统规模数目可变静态的系统是可干扰的动态系统统一性统一的或潜在统一的水量盐量热量时空演变统一的水力联系水流研究意义有助于从整体上研究有助于研究水量水质水量盐量热量的均衡水温的时空演变系统的比较3两者的关系
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8.3 地下水流动系统
8.3.1 地下水流动系统( GFS)概念
❖地下水流动系统——是 指从源到汇的流面群构成 的,具有统一时空演变过 程的地下水体。
❖早 在 1940 年 , 赫 伯 特 ( Hubbert ) 正 确 地 画 出 了 河间地块流网。
❖A图只考虑水平运动; ❖B还考虑垂直运动。
潜水与承压含水层—含水系统
a b c
河间地块流网与流动系统
系统的比较
(2)两者的不同点 含水系统
流动系统
▪ 根本不同— 一个是静态系统
一个是动态系统
▪ 分类依据 根据储水构造划分
根据水的流动特征
—以介质场为依据
—以渗流场为依据
▪ 系统发育史 共同的地质演变历史 共同的地下水演变历史
—地层形成史一致
思考题
❖一个地形 复杂地区 ,是否发 育多级流 动系统?主 要取决于 哪些因素?
本章内容
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8.3 地下水流动系统
8.3.1 地下水流动系统( GFS)概念
❖地下水流动系统——是 指从源到汇的流面群构成 的,具有统一时空演变过 程的地下水体。
❖早 在 1940 年 , 赫 伯 特 ( Hubbert ) 正 确 地 画 出 了 河间地块流网。
❖A图只考虑水平运动; ❖B还考虑垂直运动。
潜水与承压含水层—含水系统
a b c
河间地块流网与流动系统
系统的比较
(2)两者的不同点 含水系统
流动系统
▪ 根本不同— 一个是静态系统
一个是动态系统
▪ 分类依据 根据储水构造划分
根据水的流动特征
—以介质场为依据
—以渗流场为依据
▪ 系统发育史 共同的地质演变历史 共同的地下水演变历史
—地层形成史一致
思考题
❖一个地形 复杂地区 ,是否发 育多级流 动系统?主 要取决于 哪些因素?
本章内容
《地下水系统》课件

自然因素包括气候变化、地质构造、地貌形态等,它们对地下水的数量和质量产生影响。
人类活动如开采利用、污染排放等也会对地下水的数量和质量产生影响,导致地下水动态变化。
03
CHAPTER
地下水污染与防治
工业废水
农业污水
生活污水
固体废弃物
01
02
03
04
工业生产过程中产生的废水,如石油、化工、制药等行业的废水。
详细描述
VS
未来地下水系统研究的重点方向和技术创新
详细描述
未来地下水系统研究将更加注重跨学科的合作,利用地球物理学、水文学、环境科学等多学科的理论和方法,深入探究地下水系统的形成、演化、循环和演化机制。同时,随着遥感技术、数值模拟等技术的发展,将为地下水系统的监测、模拟和保护提供更加高效和准确的技术手段。
《地下水系统》ppt课件
目录
地下水系统概述地下水循环系统地下水污染与防治地下水资源管理与保护地下水系统研究展望
01
CHAPTER
地下水系统概述
总结词
地下水的定义、特性与分类
详细描述
地下水是指存在于地下岩层中的水,具有不透明、不易流动、分布广泛等特点。根据地下水的埋藏条件和特点,可以将其分为潜水和承压水两类。
总结词
地下水系统的组成、功能与特点
详细描述
地下水系统是由地下水及其赋存环境组成的复杂系统,包括含水层、隔水层、地下水流场等。地下水系统具有调节气候、保持生态平衡、提供人类饮用水源等功能,同时其流动和循环也影响着地表水的水质和水量。
地下水资源的分布、利用现状与问题
总结词
全球范围内,地下水资源分布不均,主要集中在北半球的中纬度地区。在许多国家和地区,地下水是重要的饮用水源和农业灌溉水源。然而,由于过度开采、污染等问题,许多地方的地下水资源面临枯竭和污染的风险。因此,合理利用和保护地下水资源已成为当前的重要任务。
人类活动如开采利用、污染排放等也会对地下水的数量和质量产生影响,导致地下水动态变化。
03
CHAPTER
地下水污染与防治
工业废水
农业污水
生活污水
固体废弃物
01
02
03
04
工业生产过程中产生的废水,如石油、化工、制药等行业的废水。
详细描述
VS
未来地下水系统研究的重点方向和技术创新
详细描述
未来地下水系统研究将更加注重跨学科的合作,利用地球物理学、水文学、环境科学等多学科的理论和方法,深入探究地下水系统的形成、演化、循环和演化机制。同时,随着遥感技术、数值模拟等技术的发展,将为地下水系统的监测、模拟和保护提供更加高效和准确的技术手段。
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目录
地下水系统概述地下水循环系统地下水污染与防治地下水资源管理与保护地下水系统研究展望
01
CHAPTER
地下水系统概述
总结词
地下水的定义、特性与分类
详细描述
地下水是指存在于地下岩层中的水,具有不透明、不易流动、分布广泛等特点。根据地下水的埋藏条件和特点,可以将其分为潜水和承压水两类。
总结词
地下水系统的组成、功能与特点
详细描述
地下水系统是由地下水及其赋存环境组成的复杂系统,包括含水层、隔水层、地下水流场等。地下水系统具有调节气候、保持生态平衡、提供人类饮用水源等功能,同时其流动和循环也影响着地表水的水质和水量。
地下水资源的分布、利用现状与问题
总结词
全球范围内,地下水资源分布不均,主要集中在北半球的中纬度地区。在许多国家和地区,地下水是重要的饮用水源和农业灌溉水源。然而,由于过度开采、污染等问题,许多地方的地下水资源面临枯竭和污染的风险。因此,合理利用和保护地下水资源已成为当前的重要任务。
第九章地下水流系统知识讲解

地下含水系统与流动系统的关系
流动系统:在人为流动影响下,规模、数量均会发生变化,但其变化受到大 的含水系统边界的制约,通常不会越出大的含水系统边界。
9.2 地下水含水系统
一、地下水含水系统的概念 地下水含水系统—是指由隔水或相对隔
水岩层圈闭的、具有统一水力联系的含水 岩系。 二、不同类型的含水系统 松散沉积物; 基岩——裂隙岩层、岩溶地层;
区域地下水流动及其伴生标志
水化学积聚区:相汇处→圈闭带;相背处→准滞流带
9.3.4 GFS的水温特征
GFS的水温特征
地温分布曲线受水流 作用的影响
上升水流产生正增温 下降水流产生负增温
地下水流动系统的水温度特征
由于地下水流动系统的存在,补给区 的下降水流受入渗水的影响,地温偏低。 排泄区因上升水流带来深部热影响,地温 偏高。这样使原本水平分布的等温线发生 变化。补给区下降且间距变大;排泄区上 抬,且间隔变小。
松散沉积物
基岩——裂隙岩层
基岩——岩溶地层
9.3 地下水流动系统
9.3.1 地下水流动系统(GFS)概念 地下水流动系统——是指从源到汇的流面群构成
的具有统一时空演变过程的地下水体。 早在1940年,Hubbert正确地画
出了河间地块流网; 1963年,J.Toth用数学模型做了
复杂盆地的潜水流网; 以拉普拉斯方程为基础的数学解,二维稳定
岩溶水流系统大多受构造控制,所以研究简 单。故作为地下水流系统初期研究的主要对象。
9.6 不同介质中的地下水流系统
2、孔隙水流系统 孔隙水流系统的研究最为复杂,不但要获取岩层的渗透性、
水位、水化学信息、地理演变和分析,还要进行环境同位素相 对定年和数学模拟等手段,所以孔隙水的研究还有大量的工作 要做。 复杂的原因是: (1)缺乏明显的系统边界; (2)介质场空间变化复杂; (3)地貌及微地貌影响下的势场变化复杂; (4)各级次含水系统与水流系统具有复杂的交错关系; (5)经历长期地质及自然地理演变,后期发育的水流系统的影响 叠加于前期水流系统之上,重塑演变过程十分复杂; (6)大多受人为活动的强烈影响。
第九章地下水流系统

第九章 地下水流系统
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
本章内容 地下水系统的概念 地下水含水系统 地下水流动系统 流动系统的物理模拟结果 Toth流动系统的新图解
9.1 地下水系统的概念
源于:系统论——上世纪四十年代由贝塔朗菲提 出,系统工程在解决复杂问题中取得了重大成功 (航天计划中的载人飞船,飞月计划等)。 地下水系统理论发展于20世纪80年代。 在荷兰召开了首届关于地下水系统的国际学术 讨论会(50个国家的200多名代表参加) 83年底荷兰水文地质学家Engelen来华进行 了讲座,“地下水系统”(河北水文所、北京水 文公司和地质大学联合举行)概念提出。 90年代起:在中国水文地质学界得以迅速广泛的 应用、研究与完善(地矿部陈梦熊院士、长春地 院的林学钰院士和地质大学地下水小组等)。
9.3.2 GFS的水动力特征
GFS的水动力特征 高势区(势源)—地形高处:地下水由上至下运动; 低势区(势汇)—地形低处:地下水由低向上运动。 垂向运动中: 由上至下,势能除克服摩擦消耗部分能量外,势能→亚能 转化; 由下至上,部分储存的压能释放转化为势能; 垂向运动的存在:传统的“承压”现象在潜水中也可以出 现; 流动方向的多样性:由上至下,由下至上,水平运动。 流动特征的伴生现象——生态、环境的关系。
9.6 不同介质中的地下水流系统
3、裂隙水流系统 我国裂隙基岩很广,但是研究成果较少。这 是因为裂隙介质的不均匀性和非连续性导致的。 裂隙水流系统的特点: (1)浅部风化-卸荷裂隙带的局部水流系统; (2)中部构造裂隙带中间水流系统; (3)深部构造裂隙带的区域水流系统。 同时。氯离子含量也是局部系统低,中间系统略高, 区域系统高,还有TDS很高。
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
本章内容 地下水系统的概念 地下水含水系统 地下水流动系统 流动系统的物理模拟结果 Toth流动系统的新图解
9.1 地下水系统的概念
源于:系统论——上世纪四十年代由贝塔朗菲提 出,系统工程在解决复杂问题中取得了重大成功 (航天计划中的载人飞船,飞月计划等)。 地下水系统理论发展于20世纪80年代。 在荷兰召开了首届关于地下水系统的国际学术 讨论会(50个国家的200多名代表参加) 83年底荷兰水文地质学家Engelen来华进行 了讲座,“地下水系统”(河北水文所、北京水 文公司和地质大学联合举行)概念提出。 90年代起:在中国水文地质学界得以迅速广泛的 应用、研究与完善(地矿部陈梦熊院士、长春地 院的林学钰院士和地质大学地下水小组等)。
9.3.2 GFS的水动力特征
GFS的水动力特征 高势区(势源)—地形高处:地下水由上至下运动; 低势区(势汇)—地形低处:地下水由低向上运动。 垂向运动中: 由上至下,势能除克服摩擦消耗部分能量外,势能→亚能 转化; 由下至上,部分储存的压能释放转化为势能; 垂向运动的存在:传统的“承压”现象在潜水中也可以出 现; 流动方向的多样性:由上至下,由下至上,水平运动。 流动特征的伴生现象——生态、环境的关系。
9.6 不同介质中的地下水流系统
3、裂隙水流系统 我国裂隙基岩很广,但是研究成果较少。这 是因为裂隙介质的不均匀性和非连续性导致的。 裂隙水流系统的特点: (1)浅部风化-卸荷裂隙带的局部水流系统; (2)中部构造裂隙带中间水流系统; (3)深部构造裂隙带的区域水流系统。 同时。氯离子含量也是局部系统低,中间系统略高, 区域系统高,还有TDS很高。
水文地质学基础--9.地下水系统

地下水流系统特征:(1)完整性:从形成—演变—消亡的完整过程; (2)四维性:是统一的时空变化水体;(3)有序性:水流的物理、 化学、温度和生物场的整体统一有序;(4)可变性:受外部环境影响, 地下水流系统可以发生变化。
——这一分析方法叫做地下水系统分析方法。
水流特点:
源区—地下水流由上向下运动 ,流速减小;
第9章 地下水流系统 (Groundwater system)
9.1 地下水系统的概念 9.2 地下水流动系统及其特征
9.1 地下水系统的概念
系统与系统方法
系统:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具 有特定功能的整体(钱学森等,1978)。 ➢ 相互作用,相互依赖→不是各部分或零部件的简单堆集; ➢ 整体功能大于局部(要素)之和。
GFS理论的两个前提
➢ 区域水力连续性 从较长的时间尺度与较大的空间范围来考察问题,广 大范围内的地下水都存在着水力联系→时间因素。
➢ 控制地下水流动的是“势”(地形),而不是地质条 件。
地下水流系统的划分
局部GFS 中间GFS 区域GFS
GFS的水动力特征高Fra bibliotek区(势源)地形高处,补给区,地下水由上至下运动,势能向压能转化;
✓ 两者都可以进一步划分为子系统——层次性; ✓一个大的地下水含水系统可以包容多个流动系统,
而一个大的流动系统可以穿越多个含水系统——交 叉性。 ✓子系统不同,大的系统是一致的。在人为因素影响 下,流动系统的规模、数量均会发生变化,但变化 受到大的含水系统边界的制约,通常不会越出大的 含水系统边界——一致性。
GFS的水化学特征
地下水的化学及同位素特征,是水流的“化石”,是重塑历史及地质历 史时期地下水流的依据;
——这一分析方法叫做地下水系统分析方法。
水流特点:
源区—地下水流由上向下运动 ,流速减小;
第9章 地下水流系统 (Groundwater system)
9.1 地下水系统的概念 9.2 地下水流动系统及其特征
9.1 地下水系统的概念
系统与系统方法
系统:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具 有特定功能的整体(钱学森等,1978)。 ➢ 相互作用,相互依赖→不是各部分或零部件的简单堆集; ➢ 整体功能大于局部(要素)之和。
GFS理论的两个前提
➢ 区域水力连续性 从较长的时间尺度与较大的空间范围来考察问题,广 大范围内的地下水都存在着水力联系→时间因素。
➢ 控制地下水流动的是“势”(地形),而不是地质条 件。
地下水流系统的划分
局部GFS 中间GFS 区域GFS
GFS的水动力特征高Fra bibliotek区(势源)地形高处,补给区,地下水由上至下运动,势能向压能转化;
✓ 两者都可以进一步划分为子系统——层次性; ✓一个大的地下水含水系统可以包容多个流动系统,
而一个大的流动系统可以穿越多个含水系统——交 叉性。 ✓子系统不同,大的系统是一致的。在人为因素影响 下,流动系统的规模、数量均会发生变化,但变化 受到大的含水系统边界的制约,通常不会越出大的 含水系统边界——一致性。
GFS的水化学特征
地下水的化学及同位素特征,是水流的“化石”,是重塑历史及地质历 史时期地下水流的依据;
20年东大网考《水文地质学基础》试题库及参考答案

水文地质学基础复习资料 5 8.根据补给泉的含水层性质,可将泉分为 上升泉 及 下降泉 两大类。 9.根据泉的成因,下降泉可分为 侵蚀(下降) 泉、接触泉 与 溢流泉。 10.上升泉按其成因可分为 侵蚀(上升)泉、断层泉 与 接触带泉 。 11.影响潜水蒸发的因素是 气候、潜水埋深、包气带岩性 及 地下水流动系统的规模。 12.将补给、排泄结合起来,我们可以将地下水循环划分为 渗入-径流型 和 渗入-蒸发型 两大类。 三、判断题 1.补给、排泄与径流决定着地下水水量水质在空间与时间上的分布。 ( √ ) 2.活塞式下渗始终是"老"水先到含水层。 ( √ ) 3.捷径式下渗始终是"老"水先到含水层。 ( × ) 4.降水补给地下水的量与降水强度没有关系,只与降水量的大小有关。 ( × ) 5.河水补给地下水时,补给量的大小与透水河床的长度与浸水周界的乘积、河床透水性成正比。 ( √ ) 6.当河水与地下水有水力联系时,河水补给地下水的量与河水位与地下水位的高差呈反比。( × ) 7.利用天然潜水位变幅确定入渗系数,一般要求研究区地下水水平径流及垂向越流与蒸发都很微弱、不受开采影响。 ( √ ) 8.相邻含水层之间水头差愈大、弱透水层厚度愈小、垂向透水性愈好,则单位面积越流量便愈大。 ( √ ) 9.昼夜温差越大,产生的凝结水量越大。 ( √ ) 10.判断泉是上升泉还是下降泉,只根据泉口的水是否冒涌来判断即可,不必考虑含水层是潜水含水层还是承压含水层。 ( × ) 11.气候俞干燥,相对湿度越小,潜水蒸发便愈强烈。 ( √ ) 12.砂最大毛细上升高度太小,而亚粘土与粘土的毛细上升速度又太低,均不利于潜水蒸发。粉质亚砂土组成的包气带,最有利于潜水蒸发。 ( √ ) 13.地下水的泄流是地下水沿河流呈带状排泄。 ( √ ) 14.地下水以径流排泄为主时,其含盐量较
《地下水系统》课件

地下水的分类
地下水的分类多样,不同类型的地下水具有不同的特征和用途。本节将介绍洪水型地下水、稳定 型地下水、干旱型地下水和间歇型地下水。
地下水的含量和利用
地下水含量的测量和地下水的利用方式对于合理利用地下水资源至关重要。 本节将探讨地下水含量的测量方法和不同方式下的地下水利用。
地下水的污染与防治
《地下水系统》PPT课件
概述
地下水是指地表下与地下土壤、岩石中充满或流动的水体,是地球上重要的水资源之一。本节将 介绍地下水的概念、来源和分布,并探讨地下水与人类生活的关系。
地下水的形成与运动
地下水的形成与运动是地下水系统中的核心要素。本节将解释地下水形成的条件,地下水运动的 原因以及地下水流动的方式。
地下水污染是地下水系统中的一大挑战,其来源多种多样且具有多样的类型。措施。
结论
地下水系统对于人类和环境具有重要性。本节将总结地下水系统的重要性, 以及地下水管理的现状和未来发展趋势。
第九章地下水流系统知识讲解

系统目标→ 系统整体功能的最优化(不是局部的)
9.1.2 地下水系统
1.地下水系统是个广义的泛指概念 (1)地下水含水系统 Groundwater aquifer system (2)地下水流动系统 Groundwater flow system
地下水含水系统是指由隔水层或相对隔水岩层圈闭的、 具有统一水力联系的含水岩系。
地下水流动系统是指从源到汇的流面群构成的、具有 统一时空演变过程的地下水体。 2.地下水含水系统与地下水流动系统的比较
A.两者的共同点:突破了把单个含水层作为功能单元 的传统,力求以系统的观点去考察、分析与处理地下水体。
地下水含水系统—潜水
地下水含水系统—承压水
地下水流动系统
B 地下水系统的比较—两者的不同点
地下水流动系统中的水质演变
局部:流程短,流速快(交替快),TDS低,水型简单 区域:流程长,流速慢(交替迟缓),TDS高,水型复杂 垂直:由地表向深部的变化 水平分带性:沿水流方向上的变化
根据地下水化学场,可以回溯历史上的地下水流动系 统。任一点的水质取决于下列因素:输入水质、流程、流 速、流程上遇到的位置及其可迁移性、流程上经受的各种 水化学作用。地下水化学成分主要来自流动过程中对流经 岩土的融滤。地下水流动系统的不同部位,由于流速与流 程对水质的控制作用,显示出很好的水化学分带。地形复 杂同时出现局部、中间、区域流动系统时,以垂直分带为 主。地形变化简单区域则呈水平分带。
同一含水层或含水系统的水,可用分属于不同的流 动系统或不同级次流动系统,水动力特征不同,水化学特 征自然也不相同。
GFS的水化学特征 地下水流动系统的水利特征决定了水化学特征。 在流动系统中,水质取决于空间某点: (1)入渗补给;(2)流程—流经长度;(3)流速;
9.1.2 地下水系统
1.地下水系统是个广义的泛指概念 (1)地下水含水系统 Groundwater aquifer system (2)地下水流动系统 Groundwater flow system
地下水含水系统是指由隔水层或相对隔水岩层圈闭的、 具有统一水力联系的含水岩系。
地下水流动系统是指从源到汇的流面群构成的、具有 统一时空演变过程的地下水体。 2.地下水含水系统与地下水流动系统的比较
A.两者的共同点:突破了把单个含水层作为功能单元 的传统,力求以系统的观点去考察、分析与处理地下水体。
地下水含水系统—潜水
地下水含水系统—承压水
地下水流动系统
B 地下水系统的比较—两者的不同点
地下水流动系统中的水质演变
局部:流程短,流速快(交替快),TDS低,水型简单 区域:流程长,流速慢(交替迟缓),TDS高,水型复杂 垂直:由地表向深部的变化 水平分带性:沿水流方向上的变化
根据地下水化学场,可以回溯历史上的地下水流动系 统。任一点的水质取决于下列因素:输入水质、流程、流 速、流程上遇到的位置及其可迁移性、流程上经受的各种 水化学作用。地下水化学成分主要来自流动过程中对流经 岩土的融滤。地下水流动系统的不同部位,由于流速与流 程对水质的控制作用,显示出很好的水化学分带。地形复 杂同时出现局部、中间、区域流动系统时,以垂直分带为 主。地形变化简单区域则呈水平分带。
同一含水层或含水系统的水,可用分属于不同的流 动系统或不同级次流动系统,水动力特征不同,水化学特 征自然也不相同。
GFS的水化学特征 地下水流动系统的水利特征决定了水化学特征。 在流动系统中,水质取决于空间某点: (1)入渗补给;(2)流程—流经长度;(3)流速;
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地下水含水系统与地下水流系统之间的区别 地下水含水系统 根本不同 分类依据
静态系统(含水系统) 静态系统(含水系统) 根据储水构造划分 —以介质场为依据 以介质场为依据 —地层形成史一致 地层形成史一致
地下水流动系统
动态系统(流动系统) 动态系统(流动系统) 根据水的流动特征划分 —以渗流场为依据 以渗流场为依据 共同的地下水演变历史 —地下水的补给、径流统一 地下水的补给、 地下水的补给 流面(分水线) 流面(分水线)构成水力边界 —水力零通量面 水力零通量面 边界可变,系统规模、 边界可变,系统规模、数目变 —是可干扰的动态系统 是可干扰的动态系统 水、盐、热量具有统一的时空 演变
——这一分析方法叫做地下水系统分析方法。 这一分析方法叫做地下水系统分析方法。 这一分析方法叫做地下水系统分析方法
水流特点: 水流特点: 源区—地下水流由上向下运动 源区 地下水流由上向下运动 ,流速减小; 流速减小; 汇区—地下水流由下向上运动 汇区 地下水流由下向上运动 流速增大; ,流速增大; 中间径流区—地下水流近于 水 中间径流区 地下水流近于(水 地下水流近于 平行运动。 平)平行运动。 平行运动
蠕动泵参数(ml/转): 转 蠕动泵参数 上游泵: 上游泵:2.601 中游泵: 中游泵:2.555 下游泵: 下游泵:2.411 函数转化: 函数转化: Q=2.559*转数 转数
改进的砂槽多级水流系统
砂槽模拟直观多级水流系统
局部水流系统—5个;中间水流系统—1个;区域水流系统 个 中间水流系统 局部水流系统 个 区域水流系统—1个 个
局部水流系统 矿化度低
矿化度沿程增加
区域水流系统 矿化度高
同一含水层不同水流系统水化学特征
区域水流系统 矿化度高 局部水流系统 矿化度低
小结
地下水流系统理论实质是以 地下水流网为工具 地下水流系统理论 实质是以地下水流网 为工具 , 以 势场 、 介质场 分析 实质 是以地下水流网为工具, 势场、介质场分析 为基础, 渗流场、水化学场、温度场统一于新的地下水流动系统概 为基础 , 将 渗流场 、 水化学场 、 温度场 统一于新的地下水流动系统概 念框架之中。 念框架之中。 地下水流动系统理论将传统认为互不关联的地下水各方面的表现联系 在一起,纳入到一个有序的地下水空间与时间连续演变的结构之中, 有序的地下水空间与时间连续演变的结构之中 在一起 , 纳入到一个 有序的地下水空间与时间连续演变的结构 之中 , 有助于人们从整体上把握 有助于人们从 整体上把握地下水质与量特征以及地下水系统与环境之 整体上 把握地下水质与量特征以及地下水系统与环境之 间联系。 间联系。 地下水流系统特征: 演变—消亡的完整过程 地下水流系统特征:(1)完整性:从形成 演变 消亡的完整过程; )完整性:从形成—演变 消亡的完整过程; ( 2)四维性 : 是统一的时空变化水体 ; ( 3)有序性 : 水流的物理 、 ) 四维性:是统一的时空变化水体; ) 有序性:水流的物理、 化学、温度和生物场的整体统一有序; 化学、温度和生物场的整体统一有序;(4)可变性:受外部环境影响, )可变性:受外部环境影响, 地下水流系统可以发生变化。 地下水流系统可以发生变化。
GFS的水温度特征 的水温度特征
上升水流产生正增温 上升水流产生正增温 下降水流产生负增温 下降水流产生负增温
20℃ ℃ 20℃ ℃ 22℃ ℃ 22℃ ℃
20℃ ℃ 20℃ ℃ 22℃ ℃ 22℃ ℃
多级水流系统物理模拟
仪器简介 蠕动泵读数(转换) 蠕动泵读数(转换): =读数 读数( (ml/转 流量 Q =读数(转/min) * 转换参数 (ml/转) , 单位: 单位: ml/min
地下水流系统的划分
局部GFS 局部GFS
中间GFS 中间GFS
区域GFS 区域GFS
GFS的水动力特征 的水动力特征
高势区(势源) 高势区(势源)
地形高处,补给区,地下水由上至下运动,势能向压能转化; 地形高处,补给区,地下水由上至下运动,势能向压能转化;
低势区(势汇) 低势区(势汇)
地形低处,排泄区,地下水由下向上运动,压能释放转化为势能。 地形低处,排泄区,地下水由下向上运动,压能释放转化为势能。
水动力圈 闭带
准滞留带
பைடு நூலகம்
水化学分带
地形简单,只出现区域水流系统,以水平分带为主; 地形简单,只出现区域水流系统,以水平分带为主; 地形复杂,局部、中间、区域水流系统同时出现,以垂直 地形复杂,局部、中间、区域水流系统同时出现, 分带为主。 分带为主。
HCO3-
HCO3SO42Cl-
SO42-
Cl-
不同水流系统水化学特征
补给区,水位埋深大,水分不足——耐旱植物; 补给区,水位埋深大,水分不足 耐旱植物; 耐旱植物 排泄区,水位埋深小,水分过剩——沼泽、湿地 、泉, 喜水 、耐 沼泽、 喜水、 排泄区 ,水位埋深小,水分过剩 沼泽 湿地、 盐植物。 盐植物。
GFS的水化学特征 的水化学特征
地下水的化学及同位素特征,是水流的“化石” 地下水的化学及同位素特征,是水流的“化石”,是重塑历史及地质历 史时期地下水流的依据; 史时期地下水流的依据; 在地下水流系统,化学组分及同位素组分呈现时空演变的有序图景, 在地下水流系统,化学组分及同位素组分呈现时空演变的有序图景,因 获取不同部位较为详细的水化学资料,结合其他信息, 此,获取不同部位较为详细的水化学资料,结合其他信息,是构建地下 水流系统的重要依据。 水流系统的重要依据。 沿流线始终保持恒定,如稳定同位素氘和氧、惰性气体含量及比例; 沿流线始终保持恒定,如稳定同位素氘和氧、惰性气体含量及比例; 沿流线不断衰减, 沿流线不断衰减,如放射性同位素14C; 沿流程发生规律性演变,如氯离子、TDS沿程增加。 沿流程发生规律性演变,如氯离子、TDS沿程增加。 沿程增加 水流系统水化学特征 局部:流程短,流速快(交替快) 局部:流程短,流速快(交替快),M低,水型简单 区域:流程长,流速慢(交替迟缓) 区域:流程长,流速慢(交替迟缓),M高,水型复杂 垂直与水平分带性 水化学积聚区: 水动力圈闭带, 水化学积聚区:相汇处 → 水动力圈闭带,相背处 → 准滞流带 地下水流系统的不同部位,发生的主要化学作用不同。 地下水流系统的不同部位,发生的主要化学作用不同。
地下含水系统与地下水流系统之间的联系 两者都可以进一步划分为子系统——层次性; 层次性; 两者都可以进一步划分为子系统 层次性 一个大的地下水含水系统可以包容多个流动系统, 一个大的地下水含水系统可以包容多个流动系统 , 而一个大的流动系统可以穿越多个含水系统——交 而一个大的流动系统可以穿越多个含水系统 交 叉性。 叉性。 子系统不同, 大的系统是一致的。 子系统不同 , 大的系统是一致的 。 在人为因素影响 流动系统的规模、 数量均会发生变化, 下 , 流动系统的规模 、 数量均会发生变化 , 但变化 受到大的含水系统边界的制约, 受到大的含水系统边界的制约 , 通常不会越出大的 含水系统边界——一致性。 一致性。 含水系统边界 一致性
稳定二维流模拟——稳定降水,3个定高程的汇 排泄 ,多级水流系统 稳定降水, 个定高程的汇 排泄), 个定高程的汇(排泄 稳定二维流模拟 稳定降水
实习 地下水流系统的模拟演示 地下水流系统的模拟演示
一、FLOWNETD模拟程序简介 一、FLOWNETD模拟程序简介 FLOWNETD 二、模拟操作基本步骤 三、主要内容 简单盆地(均质、非均质场) 复杂盆地(均质、非均质场)
水流系统的级次性及特征
多源系统中易产生多级多个地下水流动系统; 多源系统中易产生多级多个地下水流动系统; 局部流动系统流速快,水循环交替快; 局部流动系统流速快,水循环交替快; 区域流动系统流速慢,水循环交替慢。 区域流动系统流速慢,水循环交替慢。
地下水流系统的伴生现象——生态、环境的关系。 生态、环境的关系。 地下水流系统的伴生现象 生态
第9章 地下水流系统 (Groundwater system)
9.1 地下水系统的概念 9.2 地下水流动系统及其特征
9.1
地下水系统的概念
系统与系统方法
系统: 系统:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具 有特定功能的整体(钱学森等,1978)。 有特定功能的整体(钱学森等,1978)。 相互作用,相互依赖→不是各部分或零部件的简单堆集; 相互作用,相互依赖→不是各部分或零部件的简单堆集; 整体功能大于局部 要素)之和。 大于局部( 整体功能大于局部(要素)之和。 系统方法:用系统思想去分析与研究问题方法。 系统方法:用系统思想去分析与研究问题方法。 系统思想的核心:就是把研究对象看作一个有机整体, 系统思想的核心:就是把研究对象看作一个有机整体,从整 体角度去考察 分析与处理问题的方法。 去考察、 体角度去考察、分析与处理问题的方法。 系统思想追求的目标→系统整体功能的最优化(不是局部的)
A
B
A
B
9.2 地下水流系统及其特征 (Groundwater Flow System)
地下水流系统概念 地下水流系统的划分 GFS的水动力特征 的水动力特征 GFS的水化学特征 的水化学特征 GFS的水温度特征 的水温度特征 地下水流系统物理模拟 小结
地下水流系统(GFS)概念 概念 地下水流系统
系统发育史 共同的地质演变历史 边界性质
隔水与相对隔水的地质边界 —地质上的零通量面 地质上的零通量面 —不变的静态系统 不变的静态系统 具有统一或潜在统一的水 力联系
系统可变性 边界固定不变 统一性 研究意义
有助于从整体上研究水量、 有助于研究水量、水质、 有助于从整体上研究水量、 有助于研究水量、水质、水温 尤其是水质) 的时空演变 (尤其是水质) 盐量、 盐量、热量的均衡
输入
系统
输出
地下水系统
地下水含水系统( 地下水含水系统(Groundwater aquifer system/ Groundwater bearing system) ) 是指有隔水或相对隔水岩层圈闭的, 是指有隔水或相对隔水岩层圈闭的,具有统一水力联系的赋存 地下水的岩系 岩系。 地下水的岩系。 地下水流系统( 地下水流系统(Groundwater flow system) ) 是指从源到汇的流面群构成的,具有统一时空演变过程的地下 是指从源到汇的流面群构成的,具有统一时空演变过程的地下 水体。 水体。 地下水含水系统与地下水流系统的比较 共同点 突破了把单个含水层作为基本功能单元的传统 system≠aquifer) system≠aquifer); 力求以系统的观点去考察、分析与处理地下水体。 力求以系统的观点去考察、分析与处理地下水体。