地下水資源與地下水系統講義T98

第七章地下水資源與地下水系統

§1地下水資源的特點§2地下水資源分類

§3地下水系統思考：地下水與地表水的共性？地下水與地表水的差異性？地下水與地表水的共性:地球上水資源組成部分均具有流動性和隨時間變化性，均是可更新和可再生的資源，均由大氣降水轉化而來；根據自然界水循環(huán)特征分析，地表水與地下水之間相互轉化，聯系密切，資源量存在很大的重復性。地下水與地表水的差異性:1.地表水分布于地勢低洼處，構成當地侵蝕基準面，而地下水分布廣泛；2.地表水分布受控于地形條件，而地下水分布則主要受地層、巖性和構造控制；地表水流域范圍受地形分水嶺控制，而地下水系統范圍則不受地表水流域影響，有時可大于地表水流域，有時可小于地表水流域；3.地表水在重力作用下從上游向下游流動，而地下水得到運動不僅受重力作用，也可同時受靜水壓力作用，局部地下水的運動方向可與地形坡向相反；4.地表水資源量主要決定于地表水流域范圍和降水強度，地下水資源量還與地表水入滲條件、巖層空隙和含水層分布等因素相關；5.地表水易遭受污染，水質動態(tài)變化大，而降水、地表水向下滲入能夠濾去雜質等有害物質而達到自然凈化，因而地下水的動態(tài)變化相對緩慢和穩(wěn)定；地下水有較大的儲量和調蓄能力，這是地下水資源和地表水資源的主要不同點。全球地表水平均更新期16天，對降水反映迅速，儲量小，全球2.1×1012m3，地表水的調蓄能力很差。地下水資源：地球上600米深度內淡水儲量10530×1012m3，為河網儲量的5000倍，平均更新期長達1400年，因而地下水資源對降水的反映遠不如地表水敏感。7.地表水與地下水的發(fā)育均具有系統性，但表現形式不同。地表水系統性表現為在一定流域范圍內，由主河道與一系列支流組成的河網系統。地下水賦存于巖石空隙之中，其系統性表現為：巖石中的空隙都必然在巖體的一定范圍內和一定程度上相互連通，巖體內相互連通的空隙及其中具有水力聯系的水便構成一個系統（含水系統）。

§1地下水資源的特點一、地下水資源的概念

地下水資源–––有使用價值的各種地下水量的總稱，它屬于整個地球水資源的一部分。

地下水的使用價值包括水質和水量兩個方面。

二、地下水資源的特點

系統性流動性可恢復性可調節(jié)性二、地下水資源的特點

1、系統性

是指由一定的地質結構組織而成的、具有密切水力聯系的統一整體。

如：水井、水源地、含水層、含水巖組、含水系統一、地下水資資源的特點2、流動性地下水是流體體，是動態(tài)資源，在補給、徑流、、排泄的過程中，不不斷循環(huán)流動動。地下水資資源的數量和和質量隨外界界條件變化而而變化?？捎玫叵滤牡牧髁勘硎镜氐叵滤臄盗苛?。一、地下水資資源的特點3、可恢復性地下水資源的的可恢復性(可再生性)是地下水資源源可持續(xù)利用的保證。地下下水始終處于于流動狀態(tài)，，在不斷接受受外界水量和和溶質補充的的同時，也將將系統內部水水量連同水中中所含的物質質排泄出去。。在天然條件下下，補排水量量多年間大體體平衡，水量量和水質保持持相對穩(wěn)定。。一、地下水資資源的特點4、可調節(jié)性可調節(jié)性主要要針對水量，，指地下水在在系統結構的的作用下，使使不連續(xù)的降降水和水量輸輸入變?yōu)橄鄬B續(xù)、均勻勻輸出的這種種自然特性。。一般來說，地地表水系統的的水量調節(jié)能能力較差，水水量、水位的的動態(tài)變化與與降水過程極極為密切，滯后、延遲效效應均不明顯，獲獲得的降水補補給量可以快快速地排出。。一、地下水資資源的特點4、可調節(jié)性與地表水相比比，地下水更更具有調節(jié)性性。集中的降水補補給可積蓄在季節(jié)節(jié)變動帶中，，然后緩慢釋釋放，緩慢徑徑流的路程效效應可平抑各各處來水的波波動，發(fā)揮削峰峰填填谷谷的作作用用。?！?地下下水水資資源源的的特特點點1、系系統統性性2、流流動動性性3、可可恢恢復復性性4、可可調調節(jié)節(jié)性性§2地下下水水資資源源的的分分類類一、、地地下下水水儲儲量量分分類類20世紀紀70年代代前前，，采采用用H··A··普洛洛特特尼尼科科夫夫地下下水水儲儲量量分分類類：：天然然儲儲量量+開采采儲儲量量動儲儲量量：：單位位時時間間內內流流經經含含水水層層（（帶帶））橫橫斷斷面面的的地地下下水水體體積積，，即即地地下下水水的的天天然然徑徑流流量量；；靜儲儲量量：：地下下水水位位年年變變動動帶帶以以下下含含水水層層（（帶帶））中中儲儲存存的的重重力力水水體體積積；；調節(jié)節(jié)儲儲量量：：地下下水水位位年年變變動動帶帶內內重重力力水水的的體體積積；；開采采儲儲量量：：用技技術術經經濟濟合合理理的的取取水水工工程程，，能能從從含含水水層層中中取取出出的的水水量量，，并并要要求求開開采采期期內內不不發(fā)發(fā)生生水水量量減減少少、、水水質質惡惡化化等等不不良良后后果果。。二、、我我國國地地下下水水資資源源分分類類方方案案國家家計計劃劃委委員員會會1989年頒頒布布國國家家標標準準(GBJ27-88)，建建設設部部2001年頒頒布布《供水水水水文文地地質質勘勘察察規(guī)規(guī)范范》(GB50027-2001)中仍仍執(zhí)執(zhí)行行該該方方案案。。地下下水水資資源源劃劃分分為為補給給量量、、儲儲存存量量和和允允許許開開采采量量三類類：：（一一））補補給給量量指天天然然狀狀態(tài)態(tài)或或開開采采條條件件下下，，單單位位時時間間內內，，通通過過各各種種途途徑徑進進入入含含水水層層（（或或含含水水系系統統））的的水水量量。。一般般包包括括地下下水水徑徑流流補補給給量量、、大大氣氣降降水水的的入入滲滲補補給給量量、、地地表表水水的的入入滲滲補補給給量量、、越越流流補補給給量量和和人人工工補補給給量量等。。實際際計計算算時時，，按按天然然狀狀態(tài)態(tài)和開采采條條件件下兩兩種種情情況況進進行行。。（一一））補補給給量量首先先計計算算現實實狀狀態(tài)態(tài)下下地下下水水的的補補給給量量，，然然后后再再計計算算擴大開采采后可能增加加的補給給量。后者稱為為補給增量量（或稱誘誘發(fā)補給給量、激激發(fā)補給給量、開開采襲奪奪量、開開采補充充量等））。1.降水入滲滲的補給給增量：：由于開采采地下水水形成降降落漏斗斗，除漏漏斗疏干干體積增增加部分分降水滲滲入外，，還使漏漏斗范圍圍內原來來不能接接受降水水滲入補補給的地地區(qū)（例例如沼澤澤、濕地地等），，騰出可可以接受受補給的的儲水空空間，因因而增加加了降水水滲入補補給量。。由于地下下水分水水嶺向外外擴展，，增加了了降水滲滲入補給給面積，，使原來來屬于相相鄰均衡衡水區(qū)或或水文地地質單元元）的一一部分降降水滲入入補給量量，變?yōu)闉楸韭┒范穮^(qū)的補補給量。。2.地表水的的補給增增量：當取水工工程靠近近地表水水時，由由于開采采地下水水，使水水位下降降漏斗擴擴展到地地表水體體，可使使原來補補給地下下水的地地表水補補給量增增大，或或使原來來不補給給地下水水，甚至至排泄地地下水的的地表水水體變?yōu)闉檠a給地地下水。。3.相鄰含水水層越流流的補給給增量：：由于開采采含水層層的水位位降低，，與相鄰鄰含水層層的水位位差增大大，可使使越流量量增加，，或使相相鄰含水水層原來來從開采采含水層層獲得越越流補給給，變?yōu)闉檠a給開開采層。。4.相鄰地段段含水層層的增加加的側向向流入補補給量：：由于降落落漏斗的的擴展，，可奪取取屬于另另一均衡衡地段（（或含水水系統））地下水水的側向向流入補補給量。。某些側向向排泄量量因漏斗斗水位降降低，而而轉為補補給增量量。5.各種人工工增加的的補給量量：開采地下下水后各各種人工工用水的的回滲量量增加而而多獲得得的補給給量。注意事項項：注意1：補給增量量不僅與與水源地地所處的的自然環(huán)環(huán)境有關關。還與與采水構構筑物種種類、結結構和布布局（開開采方案案和開采采強度））有關。。當自然然條件有有利、開開采方案案合理、、開采強強度較大大時，奪奪取的補補給增量量可以遠遠遠超過過天然補補給量。。注意2：開采時的的補給增增量不是是無限制制的。在計算補補給增量量時，應應全面考考慮合理理的襲奪奪，而不不能盲目目無限制制地擴大大補給增增量。從“三水水”轉化化的總水水資源的的觀點考考慮。注意3：計算補給給量時，，應以天天然補給給量為主主，同時時考慮合合理的補補給增量量。地下下水的補補給量是是使地下下水運動動、排泄泄、水交交替的主主導因素素，它維維持著水水源地的的連續(xù)長長期開采采。計算補給給量是地地下水資資源評價價的核心心內容。。二、我國國地下水水資源分分類方案案（二）儲存量指儲存在在單元含含水層中中的重力力水體積積。又指指地下水水在補給給與排泄泄過程中中，某一一時間段段內在含含水層（（或含水水系統））中儲存存的重力力水體積積。（二）儲存存量在潛水含含水層中中，儲存量的的變化主主要反映映為水體體積的改改變，稱稱為體（容））積儲存存量，可用下下式計算算：W=μμ·F·h式中：W—地下水的的儲存量量(m3)；μ—含水層的的給水度度；F—潛水含水水層的面面積(m2)；h—潛水含水水層的厚厚度(m)。（二）儲儲存量在承壓含含水層中中，承壓含含水層除除了容積儲存存量外，還有有彈性儲存存量（承壓含含水層壓壓力水頭頭的變化化主要反反映彈性性水的釋釋放，稱稱為彈性性儲存量量）。W彈＝μ*·F·h式中：W彈—承壓水的的彈性儲儲存量(m3)；μ*—貯水(或釋水)系數；F—承壓含水水層的面面積(m2)；h—承壓含水水層自頂頂板算起起的壓力力水頭高高度(m)。（二）儲儲存量（二）儲儲存量注意1：儲存量在在地下水水運動交交替和開開采中起起調節(jié)作用用。天然條條件下下，儲儲存量量呈周周期性性變化化，有有年周周期或或多年年周期期。開采條件下下，如果開開采量不大大于補給量量，儲存量量仍呈周期期性變化；；開采量超過過補給量時時，由儲存存量來補償償超過開采采量，使儲儲存量出現現逐年減少少的趨勢性性變化。（二）儲存存量注意2：一定期限內內的最小儲儲存量稱為為永久儲存存量或靜儲儲量,是在一定周周期內不變變的儲存量量。最大與最小小儲存量之之差稱為暫時儲存量量(調節(jié)儲量)。地下水徑流流微弱地區(qū)區(qū)，暫時儲儲存量數量量幾乎接近近補給量，，可將它作作為允許開開采量。一般情況下下，計算允允許開采量量時不能考考慮永久儲儲存量。如如果動用了了它，就會會出現區(qū)域域地下水位位逐年持續(xù)續(xù)下降的趨趨勢，導致致地下水源源枯竭。（二）儲存存量注意3：如果永久儲儲存量很大大（如含水水層厚度大大、分布又又廣的大型型貯水構造造），每年年適當動用用一部分永永久儲存量量，使其在在100年或50年內總的水水位降深不不超過取水水設備的最最大允許降降深也是可可以的。例如，美國國得克薩斯斯州高平原原地下水源源地，主要要是消耗靜靜儲量來維維持開采，，據計算，，可持續(xù)開開采40—50年。衡水市第四四系孔隙含含水層組水水文地質剖剖面示意圖圖衡水地區(qū)第第四系地下下水流系統統框架衡水市淺層層地下水動動力環(huán)境演演化衡水市淺層層地下水動動力環(huán)境演演化1980年后不均勻勻開采改變變局部地下下水徑流方方向水位呈整體體下降趨勢勢，1975-2000全區(qū)平均累累計下降6.38m衡水市深層層地下水動動力環(huán)境演演化冀棗衡漏斗斗底部越來來越開闊、、平展，呈呈整體向縱深發(fā)展展全區(qū)水位呈呈整體下降降趨勢，1970-2000年均下降1.28m。第四系各含含水組地下下水位動態(tài)態(tài)曲線對比比（三）允許許開采量可開采量，，指通過技術術經濟合理理的取水構構筑物，在在整個開采采期內出水水量不會減減少，動水水位不超過過設計要求求，水質和和水溫變化化在允許范范圍內，不不影響已建建水源地正正常開采，，不發(fā)生危危害性環(huán)境境地質現象象等前題下下，單位時時間內從含含水系統或或取水地段段中能夠取取出的水量量。通過經濟合合理、技術術可行的措措施，在不不引起生態(tài)態(tài)環(huán)境惡化化條件下允允許從含水水層中獲取取的最大水水量。（四）允許許開采量的的組成1.允許開采量量與開采量量的關系開采量是指指目前正在在開采的水水量或預計計開采量，，它只反映映了取水工工程的產水水能力。開開采量不應應大于允許許開采量；；否則，會會引起不良良后果。允許開采量量取決于地下水的補補給量和儲儲存量的大小，同同時還受技技術經濟條條件的限制制。2.開采量的組組成地下水在開開采以前，，由于天然然的補給、、排泄，補補給與消耗耗總是不平平衡的發(fā)展展著，形成成了一個不不穩(wěn)定的天天然流場。。從一一個個周周期期的的時時間間來來看看，，這這段段時時間間的的總總補補給給量量和和總總消消耗耗量量是是接接近近相相等等的的，，即即Q補≈Q排。在人人工工開開采采地地下下水水時時，，增增加加了了一一個個經經常常定定量量的的地地下下水水排排泄泄點點，，改改變變了了地地下下水水的的天天然然排排泄泄條條件件（（在在天天然然流流場場上上又又疊疊加加了了一一個個人人工工流流場場）），，這這既既破壞壞了了補補給給、、消消耗耗之之間間的的天天然然動動平平衡衡，又又力圖圖建建立立新新的的、、開開采采狀狀態(tài)態(tài)下下的的動動平平衡衡。在開開采采最最初初階階段段，，由由于于增增加加了了一一個個人人工工開開采采量量，，必必須須減減少少地地下下水水的的儲儲存存量量，，使使開開采采地地段段水水位位下下降降形形成成一一個個降降落落漏漏斗斗。。隨隨漏漏斗斗擴擴大大，，流流場場發(fā)發(fā)生生了了變變化化，，使使天天然然排排泄泄量量減減少少，，促促使使補補給給量量增增加加，，即即為為補給給增增量量。在開開采采狀狀態(tài)態(tài)下下，可可以以用用下下面面水均均衡衡方方程程表示示：：式中中：：Q補–––––––開采采前前的的天天然然補補給給量量（（m3／d）；；ΔQ補–––––––開采采時時的的補補給給增增量量（（m3／d）；；Q排–––––––開采采前前的的天天然然排排泄泄量量（（m3／d）；；ΔQ排–––––––開采采時時天天然然排排泄泄量量減減少少值值（（m3／d）；；Q開–––––––人工工開開采采量量（（m3／d）；；μ–––––––含水水層層的的給給水水度度；；F–––––––開采采時時引引起起水水位位下下降降的的面面積積（（m2）；；Δt–––––––開采采時時間間（（d）；；Δh–––––––在Δt時間間段段內內開開采采影影響響范范圍圍內內的的平平均均水水位位降降（（m）由于于天天然然補補給給量量與與天天然然排排泄泄量量近近似似相相等等，，即即Q補≈Q排。。Q開＝ΔQ補+ΔΔQ排+μ··F··ΔΔh/ΔΔt這個個方方程程表表明明，，開采采量量由由三三部部分分組組成成：：1）增增加加的的補補給給量量（（ΔQ補），，可可稱稱為為開開采采奪奪取取量量；；2）減減少少的的天天然然排排泄泄量量（（ΔQ排）），，可可稱稱為為開開采采截截取取量量；；3）可可動動用用的的儲儲存存量量（（μ··F··ΔΔh/ΔΔt）。。（1）增增加加的的補補給給量量：：開開采采時時奪奪取取的的額額外外補補給給量量；；（2）減減少少的的天天然然排排泄泄量量：：開開采采后后潛潛水水蒸蒸發(fā)發(fā)消消耗耗量量的的減減少少、、泉泉流流量量減減少少或或消消失失、、側側向向流流出出量量減減少少等等。。實質質上上就就是是由由取取水水構構筑筑物物截截獲獲的的天天然然補補給給量量。。它它的的最最大大極極限限等等于于天天然然排排泄泄量量，，接接近近于于天天然然補補給給量量；；（3）可動動用的的儲存存量是是含水水層中中永久久儲存存量所所提供供的一一部分分（枯枯水期期抽水水）3.允許開采量量的組組成允許開開采量量中補給增增量部分，，只能能合理理地奪奪取，，不能能影響響已建建水源源地的的開采采和已已經開開采含含水層層的水水量；；地表表水的的補給給增量量，也也應從從總的的水資資源考考慮，，統一一合理理調度度。3.允許開采量量的組組成允許開開采量量中減減少的的天然然排泄泄量，，應盡盡可能能地截截取，，但也也應考考慮已已經被被利用用的天天然排排泄量量。截取天天然補補給量量的多多少與與取水水構筑筑物的的種類類、布布置地地點、、布置置方案案及開開采強強度有有關。。只要天天然排排泄量量尚未未加以以利用用，就就可以以用天天然補補給量量或天天然排排泄量量作為為開采采截取取量。。3.允許開開采量量的組組成允許開開采量量中可可動用用的儲儲存量量，應應慎重重確定定。首首先要要看永永久儲儲存量量是否否足夠夠大，，再看看現時時的技技術設設備最最大允允許降降深是是多少少，然后后算出出從天天然低低水位位至區(qū)區(qū)域允允許最最大降降深動動水位位這段段含水水層中中的儲儲存量量，按按100年或50年平均均分配配到每每年的的開采采量中中，作作為允允許開開采量量的一一部分分。三、地地下水水量之之間的的關系系地下水水各種種量之之間是是相互互聯系系、不不斷轉轉化交交替。。永久儲儲存量量（靜靜儲量量）是是指儲儲存水水的那那部分分空間間體積積始終終在含含水，，并不不是說說那部部分水水是永永久儲儲存不不變的的。它它仍然然會轉轉化為為排泄泄的水水流走走，再再由補補給來來的水水補充充，同同樣參參加水水循環(huán)環(huán)。只有極極少數數在特特殊條條件下下形成成的地地下水水，如如處在在封閉閉構造造中的的沉積積水，，才沒沒有補補給、、排泄泄量，，而只只有靜靜儲量量。三、地地下水水量之之間的的關系系大多數數自然條條件下下的地地下水水都是是由補補給量量轉化化為儲儲存量量，儲儲存量量又轉轉化為為排泄泄量，，處在在不斷斷的水水交替替過程程中。在開采采條件件下所所取出出來的的水，，都是是由儲儲存量量中轉轉化來來的。。由于儲儲存量量的減減少，，可以以奪取取更多多的補補給量量來補補充；；同時時，又又截取取了部部分天天然排排泄量量，則則使天天然排排泄量量減少少。三、地地下水水量之之間的的關系系天然狀狀態(tài)的的轉化化關系系：開采狀狀態(tài)的的轉化化關系系：三、地下下水量之之間的關關系各種量的的數量關關系為：：1.在天然狀狀態(tài)下：：若在均衡衡期內，，則ΔQ儲→0，上式變變?yōu)椋篞天補≈Q天排。三、地下下水量之之間的關關系2.在開采狀狀態(tài)下：：式中：Q天補–––––天然補給給量；Q天排–––––天然排泄泄量；ΔQ儲–––––儲存變化化量；Q實開–––––實際開采采量；Q允許–––––允許開采采量；ΔQ補–––––補給增量量；ΔQ排–––––減少的排排泄量；；ΔQ′補–––––合理的開開采奪取取量；ΔQ′儲–––––可動用的的儲存量量。三、地下下水量之之間的關關系由于開采采量與補補給量的的不同關關系，可可出現三三種開采采動態(tài)類類型水源源地：①穩(wěn)定型型：任何時間間Q開≤Q天補+ΔQ補；②調節(jié)型型：雨季開采采量小于于總補給給量，而而旱季開開采量可可大于總總補給量量。但在在一年或或數年期期間，累累計總開開采量仍仍應小于于總補給給量，即即未動用用儲存量量（靜儲儲量）；；③消耗型型：開采量大大于總補補給量，，須動用用消耗儲儲存量（（靜儲量量）。三、地下下水量之之間的關關系計算地下下水的允允許開采采量是地地下水資資源評價價的核心心問題。。計算允允許開采采量的方方法，也也稱為地地下水資資源評價價方法。。允許開采采量的大大小，主主要取決決于補給給量，還還與開采采的經濟濟技術條條件及開開采方案案有關。。由于水文文地質條條件的差差異及不不同勘察察階段取取得的水水文地質質資料豐豐富程度度不一，，以及對對成果的的要求精精度不同同，可采采用不同同的計算算方法。?！?地下水系系統源于：系系統論—20世紀40年由貝塔塔朗菲提提出（老三論論：系統統論、信信息論、、控制論論）（新三論論：突變變論、協協同論、、耗散結結構論））發(fā)展于20世紀80年代：在荷蘭召召開了首首屆關于于地下水水系統的的國際學學術討論論會（50個國家的的200多名代表表參加））1983年底荷蘭蘭水文與與地質學學家G.B.Engelen來華進行行了講學學，“地下水系系統”。20世紀90年代起：：在中國水水文地質質學界得得以迅速速廣泛的的應用、、研究與與完善（（地礦部部陳夢熊熊院士，，長春地地院的林林學鈺院院士，中中國地質質大學的的地下水水系統小小組等））§3地下水系統系統：由相互作用和和相互依賴的的若干組成部部分結合而成成的具有特定定功能的整體體相互作用，相相互依賴→不不是各部分或或零部件的簡簡單堆集整體→功能大大于局部（要要素）之和系統方法：用系統思想去去分析與研究究問題方法系統思想：把研究對象看看作一個有機機整體，從整整體角度去考考察、分析與與處理問題的的方法系統目標→系系統整體功能能的最優(yōu)化（（不是局部））一、地下水系系統的基本概概念二、地下水系系統的特征三、地下水系系統的基本功功能四、地下水系系統的基本結結構五、地下水系系統分析地下水系統的的定義荷蘭阿姆斯特特丹自由大學學教授英格倫倫博士地下水系統可可以看作在時時間和空間上上具有四維性性質、能量不不斷新陳代謝謝的有機整體體。它可以從從出生、成長長、一直到衰衰老或消失。。主要特征表現現在：（1）邊界類型的的模式；（2）容積；（3）結構；（4）阻力或勢能能轉換能力；；（5）流出系統（6）相鄰系統之之間的聯系；；（7）水質類型和和模式；（8）地下水系統統的發(fā)展“歷史”。一、地下水系系統的基本概概念地下水系統的的定義地下水圈呈現現一個多組分分的復雜系統統，其特點表表現為系統內內各組分和其其相鄰的系統統（大氣圈、、陸上水圈、、生物圈、地地幔層和宇宙宙）的組分之之間的相互作作用。地下水水圈多組分的的概念是以運運移條件和物物質存在形式式都不同的各各系統組分之之間的邊界條條件的存在為為前提的。在在此基礎上進進行著（水流流和化學物質質）和能量（（熱能、勢能能）的轉換。。蘇聯H.B.鮑柯夫斯卡婭婭地下水系統的的定義地下水系統的的五個特征：：（1）系統的組成成要素，包括括含水層（承承壓和無壓））、弱透水層層、隔水層及及其組合關系系；（2）主要含水層層含水空隙的的性質，包括括原生的與次次生的；（3）主要含水層層的巖性，包包括可溶的與與不可溶的；；（4）主要含水層層的貯水與導導水性；（5）主要含水層層的補排條件件。美國R.C.希斯地下水系統的的定義地下水系統是是一個復雜，，包括各種天天然因素、人人為因素所控控制的，具有有不同等級的的互有聯系又又互相影響，，在時空分布布上具有四維維性質和各自自特征、不斷斷運動演化的的若干獨立單單元的統一體體。陳夢熊地下水系統的的定義（1）地下水系統統是由若干具具有一定獨立立性又互相聯聯系、互相影影響的不同等等級的亞系統統或次亞系統統所組成。（2）地下水系統統是水文系統統的一個組成成部分，與降降水和地表水水系統存在密密切聯系，互互相轉化；地地下水系統的的演化，很大大程度上受地地表水輸入與與輸入與輸出出系統的控制制。（3）每個地下水水系統都具有有各自的特征征與演變規(guī)律律，包括各自自的含水層系系統、水循環(huán)環(huán)系統、水動動力系統、水水化學系統等等。（4）含水層系統統與地下水系系統代表兩種種不同的概念念，前者具有有固定的邊界界，而后者的的邊界是自由由可變的。（5）地下水系統統的時空分布布與演變規(guī)律律，既受天然然條件的控制制，又受社會會環(huán)境、特別別是人類活動動的影響而發(fā)發(fā)生變化。小結地下水系統示示意圖石門寨地質圖圖地下水系統示示意圖柳江盆地石門門寨地質剖面面圖二、地下水系系統的特征§2地下水水系統統1.地下水水系統統的層層次性性；；2.地下水水系統統的整整體性性和統統一性性；；3.地下水水系統統與環(huán)環(huán)境；；地下水水系統統的特特征地下水水系統統由含含水地地質體體及其其輸入入、輸輸出系系統三三部分分組成成，每每一部部分又又由許許多低低層次次的子子系統統組成成。一個地地下水水系統統可以以有若若干個個低層層次的的子系系統。。低層層次子子系統統隸屬屬并支支撐高高層次次的子子系統統或系系統。。地下下水系系統這這種相相對大大小的的有序序結構構，稱稱為層層次結結構。。它反反映了了地下下水系系統是是由大大小不不等的的種種種級別別的物物質所所組成成的。。每一一個子子系統統既具具有獨獨立性性又互互有聯聯系、、互相相影響響，某某一個個子系系統狀狀態(tài)變變化必必然會會引起起相鄰鄰子系系統狀狀態(tài)的的變化化。地下水水系統統的層層次性性黃河流流域地地下水水系統統分布布面積積一覽覽表序號一級系統二級（子系統）系統名稱代碼面積(104km2)名稱代碼面積(104km2)1祁連山－青藏高原Ⅰ224617.84扎陵湖-鄂陵湖Ⅰ134705.91阿尼瑪卿山Ⅰ282035.82龍羊峽－劉家峽Ⅰ347597.16湟水河Ⅰ417492.62大通河Ⅰ514899.20洮河Ⅰ627887.132隴中黃土高原-銀川平原Ⅱ76295.29祖歷河Ⅱ137165.14清水河Ⅱ225381.64賀蘭山Ⅱ36218.26銀川平原Ⅱ47530.253鄂爾多斯高原北區(qū)Ⅲ161814.7.7都思兔河-苦水河Ⅲ133700.07庫布齊沙漠區(qū)Ⅲ222186.12無定河-窟野河Ⅲ373557.96潛水內流區(qū)Ⅲ432370.554大青山－河套平原Ⅳ58155.35大青山南麓Ⅳ137382.55河套平原Ⅳ220772.805呂梁山西麓Ⅴ39070.19天橋泉域Ⅴ118862.77柳林泉域Ⅴ220207.426汾河流域—運城盆地Ⅵ44708.66太原盆地Ⅵ123089.35臨汾盆地Ⅵ215461.38運城盆地Ⅵ36157.937沁河--伊洛盆地Ⅶ48512.09沁水盆地Ⅶ115710.23伊洛盆地Ⅶ218993.05三門峽－桃花峪Ⅶ313808.818渭河流域Ⅷ136145.58隴西黃土高原Ⅷ128778.59關中盆地Ⅷ219063.11秦嶺北麓Ⅷ38819.14渭北巖溶Ⅷ43168.67渭北黃土高原Ⅷ576316.079黃河下游Ⅸ39420.31黃河下游影響帶Ⅸ122634.23大汶河流域Ⅸ210132.04黃河三角洲Ⅸ36654.04總計（含潛水內流區(qū)）828740總計（不含潛水內流區(qū)）796369.5地下水水系統統的層層次性性地下水水系統統的層層次性性I-平原北部地下水系統；II-平原中部地下水系統；III-平原南部地下水系統地下水系統劃分圖（據淺層地下水流場）I-平原北部地下水系統；II-平原中部地下水系統；III-平原南部地下水系統地下水系統劃分圖（據深層地下水流場）地下水水系統統的層層次性性河南平平原第第四系系地下下水系系統劃劃分圖圖地下水水系統統的特特征地下水水系統統是由由若干干子系系統組組成的的。這這些子子系統統各自自有自自己的的組成成特征征的及及各自自的行行為方方式，，但它它們必必須統統一協協調于于地下下水系系統的的整體體之中中，必必須以以地下下水系系統整整體功功能達達到最最優(yōu)為為準則則，而而不是是追求求某一一子系系統的的功能能最優(yōu)優(yōu)。如如一個個地下下水系系統有有多個個開采采子系系統，，應使使所有有開采采子系系統的的開采采狀態(tài)態(tài)達到到最優(yōu)優(yōu)，而而不是是追求求某一一個開開采子子系統統處于于最優(yōu)優(yōu)狀態(tài)態(tài)。地下水水系統統的整整體性性和統統一性性地下水水系統統的特特征處于地地下水水系統統外部部，對對其活活動方方式和和行為為有著著重要要影響響的因因素稱稱為地地下水水系統統的環(huán)環(huán)境。。地下水水系統統屬于于水文文循環(huán)環(huán)的一一個組組成部部分，，與自自然環(huán)環(huán)境、、技術術經濟濟環(huán)境境、社社會環(huán)環(huán)境有有密切切的聯聯系。。一方方面環(huán)環(huán)境對對地下下水系系統輸輸入物物質、、能量量和信信息，，并接接受系系統對對環(huán)境境的種種種輸輸出、、維持持系統統的物物質流流、能能量流流和信信息流流的運運動，，不斷斷更新新交替替；另另一方方面環(huán)環(huán)境的的作用用影響響地下下水系系統的的結構構，有有序性性和功功能。地下水系統與與環(huán)境地下水系統與與環(huán)境地下水系統與與環(huán)境示例河間地塊地下下水系統，其其地下水面的的形狀反映地地下水系統某某一時刻的狀狀態(tài)。雨季，，地下水面呈呈不對稱凸起起，旱季地下下分水嶺消失失，水面由水水位高的河流流向水位較低低的河流一側側傾斜，這種種變化是環(huán)境境，即大氣降降水與河流在在不同季節(jié)對對該地下水系系統的作用不不同而造成的的。地下水系統的的特征研究地下水系系統首先要區(qū)區(qū)分哪些是系系統內部的要要素，哪些是是系統外部的的要素。把系系統內部與外外部環(huán)境分開開的界線，稱稱為系統的邊邊界，地下水水系統是通過過邊界與外部部環(huán)境發(fā)生聯聯系的。三、地下水系系統的功能§2地下水系統地下水系統的的功能在于接接受物質、能能量及信息的的輸入，通過過系統的轉換換（傳輸）在在時間歷程中中產生相應物物質，能量及及信息的輸出出。例如大氣降水水入滲量是物物質的輸入，，會產生相應應的地下水流流出量為物質質輸出；含水水層上覆荷載載的變化是能能量的輸入，，會形成壓力力水頭變化的的能量輸出。。物質與能量量是可以相互互轉換的，大大氣降水入滲滲量物質的輸輸入，可以產產生水頭增加加，這就是以以能量方式輸輸出。地下水系統的的功能當外部有輸入入量進入，系系統能夠接納納并貯存，其其能力大小與與系統的容積積及給水（貯貯水）系數有有關。（1）貯存作用地下水系統的的功能系統的傳輸功功能是聯系系系統輸入和輸輸出的紐帶，，輸入經系統統的傳輸轉換換為輸出。傳傳輸功能強弱弱與系統的規(guī)規(guī)模及含水介介質的導水系系數或壓力傳傳導系數有關關。傳輸有兩兩種方式，一一種是物質的的傳遞，另一一種是能量的的傳遞。對于于地下水系統統來說，物質質流的傳輸是是其新陳代謝謝的前提條件件。（2）傳輸功能傳輸功能地下水系統的的功能系統在傳輸過過程中，表現現出輸出對輸輸入有一定時時間的滯后，，稱為延時作作用。如大氣降水入入滲補給承壓壓含水層，有有時需數十天天甚至數月，，承壓含水層層才表現出水水量增加或水水頭升高。影影響地下水系系統延時作用用的因素很多多，如包氣帶帶的厚度、含含水率、垂向向滲透率；含含水層的導水水性等。（3）延時功能地下水系統的的功能延時功能地下水系統的的功能當系統接納輸輸入后，在貯貯存及傳輸過過程中起到“低通濾波”的作用，表現現出輸出的峰峰（谷）值比比輸入的峰谷谷值相對平緩緩，這就是平平滑作用。例：當不連續(xù)續(xù)的降水入滲滲（脈沖式））補給地下水水系統時，經經過地下水系系統的平滑作作用呈現出連連續(xù)的平緩單單峰輸出。研研究地下水系系統的平滑作作用，可以對對地下水系統統的貯存功能能和調節(jié)功能能進行評價；；平滑作用還還可以消除干干擾，有利于于提取有用信信息。（4）平滑功能地下水系統的的功能平滑功能四、地下水系系統的基本結結構§2地下水系統1.水文地質實體體2.輸入系統3.輸出系統地下水系統的的基本結構視研究對象而而定！對于區(qū)域地下下水系統，水水文地質實體體可以是一個個或幾個含水水層系統，地地下水系統的的結構在很大大程度上受含含水層系統制制約。例如，，系統的邊界界，含水介質質的規(guī)模與幾幾何形狀、水水文地質參數數、地下水運運移與傳輸能能力、水化學學的遷移交替替等，都受到到含水層系統統的結構、