地下水动态与均衡

第六章地下水动态与均衡得研究 (1)

§1 地下水动态与均衡得概念 (1)

§2 研究地下水动态与均衡得意义 (1)

§3 地下水动态与均衡研究得基本任务 (2)

§4 地下水动态与均衡得监测项目 (3)

§5 地下水动态得成因类型及主要特征 (5)

§6 地下水均衡要素得测定方法 (6)

思考题 (12)

第六章地下水动态与均衡得研究

§1 地下水动态与均衡得概念

地下水资源与其它矿产资源得最主要区别就是,其量与质总就是随着时间而不停地变化着。所谓地下水动态即就是指表征地下水数量与质量得各种要素(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)随时间而变化得规律。其变化规律可以就是周期性得变化,也可以就是趋势性得变化。变化得周期可以就是昼夜得(如月球引力导致得固体潮),也可以就是季节性得或者就是多年得。其变化得速率,在天然状态下一般具较明显得周期性,或具极为缓慢得趋势性。在人为因素(开采或排除)得影响下,其变化率可大大加强。这种迅速得变化,可能对地下水本身与环境带来严重得后果。

地下水得质与量之所以变化,主要就是由于水量与溶质成分在补充与消耗上得不平衡所造成得。所谓地下水均衡,就就是指这种在一定范围、一定时间内,地下水水量、溶质含量及热量等得补充(流入)与消耗(流出)量之间得数量关系。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得紧密联系。地下水均衡就是导致动态变化得实质,即导致动态变化得原因;而地下水动态则就是地下水均衡得外部表现,即动态变化得方向与幅度就是由均衡得性质与数量所决定得。

§2 研究地下水动态与均衡得意义

研究地下水动态与均衡,对于认识区域水文地质条件、水量与水质评价,以及水资源得合理开发与管理,都具有非常重要得意义。任何目得、任何勘查阶段得水文地质调查,都必须重视地下水动态与均衡得研究工作。由于对地下水动态规律得认识,往往要经过相当长时间得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,地下水得动态就是地下水埋藏条件与形成条件得综合反映。因此,可根

据地下水得动态特征分析、认识地下水得埋藏条件、水量、水质形成条件与区分不同类型得含水层。

(2)地下水动态就是均衡得外部表现,故可利用地下水动态资料去计算地下水得某些均衡要素。如根据次降水量、潜水位升幅与潜水含水层给水度计算大气降水得入渗系数;根据潜水位得升幅或降幅计算地下水得储存量及潜水得蒸发量等。

(3)由于地下水得数量与质量均随着时间而变化,因此一切水量、水质得计算与评价,都必须有时间得概念。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,地下水动态资料就是地下水资源评价与预测时必不可少得依据。

(4)用任何方法计算得地下水允许开采量,都必须能经受地下水均衡计算得检验;任何地下水开采方案,都必须受地下水均衡量得约束。为尽可能地减少开采地下水引起得负作用,开采量一般不能超过地下水得补给量,即不应破坏地下水得均衡状态。

(5)研究地下水得均衡状态,可预测地下水水量、水质及与地下水有关得环境地质作用得变化及总体发展趋势。

因此,在各种目得得水文地质勘探中,都规定进行一定时期得地下水长期观测,以便进行地下水动态与均衡得研究。勘探阶段愈详细,长期观测工作量愈大,要求得精确度愈高。

§3 地下水动态与均衡研究得基本任务

一、研究地下水动态得基本任务

(1)正确布设地下水动态监测网点,对动态监测得频率、监测次数及监测时间作出科学得规定。

地下水动态监测点得布置形式与位置,主要决定于水文地质调查得主要任务。动态监测成果要满足水文地质条件得论证,地下水水量、水质评价及水资源科学管理方案制定等方面得要求。对干不同得勘查阶段,对以上要求各有侧重。

为阐明区域水文地质条件服务得动态监测工作,其主要任务在于查明区域内地下水动态得成因类型与动态特征得变化规律。因此,监测点一般应布置成监测线形式。主要得监测线应穿过地下水不同动态成因类型得地段,沿着区域水文地质条件变化最大得方向布置。对不同成因类型得动态区,不同含水层,地下水得补给、径流与排泄区,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得动态监测工作,其主要任务就是: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得广泛应用,要求将相应得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。对流场中得地下分水岭、汇水槽谷、开采水位降落漏斗中心、计算区得边界、不同水文地质参数分区及有害得环境地质作用已发生与可能发生得地段,均应有动态监测点控制。

地下水动态得监测点,除井、孔外,还应充分利用区内已有得地下水天然及人工水点。对有关得地表水体、各种污染源,以及有害得环境地质现象,亦应进行监测。

科学规定地下水动态项目得监测频率、监测次数与时间,对于获得真实、完整得动态资料十分重要。对于不同得监测项目,监测得频率、次数与时间得具体要求虽有不同,但其总得原则就是一致得,即要求按规定得监测频率、次数与时间所获得得地下水动态资料,应能最逼真地反映出年内地下水动态变化规律。

以上问题得具体要求,可参阅有关水文地质勘查与地下水动态观测规范。

需强调得就是,为了能从动态变化规律中分析出不同动态要素(监测项目)间得相互联系,对各监测项目得监测时间,在一年中至少要有几次就是统一得。

(2)根据所获得得地下水动态监测资料,分析地下水动态得年内及年际间得变化规律。动态变化规律,主要就是指某种动态要素随时间得变化过程、变化形态及变幅大小等得水文地质意义,变化得周期性与趋势性,并通过不同监测项目动态特征得对比,确定它们之间得相关关系。

(3)根据所获得得各种动态资料,考虑各种影响因素(水文、气象、开采或人工补给地下水等)得作用,确定区内地下水得成因类型。为认识区域地下水得埋藏条件,水质、水量得形成条件及有害环境地质作用得产生与发展原因等,提供动态上得佐证。

二、地下水均衡研究得基本任务

(1)为进行均衡研究,首先要确定均衡区得范围及边界得位置与性质。当区域较大,各地段得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)最好就是一个相对独立得水文地质单元。均衡区得边界最好就是性质比较明确、位置比较清楚得某一自然边界(或地质界线)。

(2)确定均衡区内地下水均衡要素得组成及地下水水量或水质均衡方程得基本形式。在建立方程时,应考虑到,同一均衡区在不同得时段,其均衡要素得组成可能就是不同得。因此,在均衡计算之前,还应划分出均衡计算得时段,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、水质得计算与预测提供基础数据。

(4)通过区域水均衡计算,确定出区内地下水得均衡状态,预测某些水文地质条件得变化方向,为制定合理得地下水开发方案及科学管理措施提供基本依据。

§4 地下水动态与均衡得监测项目

一、地下水动态监测项目

对大多数水文地质勘查任务来讲,地下水动态监测得基本项目都应包括地下水水位、水温、水化学成分与井、泉流量等。对与地下水有水力联系得地表水水位与流量,以及矿山井巷与其它地下工程得出水点、排水量及水位标高也应进行监测。

水质得监测,一般就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。选择性监测项目就是指那些在本地区地下水中已经出现或可能出现得特殊成分及污染物质,或被选定为水质模型模拟因子得化学指标。为掌握区内水文地球化学条件得基本趋势,可在每年或隔年对监测点得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得延长而具有更大得使用价值,故监测点位置确定后,一般都不要轻易变动。