浅层地下水动态及其影响因素-图文
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地下水动态的形成因素及类型地下水动态是指地下水的水位、水温、水量及水化学成分等要素随时间和空间有规律的变化。
它是自然和人为因素,如气候、水文、地质、土壤、生物及人类活动等对地下水综合作用的过程。
地下水均衡是指地下水的水量或盐分含量在某个时期和某个地段内数量上的增减变化关系。
地下水的动态与均衡是一个有机联系的整体,动态是均衡的外部表征,而均衡则是导致动态变化的内在机理。
一、地下水动态的形成因素(一)自然因素自然因素中的气候和水文因素对潜水或浅层水的动态形成起着主要的作用。
地质因素对深层水的影响则是很大的。
土壤和生物因素只对距地表很浅的潜水动态的形成起一定的作用。
1、气候因素:是地下水动态形成的主要影响因素,具有普遍性、分带性及周期特点。
地过浅部的地下水普遍明显地受气候因素的制约,呈现出分带规律。
其中,降水和蒸发直接地影响着地下水的补给和排泄,所以随着时间的变化,地下水位、水量及水质也跟随着变化。
气温不仅影响降水形式和蒸发强度,也会引起地下水温的变化,并使水的化学成分、矿化度和物理性质发生变化,但气温只能影响地过浅部的地下水。
一般在20-30m以下就受地温的控制。
2、水文因至少:对地下水动态的形成和影响,从区域上来看是局部的。
当地表水与地下水有水力联系时,其联系方式有:1)地表水长期地补给地下水。
例如,河流上游的岩溶发育渗漏段;河流流过山前扇形地的渗透段;河流下游的高河床段等。
2)地下水长期地补给地表水。
例如,河流的上游地段;干旱区多数的内陆湖泊。
3)丰水期地表水补给地下水,枯水期地下水补给地表水。
例如,河流中游、小型山间盆地附近等。
在岸边附近,地表水对地下水的动态影响比较明显,尤其是在靠近地表水体的地段,其地下水变化较大而又快。
反之,则变化小而缓慢。
动太变化的影响范围取决于地表水动态变幅的大小及近岸含水层岩性结构等因素,受到波胩的宽度常常由数百米至1000—2000米。
地表水渗补地下水会使水质发生淡化或恶化,故对水化学动态有一定的影响。
地下水动态及影响因素摘要:掌握地下水动态的概念、特性、影响因素以及人为活动对地下水的污染等各种情况,了解地下水动态的变化,对水资源的合理开发利用具有非常重要的研究意义。
关键词:地下水动态影响因素一、地下水动态的概念地下水动态是地下水的各种特性(水温、水位、水量、水质、泉流量、开采量、溶质成分与含量及其他物理特征等)随时间及地段的变化,它是各种因素(气候、水文、地质、土壤、生物及人为活动)自身及相互间对地下水作用的历史过程。
地下水要素随着时间的变化而发生着变化,是由于含水系统水量、热量、能量、盐量的收支变得不平衡所致。
当含水层的补给量小于排泄量时,存储量减少,地下水位下降;反之,当补给量大于其排泄量时,存储量增加,地下水位上升。
同样的,能量、热量与盐量的收支不平衡,也会使地下水的水质、水温和水位发生相应的变化。
二、影响地下水动态的因素影响地下水动态的因素分为自然因素和人为因素两大类。
自然因素包括气候、水文、地质、土壤及生物。
其中气候和水文因素对潜水及浅层承压水动态的影响是主要的,而地质因素则对深层水的影响是主要的。
土壤及生物因素只对潜水动态的影响起辅助作用。
(一)气候因素气候因素是表征大气所处物理状态的因素,气候周期性变化明显地反映在潜水和浅层承压水的动态形成过程。
在各种气象要素中,降水及蒸发是影响潜水及浅层承压水动态的主要因素。
气候变化使潜水水温产生变化,水温增高减少潜水中溶解气体的数量,加大蒸发,减少水的粘滞性及表面张力,加强径流。
气候因素包括:1、湿度空气的湿度是指空气中水汽的含量,其表示方法及涵义与地下水的关系。
湿度与地下水的关系是空气中饱和水汽含量随温度增高而增加,当相对湿度达到100%时,水汽可以凝结形成降水。
2、大气降水降水是指由大气层中水汽凝结并降落到地表或植被表面的一切液态水与固体水,如雨、雪、雹、雾、露、霜,降水形式分为底层降水和高层降水。
底层降水是低空水汽在地面、地表物体和植被的表面上凝结形成的降水,如雾、露、霜等,高层降水是高空水汽遇冷凝结降落在地表的降水,如雨、雪、雹、霰等。
工程地质中的地下水位变化影响因素地下水位的变化是工程地质中一个重要的影响因素。
地下水位的升降会对工程建设、水资源管理和环境保护等方面产生重要的影响。
本文将探讨影响地下水位变化的因素,并分析其对工程地质的影响。
一、气候变化气候变化是地下水位变化的一个重要因素。
气候的干湿程度直接影响着地下水的补给和消耗速率。
当气候干燥时,地表径流减少,土壤蒸发增加,地下水的补给减少,从而导致地下水位下降;而在潮湿的气候条件下,地表水补给增加,导致地下水位上升。
同时,气候变化也会影响降水量和降水季节的分布,进一步影响地下水位的变化。
二、地表地形地下水位的变化还受到地表地形的影响。
地表地形直接影响着地下水的流动和补给速率。
在山区,由于地势的高低差异,地下水会形成水系,并沿地表地形下降;而在平原地区,地下水则会平缓地流向河流或湖泊。
因此,地表地形的改变将会影响地下水位的变化。
三、地下岩溶地下岩溶是地下水位变化的另一个重要因素。
岩溶地区的地下水位波动较大,主要由于溶蚀岩层的特殊性质。
溶解作用会使岩层的孔隙和裂缝增大,从而促进地下水的流动和储存,导致地下水位的变化。
岩溶地区的地下水位变化对于岩溶地区的工程建设和地质灾害预测具有重要意义。
四、人类活动人类活动也是地下水位变化的一个重要因素。
大量的地下水开采会导致地下水位的下降,从而影响工程建设和地下水资源的可持续利用。
此外,城市建设和工业生产的发展也会对地表径流产生重要影响,进而影响地下水位的变化。
尤其是在城市地区,大量的基建工程和地下排水系统的建设会改变地下水的流动方式,进而影响地下水位的变化。
综上所述,气候变化、地表地形、地下岩溶和人类活动是工程地质中地下水位变化的主要影响因素。
了解和分析这些因素对地下水位的影响,对于工程建设规划和水资源管理具有重要意义。
地下水位的变化将对工程地质产生深远影响,因此,在工程建设过程中,需要充分考虑这些因素,并采取相应的措施来保障工程的安全与可持续发展。
广饶县浅层地下水水位年内动态特征分析浅层地下水是广饶县井灌区的重要水源。
现以广饶县2017年9眼地下水监测井监测资料为依据,绘制浅层地下水水位动态变化曲线,摸清年内浅层地下水动态时空变化特征;通过收集2017年降水、蒸发监测资料,调查统计广饶县井灌区农田灌溉情况,分析影响浅层地下水水位动态变化特征的主要因素;提出减小浅层地下水水位下降的建议,为区域地下水资源的可持续利用和区域经济社会协同发展提供技术支撑。
标签:广饶县;浅层地下水;水位;动态特征;影响因素1、研究区域概况广饶县位于东营市南端,地处太沂山北麓山前冲淤积平原和黄泛平原交迭地带。
全县总面积1138平方公里,境内地形自西南向东北逐渐倾斜,西南部最高高程28米,东北部最低2米,自然坡降0.48‰,区内地势平缓,地貌类型以微地貌为主,包括:缓岗、浅平洼地、微斜平地、河阶地、海滨滩涂等。
水文地质条件分部南北不同,水资源空间分布存在差异。
南部井灌区浅层及深层地下水相对储存丰富,水质较好,取水便利,供水稳定;北部地区浅层地下水为微咸水和咸水,仅深层地下承压淡水可利用,资源量有限,补给困难,开发潜力有限。
2、浅层地下水监测资料情况选用广饶县境内浅层地下水监测井9眼,考虑监测数据具有代表性,监测井远离工厂等地下水严重开采区。
7眼监测井位于小清河以南山前平原井灌区,2眼位于小清河以北黄泛平原,监测方式全部为人工观测。
收集整理完成2017年地下水水位监测资料9站年,均为5日监测井。
同时,调查统计2017年广饶县井灌区年内农作物灌溉用水情况;由于浅层地下水受大气降水和蒸发的影响,因此也收集了广饶县2017年的降水和蒸发资料,其中降水量监测资料8站年,蒸发监测资料2站年。
3、浅层地下水水位年内动态变化特征地下水水位动态在大气降水、蒸發、人工开采、地形地貌、地质构造、岩性等自然和人为因素的综合作用下,处于不停的变化之中,其中最主要的制约因素是大气降水和人工开采。
浅层地下水动态及其影响因素前言研究目的与意义阐述海岸带地下水动态监测之作用与意义(其一,对土壤盐分运移的影响;其二,对植被空间分布和演替的影响;其三,对农田排水),评述前人在该地区的工作,结合拟展开的工作,重点分析已有的不足,点名本次工作的意义2 材料与方法地下水监测井空间布点的原则、监测的方法,所可能获得数据和分析方法1.监测井的布设根据不同的土地利用方式在黄河三角洲海积冲积平原区布置了7口地下水动态监测井,其中有5口井分布于东营市垦利县的黄河口镇,剩下的2口井位于河口区的孤岛镇(图1和表1)。
之中的3口井中安装有地下水动态监测系统(型号为ecolog OTT 800),能够实时监测浅层地下水的水位温度和盐分动态,设备以30分钟为间隔监测地下水动态,每天监测48次,通过GPRS信号向位于中国科学院烟台海岸带研究所内的服务器发送数据,分别在每天的0时、6时、12时、18时各发送一次相应时间间隔内的12个数据文件。
每个数据文件包含7组内容,分别为地下水位(m),地下水温度(℃),电池电压(伏特V,可以指示设备电量及工作状态),地下水电导率(ms/cm),地下水盐度(ppt),地下水总溶解固体(TDS,g/L)和数据传送的GPRS移动信号。
其中电压和移动信号每6小时测一次,地下水盐度和TDS是由电导率根据经验公式计算出的,此过程在监测设备内完成。
其余5口井还未安装在线监测设备。
图1监测井井位分布图在黄河口镇中心轴线沿着黄河由东至西布置5口井,分别为井2、井7、井3、井1和井4,它们之间直线距离分别为3.67Km、1.89Km、9.74Km和1.63Km。
井2位于中国科学院黄河三角洲湿地生态环境试验站内,井1在黄河农场的大田内,这两口井都设有地下水动态监测设备(ecolog OTT800),安装时间分别为2013年10月和2014年5月。
井3、井4、井7位于承包农户的农田内。
相应的位置关系可见表1。
孤岛镇的两口观测井(井5、井6)毗邻,直线距离约260m,距黄河故道约2km。
第二节地下水动态一、地下水动态的概念地下水的水位、水量、水温、水化学成分在各种因素综合影响下,随时间作有规律的变化,称地下水动态。
地下水的水量和水质等要素随时间变化的原因是由于在一定的时间内,地下水补给和排泄不平衡所致。
即某一时段进入含水层的水量和随水带入的物质成分,如多于同时期内从含水层中排出的水量和物质成分,必然引起含水层中水量和物质成分的增加;反之,则产生相应的减少。
这种增加或减少最终反映在地下水动态上。
地下水动态的研究有着实际的意义,如为了合理开发地下水而调节用水;基坑或矿坑排水;地下水资源评价;改良土壤疏干排水等,都需要地下水的动态资料。
此外,分析地下水动态资料,还有助于地下水的形成及循环规律的理论研究。
二、影响地下水动态的因素为了研究地下水动态,首先必须了解在时间和空间方面改变着地下水水量和水质的各种因素。
这些因素可分为两大类:自然因素和人为因素。
自然因素包括:气候、水文、地质、土壤、生物等。
对潜水来说,气候和水文因素是主要的;对深层承压水,地质因素的作用则是主要的。
(一)自然因素1.气候因素气候的变化具有周期性的特点,变化周期可分为多年的、季节的和昼夜的。
与之相适应,对地下水尤其是对潜水的影响,亦可分为昼夜变化、季节变化和多年变化。
降水的分布历时,直接影响潜水的补给。
气温与湿度的变化,影响潜水的蒸发,使其排泄强度及水质发生相应的变化。
对国民经济影响较大的长期供水或排水工程,必须考虑地下水动态的多年变化。
供水应注意多年最低水位;排水要考虑多年最高水位。
季节变化潜水表现最为明显。
如我国东部季风区,潜水位在一年中一般表现为一个峰值和一个谷值。
前者在降雨集中时期,后者在翌年雨季之前。
水位谷值期地下水矿化度高,峰值期由于降水渗入冲淡,矿化度普遍降低。
但在北方半干旱盐渍土分布区,雨季初期,降水将一年中土壤累积的盐分冲洗进入地下水,故地下水矿化度反而增高,在雨季高峰期为最低。
我国西北干旱地区,降水稀少,对地下水的补给作用不大。
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浅层地下水动态及其影响因素前言研究目的与意义阐述海岸带地下水动态监测之作用与意义(其一,对土壤盐分运移的影响;其二,对植被空间分布和演替的影响;其三,对农田排水),评述前人在该地区的工作,结合拟展开的工作,重点分析已有的不足,点名本次工作的意义2材料与方法地下水监测井空间布点的原则、监测的方法,所可能获得数据和分析方法1.监测井的布设根据不同的土地利用方式在黄河三角洲海积冲积平原区布置了7口地下水动态监测井,其中有5口井分布于东营市垦利县的黄河口镇,剩下的2口井位于河口区的孤岛镇(图1和表1)。
之中的3口井中安装有地下水动态监测系统(型号为ecologoTT800),能够实时监测浅层地下水的水位温度和盐分动态,设备以30分钟为间隔监测地下水动态,每天监测48次,通过gpRs信号向位于中国科学院烟台海岸带研究所内的服务器发送数据,分别在每天的0时、6时、12时、18时各发送一次相应时间间隔内的12个数据文件。
每个数据文件包含7组内容,分别为地下水位(m),地下水温度(℃),电池电压(伏特V,可以指示设备电量及工作状态),地下水电导率(ms/cm),地下水盐度(ppt),地下水总溶解固体(TDs,g/L)和数据传送的gpRs 移动信号。
其中电压和移动信号每6小时测一次,地下水盐度和TDs 是由电导率根据经验公式计算出的,此过程在监测设备内完成。
其余5口井还未安装在线监测设备。
图1监测井井位分布图在黄河口镇中心轴线沿着黄河由东至西布置5口井,分别为井2、井7、井3、井1和井4,它们之间直线距离分别为3.67Km、1.89Km、9.74Km和1.63Km。
井2位于中国科学院黄河三角洲湿地生态环境试验站内,井1在黄河农场的大田内,这两口井都设有地下水动态监测设备(ecologoTT800),安装时间分别为20XX年10月和20XX年5月。
井3、井4、井7位于承包农户的农田内。
相应的位置关系可见表1。
孤岛镇的两口观测井(井5、井6)毗邻,直线距离约260m,距黄河故道约2km。
井5旁为稻田,安装有地下水动态监测系统(ecologoTT800),安装时间为20XX年7月;井6则在荒地内,主要植物为芦苇。
表监测井位置及土地利用方式井号井1井2井3井4井5井6井7编号1234567经度118°49'57.67\118°58'43.95\纬度高程m位置37°42'34.23\37°45'53.04\37°45'55.78118°55'2.63\\118°49'12.1437°41'58.09\\118°40'34.6337°55'20.86\\118°40'45.0137°55'23.35\\118°56'17.7237°46'08.18\\距黄河约4.5Km,距渤海约2.00220Km距黄河和渤海分别约为3Km、1.02515Km距黄河约为2Km,距海岸约2.25918Km3.226据黄河约为5Km,距海约20Km 距黄河故道约2Km,距渤海约4.54026Km距黄河故道约2.5Km,距渤海约1.52626Km距黄河约2Km,距渤海海岸约1.61318Km土地利用方式小麦和玉米轮作荒地小麦大豆轮作棉花水稻荒地水稻3、结果与分析部分2.地下水位动态及其影响因素2.1地下水埋深动态研究区域位于黄河三角洲海积冲积平原区,地下水埋深动态主要受大气降水、地表水、渠系入渗的影响,即与气象、水文等因素有关,主要为蒸发型。
一般年内变化可分几个阶段,每年在棉花春播前的3~4月春灌开始,地下水位开始升高,出现一个小峰值;5~6月,为枯水期,水位下降,6月底达到最低值;7~9月为丰水期,水位上升,8月水位达到最高值;10月至次年2月为调整期。
根据在线监测的数据,绘制井1、井2和井5的地下水埋深动态变化曲线(图2),并统计了这三口井的地下水位(表2)。
忽略1号井10月7日地下水埋深的突变,由图中三井的地下水埋深曲线可以看出,井1、井2、井3显示出相似的峰值位置和变化趋势。
其中井2具有明显的周期变化,且以月为周期,再者井2离渤海较近,可以说明潮汐作用对其地下水动态有着显著的影响;井3的地下水动态具有相似的变化规律,但远没有井2那么明显,说明潮汐作用对井5的地下水动态也具有一定的影响;井1未见以月为周期的地下水动态变化规律。
根据表2的地下水埋深统计分析,井1、井2和井5的地下地下水埋深平均值分别为1.727m,1.514m,0.760m,相应的地下水位为0.275m,-0.489m和3.78m,这在一定程度上反映了滨海平原地区浅埋深、水位高的特点。
根据井1和井2的埋深可以看出受海潮影响距海越近,地下水埋深越小,而受地形的影响离海越远,地下水位越高。
井5地下水的浅埋深高水位则是由其地形和土地利用方式造成的,濒临黄河河道和水稻田,有充足的水源补给地下水,使其地下水埋深处于较浅的水平,而抬高的河床则使其水位较高。
从观测期内的地下水变幅来看井1和井2的变幅较大,分别为2.378m和1.907m,井5的观测期较短(约6个月),在此之内有0.76m的地下水变幅,变幅较小。
虽然有很大的地下水变幅,然而结合图2却发现井1的地下水位相对平稳,看不出明显的季节变化,仅在10月7日由于大田的大水漫灌使得地下水位突然急剧升高;而井2的地下水由于潮汐作用而呈现出较为剧烈的震荡变化,但在大的趋势上与井5都呈现出一定的季节性上涨和消落的水位动态特征(如7-9月份)。
表1地下水动态统计分析表井号井1井2井5监测数据量地面高程105741996774192.0021.0254.540地下水埋深最大值2.4382.2441.204最小值0.0600.3370.156变幅 2.3781.9071.048平均值1.7271.5140.760地下水平均水位0.275-0.4893.78020XX/1/719:3020XX/4/13:3020XX/6/2311:3020XX/9/1419:3020XX/12/73:300.00.5井1井2井3地下水埋深(m)1.01.52.02.53.0图2地下水埋深动态曲线2.2地下水埋深影响因素黄河三角洲地区地下水位动态受降水、蒸发、黄河径流量、海洋潮汐、地形地质条件及引黄灌溉等多重因素交互影响、共同作用,其中降水对该地区地下水位的影响面最广、程度最深,是区域地下水位(浅层)动态变化的主要影响因素。
根据三口在线监测井的监测结果可做如下因素分析:井2的地下水动态基本吻合三角洲地区地下水动态变化的普遍规律,此外还受潮汐作用的显著影响,井5的观测时期较短,但可以看出7-9月丰水期地下水位较高的特点,同时也可以看出潮汐作为一个重要的影响因素对地下水动态的作用。
井1距离黄河和渤海相对较远,地表水和潮汐对其影响较小,可以认为其地下水动态是降水与灌溉综合作用的结果,结合井位所处大田耕作方式(小麦玉米轮作),3-4月份春灌地下水位上升,六月份种植玉米,地下水同时受到灌溉和降水的补给地下水位上升,10月上旬种植小麦需要大量的灌溉水,从而导致地下水位急剧上升。
综上,结合三口监测井的地下水动态,可以看出,影响其地下水动态的主要因素为潮汐、灌溉、以及降水。
3.地下水盐分动态及其影响因素3.1地下水盐分动态黄河三角洲海积冲积平原区潜水含盐量年内变化总体较为稳定,降水、灌溉或其它人为扰动会影响局部地区的水质变化。
此外,黄河三角洲生态补水、刁口河流路恢复过水试验、海洋潮汐等对相关区域潜水水质也有一定影响。
图3为井1、井2和井3的地下水电导率的动态曲线,表3为相应的统计值。
由图3可以看出井1电导率在10月上旬大水灌溉前相对比较平稳,而灌溉后电导率突然减小,之后又快速的回升;井2电导率全年平稳;井5在7-9月有较大的动态变化之后趋于稳定。
结合表3可以看出井2总溶解固体平均值高达28.81g/L,已接近海水的水平,且变幅较小,考虑到井2离渤海较近,地下水位动态直接受海潮的影响,可以认为该处地下水与海水有直接的水力联系;井5的TDs也高达25.63g/L,其盐分动态变化与地下水位同步,水位越高,盐分越低;而井1由于处于已耕种多年的大田,且远离渤海,地下水盐分及其赋水土层长期在灌溉作用下得到淡化和淋洗,所以TDs较其他两口井低,为15.73g/L。
表2地下水电导率统计分析表井号井1井2井3总数据量10440199917419平均值15.73228.81325.631最小值0.6224.7614.06最大值20.3731.8127.7变幅19.757.0513.6430TDs(g/L)20XX0井1井2井520XX/10/1020XX/12/1020XX/2/1020XX/4/1020XX/6/1020XX/8/1020XX /10/1020XX/12/10时间图3地下水电导率动态图3.2影响因素浅层地下水矿化度的形成、含量及动态变化与其地质构造、地层岩性、古地理及古气候环境、气象、水文、降水及地表水体的深入补、地下水侧向补给和地下水中主要离子的溶解度以及蒸发浓缩作用、地貌等因素的综合影响有直接关系。
根据井1所处的地形地貌及其地下水盐分的动态规律,可以看出影响其地下水盐分的主要因素为灌溉入渗稀释和地下水盐分的对流补给;井2地下水稳定的高含盐量,可能是由于海水入渗补给造成的,此外夏季高温丰水期地下水盐分升高,可能是降水将土壤盐分淋洗至浅层地下水的缘故;井5地下水盐分在丰水期随水位的升高而降低,是因为井旁稻田有蓄积降水的效果,从而直接入渗稀释地下水。
4、结论最后,小编希望文章对您有所帮助,如果有不周到的地方请多谅解,更多相关的文章正在创作中,希望您定期关注。
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