5地下水循环

第二章水文循环中的地下水§1自然界中水的分布、循环§2地下水与大气水、地表水的关系§3地下水的补给、排泄与径流§4地下水的分布、动态与均衡2/28§1自然界中水的分布、循环1.1自然界中水的分布1.1.1地球上水储量的分布1.1.2地球上淡水储量的分布1.1.3地球上的水资源1.1.4我国水资源分布1.2自然界中水的循环第二章水文循环中的地下水3/28地球上水的分布96.54%2.12%1.34%海洋水陆地地表水陆地地下水1.1自然界中水的分布（1）1.1.1地球上水储量的分布1§1自然界中水的分布、循环水储量是从静止的观点来考虑水的储存体积第二章水文循环中的地下水地球上水储量:13.6108km3其中海洋水占96.54%，陆地水仅占3.46%地球上水储量的空间分布极不均匀4/28地球上淡水分布77.34%22.12%0.33%0.18%0.00%0.03%冰川和冰盖地下淡水湖泊淡水土壤水河网水大气水1.1自然界中水的分布（2）1.1.2地球上淡水储量的分布§1自然界中水的分布、循环第二章水文循环中的地下水分布在南北两极的固体冰川、永冻土底冰及多年积雪地下淡水全球的淡水储量很少，仅占总储量的2.53%。分布同样不均匀地下淡水量可观，不仅量大，且分布较广；大部分埋藏深难利用，仅很少部分浅层水可供利用。目前人类较易利用的淡水量仅占全球淡水的0.3%，仅占全球总储水量的十万分之七。5/281.1自然界中水的分布（3）1.1.3地球上的水资源水资源是从循环和更新的观点来计算水资源量。特点：可流动性，可再生性地球上的水资源主要指两部分：地表水资源；地下水资源水资源量的表示：地表水资源量多以多年平均河川径流量来表示地下水资源是以可恢复的浅层地下水的天然资源来表征全球淡水资源分布：淡水资源不仅短缺，且地区分布极不平衡按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中、美、印尼、印度、哥伦比亚和刚果9个国家的淡水资源占世界淡水资源的60%，而约占世界人口总数40%的80个国家和地区的人口面临淡水不足其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态。§1自然界中水的分布、循环第二章水文循环中的地下水某一时期内流过某一河流断面的总水量，如年径流量，月径流量6/28全球水资源分布图§1自然界中水的分布、循环第二章水文循环中的地下水非洲大部亚洲南部澳洲7/281.1自然界中水的分布（4）1.1.4我国水资源分布水资源分区：我国水资源一级区共10个，归为两部分：北方六区：松花江、辽河、海河、黄河、淮河、西北诸河南方四区：长江（含太湖）、东南诸河、珠江、西南诸河两部分区域分布，见图两部分水资源量具有明显差别§1自然界中水的分布、循环第二章水文循环中的地下水8/282006年各水资源一级区水资源量单位：亿m3§1自然界中水的分布、循环第二章水文循环中的地下水北方六区南方四区9/282006年各水资源一级区水资源量单位：亿m3§1自然界中水的分布、循环第二章水文循环中的地下水水资源一级区降水量地表水资源量地下水资源量地表水与地下水不重复量水资源总量全国57839.624358.07642.9972.125330.1南方四区39135.020445.25207.0124.020569.2北方六区18704.63912.82435.9848.14760.9松花江4334.51085.4449.2198.11283.5辽河1482.7321.1163.172.2393.4海河1402.596.2189.1123.5219.8黄河3237.1456.0357.8108.3564.3淮河2662.2634.1387.3247.3881.4西北诸河5585.51320.1889.398.61418.6长江17366.97958.72189.6101.08059.6其中太湖402.3131.140.615.2146.4东南诸河3925.32329.5603.910.92340.4珠江9369.04985.21166.312.24997.3西南诸河8474.05171.81247.30.05171.810/282007年各水资源一级区水资源量单位：亿m3§1自然界中水的分布、循环第二章水文循环中的地下水水资源一级区降水量地表水资源量地下水资源量地表水与地下水不重复量水资源总量全国57763.024242.57617.21012.725255.2南方四区38511.420200.15174.0132.520332.5北方六区19251.64042.42443.2880.24922.7松花江3604.7751.6389.4176.1927.7辽河1506.9313.8147.468.2381.9海河1547.6101.7211.9146.1247.8黄河3848.6542.1384.0113.3655.3淮河3227.71086.2484.2279.61365.9西北诸河5516.11247.0826.296.91343.9长江18030.08699.32268.1108.48807.8其中太湖426.9155.443.821.2176.6东南诸河3257.91788.1465.711.71799.8珠江8058.93973.51001.212.33985.9西南诸河9164.55739.11439.00.05739.111/281.2自然界中水的循环（1）自然界中水的循环（小循环，大循环）1海洋－大气－降雨－地表水,地下水－海洋。海洋蒸发降水水汽运移降水入渗地表径流蒸发蒸腾地下径流小循环过程主要受局部气象因素控制，而大循环则受全球性气候控制12/281.2自然界中水的循环（2）自然界中水的循环1地下水循环是自然界水循环中一个极其重要的环节地下水循环是大气水、地表水、土壤水和地下水的相互转化——四水转化2大气|灌溉降水|地表调蓄非饱和带调蓄地下水调蓄总蒸散发地表流壤中流河川基流河补地下水入渗补地下潜水蒸发蒸发蒸散发蒸发“四水”转化的概念性模型河川径流13/28§2地下水与大气水、地表水的关系第二章水文循环中的地下水地下水与大气水、地表水之间总是处在不断地交替循环之中。2.1大气降水是地下水和地表水的主要补给来源1年降雨量的丰与否，决定地下水和地表水的丰与否我国降水的空间分布不均，20(新疆)－3000(南海)mm分布规律：东南沿海西北内陆（渐少）（图）14/28第三章水文循环中的地下水§1自然界中水的分布、循环全国多年平均年降雨量等值线图塔里木盆地25mm准葛尔盆地柴达木盆地腾格里沙漠巴丹吉林沙漠东北平原华北平原青藏高原横断山脉四川盆地长江中下游浙闽台珠江50~200mm200~400mm400~800mm800~1200mm1200~1600mm2000~3000mm1600~2000mm15/28第三章水文循环中的地下水§1自然界中水的分布、循环塔里木盆地25mm准葛尔盆地柴达木盆地腾格里沙漠巴丹吉林沙漠东北平原华北平原青藏高原横断山脉四川盆地长江中下游浙闽台珠江50~200mm200~400mm400~800mm800~1200mm1200~1600mm2000~3000mm1600~2000mm16/28第二章水文循环中的地下水§1自然界中水的分布、循环降水量的时间分布也不均匀山东天津河南安徽山西辽宁黑龙江青海吉林江苏陕西河北宁夏内蒙甘肃新疆北京2003年北方各省降水量与多年均值比较图17/28第二章水文循环中的地下水§1自然界中水的分布、循环2004年北方各流域平原区降水量与多年均值比较图18/28§2地下水与大气水、地表水的关系第二章水文循环中的地下水2.2地下水排泄转化为大气水地下潜水土壤水土面和叶面蒸发水汽排泄进入大气19/28§2地下水与大气水、地表水的关系第二章水文循环中的地下水2.3地下水和地表水存在着相互转化的补、排关系二者关系因不同时间和不同地区而异一般情况，地表水面是地下水的排泄基准面（图）局部地区，地表水可补给地下水（黄河）河流中上游，平水期与洪水期的补排关系不同（图）平水位洪水位20/28§2地下水与大气水、地表水的关系第二章水文循环中的地下水2.3地下水和地表水存在着相互转化的补、排关系二者关系因不同时间和不同地区而异山区的常年河流常是河流排泄地下水山区的间歇河流常是洪水期河流补给地下水(如新疆盆地边缘融雪河流)在特定的地形地貌、水文地质条件下，二者可多次转化喀斯特地区地下水向地表水排泄的方式：泉和泄流人工开采导致地下水位降低，改变天然补排关系,促使地表水向地下水补给21/28第二章水文循环中的地下水3.1地下水的补给概念：含水层自外界获得水量的作用过程称为地下水补给。补给来源1：大气降水渗入－主要补给源，大面积补给，时间间断地表水渗入大气中和包气带岩石空隙中水汽的凝结补给人工补给研究内容：补给来源，影响补给的因素，补给量§3地下水的补给、排泄与径流水库、渠道、灌溉的渗漏修筑专门工程，引地表水回灌地下补给范围：线状补给，仅限地表水体周边；时间分布：持续，经常水汽在压力支配下由高压向低压运动当地表气温高时,大气中水汽压包气带中水汽压,水汽由大气向包气带运移,土层空气湿度达饱和,岩石表面形成重力水,下渗补给地下水22/28北京大兴23/28河南新乡24/28河北临西25/28以色列地下水库26/283.2地下水排泄概念：含水层失去水量的作用过程称为地下水排泄。排泄出路：排泄条件：研究内容：排泄出路，影响排泄的因素，排泄量§3地下水的补给、排泄与径流地形条件：切割深度，沟谷密度地质条件：蓄水构造的开启与封闭程度，水位埋深，包气带厚度气候条件：影响蒸发排泄第二章水文循环中的地下水1）泉水溢出；2）向地表水排泄；3）蒸发；4）人工排泄27/283.3地下水径流交替：概念：地下水由补给区流向排泄区的作用过程称作径流。1径流总趋势：补给区排泄区，高水位区低水位区径流速度取决于：水力坡度J，透水性K径流量取决于：含水层厚度，地下水补、排条件交替类型：研究内容：径流方向，径流强度，径流量§3地下水的补给、排泄与径流垂向交替：蒸发，降雨或地表水入渗，内陆盆地(图)水平交替：泉出露处、含水层与地表水交界处混合交替：两种交替都有。第二章水文循环中的地下水28/28地下水的补给、排泄与径流渗入——蒸发型的平原潜水水交替29/28补给与排泄是含水层与外界发生联系的两个作用过程。补给与排泄的方式及其强度，决定着含水层内部的径流、水量和水质的变化。这些变化在空间上的表现就是地下水的分布；这些变化在时间上的表现就是地下水的动态；从补给与排泄的数量关系研究含水层水量及盐量的变化，便是地下水均衡的方法。§4地下水的分布、动态与均衡130/28地下水动态——指地下水的数量和质量（水位、水量、水化学成分、水温等）随时间的变化过程。影响地下水动态的天然因素：气候：降水，蒸发水文：地表水体地质：地质构造决定了地下水的埋藏条件，岩土性质决定了透水性和给水性植被：森林覆盖增加对地下水补给；植被吸水降低地下水位§4地下水的分布、动态与均衡131/28人类活动对地下水动态的影响11.通过改变表层土壤水理性质产生的影响垦殖耕耘疏松耕作层，增大入渗，减少蒸发2.通过改变外界补排环境产生的影响建库、修渠、灌溉，增大入渗，抬高水位，招致盐渍；农田排水、矿坑疏干，增大排泄，降低水位3.直接改变地下水位产生的影响抽水降低水位，减少蒸发，增大入渗，防治盐碱；长期过量开采，持续下降，水源枯竭，水质恶化，海水入侵；人工回灌，遏止水位下降，保护水资源4.农业、工业、生活活动导致地下水污染施肥、农药、污灌，废污水排放，淋渗补给，污染地下水§4地下水的分布、动态与均衡32/28地下水的均衡——指以地下水体为对象，某一地域在某时域内地下水量和盐量的收支均衡状况。在t时间段地下水的水量均衡方程：给水度（或自由孔隙率）H：t内均衡区内地下水位的平均变化Qi：t的地下水入流总量Qo：t内的地下水出流总量W：t内单位面积上地下水的净补给量V：t内单位面积上地下水的开采量A：