第七章地下水補(bǔ)給與排泄

地下水補(bǔ)給：含水層或含水系統(tǒng)從外界取得水量過(guò)程。

地下水徑流：地下水從補(bǔ)給區(qū)向排泄區(qū)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

地下水排泄：含水層或含水系統(tǒng)失去水量過(guò)程。第1頁(yè)第一節(jié)地下水補(bǔ)給

地下水補(bǔ)給：含水層（含水系統(tǒng)）從外界取得水量過(guò)程。研究地下水補(bǔ)給，主要研究三個(gè)問(wèn)題：（1）補(bǔ)給源：大氣降水、地表水、凝結(jié)水、相鄰含水層（含水系統(tǒng)）水以及人工補(bǔ)給水源。（2）補(bǔ)給條件：主要是發(fā)生補(bǔ)給地質(zhì)—水文地質(zhì)條件，如補(bǔ)給方式和補(bǔ)給通道情況等。（3）補(bǔ)給量：含水層（含水系統(tǒng)）取得了多少水。一、大氣降水入滲補(bǔ)給

1.大氣降水入滲機(jī)理第2頁(yè)

在渙散層中大氣降水下滲方式有兩種：（1）活塞式下滲

活塞式下滲：入滲水濕鋒面整體向下推進(jìn)入滲方式。分兩個(gè)入滲階段：

a.土壤吸水階段：降水入滲水用于補(bǔ)充水分虧缺，因?yàn)楸硗粮稍?，毛?xì)負(fù)壓大，毛細(xì)負(fù)壓與重力共同作用使水下滲，入滲速率很大；

b.穩(wěn)定入滲階段：濕鋒面下滲到一定深度，重力水力梯度起主要作用，毛細(xì)水力梯度逐步變小，入滲率趨于穩(wěn)定值。第3頁(yè)

入滲速率隨時(shí)間改變關(guān)系第4頁(yè)

大氣降水入滲過(guò)程中包氣帶水分分布曲線(xiàn)：見(jiàn)下列圖。（a）為降雨前水分分布曲線(xiàn)；（b）降雨期水分分布曲線(xiàn)；（c）降雨后水分抵達(dá)地下水面水分分布曲線(xiàn)。第5頁(yè)

（2）捷徑式下滲

捷徑式下滲：入滲水濕鋒面首先沿滲透性強(qiáng)大空隙通道快速向下推進(jìn)入滲方式。在粘性土中，常發(fā)育根孔、蟲(chóng)孔和裂縫等，當(dāng)降水強(qiáng)度較大，細(xì)小孔隙來(lái)不及吸收全部水量時(shí)，一部分雨水將沿著滲透性良好大孔隙通道優(yōu)先快速下滲，并沿通道水分向細(xì)小孔隙擴(kuò)散。存在比較連續(xù)較強(qiáng)降雨時(shí)，下滲水經(jīng)過(guò)大孔道捷徑優(yōu)先到達(dá)地下水面。第6頁(yè)捷徑式下滲與活塞式下滲兩點(diǎn)不一樣：（1）活塞式下滲是年紀(jì)較新推進(jìn)其下年紀(jì)較老水，一直是“老”水先抵達(dá)含水層；捷徑式下滲時(shí)“新”水能夠超前于“老”水抵達(dá)含水層；（2）對(duì)于捷徑式下滲，入滲水無(wú)須全部補(bǔ)充包氣帶水分虧缺，即可下滲補(bǔ)給含水層。這兩點(diǎn)對(duì)于分析污染物質(zhì)在包氣帶運(yùn)移很有意義。第7頁(yè)2．影響大氣降水補(bǔ)給地下水原因影響大氣降水補(bǔ)給地下水原因：降水特征、包氣帶特征、地形、植被等。大氣降水落到地面，一部分轉(zhuǎn)為地表徑流；一部分被蒸發(fā)返回大氣；一部分下滲進(jìn)入包氣帶。（1）降水特征影響降水特征包含：降水量、降水強(qiáng)度和降水連續(xù)時(shí)間。

a.降水量影響

降水量：大氣降水平鋪在地面上所得水層厚度毫米數(shù)。

b.降水強(qiáng)度和時(shí)間影響

降水強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)降水量多少。（mm/h）

降水歷時(shí)：降水所連續(xù)時(shí)間。

第8頁(yè)

（2）包氣帶特征影響

包氣帶特征主要指包氣帶厚度、巖性、透水性。對(duì)巖性：透水性越好，入滲速率越大，降水轉(zhuǎn)化為地下水量也越大；反之則小。對(duì)地下水埋深：經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，降水入滲補(bǔ)給量隨地下水埋深不一樣而不一樣。（3）地形影響（4）植被影響植被影響比較復(fù)雜，植被發(fā)育，土壤中有機(jī)質(zhì)多，根系發(fā)育，有利于降水入滲。植被發(fā)育能夠改進(jìn)小氣候，增加降水量。在干旱地域，植物蒸騰消耗包氣帶水分。第9頁(yè)3.大氣降水入滲系數(shù)（1）降水入滲系數(shù)

降水入滲系數(shù)：大氣降水入滲補(bǔ)給地下水份額。大氣降水補(bǔ)給地下水能力（屬于補(bǔ)給條件）大小，常以降水入滲系數(shù)α表示：式中：qx——年大氣降水入滲量（mm）

X——年降水量（mm）顯然，qx=X–D–△s（D為地表徑流深度；△s—包氣帶水分滯留量）。普通α=0.2～0.5第10頁(yè)

（2）降水入滲系數(shù)求法

a.地中滲透儀法

第11頁(yè)第12頁(yè)

地中滲透儀主要用途：⑴降水入滲補(bǔ)給量；⑵潛水蒸發(fā)量；⑶凝結(jié)水量第13頁(yè)b.潛水天然變幅法應(yīng)用地下水長(zhǎng)久動(dòng)態(tài)觀察資料，依據(jù)天然地下水位改變幅度求。選擇符合以下條件經(jīng)典地段：⑴沒(méi)有開(kāi)采；⑵沒(méi)有地表水補(bǔ)給；⑶地下水水平徑流和垂向越流及蒸發(fā)微弱；⑷包氣帶巖性及地下水位埋深有代表性。布置觀察井，觀察降水期間地下水位抬升值，然后測(cè)定水位變幅帶給水度。則第14頁(yè)二、地表水對(duì)地下水補(bǔ)給地表水存在于江、河、湖、海、庫(kù)、池、塘、渠等地形洼地。

地表水體補(bǔ)給地下水條件：一是與地下水有水力聯(lián)絡(luò)；二是地表水位高于地下水位。

1.河流補(bǔ)給地下水

常年性河流補(bǔ)給特征：縱剖面上四個(gè)部位補(bǔ)排關(guān)系：

第15頁(yè)

間歇性河流補(bǔ)給特征：汛期開(kāi)始汛期汛期結(jié)束第16頁(yè)2.影響河水補(bǔ)給地下水原因河水補(bǔ)給地下水是連續(xù)性飽和補(bǔ)給，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)符合達(dá)西定律：

Q=KωI

河流補(bǔ)給量大小取決于：透水河床長(zhǎng)度與濕周乘積（過(guò)水?dāng)嗝妫?、河床滲透性、河水位與地下水水位差、河床過(guò)水時(shí)間長(zhǎng)短。

第17頁(yè)

3.河流入滲補(bǔ)給量確實(shí)定平原地域，選擇符合以下條件經(jīng)典滲漏地段：⑴無(wú)支流；⑵無(wú)降水；⑶無(wú)取水排水；⑷河流兩側(cè)巖性均一。實(shí)測(cè)河段上、下游斷面流量Q1和Q2，則滲漏量△Q為：△Q=（Q1–Q2）t

若Q1＞Q2，為河水補(bǔ)給地下水。若Q1＜Q2，為地下水補(bǔ)給河水。

此法不適合用于間歇性河流及側(cè)向徑流強(qiáng)烈，潛水位與河水位不相連經(jīng)常性河流。因?yàn)橄挠诎鼩鈳空枷喈?dāng)百分比，誤差較大。第18頁(yè)4.大氣降水和地表水補(bǔ)給地下水區(qū)分：（1）空間特征，大氣降水面狀補(bǔ)給，范圍大而均勻；地表水體線(xiàn)狀補(bǔ)給，范圍限于水體周?chē)＃?）時(shí)間特征，大氣降水連續(xù)時(shí)間短；地表水連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)或不間斷。（3）地下水位動(dòng)態(tài)特征，大氣降水補(bǔ)給地下水，水位隨季節(jié)改變大；地表水補(bǔ)給地下水，水位隨季節(jié)改變小。（4）資源特征，大氣降水補(bǔ)給地下水，開(kāi)采后補(bǔ)給不能加強(qiáng)；地表水補(bǔ)給地下水，開(kāi)采后，還能夠深入加強(qiáng)地表水補(bǔ)給。第19頁(yè)5.承壓含水層補(bǔ)給地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地形配合，對(duì)承壓含水層補(bǔ)給影響極大。第20頁(yè)四、大氣降水及河水補(bǔ)給地下水量確實(shí)定

1.平原區(qū)大氣降水入滲補(bǔ)給量（Q）確實(shí)定

Q=X·α·F·1000（m3）式中：X——降水量（mm）（在氣象部門(mén)取得）

α——降水入滲系數(shù)

F——補(bǔ)給面積（m2

）

2.山區(qū)大氣降水與河水入滲量確實(shí)定用地下水排泄量來(lái)代替大氣降水入滲量。

（1）若該山地沒(méi)有河水外排，只有泉或泉群排泄地下水，即可用全部泉水流量之和作為地下水排泄量，即大氣降水入滲補(bǔ)給地下水量。第21頁(yè)

（2）干旱季節(jié)，常年流水河中沒(méi)有地表徑流注入，則河流中流量皆由地下水提供，稱(chēng)之為基流量。該基流量就是流域內(nèi)地下水排泄量。即干旱季節(jié)河流基流量就是大氣降水入滲補(bǔ)給地下水量。取得基流量（Q），再求該流域面積（F），搜集到降水量（X），也可依據(jù)Q=X·α·F·1000求出入滲系數(shù)（α）：

α=Q/（F·X·1000）

這是山區(qū)求降雨入滲系數(shù)一個(gè)方法。第22頁(yè)四、凝結(jié)水補(bǔ)給第23頁(yè)五、含水層之間補(bǔ)給必備兩個(gè)條件：（缺一不可）（1）水位差；（接收補(bǔ)給者水位較低）（2）透水通道。（“天窗”、導(dǎo)水?dāng)鄬?、鉆孔、弱透水層等）第24頁(yè)補(bǔ)給方式兩含水層相互連通產(chǎn)生直接補(bǔ)給第25頁(yè)

兩含水層相互連通產(chǎn)生直接補(bǔ)給第26頁(yè)

經(jīng)過(guò)切穿隔水層導(dǎo)水?dāng)鄬舆M(jìn)行補(bǔ)給第27頁(yè)

隔水層分布不連續(xù)、穩(wěn)定時(shí)，在其缺失部位，相鄰含水層便經(jīng)過(guò)“天窗”發(fā)生水力聯(lián)絡(luò)第28頁(yè)

穿過(guò)數(shù)個(gè)含水層鉆孔或止水不良分層鉆孔，往往成為含水層之間人為聯(lián)絡(luò)通道第29頁(yè)

越流：相鄰含水層經(jīng)過(guò)其間弱透水層發(fā)生水量交換過(guò)程。影響越流量大小原因：（1）兩個(gè)含水層之間水頭差；（2）弱透水層透水性及厚度；越流補(bǔ)給量確實(shí)定：

越流系數(shù)：當(dāng)主含水層和供給越流含水層間水頭差為一個(gè)長(zhǎng)度單位時(shí)，經(jīng)過(guò)主含水層和弱透水層間單位面積界面上水流量。第30頁(yè)

越流補(bǔ)給“三大”特點(diǎn)：（1）驅(qū)動(dòng)越流水力梯度大；（2）發(fā)生越流面積大；（3）越流量大。第31頁(yè)六、其它補(bǔ)給源

1.地殼深部水分上移補(bǔ)給地下水。

2.水庫(kù)、坑塘、溝渠、澆地以及排放在環(huán)境中工業(yè)廢水和生活污水，都可能入滲補(bǔ)給地下水。

3.專(zhuān)門(mén)性人工回灌如，控制地面沉降，水源熱泵等。第32頁(yè)第二節(jié)地下水排泄

地下水排泄：含水層或含水系統(tǒng)失去水量過(guò)程。

研究?jī)?nèi)容：排泄方式、排泄去路、排泄條件、排泄量。

排泄方式包含：泉——點(diǎn)狀排泄；河渠——線(xiàn)（帶）狀排泄；蒸發(fā)（蒸騰）——面狀排泄；越流——含水層之間排泄（得水者為補(bǔ)，失水者為排）第33頁(yè)一、泉

泉：地下水天然露頭。

1.泉類(lèi)型（1）按補(bǔ)給泉水含水層性質(zhì)可分為：上升泉、下降泉。

上升泉：由承壓水補(bǔ)給泉。

下降泉：由潛水或上層滯水補(bǔ)給泉。第34頁(yè)

下降泉按成因可分為：侵蝕泉、接觸泉、溢流泉

侵蝕泉：溝谷切割到潛水含水層而形成泉。A、b。

接觸泉：地形面切割到含水層底板時(shí)，地下水從二者之間接觸處流出泉。C。

溢流泉：潛水流動(dòng)受阻而涌溢于地表所成泉。d、e、f、g。第35頁(yè)

上升泉按成因又可分為：侵蝕（上升）泉、斷層泉、接觸帶泉。

侵蝕（上升）泉：溝谷切割到承壓含水層頂板形成泉。h。

斷層泉：地下水經(jīng)過(guò)導(dǎo)水?dāng)鄬由仙砍龅乇砣?。i。

接觸帶泉：地下水沿接觸帶上升而成泉。j。第36頁(yè)下降泉第37頁(yè)上升泉第38頁(yè)第39頁(yè)第40頁(yè)第41頁(yè)第42頁(yè)第43頁(yè)第44頁(yè)第45頁(yè)第46頁(yè)二、泄流

泄流：當(dāng)河流切割含水層時(shí)，地下水沿河呈帶狀排泄形式。泄流是地下水一個(gè)排泄方式，它分散排泄于地表水體。泄流量求算方法與地下水補(bǔ)給河水量求法相同，用斷面測(cè)流法或分割河流流量過(guò)程線(xiàn)法。

潛水總是向河流排泄時(shí)，有：簡(jiǎn)單分割法、標(biāo)準(zhǔn)退水曲線(xiàn)分割法。潛水與河水補(bǔ)排關(guān)系隨季節(jié)改變分割。第47頁(yè)三、蒸發(fā)與蒸騰

1.蒸發(fā)與蒸騰

蒸發(fā)：是在一定條件下，地下水轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)水而耗散過(guò)程。

蒸騰：植物根系吸收地下水分經(jīng)過(guò)葉面轉(zhuǎn)化成氣態(tài)水而耗散現(xiàn)象。

2.影響潛水蒸發(fā)原因主要是：氣候；潛水埋深；包氣帶巖性（透水性）和植被發(fā)育情況。氣候干燥，潛水位埋深小，則土面蒸發(fā)強(qiáng)烈，反之蒸發(fā)強(qiáng)度小。包氣帶巖性影響，主要是經(jīng)過(guò)毛細(xì)上升高度和上升速度來(lái)控制蒸發(fā)作用。