最新水文地质学基础第八章课件PPT.ppt

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1、水文地质学基础第八章第八章地下水系统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系统概念激励与响应的概念：环境对系统的作用称为激励，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

2、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“含水层系统”、“含水系

3、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

4、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

5、,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

6、、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

7、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、中间流动子系统、区域流动子系统。区域流动系统中嵌套着中间流动系统，中间流动系统又嵌套局部流动系统，从而表现出地下水系统软结构的嵌套(层次)特点。级次性含水系统与流动系统都具有级次性,任一含水系统或流动系统都可能包含不同级次的子系统。图3：一沉积盆地,构成一个含水系统。该图显示：含水系统分为两个子系统Ⅰ、Ⅱ；沉积盆地

8、发育有两个流动系统A、B；图中看出：同一空间，含水系统与流动系统的边界是相互交叠的；两个流动系统均穿越了两个子含水系统；在流动系统B中，区域流动系统的流线穿越两个子含水系统，局部与中间流动系统的发育限于上部的子含水系统Ⅰ之中。比较：图4与图3同一个沉积盆地，但流动系统在人为影响下会发生很大变化。人工开采影响下,整个含水系统中形成了一个新的流线指向盆地中心的辐辏式地下水流动系统,原来的流动系统全都消失了。显然,由于强烈的势场变化,流线普遍穿越