地下水动态与均衡
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水文地质学基础A教学大纲01.教学单位名称:环境与资源学院02.课程代码:64200303.课程名称:水文地质学基础A04.课程英文名称:Foundation of Hydrogeology05.课程类别:学科基础课06.课程性质:必修07.课程学时:48学时,其中包含实验8学时08.课程学分:309.授课对象:地下水科学与工程/水文与水资源工程.开课学期:4学期(春季)10.选用教材:张人权主编:《水文地质学基础》,地质出版社,2011年,第六版.主要参考书:[1]薛禹群主编:《地下水动力学》,地质出版社,2001年,第二版[2]沈照理等编著:《水文地质学》,科学出版社,1985年[3]R.H.布朗等编,赵耿忠、叶寿征等译:《地下水研究》,学术书刊出版社,1989 年[4]任天培主编:《水文地质学》,地质出版社,1986年[5]霍崇仁等编:《水文地质学》,水利电力出版社,1986年[6]朱学愚、钱孝星编著:《地下水资源评价》,南京大学出版社,1987年[7]R.A.费里泽著,吴静芳译:《地下水》,地质出版社,1987年[8]石振华,李传尧主编:《城市地下水工程与管理手册》,中国建筑工业出版社,1993年[9]王大纯,张人权等主编:《水文地质学基础》,地质出版社,1995年,第五版.大纲执笔人:11.课程中文简介:水文地质学基础是水文与水资源工程、地下水科学与工程专业的学科基础课。
课程主要讲授水文地质学的基本概念、地下水运动的基本规律、地下水化学成分的形成作用、地下水动态与均衡、不同类型地下水的基本特征等,为本专业的其它课程学习奠定良好基础。
12.课程英文简介:Foundation of Hydrogeology is a specialized course in Groundwater Science and Engineering, and Hydrology and Waler Resources Engineering. The course inlroduces the basic concepts in hydrogeology, the physical mechanics of groundwater flow, the hydrogeochemical characterizations and processes, groundwater regime and balance, and groundwater types. The knowledge herein forms the foundation of learning the hydrogeology.13.京程装承任务、教学目的和教学要求教学任务:本课程主要讲授地下水的功能,水文循环及其影响因素,岩石的空隙类型及地下水类型,地下水运动的基本规律,地下水化学成分的形成作用及水化学分析表示方法,地下水的补给与排泄,地下水系统,地下水动态与均衡,孔隙水、裂隙水和岩溶水的基本特征等基础理论和方法。
《水文地质学基础》试卷一班级学号姓名成绩一.填空题(30 分)1.从成因角度分析,粘性土空隙主要组成有、和(3 分)2.上升泉按其出露原因可分为:、和(3 分)3.地下水含水系统按岩石空隙特征可分为、和。
(3 分)4.由地下水蒸发排泄作用,形成土壤盐碱化的条件是、和。
(3 分)5.上层滞水是指分布在带中,局部之上,岩层空隙之中的水。
(4 分)6.导水断层具有独特的水文地质意义,它可以起到作用。
(3 分)7.控制岩溶发育最活跃最关键的因素是。
(2 分)8.水文循环按循环途径不同可分为和。
(2 分)9.地下含水系统的补给来源有:、、、和的补给。
(5 分)10.岩石中的空隙是地下水的和。
(2 分)二.是非判断题(每题 3 分,共15 分)1.地下水含水系统从外界获得盐分的过程也称补给。
()2.承压水头是指井中静止水位到承压含水层顶板的距离。
()3.当地下水位高于河水位时,地下水必然向河水排泄。
()4.通常情况下,在洪积扇顶部打井,井打的越深,井中水位埋深也越大。
()5.当地下水位埋深小于最大毛细上升高度时,水位埋深越大,给水度也越大。
()三.选择题(每题3 分,共15 分)1.达西定律对下列条件适用()A.层流、稳定流;B.层流、非稳定流;C.层流、稳定流和非稳定流;D.层流、紊流2.砂砾类松散岩石的透水性主要取决于()A.孔隙度大小;B.排列方式;C.颗粒直径大小;D.结构3.地下水流网中流线与等势线()A.正交;B.斜交;C.相交;D.平行4.渗入-径流型地下水循环的长期结果,使地下水向()方向发展。
A.溶滤淡化; B.水质不变; C.溶滤咸化; D. A 或B。
5.在天然条件下,控制一个地区地下水动态的主要轮廓的影响因素是()。
A 水文因素,B 气象因素,C 地质因素,D 人类活动四.根据图4-1 条件,回答下列问题。
(20 分)4.1在图中画出示意流网;(图中“ ”表示地下分水线)。
(5 分)观1甲乙. . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 砂土. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .粘性土图4-14.2在甲、乙处各打一口井,要求井的深度不同,且甲井水位比乙井水位高。
地下水动态长期观测一、地下水动态长期观测的目的与任务(一)相明各种不同因素的综合作用对地下水的水位、水量、物理性质、化学成分以及细菌成分的影响变化。
通过地下水动态长期观测,可以了角地下水开采量和水位降深之间的关,以利于合理的调整开采水量,或者有计划地对地下水进行人工回灌。
(二)相清地下水与地表水体之间的动态联系。
(三)提供地下水资源评价所需要的水文地质参数。
通过长期观测工作后,相明不同水文地质单元、不同含水层的地下水动态规律,得出地下水动态要素随时间和空间变化的资料,以利于地下水资源计算和提出水资源管理措施等。
二、长期观测站网的建立和组织根据研究地下水动态的具体任务不同,水文地质观测站网一般分为两种:区域性的水文地质观测站网:也叫基本网,积累主要水文地质单元中地下水动态的多年观测资料,以查明区域性地下水动态规律。
专门性的水文地质观测站网:是为专门目的或特殊要求而建立的观测站网,常常是在水文地质勘察工作中按要解决的具体问题而组织观测的。
(一)观测点的选择观测点是观测站网的基本单位,应充分利用已有钻孔、水井及泉作为观测点,而且一定要选择水文地质条件有代表性而且井(孔)结构、地层剖面和井深都清楚,无人为干扰,能作长期使用的井(孔)。
一般不专门施工坦目的的观测孔。
利用泉作观测点要注意泉水协态的代表性和典型性以及其涌水量观测是否方便等。
(二)观测占的结构与安装长期观测孔的结构可以分为完整孔与不完整孔。
后者的深度最少要达最低水位以下数米。
孔径一般不要小于200mm。
对第四系含水层的潜水或承压水观测孔,在上部要安装观测套管,含水层部位要安装过滤管,底部要安装沉淀管,孔口要加保护帽。
对分层观测的井(孔)要严格进行止水,保证止水的位置正确。
分层观测井(孔)可采用同孔并列或同心式观测管设置。
基岩观测孔可直接将观测管固定在孔底基岩面上,下部不再下管。
观测孔安装时,在下管前要实测井深,为了防止从孔口掉入杂物,应将孔口管高出地面0.5m,并在孔口加盖上锁。
《地下水科学概论》一、名词解释。
第一章地下水分布1. 地下水:分布在地下岩石空隙之中的水。
2.岩石的透水性:岩石允许水透过的能力。
3. 结合水:由于固体颗粒表面的静电作用而吸附在颗粒表面的水。
4. 重力水:重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力,因而能在自身重力作影响下运动的那部分水。
5. ★☆毛细水:在毛细力作用,水从地下水面沿着细小空隙上升到一定高度,形成一个毛细水带6. 支持毛细水:由于毛细力的作用,水从地下水面沿孔隙上升形成一个毛细水带,此带中的毛细水下部有地下水面支持。
7.孔角毛细水:在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水。
8. 悬挂毛细水:由于上下弯液面毛细力的作用,在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。
9. 空隙:地下岩石中没有被固体颗粒或固体骨架占据的那一部分空间。
10. 多孔介质:含有空隙的固体称为多孔介质。
11.孔隙:松散的(或未固结的)固体颗粒之间或颗粒集合体之间的空隙。
12.★孔隙度:某一体积的孔隙介质中孔隙体积与孔隙介质体积之比。
13. ★孔隙比:某一体积孔隙介质内孔隙体积与固体颗粒体积之比14. 有效空隙:相互连通而能使水流通过的孔隙称为有效空隙。
15. 孔隙介质的比表面积:一定体积的孔隙介质中所有颗粒的总面积与孔隙介质体积之比。
16.裂隙:固结的和坚硬的岩石在成岩过程中或成岩以后由于受到一些地质营力的作用而形成的沿一定平面方向展布的空隙。
17.★裂隙率:一定体积的裂隙介质内裂隙的体积与裂隙介质体积之比。
18.溶穴:可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。
19.岩溶率:一定体积的岩溶介质内溶穴的体积与岩溶介质体积之比。
20. ☆容水度:一定体积的多孔介质完全被水饱和时所能容纳的水的体积与多孔介质体积之比。
21.★持水度:地下水位下降一个单位深度,单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。
22. ★☆给水度:一定体积的饱水多孔介质在重力作用下释放出的水体积与多孔介质体积之比(重力给水度:地下水位下降一个单位深度,从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体,在重力作用下释出的水的体积)。
第二章水文循环中的地下水§1 自然界中水的分布、循环1.1 自然界中水的分布1.1.1 地球上水储量的分布水储量是从静止的观点来考虑水的储存体积;地球上的水储量为13.6亿km3,其中海洋水量占96.54%。
只有3.46%的水分布于陆地。
陆地上的水虽然相对少得多,但它在与人类有关的自然地理环境中起着重要的作用。
这说明,地球上的水储量在空间上的分布极不均匀。
1.1.2 地球上淡水储量的分布∙全球的淡水储量很少,仅占总储量的2.53% ,分布同样不均匀。
∙地下淡水量是可观的,地下淡水不仅量大,而且分布较广;但大部分埋藏深难利用,仅很少部分浅层水可供利用。
∙目前人类较易利用的淡水量仅占全球淡水的0.3%,仅占全球总储水量的十万分之七。
1.1.3 地球上的水资源∙水资源是从循环和更新的观点来计算水资源量,其特点是:可流动性和可再生性。
∙地球上的水资源主要指两部分:地表水资源和地下水资源。
∙水资源量的表示:地表水资源量多以多年平均河川径流量来表示;地下水资源是以可恢复的浅层地下水的天然资源来表征。
∙全球淡水资源分布:淡水资源短缺,地区分布极不平衡。
由分布图可以看出:淡水缺乏地区主要分布在非洲大部、亚洲南部、澳洲、北美部分地区。
∙我国水资源分布:分区:一级区共10个,分为两部分:北方六区和南方四区,两部分的水资源量具有明显差别。
根据2006年水资源年报,全国水资源一级区水资源量见表。
可见,南方四区的面积远小于北方六区,而水资源总量却是后者的4倍以上。
反映我国水资源分布的极不均匀。
∙1.2 自然界中水的循环∙自然界的水循环是由大循环和小循环组成的。
小循环指由海洋表面蒸发的水汽,又以降水形式落回海洋;或由大陆表面蒸发的水汽仍以降水形式落回地表,这种就地蒸发、就地形成降水的局部循环称小循环。
而大循环则指发生在海陆之间的水循环,即由海洋表面蒸发的水汽,随气流带到大陆上空,形成降水落回地面,再通过地表及地下径流返回海洋。
地下水科学与工程专业课程思政教学改革研究——以《水文地质学基础》课程为例摘要:围绕立德树人根本目标,以地下水有关学科发展和社会的需求为导向,针对地下水科学与工程专业课程特点,开展课程思政教学改革研究,对贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述以及教育部有关文件精神具有重要意义。
本次研究,以《水文地质学基础》课程为例,探讨了课程思政有关教学内容、方式与评价改革的内容与方法,以及对专业教师课程思政意识的培养举措。
其研究成果,目前已在河北地质大学地下水科学与工程、水文与水资源工程、环境工程等专业教学中进行了推广应用,取得了满意的效果。
关键词:地下水科学与工程;课程思政;水文地质学1.引言“地下水科学与工程”作为一门学科,兼具形成历史悠久、现代气息浓厚以及前景无限广阔的特点。
该学科最早在19世纪由欧洲的学者提出,20世纪30~40年代,逐渐形成较完整系统的独立学科。
20世纪90年代后期,逐渐与其他学科交叉形成了一门跨学科的综合性学科。
发展至今,该学科研究的有关地下水安全与保护问题、地下水环境灾害防治问题等科学问题与技术,已经成为了国家社会经济发展的迫切需要(林学钰,2007;肖长来等,2012)。
河北地质大学于1953年建校并设立了水文地质专业,该专业后调整为地下水科学与工程专业。
2009年地下水科学与工程专业被评为河北省特色专业,2010年该专业又获评为国家级特色专业。
经过多年的建设,该专业分别在2019年和2020年被批准成为了河北省省级一流本科专业建设点以及国家级一流本科专业建设点。
在70年的办学历史中,经过几代人的努力和传承,现已成为我国地下水科学与工程专业人才培养基地,为国家培养了几千名水文地质人才,涌现出一大批杰出人才。
为了贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述以及教育部有关文件精神,将正确的价值观融入到对地下水科学与工程专业学生知识传授与能力培养过程中,帮助学生塑造正确的世界观、人生观与价值观,就需要相关专业教师稳步推进专业课程思政教学改革和育人模式创新。
水文地质学基础教学大纲课程编号:05004-5 学时:50 学分:2.5一、课程性质和目的本课程是水文学及水资源工程专业的专业基础课,主要阐述地下水形成、赋存和运动的一般规律,目的是建立起水文地质学的一些基本概念、原理和基本方法,为后续的专业课奠定基础。
二、课程的基本内容《水文地质学基础》课程主要讲授地下水科学的基本概念、基本原理和基本方法,课程内容是构建学生专业知识体系的基础框架。
通过《水文地质学基础》的学习,学生能深入理解地下水赋存空间的特征,地下水的形成与分布,地下水的埋藏条件,运动机制与规律,地下水物理化学成分的基础理论,地下水系统的基本概念,地下水补给径流与排泄,地下水的动态与均衡,以及地下水资源与环境等基本概念与基本原理,在此基础上初步掌握分析与解决水文地质问题的方法与思路,并为后续的专业课奠定基础。
基本内容1. 序言:了解课程研究内容和学科发展历史和趋势;掌握地下水功能。
2. 自然界的水循环:了解地球上的水与量的分布,简介我国的水循环状况与水量分布特征;掌握水文循环与地质循环的概念。
3. 岩石中的空隙:掌握岩土中空隙的三种类型孔隙、裂隙和溶穴;重点掌握孔隙的大小、多少(空隙率)的表征及其影响因素;了解不同空隙的特征与他们之间的差异。
4. 空隙中的水与水理性质:掌握空隙中水的存在形式,了解结合水、重力水、毛细水的特点;重点掌握岩土孔隙度、给水度、持水度的概念和他们的关系,以及影响因素;了解容水度、含水量、透水性的概念。
5. 地下水的赋存与分类:掌握包气带与饱水带,含水层、隔水层与(弱)透水层的定义,地下含水系统的概念;了解地下水划分依据与划分类型;掌握潜水、承压水与上层滞水的概念、划分与表示方法,以及其相互转化条件。
6. 地下水运动基本规律:重点掌握达西定律及其表示方法,并理解渗透流速、过水断面、水力梯度、渗透系数的概念和物理含义;掌握均质各向同性介质中定性流网的绘制方法,学习流网在水文地质问题分析中的应用。
第六章地下水动态与均衡的研究 (1)§1 地下水动态和均衡的概念 (1)§2 研究地下水动态与均衡的意义 (1)§3 地下水动态和均衡研究的基本任务 (2)§4 地下水动态与均衡的监测项目 (3)§5 地下水动态的成因类型及主要特征 (5)§6 地下水均衡要素的测定方法 (6)思考题 (14)第六章地下水动态与均衡的研究§1 地下水动态和均衡的概念地下水资源和其它矿产资源的最主要区别是,其量和质总是随着时间而不停地变化着。
所谓地下水动态即是指表征地下水数量与质量的各种要素(如水位、泉流量、开采量、溶质成分与含量、温度及其它物理特征等)随时间而变化的规律。
其变化规律可以是周期性的变化,也可以是趋势性的变化。
变化的周期可以是昼夜的(如月球引力导致的固体潮),也可以是季节性的或者是多年的。
其变化的速率,在天然状态下一般具较明显的周期性,或具极为缓慢的趋势性。
在人为因素(开采或排除)的影响下,其变化率可大大加强。
这种迅速的变化,可能对地下水本身和环境带来严重的后果。
地下水的质与量之所以变化,主要是由于水量和溶质成分在补充和消耗上的不平衡所造成的。
所谓地下水均衡,就是指这种在一定范围、一定时间内,地下水水量、溶质含量及热量等的补充(流入)与消耗(流出)量之间的数量关系。
当补充与消耗量相等时,地下水(量与质)处于均衡状态;当补充量小于消耗量时,地下水处于负均衡状态;当补充量大于消耗量时,地下水处于正均衡状态。
地下水在天然条件下,一般多处于均衡状态;在人为活动影响下,则可能出现负均衡或正均衡状态。
从上述概念可知,地下水动态与均衡之间存在着互为因果的紧密联系。
地下水均衡是导致动态变化的实质,即导致动态变化的原因;而地下水动态则是地下水均衡的外部表现,即动态变化的方向与幅度是由均衡的性质和数量所决定的。
§2 研究地下水动态与均衡的意义研究地下水动态与均衡,对于认识区域水文地质条件、水量和水质评价,以及水资源的合理开发与管理,都具有非常重要的意义。
任何目的、任何勘查阶段的水文地质调查,都必须重视地下水动态与均衡的研究工作。
由于对地下水动态规律的认识,往往要经过相当长时间的资料积累才能得出结论,因此在水文地质调查时,应尽早开展地下水动态与均衡研究。
其研究意义具体表现在:(1)在天然条件下,地下水的动态是地下水埋藏条件和形成条件的综合反映。
因此,可根据地下水的动态特征分析、认识地下水的埋藏条件、水量、水质形成条件和区分不同类型的含水层。
(2)地下水动态是均衡的外部表现,故可利用地下水动态资料去计算地下水的某些均衡要素。
如根据次降水量、潜水位升幅和潜水含水层给水度计算大气降水的入渗系数;根据潜水位的升幅或降幅计算地下水的储存量及潜水的蒸发量等。
(3)由于地下水的数量与质量均随着时间而变化,因此一切水量、水质的计算与评价,都必须有时间的概念。
如对同一含水层来说,在雨季、旱季、丰水年、枯水年,其水资源数量与水质都可能大不一样。
因此,地下水动态资料是地下水资源评价和预测时必不可少的依据。
(4)用任何方法计算的地下水允许开采量,都必须能经受地下水均衡计算的检验;任何地下水开采方案,都必须受地下水均衡量的约束。
为尽可能地减少开采地下水引起的负作用,开采量一般不能超过地下水的补给量,即不应破坏地下水的均衡状态。
(5)研究地下水的均衡状态,可预测地下水水量、水质及与地下水有关的环境地质作用的变化及总体发展趋势。
因此,在各种目的的水文地质勘探中,都规定进行一定时期的地下水长期观测,以便进行地下水动态与均衡的研究。
勘探阶段愈详细,长期观测工作量愈大,要求的精确度愈高。
§3 地下水动态和均衡研究的基本任务一、研究地下水动态的基本任务(1)正确布设地下水动态监测网点,对动态监测的频率、监测次数及监测时间作出科学的规定。
地下水动态监测点的布置形式和位置,主要决定于水文地质调查的主要任务。
动态监测成果要满足水文地质条件的论证,地下水水量、水质评价及水资源科学管理方案制定等方面的要求。
对干不同的勘查阶段,对以上要求各有侧重。
为阐明区域水文地质条件服务的动态监测工作,其主要任务在于查明区域内地下水动态的成因类型和动态特征的变化规律。
因此,监测点一般应布置成监测线形式。
主要的监测线应穿过地下水不同动态成因类型的地段,沿着区域水文地质条件变化最大的方向布置。
对不同成因类型的动态区,不同含水层,地下水的补给、径流和排泄区,均应有动态监测点控制。
为地下水水量、水质计算与资源管理服务的动态监测工作,其主要任务是:为建立数学模型、水文地质参数分区及选择参数提供资料。
鉴于地下水数值模型在地下水水量、水质评价与管理工作中的广泛应用,要求将相应的动态监测点布置成网状形式,以求能控制区内地下水流场及水质变化。
对流场中的地下分水岭、汇水槽谷、开采水位降落漏斗中心、计算区的边界、不同水文地质参数分区及有害的环境地质作用已发生和可能发生的地段,均应有动态监测点控制。
地下水动态的监测点,除井、孔外,还应充分利用区内已有的地下水天然及人工水点。
对有关的地表水体、各种污染源,以及有害的环境地质现象,亦应进行监测。
科学规定地下水动态项目的监测频率、监测次数和时间,对于获得真实、完整的动态资料十分重要。
对于不同的监测项目,监测的频率、次数和时间的具体要求虽有不同,但其总的原则是一致的,即要求按规定的监测频率、次数和时间所获得的地下水动态资料,应能最逼真地反映出年内地下水动态变化规律。
以上问题的具体要求,可参阅有关水文地质勘查和地下水动态观测规范。
需强调的是,为了能从动态变化规律中分析出不同动态要素(监测项目)间的相互联系,对各监测项目的监测时间,在一年中至少要有几次是统一的。
(2)根据所获得的地下水动态监测资料,分析地下水动态的年内及年际间的变化规律。
动态变化规律,主要是指某种动态要素随时间的变化过程、变化形态及变幅大小等的水文地质意义,变化的周期性与趋势性,并通过不同监测项目动态特征的对比,确定它们之间的相关关系。
(3)根据所获得的各种动态资料,考虑各种影响因素(水文、气象、开采或人工补给地下水等)的作用,确定区内地下水的成因类型。
为认识区域地下水的埋藏条件,水质、水量的形成条件及有害环境地质作用的产生和发展原因等,提供动态上的佐证。
二、地下水均衡研究的基本任务(1)为进行均衡研究,首先要确定均衡区的范围及边界的位置与性质。
当区域较大,各地段的地下水均衡要素组成又不相同时,应划分均衡亚区。
为便于均衡计算,每个均衡区(或亚区)最好是一个相对独立的水文地质单元。
均衡区的边界最好是性质比较明确、位置比较清楚的某一自然边界(或地质界线)。
(2)确定均衡区内地下水均衡要素的组成及地下水水量或水质均衡方程的基本形式。
在建立方程时,应考虑到,同一均衡区在不同的时段,其均衡要素的组成可能是不同的。
因此,在均衡计算之前,还应划分出均衡计算的时段,即确定出均衡期。
(3)通过直接(野外实测或室内测定)或间接(参数计算)方法,确定出地下水各项均衡要素值,为地下水水量、水质的计算与预测提供基础数据。
(4)通过区域水均衡计算,确定出区内地下水的均衡状态,预测某些水文地质条件的变化方向,为制定合理的地下水开发方案及科学管理措施提供基本依据。
§4 地下水动态与均衡的监测项目一、地下水动态监测项目对大多数水文地质勘查任务来讲,地下水动态监测的基本项目都应包括地下水水位、水温、水化学成分和井、泉流量等。
对与地下水有水力联系的地表水水位与流量,以及矿山井巷和其它地下工程的出水点、排水量及水位标高也应进行监测。
水质的监测,一般是以水质简分析项目作为基本监测项目,再加上某些选择性监测项目。
选择性监测项目是指那些在本地区地下水中已经出现或可能出现的特殊成分及污染物质,或被选定为水质模型模拟因子的化学指标。
为掌握区内水文地球化学条件的基本趋势,可在每年或隔年对监测点的水质进行一次全分析。
地下水动态资料,常常随着观测资料系列的延长而具有更大的使用价值,故监测点位置确定后,一般都不要轻易变动。
二、地下水的均衡项目(或均衡要素)地下水的均衡包括水量均衡、水质均衡和热量均衡等不同性质的均衡。
不同性质均衡方程的均衡项目(均衡要素),也就必然有所区别。
在多数情况下,人们首先关注的还是水量问题,而水量均衡又是其它两种均衡的基础。
因此,下面着重讨论水量均衡的组成项目。
根据质量守恒定律,在任何地区,在任一时间段内,地下水系统中地下水(或溶质或热)的流入量A (或补充量)与流出量B (或消耗量)之差,恒等于该系统中水(溶质或热)储存量的变化量ΔW 。
据此,我们可直接写出均衡区在某均衡期内的各类水量均衡方程。
总水量均衡方程的一般形式为:B A W -=∆进一步写为(单位面积): )()(22221111R W Z Y R W Z Y X P V h +++-++++=++∆μ 式中:μΔh ––––潜水储存量的变化量,其中,μ为潜水位变动带内岩石的给水度或饱和差,Δh 为均衡期内潜水位的变化值;V ,P ––––分别为地表水体和包气带水储存量的变化量;X ––––降水量;Y 1,Y 2––––地表水的流入和流出量;Z 1,Z 2––––凝结水量和蒸发量(包括地表水面、陆面和潜水的蒸发量);W 1,W 2––––地下径流的流入和流出量;R 1,R 2––––人工引入和排出的水量。
潜水水量均衡方程的一般形式为:)''()''(222111R Z W W R Z W Y X h s f f +++-++++=∆μ式中:X f ––––降水入渗量;Z 1’,Z 2’––––潜水的凝结补给量及蒸发量;W s ––––泉的流量;Y f ––––地表水对潜水的补给量;R’1,R’2––––人工注入量和排出量;其余符号同前式。
承压水的水量均衡方程,比潜水为简,常见形式为: )()(2211*k R W E W h +-+=∆μ式中:μ*––––承压含水层的弹性给水度(贮水系数);E 1––––越流补给量;R 2k ––––承压水的开采量;其余符号同前式。
对于不同条件的均衡区及同一均衡区的不同时间段,均衡方程的组成项可能增加或减少。
如:当地下水位埋深很大时,Z’1和Z’2常常忽略不计。
分析上述各水量均衡方程,可清楚地看到,一切水量均衡方程均由三部分组成,即均衡期内水量的变化量(ΔW)、地下水系统的补给量(或流入量A )和消耗量(或流出量B )。
在补给量中,最重要的是降水入渗量(X f )、地表水入渗量(Y f )、地下径流的流入量(W 1);在某些情况下,越流补给量(E 1)和人工注入量(R’1)也有较大意义;在消耗量中,最重要的是潜水的蒸发量(Z’1)、地下径流的流出量(W 2)、地下水的人工排泄量(R’2和R 2k );有时,泉水的溢出量(W s )和越流流出量(E 2)也很有意义。