地下水動態(tài)

某一地區(qū)某一時(shí)間段內(nèi)，地下水水量、鹽量等的收入與支出的數(shù)量關(guān)系。它與地下水動態(tài)密切相關(guān)。進(jìn)行均衡研究所選定的地區(qū)，稱為均衡區(qū)。進(jìn)行均衡研究的時(shí)間段，稱為均衡期。在某一均衡區(qū)的某一均衡期內(nèi)，地下水水量（或鹽量）的收入大于支出，則表現(xiàn)為儲存量增加，稱為正均衡；支出大于收入，儲存量減少，稱為負(fù)均衡。從多年統(tǒng)計(jì)角度，氣象要素趨于某一平均值。因此，天然條件下地下水儲存量也趨于某一定值，即多年中不增不減。但在較短的時(shí)間內(nèi)，氣候要素的波動則使地下水經(jīng)常處于不平衡狀態(tài)，地下水量以及相應(yīng)的水位、水質(zhì)等隨時(shí)間發(fā)生變化，可見，地下水動態(tài)是地下水均衡的外部表現(xiàn)。

研究均衡時(shí),分析地下水均衡的收入項(xiàng)與支出項(xiàng),列出均衡方程式；通過測定各已知項(xiàng)，求算未知項(xiàng)。天然狀態(tài)下潛水（量）均衡方程式的一般形式為 式中、為（下）游潛水流入（出）量;Xf、Yf為降水(地表水)滲入補(bǔ)給量；Qt為越流補(bǔ)給量(取正值)或越流排泄量(取負(fù)值)；Qd為潛水以泉或泄流形式向地表排泄量;Zc為水汽凝結(jié)補(bǔ)給潛水量；Zu為潛水面及其鄰接毛管水帶的蒸發(fā)量(包括土面蒸發(fā)及植物散發(fā));μΔH為均衡期始末潛水儲存量的變化，其中μ為給水度,ΔH為均衡期始末潛水位變化值,上升取正值,下降取負(fù)值。在不同的自然條件下，式中各均衡要素所占的比重是不同的。

地下水動態(tài)是指在有關(guān)因素影響下，地下水的水位、水量、水化學(xué)成分、水溫等隨時(shí)間的變化狀況。地下水動態(tài)提供含水層或含水系統(tǒng)的系列信息。在驗(yàn)證所作出的水文地質(zhì)結(jié)論或所采取的水文地質(zhì)措施是否正確時(shí)，地下水動態(tài)是十分重要的。地下水動態(tài)受氣候、水文、地質(zhì)和人類活動等因素的影響，受氣候、水文、地質(zhì)等因素影響的，稱“天然因素影響的地下水動態(tài)”，受人類活動影響的稱“人類活動影響下的地下水動態(tài)”。

研究地下水動態(tài)有助于解決一系列理論和實(shí)際問題。分析地下水動態(tài)可以幫助查明補(bǔ)給來源，查明含水層之間或含水層與地表水體之間的聯(lián)系情況。確定供水井的深度時(shí)，需要了解最低水位，以保證干旱季節(jié)和干旱年份的水量供應(yīng)。計(jì)算地下水資源，必須具備一定年限的地下水動態(tài)觀測資料。監(jiān)測人為活動影響下的地下水動態(tài)，可以及早發(fā)現(xiàn)不利變化（如咸水入侵淡含水層，地下水污染），不失時(shí)機(jī)地采取措施。地震前地應(yīng)力的變化會引起地下水位乃至水質(zhì)異常變化。因此，觀測地下水動態(tài)可作為預(yù)報(bào)地震的一種輔助手段。監(jiān)測地下水動態(tài)，需要布置有代表性的鉆孔、水井、泉等，組成控制性地下水動態(tài)觀測網(wǎng)。

人類活動通過增加新的補(bǔ)給來源或新的排泄去路而改變地下水的天然動態(tài)。

在天然條件下，由于氣候因素在多年中趨于某一平均狀態(tài)，因此，一個(gè)含水層或含水系統(tǒng)的補(bǔ)給量與排泄量在多年中保持平衡。反映地下水儲量的地下水位在某一范圍內(nèi)起伏，而不會持續(xù)地上升或下降。地下水的水質(zhì)則在多年中向某一方向（鹽化或者淡化）發(fā)展。

人工采排地下水：鉆孔取水或礦坑渠道排除地下水后，人工采排成為地下水新的排泄去路；含水層或含水系統(tǒng)原來的均衡遭到破壞，天然排泄量的一部或全部轉(zhuǎn)為人工排泄量，天然排泄不再存在，或數(shù)量減少（泉流量、泄流量減少，蒸發(fā)減弱），并可能增加新的補(bǔ)給量。

（1）如果采排地下水經(jīng)過一段時(shí)間后，新增的補(bǔ)給量及減少的天然排泄量與人工排泄量相等，含水層水量收支達(dá)到新的平衡。在動態(tài)曲線上表現(xiàn)為：地下水位在比原先低的位置上，年變幅波動增大，而不持續(xù)下降。如圖9-6實(shí)例可知：在河北饒陽縣五公地區(qū)，開采第四系潛水及淺層承壓水作為灌溉水源。每年3—5（6）月采水灌溉，水位降到最低點(diǎn)。6（7）月雨季開始，采水停止，降水入滲及周圍地下水徑流補(bǔ)給，使水位迅速上升。雨季結(jié)束后，周圍的徑流流入填充開采漏斗，水位繼續(xù)緩慢上升。翌年采水前期，水位達(dá)到最高點(diǎn)。這一動態(tài)變化顯示了天然因素和人為因素的綜合影響。動態(tài)類型稱為開采—徑流型。

中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究所自上世紀(jì)八十年代開始致力于地下水監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測設(shè)備的研究，先后承擔(dān)了國家“六五”、“八五”、“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目和部重點(diǎn)項(xiàng)目以及國家計(jì)委高技術(shù)應(yīng)用發(fā)展項(xiàng)目等十余項(xiàng)，完成了多種地下水動態(tài)監(jiān)測儀器的研制，為解決地下水監(jiān)測中的技術(shù)難關(guān)提供了服務(wù)和支持，為我國地下水監(jiān)測整體水平的提高起到了積極的促進(jìn)作用。唐山平升DATA-6216電池供電型水位監(jiān)測設(shè)備針對不具備供電條件、環(huán)境潮濕、對水位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不高的監(jiān)測場合設(shè)計(jì)。該設(shè)備不但解決了現(xiàn)場供電問題，且功耗低、體積小、防水性能好，安裝維護(hù)非常方便。

WS-1040地下水動態(tài)自動監(jiān)測儀是中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究所在以往研究成果的基礎(chǔ)上，新近提交的新一代地下水動態(tài)監(jiān)測儀器。該儀器是在原有的地下水動態(tài)自動監(jiān)測儀器基礎(chǔ)上，增加了GSM通訊系統(tǒng)，通過使用GSM全球公共服務(wù)網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)的無線傳輸，實(shí)現(xiàn)地下水的水位和水溫的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測。該儀器可用于地下水位、水溫長期觀測、抽水井水位水溫監(jiān)測、河水、湖泊、水庫等地表水監(jiān)測以及工業(yè)用水管理等。能對地下水的水位和水溫動態(tài)變化進(jìn)行長期自動監(jiān)測。儀器的主體全部裝入一個(gè)不銹鋼圓筒中，通過電纜配接傳感器。儀器可以投入井中，因此便于保護(hù)，并克服了氣候及天氣影響，特別適合在露天的觀測孔中使用。主機(jī)內(nèi)部有存儲單元，測量的數(shù)據(jù)自動保存在存儲單元內(nèi)，可定期通過數(shù)據(jù)接口直接將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳入微機(jī)并完成儀器的參數(shù)設(shè)置；或在室內(nèi)監(jiān)測中心站通過有線調(diào)制解調(diào)器完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的回收和監(jiān)測儀器的參數(shù)設(shè)置。其特點(diǎn)有：定時(shí)自動監(jiān)測，自動存儲，定時(shí)周期任意設(shè)點(diǎn)；高精度、高分辨率，穩(wěn)定性好；抗干擾能力強(qiáng)，獨(dú)特的氣壓平衡裝置保證了儀器的測量值不受大氣壓變化的影響。

WS-1040地下水動態(tài)自動監(jiān)測儀自研制成功以來已在一些地區(qū)推廣應(yīng)用，實(shí)踐證明了全自動無人值守工作的優(yōu)越性和較強(qiáng)的野外適應(yīng)能力。為配合 2008年北京的奧運(yùn)會，北京地區(qū)安裝使用60套監(jiān)測儀器，正在為北京地區(qū)地下水監(jiān)測發(fā)揮著顯著作用。該監(jiān)測儀既提高了監(jiān)測技術(shù)的科技含量，又節(jié)約了人力資源，它將對我國地下水三級監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的優(yōu)化布置起到積極促進(jìn)作用。

地下水動態(tài)氣候因素

氣候是影響潛水動態(tài)最活躍的因素。雨季，降水入滲補(bǔ)給使?jié)撍簧仙?，潛水礦化度降低；雨季過后，蒸發(fā)和徑 流排泄使?jié)撍恢饾u下降，在翌年雨季前出現(xiàn)谷值，潛水礦化度升高。這種一年中周而復(fù)始的變化，稱為季節(jié)變化。氣候的多年變化，則使?jié)撍话l(fā)生相應(yīng)的多年周期性起伏。

地下水動態(tài)水體因素

地表水體附近，地下水動態(tài)受地表水的明顯影響。河水位上升時(shí)，近岸處的潛水位上升最快，上升幅度最大；遠(yuǎn)離河岸，潛水位變化幅度變小，反應(yīng)時(shí)間滯后。

氣候水文因素決定了地下水動態(tài)的基本模式，而地質(zhì)因素則影響其變化幅度與變化速度。例如，承壓含水層受到上覆隔水層的限制，補(bǔ)給區(qū)動態(tài)變化強(qiáng)烈而迅速，遠(yuǎn)離補(bǔ)給區(qū)則變得微弱而滯后。對于潛水，包氣帶厚度越大，滯留于包氣帶中的水便越多，潛水位的變化越滯后于降水。

地下水動態(tài)人為因素

影響地下水的天然動態(tài)：例如，打井取水后，天然排泄量的一部或全部轉(zhuǎn)由采水井排出，如采水量超過補(bǔ)給量，地下水位則逐年下降。再如，利用地表水大水漫灌而不加強(qiáng)排水，潛水位將因灌水入滲補(bǔ)給而逐年上升，引起土壤次生沼澤化或鹽漬化。

A．地下水水質(zhì)監(jiān)測時(shí)間和頻率，對評價(jià)等級為一、二級的建設(shè)項(xiàng)目，宜分別在枯、豐水期和采樣一次。若評價(jià)工作時(shí)間不足一個(gè)水文年時(shí)，應(yīng)在枯水期進(jìn)行一次采樣。對評價(jià)等級為三級的建設(shè)項(xiàng)目，可只在枯水期進(jìn)行一次采樣。對固體廢棄物堆積場的地下水水質(zhì)監(jiān)測，主要應(yīng)在雨季進(jìn)行，同時(shí)選有代表性監(jiān)測井，進(jìn)行水質(zhì)、水位動態(tài)監(jiān)測。對于建設(shè)項(xiàng)目投產(chǎn)后的動態(tài)監(jiān)測工作，可作為建設(shè)單位環(huán)保監(jiān)測的正常工作內(nèi)容，按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行長期監(jiān)測工作。

B. 地下水水位、水量統(tǒng)測工作，宜選擇在當(dāng)?shù)氐目菟诨虻叵滤_采高峰期短時(shí)間(一般為3天)內(nèi)一次完成。地下水開采高峰期可按當(dāng)?shù)貦C(jī)井集中農(nóng)灌的時(shí)期確定。

C．地下水水位長期動態(tài)監(jiān)測，一般每5—10天觀測一次。當(dāng)遇特殊原因(如降雨或事故性排放)水位發(fā)生明顯變化時(shí)，應(yīng)加密觀測次數(shù)。

D. 若不專門進(jìn)行地下水水溫預(yù)測評價(jià)時(shí)，可只在水樣采集時(shí)測定一次水溫，若進(jìn)行專門水溫預(yù)測評價(jià)，可酌情加密水溫觀測次數(shù)。

學(xué)科：水文地質(zhì)學(xué)

詞目：地下水動態(tài)預(yù)測

英文：forecasting chauges in groundwater regime2100433B

目錄

緒論

第一章 地下水動態(tài)及其影響因素

第二章 地下水水文過程線與含水系統(tǒng)的水文地質(zhì)模型

第三章 地下水均衡與鹽、熱動態(tài)

第四章 用確定性數(shù)學(xué)模型預(yù)報(bào)地下水動態(tài)

第五章 用隨機(jī)模型預(yù)報(bào)地下水動態(tài)

第六章 利用地下水動態(tài)觀測資料推求水文地質(zhì)參數(shù)

第七章 地下水動態(tài)研究和水資源開發(fā)與管理

參考文獻(xiàn)

附表

附錄