水文地質(zhì)概念模型-課件

水文地質(zhì)概念模型水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型概念模型的定義1模型概化的任務(wù)2模型概化的原則3資料的準(zhǔn)備45模型概化的步驟水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型水文地質(zhì)概念模型（Conceptualhydrogeologicalmodel）

把含水層實(shí)際的邊界性質(zhì)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、滲透性能、水力特征和補(bǔ)給排泄等條件概化為便于進(jìn)行數(shù)學(xué)與物理模擬的基本模式。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型充分收集研究區(qū)以往各類地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形地貌、氣象、水文、鉆孔、水資源開(kāi)發(fā)利用等資料，進(jìn)行系統(tǒng)的分析與研究，明確研究區(qū)的水文地質(zhì)條件；水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型充分收集研究區(qū)以往各類地質(zhì)、水文地質(zhì)、地形地貌、氣象、水文、鉆孔、水資源開(kāi)發(fā)利用等資料，進(jìn)行系統(tǒng)的分析與研究，明確研究區(qū)的水文地質(zhì)條件；對(duì)研究區(qū)水文地質(zhì)條件進(jìn)行合理的概化，使概化模型達(dá)到即反映水文地質(zhì)條件的實(shí)際情況，又能用先進(jìn)的工具進(jìn)行計(jì)算的目的，并最終提交概化的框圖、平面圖、剖面圖及其文字說(shuō)明。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型（1）實(shí)用性

地下水流模擬是一實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)，解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是它的根本目的。因此，建立的水文地質(zhì)概念模型須與一定時(shí)期的科學(xué)技術(shù)水平以及研究區(qū)的水文地質(zhì)調(diào)查研究程度相適應(yīng)，能用于解決社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所面臨的地下水模擬與管理問(wèn)題。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型（2）完整性

概念模型必須盡可能真實(shí)全面地反映實(shí)體系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)特征，專業(yè)人員既要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，又要廣泛收集有關(guān)的各種信息，必要時(shí)還要補(bǔ)充部分現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查（包括觀測(cè)、試驗(yàn)等）工作，詳細(xì)分析系統(tǒng)的輸入、輸出、狀態(tài)演變、功能作用以及它與周圍環(huán)境的相互作用關(guān)系等，以達(dá)到對(duì)于真實(shí)系統(tǒng)全面深入的掌握，保證模型在理論上的完整性，提高地下水流系統(tǒng)模擬的精度。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型（3）處理好簡(jiǎn)單與精度的矛盾

一味追求簡(jiǎn)單，要以犧牲精度為代價(jià)；一味追求精度，將導(dǎo)致模型復(fù)雜化，花費(fèi)更多的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)；要根據(jù)需要將二者協(xié)調(diào)好。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型

水文地質(zhì)條件是概念模型的基礎(chǔ)。在建立概念模型之前，必須認(rèn)真收集、整理和分析已有的水文地質(zhì)資料，確定模擬的目的層，進(jìn)而勾畫(huà)出地下水實(shí)體系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與邊界條件，然后才開(kāi)始對(duì)實(shí)體系統(tǒng)進(jìn)行概化。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型（1）確定研究范圍模型研究區(qū)應(yīng)盡可能地選擇研究程度較高的地區(qū)，選擇天然地下水系統(tǒng)邊界，盡量避免人為邊界。（2）收集資料收集研究區(qū)已有的地質(zhì)、水文地質(zhì)以及水資源開(kāi)發(fā)利用等方面的資料。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型（3）邊界概化

根據(jù)含水層、隔水層的分布、地質(zhì)構(gòu)造和邊界上地下水流特征、地下水與地表水的水力聯(lián)系，將計(jì)算區(qū)邊界概化為給定地下水水位（水頭）的一類邊界、給定側(cè)向徑流量的二類邊界和給定地下水側(cè)向流量與水位關(guān)系的三類邊界。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型（4）內(nèi)部結(jié)構(gòu)概化

對(duì)研究區(qū)含水層組、含水介質(zhì)、地下水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及水文地質(zhì)參數(shù)的時(shí)空分布進(jìn)行概化。（5）完成模型概化圖根據(jù)模型概化結(jié)果，繪制模型概化平面圖與模型概化剖面圖。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型（1）研究區(qū)邊界

研究區(qū)應(yīng)盡可能以自然邊界為計(jì)算邊界，最好是以完整的水文地質(zhì)單元作為計(jì)算區(qū)。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型（1）研究區(qū)邊界

研究區(qū)應(yīng)盡可能以自然邊界為計(jì)算邊界，最好是以完整的水文地質(zhì)單元作為計(jì)算區(qū)。在計(jì)算區(qū)僅為水文地質(zhì)單元一部分的情況下，應(yīng)注意處理好水文地質(zhì)單元內(nèi)水資源的分配以及計(jì)算區(qū)邊界上的水量交換問(wèn)題。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1）地表水體a.已知水頭邊界地表水與含水層有密切的水力聯(lián)系，經(jīng)動(dòng)態(tài)觀測(cè)證明有統(tǒng)一水位，地表水對(duì)含水層有無(wú)限的補(bǔ)給能力，降落漏斗不可能超越此邊界線時(shí)，地表水體就可以確定為定水頭補(bǔ)給邊界；如果只是季節(jié)性的河流，只能在有水期間定為定水頭邊界；如果只有某段河水與地下水有密切水力聯(lián)系，則只將這一段確定為定水頭邊界。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1）地表水體a.已知水頭邊界

b.已知流量邊界

地表水與地下水沒(méi)有密切水力聯(lián)系或河床滲透阻力較大時(shí)，僅僅是垂直入滲補(bǔ)給地下水，則應(yīng)作為二類定流量補(bǔ)給邊界。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型2）斷層接觸邊界a、隔水邊界如果斷層本身不透水，或斷層的另一盤是隔水層，則構(gòu)成隔水邊界。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型2）斷層接觸邊界a、隔水邊界b、流量邊界

如果斷裂帶本身是導(dǎo)水的，計(jì)算區(qū)內(nèi)為富含水層，區(qū)外為弱含水層時(shí)，則形成流量邊界。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型2）斷層接觸邊界a、隔水邊界b、流量邊界C、已知水頭邊界

如果斷裂帶本身是導(dǎo)水的，計(jì)算區(qū)內(nèi)為導(dǎo)水性較弱的含水層，而區(qū)外為強(qiáng)導(dǎo)水的含水層時(shí)（這種情況，供水中少有，多出現(xiàn)在礦床疏干時(shí)），則可以定為定水頭補(bǔ)給邊界。

煤層含水層水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型3）巖體或巖層接觸邊界

巖體或巖層接觸邊界，一般多屬于隔水邊界或流量邊界。凡是流量邊界，應(yīng)測(cè)得邊界處巖石的導(dǎo)水系數(shù)及邊界內(nèi)外的水頭差，算出水力坡度，計(jì)算出補(bǔ)給量或流出量。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型3）巖體或巖層接觸邊界4）地下水的天然分水嶺地下水的天然分水嶺，可以作為隔水邊界，但應(yīng)考慮開(kāi)采后是否會(huì)導(dǎo)致位置的變遷。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)（1）含水介質(zhì)概化1）孔隙含水介質(zhì)a、均質(zhì)、非均質(zhì)

如果在滲流場(chǎng)中，所有點(diǎn)都具有相同的滲透系數(shù)，則概化為均質(zhì)含水層，否則概化為非均質(zhì)的；自然界中絕對(duì)均質(zhì)的巖層是沒(méi)有的，均質(zhì)與非均質(zhì)是相對(duì)的，視具體的研究目標(biāo)而定。抽水漏斗水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)（1）含水介質(zhì)概化1）孔隙含水介質(zhì)a、均質(zhì)、非均質(zhì)b、各向同性、各向異性根據(jù)含水層透水性能和滲流方向的關(guān)系，可以概化為各向同性和各向異性二類。如果滲流場(chǎng)中某一點(diǎn)的滲透系數(shù)不取決于方向，即不管滲流方向如何都具有相同的滲透系數(shù)，則介質(zhì)是各向同性的，否則是各向異性的。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)（1）含水介質(zhì)概化1）孔隙含水介質(zhì)2）裂隙、巖溶含水介質(zhì)

裂隙、巖溶含水介質(zhì)的概化要視具體情況而定。在局部溶洞發(fā)育處，巖溶水運(yùn)動(dòng)一般為非達(dá)西流（即非線性流和紊流），但在大區(qū)域上，北方巖溶水運(yùn)動(dòng)近似地滿足達(dá)西定律，含水介質(zhì)可概化為非均質(zhì)、各向異性的連續(xù)介質(zhì)。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)（1）含水介質(zhì)概化1）孔隙含水介質(zhì)2）裂隙、巖溶含水介質(zhì)

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)（1）含水介質(zhì)概化1）孔隙含水介質(zhì)2）裂隙、巖溶含水介質(zhì)

北方巖溶裂隙南方巖溶水水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)2、含水層組根據(jù)含水層組類型、結(jié)構(gòu)、巖性等，確定層組的均質(zhì)或非均質(zhì)、各向同性或各向異性，確定層組水流為穩(wěn)定流或非穩(wěn)定流、潛水或承壓水。既存在越流又存在弱層釋水的地區(qū)，要建立考慮弱透水層水運(yùn)動(dòng)的弱透水層模型。一個(gè)區(qū)域含水層組可以概化成為一個(gè)單層模型，也可概化為一個(gè)含水層—弱透水層組越流模型，或概化為多個(gè)含水層—弱透水層組構(gòu)成的多層模型。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)2、含水層組3、含水層空間分布確定含水層類型，查明含水層在空間的分布形狀。對(duì)承壓水，可用頂?shù)装宓戎稻€圖或含水層等厚度圖來(lái)表示；對(duì)潛水，則可用底板標(biāo)高等值線圖來(lái)表示；水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)2、含水層組3、含水層空間分布

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)2、含水層組3、含水層空間分布4、地下水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（1）層流、紊流一般情況下，在松散含水層及發(fā)育較均勻的裂隙、巖溶含水層中的地下水運(yùn)動(dòng)，大都是層流，符合達(dá)西定律。只有在極少數(shù)大溶洞和寬裂隙中的地下水流，才不符合達(dá)西定律，呈紊流。（2）平面流和三維流在開(kāi)采狀態(tài)下，地下水運(yùn)動(dòng)存在著三維流，特別是在區(qū)域降落漏斗附近及大降深的井附近，三維流更明顯，故應(yīng)用地下水三維流模型。若三維流場(chǎng)的水位資料難以取得，可將三維流問(wèn)題按二維流處理，但應(yīng)考慮所引起的計(jì)算誤差是否能滿足水文地質(zhì)計(jì)算的要求。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)2、含水層組3、含水層空間分布4、地下水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)5、水文地質(zhì)參數(shù)1）時(shí)間概化水文地質(zhì)參數(shù)是慢時(shí)變的，在一定時(shí)期和外部條件下可以近似地看作恒定不變，建立概念模型時(shí)，將參數(shù)概化為隨時(shí)間不變的。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)2、含水層組3、含水層空間分布4、地下水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)5、水文地質(zhì)參數(shù)1）時(shí)間概化2）空間概化查明含水層的導(dǎo)水性、儲(chǔ)水性及主滲透方向的變化規(guī)律，用導(dǎo)水系數(shù)T儲(chǔ)水系數(shù)μ*（或給水度μ）進(jìn)行概化的均質(zhì)分區(qū)；對(duì)于參數(shù)的空間分布規(guī)律，常采用離散化的參數(shù)概化方法（即參數(shù)分區(qū)或參數(shù)化）來(lái)確定。查明計(jì)算含水層與相鄰含水層、隔水層的接觸關(guān)系，是否有“天窗”、斷層等溝通。

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水介質(zhì)2、含水層組3、含水層空間分布4、地下水運(yùn)動(dòng)狀態(tài)5、水文地質(zhì)參數(shù)1）時(shí)間概化2）空間概化參數(shù)分區(qū)的依據(jù)如下：計(jì)算區(qū)單孔抽水試驗(yàn)資料的計(jì)算結(jié)果，包括滲透系數(shù)、儲(chǔ)水系數(shù)、給水度及單位涌水量；含水層分布規(guī)律，即埋深、厚度和巖性組合特征；地下水天然流場(chǎng)、人工干擾流場(chǎng)、水化學(xué)場(chǎng)和溫度場(chǎng)；構(gòu)造條件及巖溶發(fā)育規(guī)律（限于巖溶含水層）。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、含水層垂向量作為模型的源或匯，一般可直接量化，但要根據(jù)實(shí)際水文地質(zhì)條件，決定具體量化和處理方式。2、潛水蒸發(fā)強(qiáng)度隨潛水位埋深而產(chǎn)生變化時(shí)，可建立受潛水極限蒸發(fā)埋深約束的潛水蒸發(fā)子模型。

存在間歇性的河流、以及由于開(kāi)采促使地表水體與含水層間的水量交換發(fā)生明顯改變時(shí)，應(yīng)考慮建立地表水入滲子模型。水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、地下水補(bǔ)排動(dòng)態(tài)2、地下水水位動(dòng)態(tài)3、地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)

水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型水文地質(zhì)勘察水文地質(zhì)概念模型1、平面圖（1）研究區(qū)基本情況：包括模型研究范圍、主要居民點(diǎn)以及標(biāo)志性的地形、地貌等；（2）水文地質(zhì)控制點(diǎn)：包括地表河流、湖泊、開(kāi)采井以及地下水的