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1、地下水水文学Groundwater Hydrology,讲授：肖长来 吉林大学环境与资源学院 水文水资源系 2005年10月,地下水水文学习题,习题一 潜水等水位线图的编制 习题二 潜水化学成分形成的分析 习题三 读水文地质图,潜水等水位线图-1.编图目的及意义,1.1 编图的目的 通过本次实习达到下列目的： (1) 掌握编制潜水等水位线图和潜水埋藏深度图这两种图件的方法。 (2) 学会运用这两种图件分析水文地质条件，解决实际问题。,潜水等水位线图-1.编图目的及意义,1.2 编制等水位线图的意义 潜水面是一个起伏不平的连续变化的曲面，反映该曲面形状的由一系列水位高程相同点的连线所构成的平面图
2、称为潜水等水位线图。 等水位线图在水文地质图系中是最基本图件之一，具有一定的实用价值，常可以研究和解决下列问题。 (1) 确定地下水的流向 潜水和地表水一样，均由高向低沿最大倾斜方向流动，即垂直等水位线方向流动。 (2) 确定地下水与地表水的互相补给关系如图1-1。 (3) 可以确定任意一点的地下水位高程和水位埋藏深度,潜水等水位线图-1.编图目的及意义,河水与地下水补排关系示意图,潜水等水位线图-1.编图目的及意义,采用同一点的地形高程和水位离程之差求得： 水位埋深 = 地面高程标准 水位高程 水位高程 = 地面高程 水位埋深; (4) 可以确定流线上任意两点的水力坡度I。 (5) 可以确定
3、任意一点潜水含水层的厚度在相同点的底板标高已知时 含水层厚度 = 水位高程 - 底板高程 (6)在无地形因素影响的情况下，等水位线的疏密变化可以分析和推测含水层厚度或岩性的变化，利用Q =KIF。 a. 岩性变化，当Q、F为常量时，K变大则I变小。 b. 厚度变化，当Q、K，断面宽一定时，则I变小，厚度变大见图1-2。,潜水等水位线图-1.编图目的及意义,含水层岩性变化的影响,含水层厚度变化的影响,地下水位的疏密变化,潜水等水位线图-1.编图目的及意义,（7）可根据等水位线图布置地下水引排工程和开挖深度。 a. 开采井群及排水沟等要垂直地下水流向布置。 b.可根据地下水埋藏深度适当确定排水沟的
4、开挖深度。,潜水等水位线图-1.编图目的及意义,1.3 编制水位埋藏深度图的意义 埋藏深度图是用一系列的埋藏深度相同的等级区间所构成的平面图，该图件不仅能帮助分析地下水的形成条件，而且对农田灌溉有比较实际的意义，潜水的埋藏深度直接关系着土壤的盐碱化问题和影响开采条件。同时潜水的埋藏深度图直接反映了某一时期的潜水面（也是含水层顶面）至地表的距离，对指导生产具有重要的意义。,潜水等水位线图-2. 编图方法及步骤,(1)选择底图: 等水位线图及埋藏深变图都是以地形图为底图的，在实际工作中要求比例尺与实际材料图相同，等高线间距和埋藏深度图的登记划分需要根据编图目的、比例尺、水力梯度和埋深的大小而定。
5、(2) 将同一时期的水文地质观测点（井、泉、地表水体）的观测资料（表1-1），统一编号以不同形式投放在地形底图上（附图一），表示方法： 井号 泉号水位(m) (3)根据观测点的资料，用内插法结合地形条件、水文地质条作和地表水体确定出一定间距的高程和埋深，用光滑的曲线连接标高相同的点，在连线之前首先应该找出全区地下水位大致的变化规律，开始可先勾绘那些资料多、可靠、容易勾绘的线段，然后加密和处理异常点，绘完后要全部检查加工细作。,潜水等水位线图-2. 编图方法及步骤,注意事项： l在采用内插法时应尽量垂直等水位线，不能在地表水体两侧找点内插。 2连线时不能穿越地表水体。 3潜水等水位线一般不应与地
6、形等高线大角度相交和正交。,潜水等水位线图编制-3.实习要求,（1）根据给定的资料，在绘有观测点位置的地形底图上编制。等水位线间距2m，埋深图等级间隔0-2m，2-4m，4-6m， ; （2）等水位线图和埋藏深度图绘在一张底图上，用不同线条、颜色表示。 （3）利用表1-2给定的资料绘制I-I线水文地质剖面图。 比例尺: 水平1:10000, 垂直1: 1000 剖面图要求: 图名、比例尺、孔号、岩性、水位、图例等。,潜水等水位线图编制-3.实习要求,（4）在图上的不同地段标明地下水流向810个箭头。 （5）测定A、B两点间的水力梯度和A、B点的水位埋深。 （6）简要说明潜水面的形状和埋藏特征，
7、与地下水的关系，水力梯度变化的原因，潜水与河水的补排关系等特征。 （7）分析泉和沼泽的形成条件。,潜水等水位线图编制,表1-1 1973年7月1日各观测点水位资料,潜水等水位线图编制,表1-2 I-I剖面钻孔、试坑地质资料,潜水等水位线图编制,潜水等水位线图编制,习题二 地下水化学成分形成的分析,1. 实习目的 根据已有的水文地质资料的分析，掌握研究区潜水化学成分形成条件及其分带规律。,习题二 地下水化学成分形成的分析,2. 吐鲁番盆地概况- 2.1 地形地貌 吐鲁番盆地是东天山中一个十分密闭的山间盆地。顺山势东西延长达1250km，南北宽60一80km。四周为山地环绕，山体主要由下古生界变质
8、砂岩、结晶片若及千枚岩组成，高度约3500-4000m以上，在4000m以上有万年积雪。整个盆地的地势是从北向南倾斜，飞博格多山麓一带高度600-700m，火焰山北麓为300m，火焰山南麓为0m，盆地中央部分低于海平面，最低处偏于盆地南缘艾丁湖的东南岸标高为-75.4m。 盆地的中部有火焰山褐皱带，它把盆地分隔成南北两部分，加深了盆地自然条件南北分异的特点。火焰山以南至觉罗塔恪山的北麓，中、新生代地层以自南向北倾的单斜构造出现，其上堆积了巨厚的冲积一洪积层。,习题二 地下水化学成分形成的分析,2.2 水文气象 盆地外围的山系不对称，高差相差非常悬殊，使得盆地的水系均发源于北部及西北部的山区，如
9、坎尔齐河、东柯柯亚尔、二唐沟、煤窑沟、塔尔朗沟、大河沿子、白杨河及阿拉沟等。这些河流均靠融雪水及山区的降水补给。年径流量都很小。洪峰出现于夏季，冬季、春季水量甚少，有的甚至干枯。河水流出山口后，沿途渗入戈壁砾石带，流径十几公里后即全部渗失，转为地下径流。 盆地地形的极端密闭和低洼，导致了气候变得极干热，年蒸发量达2800-3000mm，降水量仅10余mm。,习题二 地下水化学成分形成的分析,2.3 水文地质 吐鲁番盆地这种自然环境，决定着地下水的补给、运流、排泄特征。盆地地下水是通过以下的途径获得： 1河床渗漏是重要的补给来源。发源于盆地北部及西部的河流进入盆地，首先经过广阔的砾石带，地表径流
10、于此大量渗失，经十几公里后，全部转为地下径流。 2山区裂隙水的补给也占一定的比例，盆地北部及西部的山区，有丰富的裂隙水，在山前结构消失的地段，古生代变质岩山区直接与平原相接，裂隙水得以直接补给盆地的地下水。 地下水的径流沿着地面坡度的方向，向盆地中心汇集。由于火焰山隔断了盆地南北两部分地下水直接联系，山北的地表径流以及地下径流的一部分被引入农田，部分再度渗入山之南麓由粘土、亚粘土、砂、砾石和卵石等所组成的冲积一洪积扇中。,习题二 地下水化学成分形成的分析,由于火焰山的影响，山南冲积扇带潜水的补给不丰富，加之下游地区坎儿井长期引水的影响，潜水埋藏较深。随着岩性结构由砂砾石变至砂、亚砂土和夹亚粘土
11、层，地下水的径流条件逐渐变差，地下水的埋深逐渐变浅，盆地中央潜水矿化度逐渐增高，地表土壤的盐淡化逐渐加重，艾丁湖及其滨湖地区是盆地潜水的最终归宿见图2-1。 由于盆地完全闭封，径流不能外泄，蒸发是盆地水源消耗的唯一方式。盆地南北方向的剖面显示了含水层由粗到细。岩性由砂砾石逐渐过渡为细砂、亚砂土、亚粘土，潜水的埋藏深度逐渐变浅。在此剖面上打孔，取得一些水样分析资料。,习题二 地下水化学成分形成的分析,图2-1 吐鲁番盆地盆地水化学成分图,习题二 地下水化学成分形成的分析,3. 作业内容 根据对吐鲁番盆地区域水文地质条件分析以及利用成果资料，要求完成： (1)绘制水化学剖面图矿化度剖面图。 (2)
12、讨论吐鲁番盆地潜水化学成分的形成条件。 (3)试述吐鲁番盆地潜水化学成分水平与垂直分带规律。,习题三 读水文地质图,1. 实习的目的、意义 水文地质图是一个地区地下水的形成与分布规律，地下水与周围环境的总结。是水文地质工作的主要成果的反映，学会分析和运用水文地质因对指导生产、科研、利用和改造大自然具有十分重要的意义，通过本次读图应达到如下目的： (1)了解水文地质图的基本内容，掌握阅读水文地质图的方法； (2) 初步学会综合运用所学理论，去分析一个地区的水文地质条件。,习题三 读水文地质图,1. 实习的目的、意义 水文地质图是一个地区地下水的形成与分布规律，地下水与周围环境的总结。是水文地质工
13、作的主要成果的反映，学会分析和运用水文地质因对指导生产、科研、利用和改造大自然具有十分重要的意义，通过本次读图应达到如下目的： (1)了解水文地质图的基本内容，掌握阅读水文地质图的方法； (2) 初步学会综合运用所学理论，去分析一个地区的水文地质条件。,习题三 读水文地质图-3.读图提纲,I. 区域自然地理概况 (1) 地形：根据水文网的分布及剖面图上的地形及标高，分析本区地势及汇水条件。 (2)气候：根据附表3-1分析本区降水特征和气温特征。 (3)水文： 水系发育情况，水系分布与地形、岩性、构造的关系以及河水的补给来源。,习题三 读水文地质图-3.读图提纲,I. 区域自然地理概况 (1)
14、地形：根据水文网的分布及剖面图上的地形及标高，分析本区地势及汇水条件。 (2)气候：根据附表3-1分析本区降水特征和气温特征。 (3)水文： 水系发育情况，水系分布与地形、岩性、构造的关系以及河水的补给来源。,习题三 读水文地质图-3.读图提纲,II. 区域地质条件 (1)地层：层序、时代、岩性、接触关系、出露及分布情况。 (2)构造：裙皱特征、断层走向及性质、断距、构造对地层分布、地形及水文网的分布等的控制作用，以及构造对地下水形成过程的控制作用。,习题三 读水文地质图-3.读图提纲,III. 区域水文地质条件 (1) 从下列各方面，逐层分析哪些是含水层？哪些是隔水层？对含水层进一步分析其相对含水性和导水性。 a. 岩性、裂隙发育情况见附表3-2及钻孔资料。 b. 岩溶发育特征根据附表3-2及钻孔资料，图面上岩溶现象的分布，岩溶地区水系发育特征。,习题三 读水文地质图-3.读图提纲,表3-2 岩层说明表,习题三 读水文地质图-3.读图提纲,表3-3 东王村地区地下水化学成分,习题三 读水文地质图-3.读图提纲,III. 区域水文地质条件,
