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水文地质学第十讲地下水系统

OUTLINE?系统的概念简介?地下水系统的概念–产生–概念的形成–含水系统与流动系统?地下水含水系统?地下水流动系统–由来–流动系统2024/6/5星期三2

系统概念简介?系统的思想和方法的本质是把研究对象看作一个有机的整体（即系统），并从整体的角度去考察、分析和处理相关问题。?钱学森（1978）定义：系统是相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体。不应将系统理解为各组成要素的简单集合，而应该理解为诸要素以一定的规则组织起来，并共同行动的整体。系统内各要素相互联系和作用的方式称为系统的结构。?系统与外界的相互作用：系统接受外界的物质、能量或其他信息的输入，经过系统内部的相互作用与变换，再向外界释放物质、能量或其他信息。外界环境对系统的作用称为激励，系统接受激励后对环境的反应称为响应。响应的方式取决于系统内部的结构，即系统内部各要素的相互作用。2024/6/5星期三3

地下水系统概念的产生?地下水系统概念的产生是水文地质学发展的必然。–早期“找水”的水文地质学，只关心水井周围小范围含水层的情况，认为地下水取之不尽，地下水运动是稳定流；–以井群大规模开采地下水时期，不得不以整个含水层作为研究对象，认识到地下水运动属于非稳定流，但仍认为地下水的运动仅仅限于含水层内部，即所谓“含水层思维”；–当发现抽出的水量远远大于含水层所能供给的水量时，认识到越流的存在，有了弱透水层的概念，此时的水文地质学才将若干个含水层和其间的弱透水层合在一起看作一个整体、一个单元，即一个系统。同时出现了“地下水资源”的概念。–地下水开采不仅会造成水资源的枯竭，还会引起一系列环境生态问题，地下水系统是更高一级系统的一个子系统。2024/6/5星期三4

地下水系统的概念?地下水系统的不同概念–地下水含水系统：即指由隔水层或相对隔水层圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。–地下水流动系统：即指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体。–地下水系统既包含地下水含水系统，也包括地下水流动系统，二者从不同的角度出发，去揭示地下水赋存与运动的系统性、整体性。?统一水力联系？Pleasethinking,imaging?统一时空演变过程？Doyouunderstandtheexpressions??什么是流面群？Doyouknowit?2024/6/5星期三5

地下水含水系统与流动系统的比较?两系统的共同之处：–两者均摆脱了“含水层思维”，不再以含水层作为基本的功能单元和研究对象。含水系统超越了单个含水层，而是将若干个具有水力联系的含水层、相对隔水层组成的整体作为所研究的对象；流动系统突破了传统的地质边界的制约，而将具有统一时空演变过程的地下水流作为研究的对象与实体。–无论含水系统，还是流动系统，都是具有层级的，任一个含水系统或流动系统都可以包含不同层级的子系统，同时本身又是上一级系统的子系统。?两系统的不同之处：–含水系统的整体性体现在系统内部具有统一的水力联系，含水系统的圈化主要着眼于由隔水层或相对隔水层组成的含水“容器”，其边界属于或可看作地质零通量边界，是不可变的。流动系统的整体性表现在具有统一的水流，沿着水流，即流线的方向，系统内部发生有规律的变化，呈现统一的时空有序结构。系统以流面为边界，流面属于水力零通量边界，但是可变的。–含水系统可看作是三维系统，流动系统属于四维系统。–控制含水系统的是地质构造；控制流动系统发育的是系统的势场。2024/6/5星期三6

含水系统与流动系统的层级性及变化?含水系统与流动系统的层级性：流动系统在人为影响下会发生很大变化，但不会突破地质边界。2024/6/5星期三7

地下水含水系统?含水系统发育主要受地质结构控制，是不是属于一个系统要看含水层/体之间存不存在水力联系。?发育于松散沉积物中含水系统–发育于堆积盆地中的松散沉积物含水系统以不透水基岩为边界，内部以粘性土层作为相对隔水层将系统分割为次一级的子系统。–系统内不同含水层之间通过天窗或越流发生水力联系。–同一系统内，各部分的水力联系的程度不同。?发育于基岩中含水系统–发育于一定的地质构造之中，一般系统内包含褶皱和/或断层。–有时一个含水层就构成一个独立的含水系统；或者一个含水层构成一个以上的含水系统；或者由于导水断层的连通，几个含水层构成一个含水系统。核心是看是否具有水力联系！2024/6/5星期三8

地下水含水系统?松散沉积物中、基岩中的含水系统?含水系统一般不是封闭的，通常以某种方式向外界开放，或地表，或地下不同含水系统的邻接。2024/6/5星期三9

地下水流动系统?地下水流动系统概念由来–