水文地质学基础第八章ppt课件.ppt

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1、水文地质学基础FundamentalsofHydrogeology第八章地下水系统8.1系统概念8.2地下水系统的概念8.3地下水含水系统8.4地下水流动系统提出：20世纪40年代贝塔朗菲提出一般系统论应用：20世纪50-60年代应用系统工程解决复杂问题取得重大成功以来，系统思想与系统方法广泛地渗透到各学科领域。系统思想与方法的核心：把所研究的对象看作一个有机的整体(系统)，并从整体的角度去考察、分析与处理事物。8.1系统概念系统的定义:a.系统——“由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体”。b.系统方法认为：不应将系统理解为各组成部分(要素)的简单集合

2、,而应将其理解为诸要素以一定规则组织起来并共同行动的整体。c.系统的结构：系统内部各要素相互联系和作用的方式——系统的结构d.近代自然科学长期以来采用的方法:将所研究的事物精细地分析为各个互不关联的独立部分，分别加以研究，把各部分研究结果之和，作为对所研究事物整体的认识。实质是将研究对象当作诸要素简单累加而成的集合，而没有将其看成一个有机整体。一个系统，不仅内部诸要素存在着相互作用，而且还与外部环境发生相互作用。系统接受环境的物质、能量或信息的输入，经过系统的变换，再向环境产生物质、能量或信息的输出。系统输入输出（物质、能量、信息）（物质、能量、信息）激励与响应的概念：环境对系

3、统的作用称为激励，系统在接受激励后对环境的反作用称为响应。环境的输入(激励)经过系统的变换而产生对环境的输出(响应)，该变换取决于系统的结构。系统激励响应结论：①分析系统输入与输出(激励与响应)的对应关系有助于了解系统结构。②对系统结构的了解有助于预测激励—响应关系。8.2地下水系统的概念一、地下水系统概念的产生“地下水系统”的出现：①系统思想与方法的渗入；②水文地质学发展的必然产物。初期解决“找水”问题，只注意井附近小范围内含水层的状况。发展开采规模增长，须将整个含水层作为研究对象。研究地下水时，必须将若干个含水层与其间的弱透水层合在一起看作一个完整的单元（系统），便出现了“

4、含水层系统”、“含水系统”等，同时，也形成了地下水资源的概念。近年来出现的与水文地质学有关的问题：地下水资源枯竭、地面沉降、海水入侵、淡水咸化、地下水污染、土壤沙化、植被衰退一系列与地下水有关的环境生态问题。二、地下水系统的概念地下水系统的组成要素：①有赋存于岩石空隙中并不断运动着的水；②具有空隙的岩层。地下水系统包括：地下水含水系统地下水流动系统地下水系统的结构分类:①硬结构：指介质的空隙特征及其空间分布格局。因为地层、分布、岩性、地质构造及地貌特征是稳定、固化不变的——硬结构。②软结构：指地下水的运动形式、水量与水质的时空分布格局及不同子系统间水量水质的交换关系。因地下水的

5、补给、径流、排泄特征以及各种水量交换关系会发生改变，显得较“软”——软结构。地下水含水系统：由隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。地下水含水系统的分类：基岩含水系统松散堆积物含水系统地下水流动系统：由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体。地下水的源汇运动：补给区——源；排泄区——汇。地下水从补给区向排泄区的运动，由连接源与汇的流面反映出来。三、地下水含水系统与流动系统的比较含水系统地下水系统流动系统两者从不同角度出发,揭示了地下水赋存与运动的系统性(整体性)。含水系统整体性的体现：它具有统一的水力联系，该系统作为一个整体对外界的激励作出响应。含

6、水系统是一个独立而统一的水均衡单元，可用于研究水量乃至盐量与热量的均衡。含水系统的圈划：主要着眼于包含水的容器，通常以隔水或相对隔水的岩层作为系统边界，它的边界属地质零通量面(或准零通量面)，系统的边界是不变的。基岩含水系统：基岩含水系统组成：由固结成岩的地层组成，岩层的透(含)水性主要取决于构造裂隙的发育程度。基岩含水系统是相对独立的含水地质体。基岩含水系统的边界：应包括东、西、南、北、上、下六个界面。因系统的总体形状很复杂，不一定都呈六面体，边界数目或多或少。边界的性质：相对隔水的或弱透水的。松散堆积物含水系统：发育部位：新生代构造沉降盆地或沉降带中。堆积物介质中的空隙以孔

7、隙为主。空隙直径较大的介质如卵砾石、砂砾石、中粗砂等具有良好的导水和储水的特性，常常构成良好的含水介质。松散堆积物含水系统的边界：顶部边界——地表面。该边界是地下水系统与大气、地表水系统进行物能交换的界面。底部边界——基底地下水流动系统整体性的体现：具有统一的水流，沿着水流方向，盐量、热量与水量发生规律的演变，呈现统一的时空有序结构。流动系统——以流面为边界，属于水力零通量面边界，边界是可变的。嵌套(层次)性：在一个软结构稍复杂的地下水系统中，存在着由不同流面群外包面圈闭的局部流动子系统、中