地下水流系統(tǒng)

會計學1地下水流系統(tǒng)

第1節(jié)地下水系統(tǒng)的概念激勵：環(huán)境對系統(tǒng)的作用響應：系統(tǒng)在接受激勵后對環(huán)境的反作用地下水系統(tǒng)含水系統(tǒng)：由隔水或相對隔水巖層圈團的，具有統(tǒng)一水力聯(lián)系的含水巖系。

一個含水系統(tǒng)往往由若干含水層和相對隔水層（弱透水層）組成，而其中的相對隔水層并不影響含水系統(tǒng)中的地下水呈現(xiàn)統(tǒng)一水力聯(lián)系。

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第1節(jié)地下水系統(tǒng)的概念地下水流動系統(tǒng)：是指由源到匯的流面群構成的，具有統(tǒng)一時空演變過程的地下水體。異同點：含水系統(tǒng)的整體性體現(xiàn)于它具有統(tǒng)一的水力聯(lián)系：存在于同一含水系統(tǒng)中的水是個統(tǒng)一的整體，在含水系統(tǒng)的任一部分加入（接受補給）或排出（排泄）水量，其影響均將波及整個含水系統(tǒng)；地下水流動系統(tǒng)的整體性體現(xiàn)于它具有統(tǒng)一的水流，沿著水流方向，鹽量、熱量與水量發(fā)生有規(guī)律的演變，呈現(xiàn)統(tǒng)一的時空有序結構；

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第1節(jié)地下水系統(tǒng)的概念流動系統(tǒng)以流面為邊界，屬于水力零通量面邊界，邊界是可變的；含水系統(tǒng)與流動系統(tǒng)都具有級次性，任一含水系統(tǒng)或流動系統(tǒng)都可能包含不同級次的子系統(tǒng)；含水系統(tǒng)與流動系統(tǒng)的邊界是相互交疊的；流動系統(tǒng)在人為影響下會發(fā)生很大變化；控制含水系統(tǒng)發(fā)育的，主要是地質結構（沉積、構造、地質發(fā)展史），而控制地下水流動系統(tǒng)發(fā)育的，主要是水勢場。

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第2節(jié)地下水含水系統(tǒng)松散沉積物構成的含水系統(tǒng)（a）發(fā)育于近代構造沉降的堆積盆地中，其邊界通常為不透水的堅硬基巖；含水系統(tǒng)內(nèi)往往由若干含水層（子含水系統(tǒng)）和不完全隔水的粘土和亞粘土構成。含水層之間的水力聯(lián)系通常為“天窗式”和“越流式”；同一含水系統(tǒng)中，各部分的水力聯(lián)系程度有所不同。第5頁/共36頁第4頁/共36頁

第2節(jié)地下水含水系統(tǒng)基巖構成的含水系統(tǒng)（b,c,d,e）一個含水系統(tǒng)可由若干含水層（子含水系統(tǒng)）和弱透水層構成，但有時單獨一個含水層也可以構成一個含水系統(tǒng)；隔水邊界可以全部，也可部分開放。第6頁/共36頁第5頁/共36頁

第2節(jié)地下水含水系統(tǒng)第7頁/共36頁第6頁/共36頁

第2節(jié)地下水含水系統(tǒng)由隔水層或相對隔水層圈閉，并不是說它的全部邊界都是隔水或相對隔水。它可以全部隔水封閉（e），但也可以部分邊界開放，這種開放不僅在于表面（a），而且也在于地下（c）。一個含水系統(tǒng)往往由若干含水層和隔水層（弱透水層）組成，但少數(shù)情況下（b,e），一個單獨的含水層也可構成一個含水系統(tǒng)；另外，同一個含水層由于構造原因也可以構成一個以上的含水系統(tǒng)（b,c）。第8頁/共36頁第7頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)地下水流動系統(tǒng)的由來1940年郝伯特（M.K.Hubbert）指出：河間地塊流網(wǎng)中排泄區(qū)的流線是指向地下水面的，為上升水流；補給區(qū)的流線離開地下水面，呈下降水流；只有在兩者之間的過渡帶，流線才是水平的。第9頁/共36頁第8頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)第10頁/共36頁第9頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)1963年托特（J.Toth）發(fā)展了郝伯特理論。他發(fā)現(xiàn)：在均質各向同性潛水盆地中出現(xiàn)三個不同級次的流動系統(tǒng)：局部的、中間的和區(qū)域的。隨后的R.A.Freeze和P.A.Witherspoon利用數(shù)值解得到層狀非均質介質中地下水流動系統(tǒng)1980年托特（J.Toth）提出“重力穿層流動”的概念，將流動系統(tǒng)理論全面推廣到非均質介質場。第11頁/共36頁第10頁/共36頁第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)Theoreticalanalysisoflocalandregionalflowsystem第12頁/共36頁第11頁/共36頁第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)Cross-sectionshowinggroundwaterrechargeanddischarge第13頁/共36頁第12頁/共36頁第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)Watertablepositionwhererecharge/Tislow(top)andhigh(bottom)第14頁/共36頁第13頁/共36頁第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)第15頁/共36頁第14頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)第16頁/共36頁第15頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)第17頁/共36頁第16頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)地下水流動系統(tǒng)的水動力特征取決于驅動水運動的重力勢能（托特稱之為地形勢）；在靜止水體中，各處的水頭相等。而在地下水流動系統(tǒng)中，勢源處流線下降，沿著流線方向，越來越多的機械能消耗于粘滯性摩擦，在垂直剖面上自上而下水頭越來越低，任一點的水頭均小于靜水壓力。反之，在勢匯處，流線向上，垂向上水頭自下而上由高而低，任一點的水頭均大于靜水壓力。在中間地帶，流線水平，垂向斷面各點水頭均相等，并正好等于靜水壓力。（解釋潛水承壓）第18頁/共36頁第17頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)第19頁/共36頁第18頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)單源單匯地下水流動系統(tǒng)只形成一個流動系統(tǒng)第20頁/共36頁第19頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)多源匯地下水流動系統(tǒng)形成多級次地下水流動系統(tǒng)。如同一介質場中存在兩個或更多的地下水流動系統(tǒng)時，它們所占據(jù)的空間大小取決于以下兩個因素：（1）勢能梯度（I），等于源匯的勢差除以源匯的水平距離。勢能梯度愈大的流動系統(tǒng)占據(jù)的空間也愈大，反之亦然；（2）介質滲透性（K），透水性愈好，發(fā)育于其中的流動系統(tǒng)所占據(jù)的空間也愈大。

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第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)地下水流動系統(tǒng)的水化學特征

地下水水質是隨著流動過程而不斷變化的。

在地下水流動系統(tǒng)中，任一點的水質取決于下列因素：

（a）輸入水質

（b）流程流速

(c)流程上遇到的物質及其可遷移性

(d)

流程上經(jīng)受的各種水化學作用

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第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)地下水化學成分主要來自流動過程中對流經(jīng)巖土的溶濾。在其他條件相同時，地下水在巖層中滯留的時間越長，從周圍巖土中溶濾獲得的組分便越多。局部流動系統(tǒng)的水，流程短，流速快，地下水化學成分相應比較簡單，礦化度較低；區(qū)域流動系統(tǒng)的水，流程長，流速慢，接觸的巖層多，成分復雜，礦化度也高。但在補給區(qū)礦化度并不高，排泄區(qū)的礦化度最高。第25頁/共36頁第24頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)同一含水層或含水系統(tǒng)的水，可以分屬不同的流動系統(tǒng)或不同級次的流動系統(tǒng)，水動力特征不同，水化學特征自然不同。第26頁/共36頁第25頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)地下水流動系統(tǒng)的不同部位，由于流速與流程對水質的控制作用，顯示出很好的水化學分帶。第27頁/共36頁第26頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)在同一介質場中，不同流動系統(tǒng)以及同一流動系統(tǒng)不同級次系統(tǒng)的界線兩側，地下水水質可能發(fā)生突變；不同流動系統(tǒng)水流相向匯流處—水動力圈閉帶與相背分流處—準滯留帶，恰好是流束膨脹，流速遲緩之處，有利于各種溶解物、懸浮物、乳狀物質、膠體物質在此積聚；在地下水流動系統(tǒng)的不同部位，發(fā)生的主要化學作用也不同。第28頁/共36頁第27頁/共36頁

第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)第29頁/共36頁第28頁/共36頁第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)地下水流動系統(tǒng)的水溫度場特征

沒有地熱異常的地區(qū)，根據(jù)地下水溫度的分布，可以判定地下水流動系統(tǒng)。年常溫帶以下的等溫線通常上低下高，呈水平分布。但由于地下水流動系統(tǒng)的存在，補給區(qū)的下降水流受入滲水的影響，地溫偏低。排泄區(qū)因上升水流帶來深部熱影響，地溫偏高。從而使原本水平分布的等溫線發(fā)生變化。補給區(qū)的下降，且間距變大（地溫梯度變?。?。排泄區(qū)上抬，且間隔變?。ǖ販靥荻茸兇螅?。第30頁/共36頁第29頁/共36頁第3節(jié)地下水流動系統(tǒng)第31頁/共36頁第30頁/共36頁9.7不同介質中的地下水流系統(tǒng)

松散沉積物裂隙基巖可溶巖層

巖溶水流系統(tǒng)初期巖溶不發(fā)育，多個局部水流系統(tǒng)后期巖溶發(fā)育，統(tǒng)一的區(qū)域水流系統(tǒng)孔隙水流系統(tǒng)復雜，原因有：第32頁/共36頁第31頁/共36頁9.7不同介質中的地下水流系統(tǒng)第33頁/共36頁第32頁/共36頁9.7不同介質中的地下水流系統(tǒng)缺乏明顯的系統(tǒng)邊界介質場空間變化復雜地貌及微地貌影響下勢場變化復雜各級次含水系統(tǒng)與水流系統(tǒng)具有復雜的交錯關系經(jīng)歷長期地質及自然地理演變，后期發(fā)育的水流系統(tǒng)的影響疊加于前期水流系統(tǒng)之上，重塑演變過程十分復雜