水文学——地下水的结构与运动
3、河流水质恶化影响大； 4、河流自净能力强，水质恶化易于控制。
（三）湖泊（水库）水质恶化特点
1、湖泊、水库污染来源广、途径多，种类复杂 2、湖水稀释和搬运污染物质的能力弱 3、湖泊对污染物质的生物降解、累积和转化能力强
（四） 地下水水质恶化特点
1.地下水水质恶化过程缓慢 2.地下水的间接恶化方式 3.地下水污染物浓度高 4.地下水污染难治理
三、水体的自净能力
（一）水体恶化与自净关系
1.水质恶化过程 2.水替净化过程
（二）水体的自净过程
广义：指受污染的水体，经过水中物理、化学与生物作用，使污染物浓 概念： 度降低，并恢复到污染前的水平。
狭义：指水体中的微生物氧化分解有机物而使得水体得以净化的过程。
1.水体自净过程的特征 1）进入水体中的污染物，在连续的自净过程中，总的趋势是浓度逐渐下降。 2）大多数有毒污染物经各种物理、化学和生物作用，转变为低毒或无毒化合物。 3）重金属一类污染物，从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀后进入底泥。 4）复杂的有机物，如碳水化合物，脂肪和蛋白质等，不论在溶解氧富裕或缺氧条件下， 都能被微生物利用和分解。先降解为较简单的有机物，再进一步分解为二氧化碳和水。
（3）酸碱反应
（一）水环境容量的概念和类型
1.水环境容量的概念
水环境容量是一定水体在规定水质目标下所能容纳污染物的量
2.水环境容量的类型
（一）海洋水体水质恶化特点 1、污染源多而复杂 2、污染物持续性强，危害性大 3、污染范围大
（二）河流水体水质恶化特点
1、河流水质恶化程度随流量的大小而变化河流的污径比的大小反映河流的 水质恶化程度；
2、河流水质恶化影响范围广河水不断流动，搬运污染物质的能力强，故上 游遭受污染，很快就影响到下游；
第六章 地下水的结构与运动
人类活动的水文效应 人类活动对水体水质的影响
§6.1 人类活动的水文效应
水利人类活动水文效应的研究方法
一、水利工程、农业措施对水文要素的影响
（一） 水库水文影响
1.概念： 狭义：研究水库与水文要素及变化过程之间的相互影响。
5）不稳定的污染物在自净的过程中转变为稳定的化合物。如氨转变为 亚硝酸盐，再氧化为硝酸盐。
6）在自净过程的初期，水中溶解氧数量急剧下降，到达最低点后又缓 慢上升,逐渐恢复到正常水平。
7）进入水体的大量污染物，如果是有毒的，则生物不能栖息，如不逃避 就要死亡，水中生物种类 和个体数量就要随之大量减少。
（一） 森林的拦洪作用 （二）森林对流域蒸散发的影响 （三）森林对降水的影响 （四）森林对地下水的影响 （五）滥伐森林的后果
三、城市水文效应
概念：指城市化所及地区内，水文过程的变化及其对城 市环境的影响。
（一）城市化对水文过程的影响 （二）城市水资源危机 （三）城市化对水质的影响
四、人类活动水文效应的研究方法
2.水体自净体制
概念：包括沉淀、稀释、混合等物理作用：氧化还原、分解化合、吸附凝聚 等化学和物理化学作用；生物和生物化学作用等。
1）物理净化作用
（1）稀释与混合 （2）沉淀 （3）吸附与凝聚
2）化学净化作用
（1）分解与化合
（2）氧化与还原 3）生物净化过程
（1）生物分解作用 （2）生物转化作用
四、水环境容量
广义：研究水库与其周围的自然环境的相互作用、 相互影响的问题。
（1）可改变流域原有的水循环系统
2.作用：（2）可改变局部的气候类型
（3）水库坝上游水位的抬高，同时也抬高了上游地区 的地下水位，增加了水库临近地区的地下水补给量
（二）跨流域调水水文效应
1、概念：为了改变水的地区分布，将湿润地区的部分水量 调到较干旱缺水的地区,以满足生产和生活的需要。
（一）水量平衡法 （二）对比分析法 （三）流域水文模拟法
§6.2 人类活动的水文效应
影响水体活动水质的物质的影响
天然水体水质恶化特点 水体的自净能力 水环境容量
一、影响水体水质的物质来源
1、大气降水 2、农田排水 3、城市生活污水 4、工业废水 5、工业废渣和城市垃圾淋溶水
二、天然水体水质恶化特点
2、跨流域调水对环境影响的过程： 调水 改变原有的水文情势 自然环境的变化 社会经济的变化
（三）小型农田水利措施水文效应
主要包括：灌溉、排水措施、山区梯田谷坊措施、平原与区 的控制措施等
（四）农业措施的水文效应
二、森林水文效应
概念：是指森林覆盖对径流、蒸发、降水等水循环要素， 及河流水情、地下水、水质泥沙等水文现象的影响。
（三）湖泊（水库）水质恶化特点
1、湖泊、水库污染来源广、途径多，种类复杂 2、湖水稀释和搬运污染物质的能力弱 3、湖泊对污染物质的生物降解、累积和转化能力强
（四） 地下水水质恶化特点
1.地下水水质恶化过程缓慢 2.地下水的间接恶化方式 3.地下水污染物浓度高 4.地下水污染难治理
三、水体的自净能力
（一）水体恶化与自净关系
1.水质恶化过程 2.水替净化过程
（二）水体的自净过程
广义：指受污染的水体，经过水中物理、化学与生物作用，使污染物浓 概念： 度降低，并恢复到污染前的水平。
狭义：指水体中的微生物氧化分解有机物而使得水体得以净化的过程。
1.水体自净过程的特征 1）进入水体中的污染物，在连续的自净过程中，总的趋势是浓度逐渐下降。 2）大多数有毒污染物经各种物理、化学和生物作用，转变为低毒或无毒化合物。 3）重金属一类污染物，从溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀后进入底泥。 4）复杂的有机物，如碳水化合物，脂肪和蛋白质等，不论在溶解氧富裕或缺氧条件下， 都能被微生物利用和分解。先降解为较简单的有机物，再进一步分解为二氧化碳和水。
（3）酸碱反应
（一）水环境容量的概念和类型
1.水环境容量的概念
水环境容量是一定水体在规定水质目标下所能容纳污染物的量
2.水环境容量的类型
（一）海洋水体水质恶化特点 1、污染源多而复杂 2、污染物持续性强，危害性大 3、污染范围大
（二）河流水体水质恶化特点
1、河流水质恶化程度随流量的大小而变化河流的污径比的大小反映河流的 水质恶化程度；
2、河流水质恶化影响范围广河水不断流动，搬运污染物质的能力强，故上 游遭受污染，很快就影响到下游；
第六章 地下水的结构与运动
人类活动的水文效应 人类活动对水体水质的影响
§6.1 人类活动的水文效应
水利人类活动水文效应的研究方法
一、水利工程、农业措施对水文要素的影响
（一） 水库水文影响
1.概念： 狭义：研究水库与水文要素及变化过程之间的相互影响。
5）不稳定的污染物在自净的过程中转变为稳定的化合物。如氨转变为 亚硝酸盐，再氧化为硝酸盐。
6）在自净过程的初期，水中溶解氧数量急剧下降，到达最低点后又缓 慢上升,逐渐恢复到正常水平。
7）进入水体的大量污染物，如果是有毒的，则生物不能栖息，如不逃避 就要死亡，水中生物种类 和个体数量就要随之大量减少。
（一） 森林的拦洪作用 （二）森林对流域蒸散发的影响 （三）森林对降水的影响 （四）森林对地下水的影响 （五）滥伐森林的后果
三、城市水文效应
概念：指城市化所及地区内，水文过程的变化及其对城 市环境的影响。
（一）城市化对水文过程的影响 （二）城市水资源危机 （三）城市化对水质的影响
四、人类活动水文效应的研究方法
2.水体自净体制
概念：包括沉淀、稀释、混合等物理作用：氧化还原、分解化合、吸附凝聚 等化学和物理化学作用；生物和生物化学作用等。
1）物理净化作用
（1）稀释与混合 （2）沉淀 （3）吸附与凝聚
2）化学净化作用
（1）分解与化合
（2）氧化与还原 3）生物净化过程
（1）生物分解作用 （2）生物转化作用
四、水环境容量
广义：研究水库与其周围的自然环境的相互作用、 相互影响的问题。
（1）可改变流域原有的水循环系统
2.作用：（2）可改变局部的气候类型
（3）水库坝上游水位的抬高，同时也抬高了上游地区 的地下水位，增加了水库临近地区的地下水补给量
（二）跨流域调水水文效应
1、概念：为了改变水的地区分布，将湿润地区的部分水量 调到较干旱缺水的地区,以满足生产和生活的需要。
（一）水量平衡法 （二）对比分析法 （三）流域水文模拟法
§6.2 人类活动的水文效应
影响水体活动水质的物质的影响
天然水体水质恶化特点 水体的自净能力 水环境容量
一、影响水体水质的物质来源
1、大气降水 2、农田排水 3、城市生活污水 4、工业废水 5、工业废渣和城市垃圾淋溶水
二、天然水体水质恶化特点
2、跨流域调水对环境影响的过程： 调水 改变原有的水文情势 自然环境的变化 社会经济的变化
（三）小型农田水利措施水文效应
主要包括：灌溉、排水措施、山区梯田谷坊措施、平原与区 的控制措施等
（四）农业措施的水文效应
二、森林水文效应
概念：是指森林覆盖对径流、蒸发、降水等水循环要素， 及河流水情、地下水、水质泥沙等水文现象的影响。
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水文学-第五章 地下水的结构与运动3
松散沉积 物中孔隙
2020年2月1日
坚硬岩石 中的裂隙
5
可溶性岩 石中溶穴
（1）孔隙
砂砾石的孔隙度（porosity）
孔隙度（n）是描述松散岩石中孔隙多少的指标。
定义：某一体积岩石（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙体积所占的
比例。
n Vn 100% V
岩石名称 砾 石 粗 砂 细 砂 砂充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。倘 若含水层没有完全被水充满，且象潜水那样具有自由水面，则称为无 压层间水
（一）承压水的主要特征 ⒈承压性：承压水由于存在隔水层顶板而承受静水压力； ⒉承压水的分布区与补给区不一致； ⒊受外界的影响相对要小，动态变化相对稳定； ⒋水质类型多样，变化大
化.土壤水是农作物根系供水的来源.土壤水带中的水分形式主要有结合水、
毛管水和一些过路的性质的重力水。
----中间带：界于土壤水带的下界与毛细水带之间。中间水带的水分形式
主要有气态水、结合水和毛管水。
----毛管水带：潜水面向上扩展，其厚度取决于岩土的性质和空隙大小
2、饱和带
----饱和带岩石的所有空隙空间均为水所充满，有重力水（潜水和承压
2020年2月1日
29
2020年2月1日
30
五、孔隙水 1、孔隙水：是指埋藏于松散岩土孔隙中的重力水。
在我国，孔隙水主要贮存于第四纪和第三纪未胶结的松散岩土层 中。 ⒉根据松散沉积物的成因类型以及地貌条件上的差异，可将之分为：
①山前倾斜平原孔隙水； ②河谷地区孔隙水； ③冲积平原孔隙 水；
④ 山间盆地孔隙水 ；⑤黄土地区孔隙水；⑥沙漠地区的孔隙水 等。
(3)流动方向上的下降与上升的并存性
地下水流方向在补给区表现为下降,但在排泄区则往往表现为上升
水文地质学基础之地下水运动基本规律
h ——水头损失（m）；L ——渗流途径； K——与试样有关的比例常数。
由水力学中水动力学基本原理：
定 反 正义比比（： ， 。2单 与）Lh位 过时 水I间 断内面J通wQ，过=上K砂水I、力 的ω下梯 流度 测量压与管h渗yd的透ra水长uli头c度g差lr成a成dient
10
第2节 重力水运动基本规律
27
第3节 流 网
28
等水头线 、流线与各类边界的关系
已知边界 a—湿周 b—隔水边界 c\d—水位线
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第3节 流 网
均质各向同性介质中的流网及其绘制
在均质各相同性介质中，地下水必定沿着水头 变化最大的方向，即垂直于等水头线的方向运动， 因此，流线与等水头线构成正交网格。 稳定流网的绘制步骤：
21
第2节 重力水运动基本规律
含水层介质特征
均质(homogeneous medium)：K在岩层中处处相等， 不随空间变化。
非均质(inhomogeneous medium)：K在岩层中随空间 位置变化而改变。
各向同性介质(isotropic medium)：K不随渗流方向改 变。
各向异性介质(anisotropic medium)：K随水流方向改 变。
渗透流速
根据水力学流速与流量的关系对上式转化：
Q
U
Q = ω ·V
A
与（2）式比较
V = K·I -----
（3）
称为渗透流速（seepage velocity \Darcy velocity \specific discharge）
上式为单位面积上的流量----称比流量
达西定律中由此看出：
I H1 H 2 ΔH h
第四章-1 地下水的运动
（二）渗流速度和实际流速
• 据渗流特点：渗流场中过水断面ω包括地下水实际
流过岩土空隙面积（ｎ）和骨架所占的面积。而流 量Ｑ相同，渗流速度v和地下水实际速度ｕ，
二者关系为: v nu
u
Q
n
v
Q
由于空隙度ｎ＜１，故v永远<ｕ。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
（三）水头和流网
• 在渗流中，地下水的实际流速非常缓慢， 每昼夜只有几m、几十m，最大也不超过 1000m，流速水头小，可忽略。地下水 运动可近似认为总水头在数值上等于测 压管水头。简称水头。
图4-1 流线示意图
过水断面：把垂直于水流方向（即流线）的水流
截面称为过水断面。它是平面或曲面，如图4-2。
流速：指水流在单位时间内所流动的距离（m/s）。
实际的点流速 VS 平均流速
图4-2流线及过水断面
流量：是指单位时间内通过某一过水断面
的水量（m3/s）。
QW h v
tt
上式表明：某过水断面所通过的流量Ｑ等于过水断
面面积ω乘以该过水断面上的平均流速v。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
二、地下水运动的特点
1、曲折复杂的地下水通道
地下水储存并运动于岩 石颗粒间像串珠管状的 孔隙和岩石内纵横交错 的裂隙之中，由于这些 空隙形状、大小和连通 程度的变化，造成地下 水水流通道十分复杂。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
H Z p
图4-5 流网示意图
在渗流场中，把水头值相等的点连成线或面就构成
了等水头线或等水头面.
流网是由等水头线和流线所组成的正交网格。流网直观地
描述了渗流场（或流速场）的特征。它可以是正方形、长
方形或曲边方形。
• 据渗流特点：渗流场中过水断面ω包括地下水实际
流过岩土空隙面积（ｎ）和骨架所占的面积。而流 量Ｑ相同，渗流速度v和地下水实际速度ｕ，
二者关系为: v nu
u
Q
n
v
Q
由于空隙度ｎ＜１，故v永远<ｕ。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
（三）水头和流网
• 在渗流中，地下水的实际流速非常缓慢， 每昼夜只有几m、几十m，最大也不超过 1000m，流速水头小，可忽略。地下水 运动可近似认为总水头在数值上等于测 压管水头。简称水头。
图4-1 流线示意图
过水断面：把垂直于水流方向（即流线）的水流
截面称为过水断面。它是平面或曲面，如图4-2。
流速：指水流在单位时间内所流动的距离（m/s）。
实际的点流速 VS 平均流速
图4-2流线及过水断面
流量：是指单位时间内通过某一过水断面
的水量（m3/s）。
QW h v
tt
上式表明：某过水断面所通过的流量Ｑ等于过水断
面面积ω乘以该过水断面上的平均流速v。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
二、地下水运动的特点
1、曲折复杂的地下水通道
地下水储存并运动于岩 石颗粒间像串珠管状的 孔隙和岩石内纵横交错 的裂隙之中，由于这些 空隙形状、大小和连通 程度的变化，造成地下 水水流通道十分复杂。
第一节 地下水运动特征及其基本规律
H Z p
图4-5 流网示意图
在渗流场中，把水头值相等的点连成线或面就构成
了等水头线或等水头面.
流网是由等水头线和流线所组成的正交网格。流网直观地
描述了渗流场（或流速场）的特征。它可以是正方形、长
方形或曲边方形。
第五章 地下水的结构与运动1
地下水层次结构的基本模式，各地区发育不一致： 在多雨的湿润地区，尤其是在地下水排泄不畅的低洼易涝地带，包气带 往往很薄，甚至地下潜水面出露地表，所以地下水层次结构不明显。
2.地下水不同层次的力学结构 分子力、毛细力和重力。 薄膜水、毛管水和重力水。
3.地下水体系作用势 重力势、静水压势、渗透压势、吸附势等分势组合为总水势。
包气带薄，降水入渗补给地下水的途径亦短，雨后地下潜水面上升快 。
(2)包气带的类型 c 过渡型： 厚度介于上述两类之间，存在明显季节性变化。 雨季，地下水面上升，包气带变薄，只存在毛细上升带； 旱季，地下水面下降，整个包气带又可区分出3个亚带。
我国东部平原地区的地下包气带大多属于这种类型。
(2) 含水介质的水理性质 水理性质：与水分的贮容、运移有关的岩石性质称为含水介质的水理性质。 包括：岩土的容水性、持水性、给水性、贮水性、透水性及毛细性等。
1）容水性（容水度） 岩土空隙能够容纳一定水量的性能，以容水度衡量。 容水度值的大小取决于： a 岩土空隙的多少； b 水在空隙中充填的程度。 容水度可等于孔隙度，也可大于孔隙度。
(二)、包气带的水分交换与动态 时程的变化： 和外界发生水分交换而引起； 通过内部水分的再分配和内排水过程而发生。
(二)、包气带的水分交换与动态 水分增长途径： 通过上界面得到降水与地表水的补给； 通过下界面来自饱和水带的补给。
(二)、包气带的水分交换与动态 水分的消退： 土壤蒸发、植物散发是造成上层水分消退的主导因素； 内排水是水分通过下界面的主要消退方式。
2.承压水的形成 主要取决于地质构造条件, 最适宜的是向斜构造和单斜构造。
1、向斜盆地构造 向斜盆地构造：承压盆地或自流盆地，大型复式构造或单一向斜构造。
水文地质学中的地下水循环过程
水文地质学中的地下水循环过程地下水循环是指水文地质学中地下水在地下环境中的循环过程。
地下水循环是地表水和大气水循环过程的延伸和补充，对维持地下水资源的供应与调控起着重要作用。
下面将对地下水循环的主要过程进行详细介绍。
地下水的形成：地下水的形成主要是通过大气降水和地表径流的入渗作用，将水分输送到地下，形成地下水。
地表径流主要是指雨水在地表流动，未被植物吸收和蒸发的水。
径流水通过渗透过程形成地下水。
地下水的补给：地下水的补给主要有两种方式：自然补给和人工补给。
自然补给主要通过大气降水和地表水的入渗作用补给地下水。
大气降水是地下水的重要补给源，是地下水循环的驱动力之一、而地表水的入渗作用是指地表水渗透到地下形成地下水而补给地下水。
人工补给是指人类活动产生的废水经过净化后引入地下层，增加地下水的含水量。
地下水的储存：地下水主要储存在地球表面以下一定深度的岩层中，这些岩层被称为含水层。
地下水的储存主要依赖于地下岩层的孔隙和裂隙中的水贮存。
地下岩层通常具有不同的透水性，透水性好的岩层被称为含水层。
地下岩层一般分为三种状态：饱和带、过渡带和不透水带。
饱和带是指岩石孔隙或裂隙中被水填充的区域，水饱和度为100%；过渡带是指饱和带上方逐渐由水饱和向气相逐渐过渡的区域；不透水带是指介于饱和带和地下水层以下，岩层中含水饱和度较低或完全无水的区域。
地下水的运动：地下水的运动是指地下水随着地表水和大气水进行水循环的运动。
地下水通过孔隙和裂隙的连通性进行流动，主要包括渗流和流通两种方式。
渗流是地下水通过水文岩层中的孔隙和裂隙，在重力的作用下，向下渗透并汇集到深层，形成水块或水冠。
流通是指地下水沿着相对连通的岩层间空隙或裂隙，由高压区流向低压区的过程。
地下水的排泄：地下水排泄通常通过泉水和井泉来实现。
泉水是地下水自然排出地表的方式，泉水包括冒泉、流泉和涌泉等形式。
井泉是人工开凿或钻探的地下水源，通过井泉可以将地下水抽取到地表供人们使用。
地下水的结构与运动
§5.3 地下水的补给与排泄
• 地下水的补给来源
• 地下水径流
• 地下水排泄
一 地下水的补给来源
1.降水入渗补给 2.地表水入渗补给 3.地下水的人工补给
二 地下水径流
1.地下水径流方向与径流强度 方向呈平面式、放射式、纵向或横向运动;强度即地下水的流 动速度,与透水性、水力坡度成正比,承压水还与蓄水构造的开启与 封闭程度有关。 2.地下水径流类型 (1)畅流型;(2)汇流型;(3)散流型;(4)缓流型;(5)滞流型.
§5.2 地下水类型
• 地下水基本类型的划分 • 包气带水 • 饱水带水(潜水和承压水) • 空隙水(孔隙水、裂隙水和岩溶水)
一、地下水基本类型的划分
从地理水文学角度来说，特别重视如下的分类： 1.按地下水的贮存埋藏条件分类 (1)包气带水 结合水（分吸湿水、薄膜水） 毛管水（分毛管悬着水与毛管上升水） 重力水（分上层滞水与渗透重力水） (2)饱水带水 潜水 承压水（分自流溢水与非自流溢水） 2.按岩土的贮水空隙的差异分类 (1)孔隙水 (2)裂隙水 (3)岩溶水
2.水体自净体制
（三）湖泊（水库）水质恶化特点
1、湖泊、水库污染来源广、途径多，种类复杂 2、湖水稀释和搬运污染物质的能力弱 3、湖泊对污染物质的生物降解、累积和转化能力强
（四） 地下水水质恶化特点
1.地下水水质恶化过程缓慢 2.地下水的间接恶化方式 3.地下水污染物浓度高 4.地下水污染难治理
三、水体的自净能力
四、承压水
承压水是指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的 地下水。 1.承压水的主要特征 承压性、分布区与补给区不同、动态变化相对稳定、 水质类型多样。
2.承压水的形成 主要取决于地质构造条件, 最适宜的是向斜构造和 单斜构造. 3.承压水等水压线 某一含水层中承压水位相等的各点的连线。
水文地质学第4章 地下水运动的基本规律改.ppt
断面实际水流面积 ：扣除结合水所占据的范围以外的空隙面积
（2）水力梯度（I）（hydraulic gradient） ➢水力学中水力坡度（J）：单位距离的水头损失 ➢沿渗透途径上的水头损失与相应的渗流长度之比。即：
I H1 H 2 H h
L12
LL
➢物理涵义上来看I：代表着渗流过
程中，机械能的损失率，由水力学中
降落漏斗、影响半径。
过水断面： 2rh
水力坡度：
I
dh dr
地下水流向潜水完整井示意图
当遵循直线渗透定律运动时，穿过该断面
的流通量为：
Q KI K dh 2rh
dr
整理后得：
Q K H 2 ho2 或
ln R ro
Q 1.366K H 2 ho2 lg R ro
又因： S H ho
实际断面（F′）与过水断面（F）
过水断面：砂柱的横断面积，包括骨架和空隙在内的 断面 断面实际水流面积 ：扣除结合水所占据的范围以外的 空隙面积
实际断面（ F′)与过水断面（F）
A
过水断面（水流可以穿越颗粒）
B 实际过水断面（水流只沿 孔隙运动）
过水断面：砂柱的横断面积，包括骨架和空隙在内的断面
与水力坡度的平方根成正比：V= Km×I 1/2。
当地下水运动呈混合流状态时，符合公式:
V= Kc×I 1/m。
式中： Kc为混合流时的渗透系数；m介于 1～2之间。
4.2.2 地下水流向流速的测定
流向测定：三点法（如图）； 流速测定：一般用试剂法。
地 下 水 流 向 测 定
4.2.3 达西定律应用 1、 地下水天然流量计算
（2）水力梯度（I）（hydraulic gradient）
第五章 地下水的结构与运动
包气带的水分交换与动态
• 包气带中的水分，不仅垂向上存在明显 差异，而且在时程上亦不断变化。 • 这种变化一方面是由于和外界发生水分 交换而引起的，另一方面是通过内部水 分的再分配和内排水过程而发生的。
• 造成包气带水分增长途径有两个， 一是通过上界面得到降水与地表水的补 给； 二是通过下界面来自饱和水带的补给。
• 地下水域就是地下水流系统的集水区域。
• 地下水域要受岩性地质构造控制，并以 地下的隔水边界及水流系统之间的分水 界面为界，往往涉及很大深度，表现为 立体的集水空间。
• 通常，每一个地下水域在地 表上均存在相应的补给区与 排泄区， • 补给区由于地表水不断地渗 入地下，地面常呈现干旱缺 水状态； • 排泄区则由于地下水的流出， 增加了地面上的水量，因而 呈现相对湿润的状态。如果 地下水在排泄区以泉的形式 排泄，则可称这个地下水域 为泉域。
黄山泉水
地下水系统垂向结构
• 地下水垂向层次结构的基本模式 • 地下水不同层次的力学结构 • 地下水体系作用势
地下水垂向层次结构的基本模式 • 地下水垂向的层次结构，则是地下水空间 立体性的具体表征。
• 自地表面起至地下某一深度出现不透水基岩为止，可区 分为包气带和饱和水带两大部分。 • 其中包气带又可进一步区分为土壤水带、中间过渡带及 毛细水带等3个亚带； • 饱和水带则可区分为潜水带和承压水带两个亚带。 • 从贮水形式来看，与包气带相对应的是存在结合水（包 括吸湿水和薄膜水）和毛管水；与饱和水带相对应的是 重力水（包括潜水和承压水）。
岩石的透水性
蓄水构造
• 蓄水构造，是指由透水岩层与隔水层相 互结合而构成的能够富集和贮存地下水 的地质构造体。
• 一个蓄水构造体需具备以下3个基本条件: 第一，要有透水的岩层或岩体所构成的蓄水空间 第二，有相对的隔水岩层或岩体构成的隔水边界
水文地质基础-地下水运动
运动状态
潜水的运动状态较为简单，主要是水 平运动，同时也可以有垂直运动。
形成过程
潜水主要通过地下水位以上的包气带 水和地表水的入渗形成。
承压水
定义
特点
承压水是指承受静水压力的地下水，通常 存在于地下水位以下的含水层中。
承压水的水位和水量相对稳定，受外界影 响较小，同时具有较大的水压力。
运动状态
形成过程
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地下水运动
地下水循环
指地下水在蒸发、下渗、流动和排泄 等环节中不断循环的过程，是维持地 下水补给和动态平衡的重要机制。
指地下水在重力作用下的流动现象， 包括水平流动和垂直流动。
02 地下水类型
包气带水
定义
包气带水是指位于地表的土壤 和岩石层中，与大气相接触的
地下水。
特点
包气带水的水位和水量受季节 和气候条件影响较大，同时与 地表水有密切的水力联系。
要点一
总结词
三维模型考虑了地下水在三维空间中的流动，是最复杂的 模型。
要点二
详细描述
三维模型考虑了地下水在三维空间中的流动，包括水平流 动和垂直流动。这种模型适用于描述复杂的地下水流动系 统，例如在多层次地层中的流动。三维模型可以用来预测 地下水在空间中的流动趋势，以及评估地下水资源的整体 分布和储量。三维模型需要更多的数据和计算资源，因此 在实际应用中可能会受到限制。
湿度
湿度大小影响土壤含水量，进而影响地下水的补给和运动。
风速风向
在干旱地区，风速风向对地下水的蒸发和补给有重要影响。
06 地下水运动的应用
水资源管理
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地下水资源评估
通过研究地下水运动规律，评估地下水资源的量、 质量和分布情况，为水资源开发利用提供科学依 据。
水文学(黄锡荃)第五章 地下水的结构与运动
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地下水的取水建筑物
斜井：倾角20-40°，
斜长：50-200 m， 垂直深度一般 ＜100m。
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地下水的取水建筑物
坎儿井：干旱地区利用地下渠道截引
砾石层中的地下水，引至地面
开挖时先打一眼竖井，称定位井。 发现地下水后沿拟定渠线向上下 游分别开挖竖井，作为水平暗渠 定位、出渣、通风和日后维修孔 道。 暗渠首段是集水部分,中间是输 水部分,出地面后有一段明渠和 一些附属工程。
裂隙类型：成岩裂隙 风化裂隙 构造裂隙
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裂隙水的特点
• 与孔隙水相比，裂隙水具有以下特点
o 裂隙水埋藏与分布极不均匀 o 裂隙水的动力性质比较复杂 o 基岩裂隙的发育具有明显的分带性，通常由地 表向下随着深度的增加，裂隙率迅速递减
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孔隙水与裂隙水的比较
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岩溶水
• 济南泉城
o 蕴育滋养了济南的文明与发展
第五章 地下水的结构与运动
• 地下水是存在于地表以下岩（土）层空隙 中的各种不同形式水的统称
2008年水资源公报数据
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地下水水文学的发展历史
• 1856年前的萌芽时期
o 由逐水而居到凿井取水，开始认识并积累地下 水知识。
• 1856年到二十世纪中叶的奠基时期
o 1856年，法国水力工程师达西提出了著名“达 西定律”，为地下水定量计算提供了理论依据
• 二十世纪中叶以后
o 主要标志是泰斯非稳定流理论的提出，及计算 机技术的应用 o 地下水水流系统的提出；地下水与环境
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地表水与地下水
地下水 地下广阔的含水介 空间分布 地表稀疏的水文网 质 季节变化性大；需要 具有天然调节功能 时间调节 筑坝建库人工调节 的地下水库 不易受污染；不易 水质 易受污染；易恢复 恢复 预先进行水质处理； 把地下水提升至地 可利用性 修建管道 表消耗能量 补给速度快，水资源 补给速度慢，深层 补给速度 可利用量大 含水层的补给更慢