地下水水文学 Groundwater Hydrology

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1 地下水水文学 Groundwater Hydrology
讲授：肖长来 吉林大学环境与资源学院 水文水资源系 2005年10月

2 习题一 潜水等水位线图的编制 习题二 潜水化学成分形成的分析 习题三 读水文地质图
地下水水文学习题 习题一 潜水等水位线图的编制 习题二 潜水化学成分形成的分析 习题三 读水文地质图

3 潜水等水位线图----1.编图目的及意义 1.1 编图的目的 通过本次实习达到下列目的：
(1) 掌握编制潜水等水位线图和潜水埋藏深度图这两种图件的方法。 (2) 学会运用这两种图件分析水文地质条件，解决实际问题。

4 潜水等水位线图----1.编图目的及意义 1.2 编制等水位线图的意义
潜水面是一个起伏不平的连续变化的曲面，反映该曲面形状的由一系列水位高程相同点的连线所构成的平面图称为潜水等水位线图。 等水位线图在水文地质图系中是最基本图件之一，具有一定的实用价值，常可以研究和解决下列问题。 (1) 确定地下水的流向 潜水和地表水一样，均由高向低沿最大倾斜方向流动，即垂直等水位线方向流动。 (2) 确定地下水与地表水的互相补给关系〈如图1-1〉。 (3) 可以确定任意一点的地下水位高程和水位埋藏深度

5 潜水等水位线图----1.编图目的及意义 河水与地下水补排关系示意图

6 潜水等水位线图----1.编图目的及意义 采用同一点的地形高程和水位离程之差求得： 水位埋深 = 地面高程标准 — 水位高程
水位高程 = 地面高程 — 水位埋深; (4) 可以确定流线上任意两点的水力坡度I。 (5) 可以确定任意一点潜水含水层的厚度〈在相同点的底板标高已知时〉 含水层厚度 = 水位高程 - 底板高程 (6)在无地形因素影响的情况下，等水位线的疏密变化可以分析和推测含水层厚度或岩性的变化，利用Q =K·I·F。 a. 岩性变化，当Q、F为常量时，K变大则I变小。 b. 厚度变化，当Q、K，断面宽一定时，则I变小，厚度变大〈见图1-2〉。

7 潜水等水位线图----1.编图目的及意义 地下水位的疏密变化 含水层岩性变化的影响 含水层厚度变化的影响

8 潜水等水位线图----1.编图目的及意义 （7）可根据等水位线图布置地下水引排工程和开挖深度。
a. 开采井群及排水沟等要垂直地下水流向布置。 b.可根据地下水埋藏深度适当确定排水沟的开挖深度。

9 潜水等水位线图----1.编图目的及意义 1.3 编制水位埋藏深度图的意义
埋藏深度图是用一系列的埋藏深度相同的等级区间所构成的平面图，该图件不仅能帮助分析地下水的形成条件，而且对农田灌溉有比较实际的意义，潜水的埋藏深度直接关系着土壤的盐碱化问题和影响开采条件。同时潜水的埋藏深度图直接反映了某一时期的潜水面（也是含水层顶面）至地表的距离，对指导生产具有重要的意义。

10 潜水等水位线图 编图方法及步骤 (1)选择底图: 等水位线图及埋藏深变图都是以地形图为底图的，在实际工作中要求比例尺与实际材料图相同，等高线间距和埋藏深度图的登记划分需要根据编图目的、比例尺、水力梯度和埋深的大小而定。 (2) 将同一时期的水文地质观测点（井、泉、地表水体）的观测资料（表1-1），统一编号以不同形式投放在地形底图上（附图一），表示方法： 井号○ 泉号○水位(m) (3)根据观测点的资料，用内插法结合地形条件、水文地质条作和地表水体确定出一定间距的高程和埋深，用光滑的曲线连接标高相同的点，在连线之前首先应该找出全区地下水位大致的变化规律，开始可先勾绘那些资料多、可靠、容易勾绘的线段，然后加密和处理异常点，绘完后要全部检查加工细作。

11 潜水等水位线图----2. 编图方法及步骤 注意事项： 〈l〉在采用内插法时应尽量垂直等水位线，不能在地表水体两侧找点内插。
〈2〉连线时不能穿越地表水体。 〈3〉潜水等水位线一般不应与地形等高线大角度相交和正交。

12 潜水等水位线图编制----3.实习要求 （1）根据给定的资料，在绘有观测点位置的地形底图上编制。等水位线间距2m，埋深图等级间隔0-2m，2-4m，4-6m，… ; （2）等水位线图和埋藏深度图绘在一张底图上，用不同线条、颜色表示。 （3）利用表1-2给定的资料绘制I-I’线水文地质剖面图。 比例尺: 水平1:10000, 垂直1: 1000 剖面图要求: 图名、比例尺、孔号、岩性、水位、图例等。

13 潜水等水位线图编制----3.实习要求 （4）在图上的不同地段标明地下水流向8~10个箭头。
（5）测定A、B两点间的水力梯度和A、B点的水位埋深。 （6）简要说明潜水面的形状和埋藏特征，与地下水的关系，水力梯度变化的原因，潜水与河水的补排关系等特征。 （7）分析泉和沼泽的形成条件。

14 潜水等水位线图编制 表 年7月1日各观测点水位资料

15 潜水等水位线图编制 表1-2 I-I’剖面钻孔、试坑地质资料

16 潜水等水位线图编制

17 潜水等水位线图编制

18 1. 实习目的 根据已有的水文地质资料的分析，掌握研究区潜水化学成分形成条件及其分带规律。
习题二 地下水化学成分形成的分析 1. 实习目的 根据已有的水文地质资料的分析，掌握研究区潜水化学成分形成条件及其分带规律。

19 习题二 地下水化学成分形成的分析 2. 吐鲁番盆地概况--- 2.1 地形地貌
吐鲁番盆地是东天山中一个十分密闭的山间盆地。顺山势东西延长达1250km，南北宽60一80km。四周为山地环绕，山体主要由下古生界变质砂岩、结晶片若及千枚岩组成，高度约 m以上，在4000m以上有万年积雪。整个盆地的地势是从北向南倾斜，飞博格多山麓一带高度 m，火焰山北麓为300m，火焰山南麓为0m，盆地中央部分低于海平面，最低处偏于盆地南缘艾丁湖的东南岸标高为-75.4m。 盆地的中部有火焰山褐皱带，它把盆地分隔成南北两部分，加深了盆地自然条件南北分异的特点。火焰山以南至觉罗塔恪山的北麓，中、新生代地层以自南向北倾的单斜构造出现，其上堆积了巨厚的冲积一洪积层。

20 习题二 地下水化学成分形成的分析 2.2 水文气象 盆地外围的山系不对称，高差相差非常悬殊，使得盆地的水系均发源于北部及西北部的山区，如坎尔齐河、东柯柯亚尔、二唐沟、煤窑沟、塔尔朗沟、大河沿子、白杨河及阿拉沟等。这些河流均靠融雪水及山区的降水补给。年径流量都很小。洪峰出现于夏季，冬季、春季水量甚少，有的甚至干枯。河水流出山口后，沿途渗入戈壁砾石带，流径十几公里后即全部渗失，转为地下径流。 盆地地形的极端密闭和低洼，导致了气候变得极干热，年蒸发量达 mm，降水量仅10余mm。

21 习题二 地下水化学成分形成的分析 2.3 水文地质 吐鲁番盆地这种自然环境，决定着地下水的补给、运流、排泄特征。盆地地下水是通过以下的途径获得： 〈1〉河床渗漏是重要的补给来源。发源于盆地北部及西部的河流进入盆地，首先经过广阔的砾石带，地表径流于此大量渗失，经十几公里后，全部转为地下径流。 〈2〉山区裂隙水的补给也占一定的比例，盆地北部及西部的山区，有丰富的裂隙水，在山前结构消失的地段，古生代变质岩山区直接与平原相接，裂隙水得以直接补给盆地的地下水。 地下水的径流沿着地面坡度的方向，向盆地中心汇集。由于火焰山隔断了盆地南北两部分地下水直接联系，山北的地表径流以及地下径流的一部分被引入农田，部分再度渗入山之南麓由粘土、亚粘土、砂、砾石和卵石等所组成的冲积一洪积扇中。

22 习题二 地下水化学成分形成的分析 由于火焰山的影响，山南冲积扇带潜水的补给不丰富，加之下游地区坎儿井长期引水的影响，潜水埋藏较深。随着岩性结构由砂砾石变至砂、亚砂土和夹亚粘土层，地下水的径流条件逐渐变差，地下水的埋深逐渐变浅，盆地中央潜水矿化度逐渐增高，地表土壤的盐淡化逐渐加重，艾丁湖及其滨湖地区是盆地潜水的最终归宿〈见图2-1〉。 由于盆地完全闭封，径流不能外泄，蒸发是盆地水源消耗的唯一方式。盆地南北方向的剖面显示了含水层由粗到细。岩性由砂砾石逐渐过渡为细砂、亚砂土、亚粘土，潜水的埋藏深度逐渐变浅。在此剖面上打孔，取得一些水样分析资料。

23 习题二 地下水化学成分形成的分析 图2-1 吐鲁番盆地盆地水化学成分图

24 习题二 地下水化学成分形成的分析 3. 作业内容 根据对吐鲁番盆地区域水文地质条件分析以及利用成果资料，要求完成：
(1)绘制水化学剖面图〈矿化度剖面图〉。 (2)讨论吐鲁番盆地潜水化学成分的形成条件。 (3)试述吐鲁番盆地潜水化学成分水平与垂直分带规律。

25 习题三 读水文地质图 1. 实习的目的、意义 水文地质图是一个地区地下水的形成与分布规律，地下水与周围环境的总结。是水文地质工作的主要成果的反映，学会分析和运用水文地质因对指导生产、科研、利用和改造大自然具有十分重要的意义，通过本次读图应达到如下目的： (1)了解水文地质图的基本内容，掌握阅读水文地质图的方法； (2) 初步学会综合运用所学理论，去分析一个地区的水文地质条件。

26 习题三 读水文地质图 1. 实习的目的、意义 水文地质图是一个地区地下水的形成与分布规律，地下水与周围环境的总结。是水文地质工作的主要成果的反映，学会分析和运用水文地质因对指导生产、科研、利用和改造大自然具有十分重要的意义，通过本次读图应达到如下目的： (1)了解水文地质图的基本内容，掌握阅读水文地质图的方法； (2) 初步学会综合运用所学理论，去分析一个地区的水文地质条件。

27 习题三 读水文地质图---3.读图提纲 I. 区域自然地理概况
习题三 读水文地质图---3.读图提纲 I. 区域自然地理概况 (1) 地形：根据水文网的分布及剖面图上的地形及标高，分析本区地势及汇水条件。 (2)气候：根据附表3-1分析本区降水特征和气温特征。 (3)水文： 水系发育情况，水系分布与地形、岩性、构造的关系以及河水的补给来源。

28 习题三 读水文地质图---3.读图提纲 I. 区域自然地理概况
习题三 读水文地质图---3.读图提纲 I. 区域自然地理概况 (1) 地形：根据水文网的分布及剖面图上的地形及标高，分析本区地势及汇水条件。 (2)气候：根据附表3-1分析本区降水特征和气温特征。 (3)水文： 水系发育情况，水系分布与地形、岩性、构造的关系以及河水的补给来源。

29 习题三 读水文地质图---3.读图提纲 II. 区域地质条件 (1)地层：层序、时代、岩性、接触关系、出露及分布情况。
习题三 读水文地质图---3.读图提纲 II. 区域地质条件 (1)地层：层序、时代、岩性、接触关系、出露及分布情况。 (2)构造：裙皱特征、断层走向及性质、断距、构造对地层分布、地形及水文网的分布等的控制作用，以及构造对地下水形成过程的控制作用。

30 习题三 读水文地质图---3.读图提纲 III. 区域水文地质条件
习题三 读水文地质图---3.读图提纲 III. 区域水文地质条件 (1) 从下列各方面，逐层分析哪些是含水层？哪些是隔水层？对含水层进一步分析其相对含水性和导水性。 a. 岩性、裂隙发育情况〈见附表3-2及钻孔资料〉。 b. 岩溶发育特征〈根据附表3-2及钻孔资料，图面上岩溶现象的分布，岩溶地区水系发育特征〉。

31 习题三 读水文地质图---3.读图提纲 表3-2 岩层说明表

32 习题三 读水文地质图---3.读图提纲 表3-3 东王村地区地下水化学成分

33 习题三 读水文地质图---3.读图提纲 III. 区域水文地质条件