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  • 地下水动态

    在自然和人为因素影响下,地下水水位、水量、水质、水温等随时间的变化。研究得比较多的是潜水水位变化,它实际上反映了潜水含水层水量收入(补给)与支出(排泄)之间的关系。气候是影响潜水动态最活跃的因素。

    编辑摘要

    目录

    简介/地下水动态 编辑

    地下水动态是指在有关因素影响下,地下水的水位、水量、水化学成分、水温等随时间的变化状况。地下水动态提供含水层或含水系统的系列信息。在验证所作出的水文地质结论或所采取的水文地质措施是否正确时,地下水动态是十分重要的。地下水动态受气候、水文、地质和人类活动等因素的影响,受气候、水文、地质等因素影响的,称“天然因素影响的地下水动态”,受人类活动影响的称“人类活动影响下的地下水动态”。

    影响因素/地下水动态 编辑

    气候因素

    地下水取水构筑物 地下水取水构筑物

    气候是影响潜水动态最活跃的因素。雨季,降水入渗补给使潜水位上升,潜水矿化度降低;雨季过后,蒸发和径 流排泄使潜水位逐渐下降,在翌年雨季前出现谷值,潜水矿化度升高。这种一年中周而复始的变化,称为季节变化。气候的多年变化,则使潜水位发生相应的多年周期性起伏。

    水体因素

    地表水体附近,地下水动态受地表水的明显影响。河水位上升时,近岸处的潜水位上升最快,上升幅度最大;远离河岸,潜水位变化幅度变小,反应时间滞后。

    气候水文因素决定了地下水动态的基本模式,而地质因素则影响其变化幅度与变化速度。例如,承压含水层受到上覆隔水层的限制,补给区动态变化强烈而迅速,远离补给区则变得微弱而滞后。对于潜水,包气带厚度越大,滞留于包气带中的水便越多,潜水位的变化越滞后于降水。

    人为因素

    影响地下水的天然动态:例如,打井取水后,天然排泄量的一部或全部转由采水井排出,如采水量超过补给量,地下水位则逐年下降。再如,利用地表水大水漫灌而不加强排水,潜水位将因灌水入渗补给而逐年上升,引起土壤次生沼泽化或盐渍化。

    研究意义/地下水动态 编辑

    研究地下水动态有助于解决一系列理论和实际问题。分析地下水动态可以帮助查明补给来源,查明含水层之间或含水层与地表水体之间的联系情况。确定供水井的深度时,需要了解最低水位,以保证干旱季节和干旱年份的水量供应。计算地下水资源,必须具备一定年限的地下水动态观测资料。监测人为活动影响下的地下水动态,可以及早发现不利变化(如咸水入侵淡含水层,地下水污染),不失时机地采取措施。地震前地应力的变化会引起地下水位乃至水质异常变化。因此,观测地下水动态可作为预报地震的一种辅助手段。监测地下水动态,需要布置有代表性的钻孔、水井、泉等,组成控制性地下水动态观测网。

    均衡条件/地下水动态 编辑

    某一地区某一时间段内,地下水水量、盐量等的收入与支出的数量关系。它与地下水动态密切相关。进行均衡研究所选定的地区,称为均衡区。进行均衡研究的时间段,称为均衡期。在某一均衡区的某一均衡期内,地下水水量(或盐量)的收入大于支出,则表现为储存量增加,称为正均衡;支出大于收入,储存量减少,称为负均衡。从多年统计角度,气象要素趋于某一平均值。因此,天然条件下地下水储存量也趋于某一定值,即多年中不增不减。但在较短的时间内,气候要素的波动则使地下水经常处于不平衡状态,地下水量以及相应的水位、水质等随时间发生变化,可见,地下水动态是地下水均衡的外部表现。

    研究均衡时,分析地下水均衡的收入项与支出项,列出均衡方程式;通过测定各已知项,求算未知项。天然状态下潜水(量)均衡方程式的一般形式为 式中、为(下)游潜水流入(出)量; Xf、 Yf为降水(地表水)渗入补给量; Qt为越流补给量(取正值)或越流排泄量(取负值); Qd为潜水以泉或泄流形式向地表排泄量; Zc为水汽凝结补给潜水量; Zu为潜水面及其邻接毛管水带的蒸发量(包括土面蒸发及植物散发); μΔ H为均衡期始末潜水储存量的变化,其中 μ为给水度,Δ H为均衡期始末潜水位变化值,上升取正值,下降取负值。在不同的自然条件下,式中各均衡要素所占的比重是不同的。

    监测频率/地下水动态 编辑

    A.地下水水质监测时间和频率,对评价等级为一、二级的建设项目,宜分别在枯、丰水期和采样一次。若评价工作时间不足一个水文年时,应在枯水期进行一次采样。对评价等级为三级的建设项目,可只在枯水期进行一次采样。对固体废弃物堆积场的地下水水质监测,主要应在雨季进行,同时选有代表性监测井,进行水质、水位动态监测。对于建设项目投产后的动态监测工作,可作为建设单位环保监测的正常工作内容,按有关规定进行长期监测工作。

    B. 地下水水位、水量统测工作,宜选择在当地的枯水期或地下水开采高峰期短时间(一般为3天)内一次完成。地下水开采高峰期可按当地机井集中农灌的时期确定。

    C.地下水水位长期动态监测,一般每5—10天观测一次。当遇特殊原因(如降雨或事故性排放)水位发生明显变化时,应加密观测次数。

    D. 若不专门进行地下水水温预测评价时,可只在水样采集时测定一次水温,若进行专门水温预测评价,可酌情加密水温观测次数。

    监测仪器/地下水动态 编辑

    地下水动态监测设备WS1040 地下水动态监测设备WS1040

    中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所自上世纪八十年代开始致力于地下水监测技术和监测设备的研究,先后承担了国家“六五”、“八五”、“九五”科技攻关项目和部重点项目以及国家计委高技术应用发展项目等十余项,完成了多种地下水动态监测仪器的研制,为解决地下水监测中的技术难关提供了服务和支持,为我国地下水监测整体水平的提高起到了积极的促进作用。 唐山平升DATA-6216电池供电型水位监测设备针对不具备供电条件、环境潮湿、对水位数据实时性要求不高的监测场合设计。该设备不但解决了现场供电问题,且功耗低、体积小、防水性能好,安装维护非常方便。

    WS-1040地下水动态自动监测仪是中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所在以往研究成果的基础上,新近提交的新一代地下水动态监测仪器。该仪器是在原有的地下水动态自动监测仪器基础上,增加了GSM通讯系统,通过使用GSM全球公共服务网,完成数据的无线传输,实现地下水的水位和水温的远程实时监测。该仪器可用于地下水位、水温长期观测、抽水井水位水温监测、河水、湖泊、水库等地表水监测以及工业用水管理等。能对地下水的水位和水温动态变化进行长期自动监测。仪器的主体全部装入一个不锈钢圆筒中,通过电缆配接传感器。仪器可以投入井中,因此便于保护,并克服了气候及天气影响,特别适合在露天的观测孔中使用。主机内部有存储单元,测量的数据自动保存在存储单元内,可定期通过数据接口直接将监测数据传入微机并完成仪器的参数设置;或在室内监测中心站通过有线调制解调器完成监测数据的回收和监测仪器的参数设置。其特点有:定时自动监测,自动存储,定时周期任意设点;高精度、高分辨率,稳定性好;抗干扰能力强,独特的气压平衡装置保证了仪器的测量值不受大气压变化的影响。  

    WS-1040地下水动态自动监测仪自研制成功以来已在一些地区推广应用,实践证明了全自动无人值守工作的优越性和较强的野外适应能力。为配合 2008年北京的奥运会,北京地区安装使用60套监测仪器,正在为北京地区地下水监测发挥着显著作用。该监测仪既提高了监测技术的科技含量,又节约了人力资源,它将对我国地下水三级监测网点的优化布置起到积极促进作用。

    类型/地下水动态 编辑

    人类活动通过增加新的补给来源或新的排泄去路而改变地下水的天然动态。

    地下水冲击形成 地下水冲击形成

    在 天然条件下,由于气候因素在多年中趋于某一平均状态,因此,一个含水层或含水系统的补给量与排泄量在多年中保持平衡。反映地下水储量的地下水位在某一范围内起伏,而不会持续地上升或下降。地下水的水质则在多年中向某一方向(盐化或者淡化)发展。

    人工采排地下水:钻孔取水或矿坑渠道排除地下水后,人工采排成为地下水新的排泄去路;含水层或含水系统原来的均衡遭到破坏,天然排泄量的一部或全部转为人工排泄量,天然排泄不再存在,或数量减少(泉流量、泄流量减少,蒸发减弱),并可能增加新的补给量。

    (1)如果采排地下水经过一段时间后,新增的补给量及减少的天然排泄量与人工排泄量相等,含水层水量收支达到新的平衡。在动态曲线上表现为:地下水位在比原先低的位置上,年变幅波动增大,而不持续下降。如图9-6实例可知:在河北饶阳县五公地区,开采第四系潜水及浅层承压水作为灌溉水源。每年3—5(6)月采水灌溉,水位降到最低点。6(7)月雨季开始,采水停止,降水入渗及周围地下水径流补给,使水位迅速上升。雨季结束后,周围的径流流入填充开采漏斗,水位继续缓慢上升。翌年采水前期,水位达到最高点。这一动态变化显示了天然因素和人为因素的综合影响。动态类型称为开采—径流型。

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