地下水相关知识培训课件.pptx

地下水相关知识介绍目录目录地下水基本概念地下水基本概念地下水模拟地下水模拟地下水环境影响评价地下水环境影响评价地下水污染地下水污染地下水污染治理地下水污染治理地下水基本概念地下水基本概念基本概念基本概念地下水地下水 （ groundwater）定义：）定义：广义定义，指地表以下各种形式的水狭义定义，指埋藏于地面以下岩土孔隙、裂隙、溶隙饱和层中的重力水；含水层剖面图（一）含水层剖面图（一）含水层剖面图（二）含水层剖面图（二）含水层剖面图（含水层剖面图（三三）地下水的形成地下水的形成地下水的形成有三种形式地下水的形成有三种形式：渗入渗入水水：即大气降水和地表水渗入地下，形成地下水凝结水凝结水：气候比较干旱的地区，夜晚气温降低，空气中的水蒸气凝结渗入地下尽管水量不大，但在干旱地区非常宝贵岩浆水岩浆水：岩浆活动时，会分离出一些水分基本概念基本概念含水介质含水介质 （Waterbearingmedium）赋存地下水且水流在其中运动的岩土物质含水层含水层 （Aquifer）能够贮存、渗透的饱水岩土层相对相对)隔水层隔水层 （ Confiningbed）结构致密、透水性极弱的导水速率不足以对井或泉提供明显水量的岩土层。

基本概念基本概念包气带包气带（Aeration zone），即非饱和带 地面以下潜水面以上与大气相通的地带毛细水毛细水（Capillary water）指的是地下水受土粒间孔隙的毛细作用上升的水分毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水其形成过程通常用物理学中毛细管现象解释分布在土粒内部相互贯通的孔隙，可以看成是许多形状不一，直径各异，彼此连通的毛细管潜水潜水（Hpreatic water）地表以下、第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水承压水承压水（Confined water）充满于上、下两个相对隔水层之间的含水层，对顶板产生静水压力的地下水基本概念基本概念上层滞水上层滞水（Perched water）包气带中局部隔水层上所积聚的具有自由水面的重力水水文地质条件水文地质条件（Hydrogeological condition）地下水埋藏、分布、补给、径流和排泄条件，水质和水量及其形成地质条件等的总称水文地质水文地质单元单元（Hydrogeologic unit）具有统一补给边界和补给、径流、排泄条件的地下水系统基本概念基本概念地下水埋地下水埋深深（Buried depth groundwater table）从地表面至地下水潜水面或承压水面的垂直深度。

水位水位（Stage）自由水面相对于某一基面的高程，如黄海高程、渤海高程等地下水位下降漏斗区地下水位下降漏斗区 （Region of groundwater depression cone）开采某一含水层，当开采量持续大于补给量时，形成地下水面向下凹陷、形似漏斗状的水位下降区基本概念基本概念流场流场（Flownet） 渗流场内由一组流线和一组等势线所组成的网格对各向同性介质组成正交网流线流线（Streamline） 渗流场内处处与渗流速度矢量相切的曲线水力梯度水力梯度（Hydraulic gradient） 在渗流场中，大小等于梯度值，方向沿着等水头面的法线，并指向水头降低方向的矢量初始条件初始条件（Initial conditions） 某一选定的初始时刻(t=0)渗流区内水头H的分布情况基本概念基本概念水位降深水位降深（Drawdown， 简称降深）抽水井及其周围某时刻的水头比初始水头的降低值，亦即s(x,y,t)=H0(x,y,0)- H(x,y,t)影响半径影响半径（Radius of influence） 抽水井周围圆形岛的半径，该处降深为零；可看作是从抽水井起到实际上观测不出（或可忽略）水位降深处的距离。

影响半径水位降深渗透系数含水层厚度基本概念基本概念容水度容水度（Storativity）指含水层能容纳的最大水体积与土壤总体积之比，数值与含水层孔隙率相等持水度持水度（Retention capacity）指在重力作用下仍能保持的水体积与土的总体积之比给水度给水度（Storativity of free water）指存在于含水层中的水，在重力作用下能释放出来的水体积与土的总体积之比数值上等于容水度与持水度之差粗颗粒松散层的给水度接近容水度；细颗粒粘土的给水度很小容水度持水度给水度容水度持水度给水度给水度与持水度经验值地层岩性地层岩性给水度给水度地地层岩性岩性给水度水度地地层岩性岩性给水度水度粘土粘土0.020.035黄土状亚砂土0.030.06中砂0.090.13亚粘土亚粘土0.030.045粉砂0.060.08中粗砂0.100.15亚砂土亚砂土0.0350.06粉细砂0.070.10粗砂0.110.15黄土黄土0.0250.05细砂0.080.11砂卵砾石0.130.20黄土黄土状状亚亚粘土粘土0.020.05中细砂0.850.12颗粒直径粒直径（mm）持水度（%）给水度（%）颗粒直径（mm）持水度（%）给水度（%）备注2.0030-350.10-0.054.7510-15容水度=持水度+给水度容水度孔隙度2.00-0.501.5725-300.05-0.00510.180.50-0.251.6020-250.00544.850.25-0.102.7315-20基本概念基本概念渗透系数渗透系数，也称水力传导系数（Coefficient of permeability, hydraulic conductivity）是表征岩层透水性的参数，影响渗透系数大小的主要是岩石的性质以及渗透液体的物理性质，记为K。

是水力坡度等于1时的渗透速度单位：m/d或cm/s导水系数导水系数（Transmisivity ）是描述含水层出水能力的参数；水力坡度等于1时，通过整个含水层厚度上的单宽流量；亦即含水层的渗透系数与含水层厚度之积，T=KM单位：m2/d渗透系数经验值渗透系数经验值地地层岩性岩性渗透系数渗透系数(cm/s)渗透系数渗透系数(m/d)地地层岩性岩性渗透系数渗透系数(cm/s)渗透系渗透系数数(m/d)粘土粘土1.210-60.001粉砂粉砂6.010-41.210-30.51粉质粘土粉质粘土1.210-66.010-50.0010.05细砂砂1.210-36.010-315粉土粉土6.010-56.010-40.050.5中砂中砂6.010-32.410-2520黄土黄土3.010-46.010-3粗砂粗砂2.410-26.010-22050砾石石6.010-21.810-150150渗透流速渗透流速，又称渗透速度、比流量（Specific discharge/seepage velocity）是渗流在过水断面上的平均流速它不代表任何真实水流的速度，只是一种假想速度记为v，单位m/d实际平均流速实际平均流速（Mean actual velocity）多孔介质中地下水通过空隙面积的平均速度；地下水流通过含水层过水断面的平均流速，其值等于流量除以过水断面上的空隙面积，即量纲为L/T。

越越 流流（Leakage） 当承压含水层与相邻含水层存在水头差时，地下水便会从水头高的含水层流向水头低的含水层的现象对于指定含水层来说，水流可能流入也可能流出该含水层基本概念基本概念基本概念基本概念半承压含水层半承压含水层（Semi-confined aquifer）上、下岩层并不是绝对隔水的，其中一个或两个可能是弱透水层，通过弱透水层可能与相邻含水层发生水力联系的承压含水层越流系数越流系数（Coefficient of leakage）当含水层与供给越流的含水层间的水头差为一个长度单位时，通过主含水层和弱透水层间单位面积界面上的水流量，相当于弱透水层的渗透系数与其厚度之比，亦即b=K1/m1表征弱透水层垂直方向上传输越流水量能力的参数；指弱透水层上下含水层之间水头差变化一个单位时通过单位面积弱透水层吨的水量其值等于弱透水层的垂直渗透系数与其厚度的比值量纲为1/T越流含水层越流含水层（Leakage aquifer ）亦即半承压含水层基本概念基本概念贮水系数贮水系数（Storativity，Sy，又称释水系数或储水系数） 指面积为一个单位、厚度为含水层全厚度M的含水层柱体中，当水头改变一个单位时弹性释放或贮存的水量，无量纲。

既适用于承压含水层，也适用于潜水含水层贮水率贮水率（Specificstorativity，Ss） 指当水头下降（或上升）一个单位时，由于含水层内骨架的压缩（或膨胀）和水的膨胀（或压缩）而从单位体积含水层柱体中弹性释放（或贮存）的水量，量纲1/L含水层弹性释放含水层弹性释放（Elasticityreleaseofaquifers） 在含水层中抽水，因水头（水位）下降水的压力减少颗粒间有效应力增加使岩层骨架压缩和水体积膨胀的释水过程基本概念基本概念降雨补给降雨补给（recharge from rainfall infiltration）降雨通过土壤入渗补充地下水的现象降雨入渗系数降雨入渗系数 降水入渗补给系数等于降水入渗补给地下水的水量u与降水量P的比值，它与潜水埋深、包气带岩性、降水、地形等条件有关用地下水动态资料计算法计算降水入渗补给系数的公式：a=u*h/P年 式中：a降水入渗补给系数；u给水度；h年内各次降水入渗补给形成的地下水位升幅（mm）；P年年降水量（mm） 蒸发排泄蒸发排泄（evaporation） 天然条件下地下水的蒸发排泄往往通过土壤蒸发和植物蒸腾定蒸发影响深度定蒸发影响深度 表征蒸发影响对地下水随埋藏深度变化的参数。

基本概念基本概念稳定流稳定流（Steady flow） 在一定的观测时间内水头、渗流速度等渗透要素不随时间变化的地下水运动非稳定流非稳定流（Unsteady flow 或 Transient flow）水头、渗透速度等任一渗透要素随时间变化的地下水运动层流层流（laminar flow）水流流束彼此不相混杂、运动迹线呈近似平行的流动紊流紊流（turbulent flow）水流流束相互混杂、运动迹线呈不规则的流动基本概念基本概念弥散度弥散度（velocity dispersion）与介质平均粒径和均匀系数有关的常数纵向，实验室0.00010.01m ，野外1100m横向是纵向的1/51/10，垂直是纵向的1/501/100弥散系数弥散系数（dispersion coefficient ）又称纵向弥散系数，因弥散作用引起的单位时间内，单位浓度梯度下通过单位土壤截面的溶质量是表征流动水体中污染物在沿水流方向（或纵向）弥散的速率系数单位常用m2s-1物理意义是：每秒钟污染物在纵向弥散的面积弥散系数等于地下水流速乘以弥散度 弥散系数国处经验值：细砂0.050.5m2/d；中粗砂0.21 m2/d；砾砂15 m2/d。

基本概念基本概念边界条件边界条件（Boundary conditions） 渗透区边界所处的条件，用以表示水头H（或渗流量Q）在渗流区边界上所应满足的条件，也就是渗流区内水流与其周围环境相互制约的关系透水透水边界边界 （Permeable boundary） 渗透性良好的含水层边界隔隔水边界水边界 （Confining boundary）渗透性极差的含水层边界，即法向方向水力梯度（或流量）等于零的边界弱弱透水边界透水边界 （Weakly-permeable boundary）能通过一定流量的渗透性较弱的含水层边界基本概念基本概念第一类（第一类（Dirichlet）边界边界条件条件（Boundary of known water level ）在边界上直接给出未知函数水头H的数值，又称给定水头的边界定水头边界定水头边界 （Boundary of fixed water level ） 水位数值不变的已知水位边界 第二类（第二类（Neuman）边界边界条件条件（Boundar。