專門水文地質(zhì)學(xué)第六章水文地質(zhì)參數(shù)的計算水文地質(zhì)參數(shù)是表征巖土水文地質(zhì)性能大小的數(shù)量指標(biāo)，是地下水資源評價的重要基礎(chǔ)資料，主要包括含水層的滲透系數(shù)和導(dǎo)水系數(shù)、承壓含水層貯水系數(shù)、潛水含水層的給水度、弱透水層的越流系數(shù)及含水介質(zhì)的水動力彌散系數(shù)。水文參數(shù)是表征與巖土性質(zhì)、水文氣象等因素有關(guān)的性能大小的相關(guān)指標(biāo)，主要包括降水入滲系數(shù)、潛水蒸發(fā)系數(shù)、灌溉水回滲補(bǔ)給系數(shù)。確定這些水文地質(zhì)參數(shù)的方法可以概括為兩類：一類是用水文地質(zhì)試驗法（如野外現(xiàn)場抽水試驗、注水試驗、滲水試驗及室內(nèi)滲壓試驗、達(dá)西試驗、彌散試驗等），這種方法可以在較短的時間內(nèi)求出含水層參數(shù)而得到廣泛應(yīng)用；另一類是利用地下水動態(tài)觀測資料來確定，是一種比較經(jīng)濟(jì)的水文地質(zhì)參數(shù)測定方法，并且測定參數(shù)的范圍比前者更為廣泛，可以求出一些用抽水試驗不能求得的一些參數(shù)?！?.1給水度的確定方法一、影響給水度的主要因素給水度是表征潛水含水層給水能力和儲蓄水量能力的一個指標(biāo)，在數(shù)值上等于單位面積的潛水含水層柱體，當(dāng)潛水位下降一個單位時，在重力作用下自由排出的水量體積和相應(yīng)的潛水含水層體積的比值。給水度不僅和包氣帶的巖性有關(guān)，而且隨排水時間、潛水埋深、水位變化幅度及水質(zhì)的變化而變化。各種巖性給水度經(jīng)驗值見表6-1。表6-1各中巖性給水度經(jīng)驗值巖性給水度巖性給水度粘土0.02～0.035細(xì)砂0.08～0.11亞粘土0.03～0.045中細(xì)砂0.085～0.12亞砂土0.035～0.06中砂0.09～0.13黃土狀亞粘土0.02～0.05中粗砂0.10～0.15黃土狀亞砂土0.03～0.06粗砂0.11～0.15粉砂0.06～0.08粘土膠結(jié)的砂巖0.02～0.03粉細(xì)砂0.07～0.010裂隙灰?guī)r0.008～0.10巖土性質(zhì)對給水度的影響，主要有三個方面，即巖土的礦物成分，顆粒大小、級配及分選程度，空隙情況。不同的礦物成分對水分子的吸附力不同，吸附力與給水度成反比；巖土顆粒從兩個方面影響給水度，一是吸附的水量不同，顆粒小的吸附水量多，相應(yīng)的給水度就小，顆粒粗的吸附水量少，給水度則大；二是顆粒大小、級配及分選程度決定了空隙大小，級配愈不均勻，給水度就愈小，反之，級配均勻，給水度愈大。不同水質(zhì)的水，其粘滯性及與巖土顆粒的相互作用力的大小是不相同的。粘滯性大的給水性弱；粘滯性小的給水性強(qiáng)。同時水中所含化學(xué)成分的種類及含量的多少，與水溫的高低關(guān)系密切。水溫愈高，水中溶解的物質(zhì)愈多，含量愈大；反之亦然。另外，水溫常常受氣溫的影響，因此水溫與氣溫也往往影響給水度的大小。潛水變幅帶給水度受毛管水上升高度的影響很明顯。潛水位在毛細(xì)管水上升高度范圍內(nèi)，土層重力疏干排水過程完成后，土中除保持結(jié)合水、孔角毛管水、懸掛毛管水外，而且還有毛管上升水，即土層在重力水疏干過程結(jié)束后，實際持水量大于其最大的田間持水量。地下水埋深愈淺，保持在其中的毛管上升水量就多，則給水度愈小；地下水埋深愈大，在變幅帶內(nèi)的毛管上升水就保持得愈小，則給水度相應(yīng)增大。當(dāng)?shù)叵滤裆畹扔诨虼笥诿芩畲笊仙叨群?，毛管上升水才不影響給水度的大小，其值才趨于穩(wěn)定。二、給水度的確定方法潛水含水層的給水度可利用單孔非穩(wěn)定流抽水試驗觀測孔的水位下降資料計算確定，或采用野外試驗和室內(nèi)試驗的方法確定，但必須保持含水層的天然結(jié)構(gòu)。（一）非穩(wěn)定流抽水試驗法利用非穩(wěn)定流抽水試驗確定潛水含水層的給水度，必須選擇合適的數(shù)學(xué)模型，并且觀測孔離抽水井的距離和深度、抽水延續(xù)時間、抽水量的控制和動水位的觀測等都必須滿足一定的技術(shù)要求，才能取得較好的結(jié)果。1.井流公式求解潛水井流問題的主要方法就是利用博爾頓模型和紐曼模型。（1）博爾頓井流模型的解析解表達(dá)式：（適用于小的t值）（6-1）（適用于大的t值）式中s—觀測孔水位降深（m）；r—觀測孔距抽水井的距離（m）；T—導(dǎo)水系數(shù)（m2/d）；S—貯水系數(shù)；Q—抽水量（m3/d）α—延遲指數(shù)的倒數(shù)；D—疏干因素，—博爾頓井函數(shù)，可查閱相關(guān)書籍。（2）紐曼井流模型的解析解表達(dá)式：對于降深前期和降深后期可分別求解。對于和抽水井深度相同的觀測孔有：降深前期的解為（6-2）降深后期的解為（6-3）（6-3）式中Kr—橫向滲透系數(shù)（m/d）；Kz—垂向滲透系數(shù)（m/d）。以上兩個井流模型的解分別做出了潛水含水層中完整井定流量抽水時的博爾頓標(biāo)準(zhǔn)曲線（AＰrickett）和紐曼標(biāo)準(zhǔn)曲線（ＳＰＮeuman）。2.求解水文地質(zhì)參數(shù)通常根據(jù)抽水試驗的s～t曲線，進(jìn)行解析推斷，求出給水度，主要有兩種方法。（１）標(biāo)準(zhǔn)曲線法（配線法）配線法的具體步驟各教科書中均有詳細(xì)介紹，需要指出的是，為了求取給水度值，主要是擬合抽水試驗的s～t曲線（取雙對數(shù)坐標(biāo)）的后半部分曲線，所以抽水試驗延續(xù)的時間應(yīng)足夠長，使得較好的擬合。（２）直線圖解法將實測的降深資料作在單對數(shù)坐標(biāo)系上，降深s取普通坐標(biāo)，時間t為對數(shù)坐標(biāo)。對于潛水來說，降深前期和降深后期的曲線為大致平行的兩條直線，中間為一條近乎水平的線相連。求給水度時，利用降深后期的直線。求出該直線斜率i（相當(dāng)于一個對數(shù)周期的降深差）和該直線在橫軸上的截距t０。按下列公式計算：（6-4）（6-4）（二）漏斗疏干法在潛水面平緩、天然地下徑流量很小的地區(qū)，抽水井所抽出的水主要來自降落漏斗疏干的水量，隨著抽水時間的延長，降落漏斗在不斷擴(kuò)展，只要將某一時刻以前抽出的水量，除以該時段的降落漏斗體積，即可得到給水度，計算公式如下：（6-5）式中Ｑ—抽水井的流量（m3/d）t—抽水開始以后的時間（d）V—降落漏斗的體積（m3）降落漏斗的形狀一般為不規(guī)則的漏斗形。當(dāng)觀測孔較多時，可根據(jù)實測的降落漏斗形狀和漏斗內(nèi)降深等值線，算出漏斗體積V。（三）筒測法筒測法是使用一種特制的簡易測筒，筒內(nèi)盛入原狀土，然后設(shè)法讓筒內(nèi)原狀土達(dá)到飽和，進(jìn)而使之在重力作用下自由排水，從而測定排除的水量，借以推求原狀土的給水度。圖6-1筒測法裝置示意圖圖6-1筒測法裝置示意圖1—試驗測筒；2—濾料池；3—排水閥；4—供水閥；5—供水水箱；6—測壓管；7—排水口；8—法蘭盤（四）試坑法試坑法的基本原理是測量土層的體積飽和含水率和田間持水率，然后計算其差值即為給水度。測試分析步驟如下：1.挖掘一大小適當(dāng)?shù)脑嚳?，露出欲求給水度的土層，用環(huán)刀取土樣，測定土樣的干容重；（6-6）式中—環(huán)到所取土樣體積（cm3）；—烘干土樣的重量（g）。2.將試坑內(nèi)欲測的土壤泡水一定的時間，使其孔隙被水飽和，然后舀干余水，取土樣測定重量含水率；（6-7）式中—濕土的重量（g）；3.將土層用濕物覆蓋，防止土層水分蒸發(fā)。這時，飽和含水量中的重力水下滲，每隔一定時間取土測定土樣的重量含水率；4.將測得的重量含水率換算成體積含水率；（6-8）式中—水的重率，；—土壤中水的體積（cm3）。5.將不同的值點繪曲線（如圖6-2），在t=0時刻的值為體積飽和含水率（容水度或孔隙度），而曲線的水平段相當(dāng)與田間持水率（持水度）。如圖6-2中，體積飽和含水率為43.2%，田間持水率為37.2%，因此所測土樣（亞砂土）的給水度為6.0%。

專門水文地質(zhì)學(xué)§6.2滲透系數(shù)和導(dǎo)水系數(shù)圖6-2土壤含水率變化曲線導(dǎo)水系數(shù)即含水層的滲透系數(shù)與其厚度的乘積。其理論意義為水力梯度為1時，通過含水層的單寬流量，常用單位是m2/d。導(dǎo)水系數(shù)只適用于平面二維流和一維流，而在三維流及剖面二維流中無意義。利用抽水試驗資料求取含水層的滲透系數(shù)及導(dǎo)水系數(shù)方法視具體的抽水試驗情況而定，下面就各種情況下的計算公式加以簡述，其原理及具體計算步驟可參考地下水動力學(xué)相關(guān)教材。一、單孔穩(wěn)定流抽水試驗抽水孔水位下降資料求滲透系數(shù)1.當(dāng)Q～s（或）關(guān)系曲線呈直線時，（1）承壓水完整孔：(6-9)（2）承壓水非完整孔：當(dāng)M﹥150r，l/M﹥0.1時，(6-10)當(dāng)過濾器位于含水層的頂部或底部時，(6-11)（3）潛水完整孔：(6-12)（4）潛水非完整孔：當(dāng)﹥150r，l/﹥0.1時，(6-13)當(dāng)過濾器位于含水層的頂部或底部時，(6-14)式中K—滲透系數(shù)（m/d）；Q—出水量（m3/d）；s—水位下降值（m）；M—承壓水含水層的厚度（m）；H—自然情況下潛水含水層的厚度（m）；—潛水含水層在自然情況下和抽水試驗時的厚度的平均值（m）；h—潛水含水層在抽水試驗時的厚度（m）；l—過濾器的長度（m）；r—抽水孔過濾器的半徑（m）；R—影響半徑（m）。2.當(dāng)Q～s（或）關(guān)系曲線呈曲線時，采用插值法得出Q～s代數(shù)多項式，即：(6-15)式中a1、a2……an—待定系數(shù)。a1宜按均差表求得，可相應(yīng)地將公式中的Q/s和公式中的以1/a1代換，分別進(jìn)行計算。3.當(dāng)（或）～Q關(guān)系曲線呈直線時，可采用作圖截距法求出a1后，按上述方法計算。二、單孔穩(wěn)定流抽水試驗觀測孔水位下降資料求滲透系數(shù)當(dāng)利用觀測孔中的水位下降資料計算滲透系數(shù)時，若觀測孔中的值s（或）在s（或）～關(guān)系曲線上連成直線，可采用下列公式：1.承壓水完整孔：(6-16)2.潛水完整孔：(6-17)式中s1、s2—在s～關(guān)系曲線的直線段上任意兩點的縱坐標(biāo)值（m）；、—在～關(guān)系曲線的直線段上任意兩點的縱坐標(biāo)值（m2）；r1、s2—在s（或）～關(guān)系曲線上縱坐標(biāo)為s1、s2（或、）的兩點至抽水孔的距離（m）；三、在沒有補(bǔ)給條件下單孔非穩(wěn)定流抽水水位下降資料求滲透系數(shù)單孔非穩(wěn)定流抽水試驗，在沒有補(bǔ)給條件下，利用抽水孔或觀測孔的水位下降資料計算滲透系數(shù)時，可采用下列公式：1.配線法（1）承壓水完整孔：(6-18)(6-18)（2）潛水完整孔：(6-19)或(6-19)式中W(u)—井函數(shù)；S—承壓水含水層的釋水系數(shù)；μ—潛水含水層的給水度。2.直線法當(dāng)（或）<0.01時，可采用公式或下列公式：（1）承壓水完整孔：(6-20)（2）潛水完整孔：(6-21)式中s1、s2—觀測孔或抽水孔在s～關(guān)系曲線的直線段上任意兩點的縱坐標(biāo)值（m）；、—觀測孔或抽水孔在～關(guān)系曲線的直線段上任意兩點的縱坐標(biāo)值（m2）；r1、s2—在s（或）～關(guān)系曲線上縱坐標(biāo)為s1、s2（或、）兩點相應(yīng)的時間（min）。四、有越流補(bǔ)給條件下單孔非穩(wěn)定流抽水水位下降資料求滲透系數(shù)單孔非穩(wěn)定流抽水試驗中，在有越流補(bǔ)給（不考慮弱透水層水的釋放）條件下，利用s～關(guān)系曲線上拐點處的斜率計算滲透系數(shù)時，可采用下式：(6-22)式中r—觀測孔至抽水孔的距離（m）；B—越流參數(shù)；mi—s～關(guān)系曲線上拐點處的斜率。注：1.拐點處的斜率，應(yīng)根據(jù)抽水孔或觀測孔中的穩(wěn)定最大下降值的1/2確定曲線的拐點位置及拐點處的水位下降值，再通過拐點作切線計算得出。2.越流參數(shù)，應(yīng)根據(jù)，從函數(shù)表中查出相應(yīng)的r/B，然后確定越流參數(shù)B。五、利用抽水試驗水位恢復(fù)資料求滲透系數(shù)1.停止抽水前，若動水位已穩(wěn)定，可采用公式計算，式中的mi值應(yīng)采用恢復(fù)水位的s～曲線上拐點的斜率。2.停止抽水前，若動水位沒有穩(wěn)定，仍呈直線下降時，可采用下列公式計算：(1)承壓水完整孔：(6-23)(2)潛水完整孔：(6-24)式中tk—抽水孔從開始到停止的時間（min）；tT—抽水停止時算起的恢復(fù)時間（min）；s—水位恢復(fù)時的剩余下降值（m）；h—水位恢復(fù)時的潛水含水層的厚度（m）。

專門水文地質(zhì)學(xué)§6.3水動力彌散系數(shù)一、基本概念在研究地下水溶質(zhì)運(yùn)移問題中，水動力彌散系數(shù)是一個很重要的參數(shù)。水動力彌散系數(shù)是表征在一定流速下，多孔介質(zhì)對某種污染物質(zhì)彌散能力的參數(shù)，它在宏觀上反映了多孔介質(zhì)中地下水流動過程和空隙結(jié)構(gòu)特征對溶質(zhì)運(yùn)移過程的影響。水動力彌散系數(shù)是一個與流速及多孔介質(zhì)有關(guān)的張量，即使幾何上均質(zhì)，且有均勻的水力傳導(dǎo)系數(shù)的多孔介質(zhì)，就彌散而論，仍然是有方向性的，即使在各向同性介質(zhì)中，沿水流方向的縱向彌散和與水流方向垂直的橫向彌散不同。一般地說，水動力彌散系數(shù)包括機(jī)械彌散系數(shù)與分子擴(kuò)散系數(shù)。當(dāng)?shù)叵滤魉佥^大以致于可以忽略分子擴(kuò)散系數(shù)，同時假設(shè)彌散系數(shù)與孔隙平均流速呈線性關(guān)系，這樣可先求出彌散系數(shù)再除以孔隙平均流速便可獲取彌散度。分子擴(kuò)散系數(shù)與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。經(jīng)驗證明：(6-25)式中——溶質(zhì)在靜水中的分子擴(kuò)散系數(shù)，它主要取決于溶質(zhì)分子的特性和溫度；——多孔介質(zhì)的彎曲度。機(jī)械彌散系數(shù)是一個與地下水流速有關(guān)的量。在各向同性介質(zhì)中，經(jīng)試驗證明為：(6-26)式中——Kronecker記號，當(dāng)時，，當(dāng)時，；——縱向彌散度；——橫向彌散度；——地下水實際速度，、為實際速度的分量；二、水動力彌散系數(shù)確定的試驗方法水動力彌散系數(shù)可通過室內(nèi)或現(xiàn)場彌散試驗確定。彌散系數(shù)的計算方法一般分兩類：一是利用解析公式直接或間接求解；二是采用標(biāo)準(zhǔn)曲線對比法。1.一維室內(nèi)彌散試驗測定水動力彌散系數(shù)（1）試驗原理以人工配制的均質(zhì)各向異性巖樣，進(jìn)行示蹤劑注入實驗。具體假設(shè)及要求如下：=1\*GB3①.試驗流場為均質(zhì)不可壓縮的穩(wěn)定的一維流場，滲流為定水頭補(bǔ)給的一維彌散；=2\*GB3②.多孔介質(zhì)是均質(zhì)的，滲透系數(shù)，孔隙度和彌散系數(shù)都是常數(shù)；=3\*GB3③.流體是不可壓縮的均質(zhì)液體，密度、粘滯度為常數(shù)，溫度不變；=4\*GB3④.試驗土柱（或砂柱）及其中之流體，示蹤劑的初始濃度為一定值。=5\*GB3⑤.t=0時刻，在土柱一端（x=0）瞬時注入定濃度示蹤劑溶液（濃度為0.01mol/L的NaCl溶液）。計算公式：（6-27）（6-28）（6-29）式中：C—t時刻計算點的濃度；—觀測點的濃度峰值；X—計算點的坐標(biāo)；t—時間；D—彌散系數(shù)（m2/d）；U—地下水的實際流速；圖6-3實驗裝置圖1、4、12，閥門；2.導(dǎo)氣管；3.馬氏瓶；5、13，出水管；6、7、8.取樣出口；圖6-3實驗裝置圖1、4、12，閥門；2.導(dǎo)氣管；3.馬氏瓶；5、13，出水管；6、7、8.取樣出口；9.裝樣筒；10.測壓管；11.過濾板為峰值到達(dá)時間;利用（6-27）式繪制CR～tR理論曲線。（2）試驗裝置及步驟實驗裝置包括裝樣筒、供水瓶、電導(dǎo)率儀和測壓管、燒杯。如圖所示：裝樣筒長60cm，直徑為14cm的有機(jī)玻璃圓筒，裝樣長度為56cm。其中左側(cè)安裝測壓管（圖6-3中位置10）觀測各點水頭，右側(cè)（圖中位置6、7、8）用于取樣測量電導(dǎo)率（濃度值）。因為地下水流速一般較小（即供水量不大），可采用馬氏瓶供水，用于飽和土樣、控制穩(wěn)定供水。打開閥門4和12，保持定水頭供水。出口5可用于控制定水頭水位。試驗中觀測流體中濃度的儀器為電導(dǎo)率儀，通過測定流體的電導(dǎo)率就可知道流體的濃度。=1\*GB3①.裝樣：為了制造與天然相同的模擬條件，根據(jù)試樣的濕容重和體積計算出所需要的試樣的重量，經(jīng)過分層搗實裝入砂柱內(nèi)，基本可保持與天然狀態(tài)下相同的容重；=2\*GB3②.飽和試樣：把供水瓶與試樣底部的出水口相連，打開閥門由下而上充水，以便使試樣中的空氣完全排出。完全飽和后，把供水瓶按實驗裝置圖連接，自上向下供水；=3\*GB3③.測量滲透速度：根據(jù)實驗中在一定時間內(nèi)的出水量與裝樣筒橫截面積的比值求出滲透速度；=4\*GB3④.在裝樣筒頂部瞬時加入示蹤跡，記時間t=0。此時閥門4可適當(dāng)控制供水量，使水位保持穩(wěn)定。=5\*GB3⑤.每間隔一分鐘從6、7、8三個觀測孔取出溶液，測電導(dǎo)率值；直到電導(dǎo)率值達(dá)到穩(wěn)定。（3）資料整理=1\*GB3①.在一般坐標(biāo)系和半對數(shù)坐標(biāo)系中分別繪制～曲線；=2\*GB3②.用一般坐標(biāo)曲線求參數(shù)；在圖中找出值分別等于0.84和0.16所對應(yīng)的時間和按下式計算水動力彌散系數(shù)(6-30)式中——水動力彌散系數(shù)（m2/d）；——計算點的坐標(biāo)；——滲流的實際速度（m/d）。=3\*GB3③.用配線法求參數(shù)；在同理論曲線相同模數(shù)的半對數(shù)坐標(biāo)中作～實際材料曲線，用曲線同圖6-4～曲線配線，可求得P值，按下式求參數(shù)。(6-31)2.野外單井二維水質(zhì)彌散試驗確定水動力彌散系數(shù)（1）原理在地下水一維流場中，失蹤劑的二維彌散的解：(6-32)令，（即單井水質(zhì)彌散）代入上式：(6-33)利用上式可以得到(6-34)(6-35)式中——含水層滲透系數(shù)（m/d）；——水力梯度。其它符號意義同前。（2）實驗方法實驗前，要測定實驗井水中示蹤劑的本底濃度，然后，將一定濃度的示蹤劑（NaCl或I131溶液）瞬時注入井中，立即用投源器上、下拉動，使其溶混均勻，按一定的時間間隔取樣或用電導(dǎo)率儀、放射性同位素示蹤儀，測其濃度，觀測累積時間為10分、30分、60分、120分、180分、240分、320分……，繪制C(t)～t關(guān)系曲線，最后用單井水質(zhì)彌散理論，計算和。

專門水文地質(zhì)學(xué)§6.4其它水文地質(zhì)參數(shù)一、貯水率和貯水系數(shù)貯水率和貯水系數(shù)是含水層中的重要水文地質(zhì)參數(shù)，它們表明含水層中彈性貯存水量的變化和承壓水頭（潛水含水層中為潛水水頭）相應(yīng)變化之間的關(guān)系。貯水率表示當(dāng)含水層水頭變化一個單位時，從單位體積含水層中，應(yīng)水體積膨脹（或壓縮）以及介質(zhì)骨架的壓縮（或伸長）而釋放（或貯存）的彈性水量，用表示，它是描述地下水三維非穩(wěn)定流或剖面二維流中的水文地質(zhì)參數(shù)。貯水系數(shù)表示當(dāng)含水層水頭變化一個單位時，從底面積為一個單位、高等于含水層厚度的柱體中所釋放（或貯存）的水量，用S表示。潛水層水層的貯水系數(shù)等于貯水率與含水層的厚度之積再加上給水度，潛水貯水系數(shù)所釋放（貯存）的水量包括兩部分，一部分是含水層由于壓力變化所釋放（貯存）的彈性水量，二是水頭變化一個單位時所疏干（貯存）含水層的重力水量，這一部分水量正好等于含水層的給水度，由于潛水含水層的彈性變形很小，近似可用給水度代替貯水系數(shù)。承壓含水層的貯水系數(shù)等于其貯水率與含水層厚度之積，它所釋放（或貯存）的水量完全是彈性水量，承壓含水層的貯水系數(shù)也稱為彈性貯水系數(shù)。貯水系數(shù)是沒有量綱的參數(shù)，其確定方法是通過野外非穩(wěn)定流抽水試驗，用配線法、直線圖解法及水位恢復(fù)等方法進(jìn)行推求，具體步驟詳見地下水動力學(xué)相關(guān)書籍。二、越流系數(shù)和越流因素表示越流特性的水文地質(zhì)參數(shù)是越流系數(shù)和越流因素。越流補(bǔ)給量的大小與弱透水層的滲透系數(shù)及厚度有關(guān)，即愈大愈小，則越流補(bǔ)給的能力就愈大。當(dāng)?shù)叵滤闹饕_采含水層底頂板均為弱透水層時，開采層和相鄰的其他含水層有水力聯(lián)系時，越流是開采層地下水的重要補(bǔ)給來源。越流系數(shù)表示當(dāng)抽水含水層和供給越流的非抽水含水層之間的水頭差為一個單位時，單位時間內(nèi)通過兩含水層之間弱透水層的單位面積的水量。顯然，當(dāng)其它條件相同時，越流系數(shù)越大，通過的水量就愈多。越流因素B或稱阻越系數(shù)，其值為主含水層的導(dǎo)水系數(shù)和弱透水層的越流系數(shù)的倒數(shù)的乘積的平方根?？捎孟率奖硎?6-36)式中——抽水含水層的導(dǎo)水系數(shù)（m2/d）；——弱透水層的厚度（m）；——弱透水層的滲透系數(shù)（m/d）——越流因素（m）。弱透水層的滲透性愈小，厚度愈大，則越流因素越大，越流量愈小。自然界越流因素的值變化很大，可以從只有幾米到幾千米。對于一個完全不透水的覆蓋巖層來說，越流因素為無窮大，而越流系數(shù)為零。越流因素和越流系數(shù)的測定方法也是野外抽水實驗，可參考地下水動力學(xué)等相關(guān)書籍。有越流補(bǔ)給時的非穩(wěn)定流抽水試驗確定越流因素、越流系數(shù)及弱透水層的滲透系數(shù)，主要原理及方法如下。越流含水層進(jìn)行非穩(wěn)定流抽水試驗，可采用類似于泰斯公式求含水層參數(shù)的配線法。由下式：(6-37)(6-38)對式和式兩邊分別取對數(shù)，得(6-39)(6-40)在與標(biāo)準(zhǔn)曲線坐標(biāo)尺度相同的透明雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，點繪資料曲線～，并重疊在標(biāo)準(zhǔn)曲線～上，保持坐標(biāo)軸平行移動，直至資料曲線與某一條標(biāo)準(zhǔn)曲線重合為止。此時，記錄下該標(biāo)準(zhǔn)曲線的,并讀出任意配合點的下列四個數(shù)據(jù)，即、、、，按及可以計算出和，從而釋水系數(shù)也可求得。與此同時，越流因素，越流系數(shù)，弱透水層的滲透系數(shù)等均可確定。三、降水入滲補(bǔ)給系數(shù)（一）基本概念降水是自然界水分循環(huán)中最活躍的因子之一，是地下水資源形成的重要組成部分。地下水可恢復(fù)資源的多寡是與降水入滲不給量密切相關(guān)的。但是，降落到地面的水分不能直接到達(dá)潛水面，因為在地面和潛水面中間隔著一個包氣帶，入滲的水必須在包氣帶中向下運(yùn)移才能到達(dá)潛水面。降水入滲補(bǔ)給系數(shù)α是指降水滲入量與降水總量的比值，α值的大小取決于地表土層的巖性和土層結(jié)構(gòu)、地形坡度、植被覆蓋以及降水量的大小和降水形式等，一般情況下，地表土層的巖性對α值的影響最顯著。降水入滲系數(shù)可分為次降水入滲補(bǔ)給系數(shù)、年降水入滲補(bǔ)給系數(shù)、多年平均降水入滲補(bǔ)給系數(shù)，它隨著時間和空間的變化而變化。降水入滲系數(shù)是一個無量綱系數(shù)，其值變化于0～1之間，表6-2為水利電力部水文局綜合各流域片的分析成果，列出了不同巖性在不同降水量年份條件下的平均年降水入滲補(bǔ)給系數(shù)的取值范圍。表6-2不同巖性和降水量的平均年降水入滲補(bǔ)給系數(shù)值巖性P年（mm）粘土亞粘土亞砂土粉細(xì)砂砂卵礫石500～0.020.01～0.050.02～0.070.05～0.110.08～0.121000.01～0.030.02～0.060.04～0.090.07～0.130.10～0.152000.03～0.050.04～0.100.07～0.130.10～0.170.15～0.214000.05～0.110.08～0.150.12～0.200.15～0.230.22～0.306000.08～0.140.11～0.200.15～0.240.20～0.290.26～0.368000.09～0.150.13～0.230.17～0.260.22～0.310.28～0.3810000.08～0.150.14～0.230.18～0.260.22～0.310.28～0.3812000.07～0.140.13～0.210.17～0.250.21～0.290.27～0.3715000.06～0.120.11～0.180.15～0.2218000.05～0.100.09～0.150.13～0.19注東北黃土與表中亞粘土相近，陜北黃土含有裂隙，其與表中亞砂土相近（引自水利電力部水文局《中國地下水資源》）。（二）降水入滲補(bǔ)給系數(shù)的確定方法1.利用地下水位動態(tài)資料計算降水入滲補(bǔ)給系數(shù)這種方法適用于地下水位埋藏深度較小的平原區(qū)。我國北方平原區(qū)地形平緩，地下徑流微弱，地下水從降水獲得補(bǔ)給，消耗于蒸發(fā)和開采。在一次降雨的短時間內(nèi)，水平排泄和蒸發(fā)消耗都很小，可以忽略不計。根據(jù)降水過程前后的地下水位觀測資料計算潛水含水層的一次降水入滲系數(shù)，可采用下式近似計算降水入滲補(bǔ)給系數(shù)：(6-41)式中—一次降水入滲系數(shù)；—降水后觀測孔中的最大水柱高度（m）；—降水前觀測孔中的水柱高度（m）；—臨近降水前，地下水水位的天然平均降（升）速（m/d）；—觀測孔水柱高度從變到的時間（d）；X—日內(nèi)降水總量（m）。這種方法的適用條件是幾乎沒有水平排泄的潛水。在水力坡度大、地下徑流強(qiáng)烈的地區(qū)，降水入滲補(bǔ)給量不完全反映在潛水面的上升中，而有一部分水從水平方向排泄掉了，則會導(dǎo)致計算的降水入滲系數(shù)值偏小。如果是承壓水，水位的上升不是由于當(dāng)?shù)厮康脑黾?，而是由于壓力的變化，以上情況本方法不適用。2.回歸分析法確定降水入滲補(bǔ)給系數(shù)根據(jù)降水量和地下水的排泄量的系列資料，可用逐步回歸分析法估算降水入滲補(bǔ)給量，從而可以確定降水入滲補(bǔ)給系數(shù)。地下水的排泄量（主要指水平排泄，不包括潛水蒸發(fā)等垂直排泄）對于降水量存在時間滯后，用地下水的排泄量來代表同期的降水入滲補(bǔ)給量是錯誤的。但只要有地下水排泄量（河流基流量、礦坑排水量、泉流量等）的系列資料和降水量的系列資料，用逐步回歸分析法求出各時段降水量對于地下水排泄量的貢獻(xiàn)，可以大致估算出降水入滲補(bǔ)給量。以當(dāng)月的降水量和前幾個月的降水量為自變量，共有n+1個自變量，，，…，。自變量可適當(dāng)取多一些。地下水排泄量為因變量。根據(jù)引入變量的數(shù)目和樣本的大小，算出自由度和。給定顯著水平，查表得到臨界的檢驗值，然后進(jìn)行逐步回歸計算。如果算得的值大于，則認(rèn)為這一自變量的影響是重要的，引入回歸方程。否則予以剔除。最后得到的方程只包含對因變量影響顯著的個自變量，，，…，，即對地下水排泄量影響不大的月份的降水量不引入回歸方程。最后得到的回歸方程如下：(6-42)式中，，，…，—對地下水排泄量有顯著影響的個月的降水量；，，，…，—回歸系數(shù)考慮到入滲的機(jī)制，只有當(dāng)降水量大于臨界降水量后，才能產(chǎn)生入滲?？蓪ψ鳛樽宰兞康慕邓繙p去某一常數(shù)后，再進(jìn)行回歸計算。如再考慮到雨型的影響，可對七、八月份等有暴雨月份的自變量再乘以某一系數(shù)。3.水文分割法確定降水入滲補(bǔ)給系數(shù)（1）基本原理該方法適用于無地下水動態(tài)資料，而有河流水文站流量資料的山丘區(qū)。干旱地區(qū)流域的流量過程線峰形尖瘦，洪水幾乎全部都是地表徑流，雨強(qiáng)唱成為影響產(chǎn)流的第一位因素；濕潤地區(qū)流域的流量過程線峰形平緩，洪水中地下徑流的比重相當(dāng)大，雨量是決定徑流深度的第一位因素。一般講，干旱地區(qū)以超滲產(chǎn)流為主，濕潤地區(qū)以蓄滿產(chǎn)流為主。在濕潤或半濕潤地區(qū)，包氣帶含水量一般那較高，下部常年保持田間持水量，僅在地表附近幾十厘米范圍內(nèi)，由于蒸發(fā)，含水量經(jīng)常變化，常低于田間持水量。若以標(biāo)記達(dá)到田間持水量時的單位面積的包氣帶柱體所含水量（以mm計），以標(biāo)記某一時刻包氣帶柱體實際所含的水量(以mm計)，則(-)就是包氣帶的缺水量。當(dāng)流域上發(fā)生降雨時，雨量補(bǔ)足包氣帶缺水量之后全部形成徑流(包括地表徑流和地下徑流)。這種產(chǎn)流方式稱蓄滿產(chǎn)流。可將上述關(guān)系寫成水量平衡式(6-43)式中——降雨量（mm）；——地表徑流量（mm）；圖6-6流域蓄水容量曲線圖6-5理想情況下的降雨徑流相關(guān)圖——地下徑流量（mm）；圖6-6流域蓄水容量曲線圖6-5理想情況下的降雨徑流相關(guān)圖——總徑流（mm）。根據(jù)上式的產(chǎn)流模型，降雨徑流相關(guān)因為一系列(取不同數(shù)值時)平行的直線，見圖6-5。但對一個流域來說，包氣帶的缺水量各處不等。團(tuán)而降雨后各處產(chǎn)流有先有后，產(chǎn)流量也不相等。我們可用一個流域蓄水容量曲線來表達(dá)包氣帶缺水量在流域上的分布，見圖6-6。圖中縱座標(biāo)代表包氣帶的蓄水容量，即全部達(dá)到田間持水量時包氣帶所含的水量與最干旱時刻包氣帶含水量之差。橫座標(biāo)為f/F，f代表包氣帶蓄水容量小于或等于的流域面積，F(xiàn)是全流域面積。有了這樣一條曲線，只要知道起始時刻流域的含水量，就可由降雨量求得總徑流(固中陰影部分的面積)。根據(jù)經(jīng)驗，我國南方濕潤地區(qū)的流域蓄水容量曲線可用b次方拋物線擬合”。即(6-44)式中——流域包氣帶蓄水容量的最大值；圖6-7流域的降雨徑流相關(guān)曲線其中（流域平均包氣帶的蓄水容量）圖6-7流域的降雨徑流相關(guān)曲線根據(jù)式(6-43)畫出的降雨徑流相關(guān)圖如圖6-7。有了降雨徑流相關(guān)圖后，為了確定降雨后的產(chǎn)流量，還必須知道流域的實際的包氣帶含水量。的計算方法如前述。求得總徑流量R后，若知道地表徑流，那么地下徑流量()也不難求得了。一個河流的流量由兩部分組成，一部分是本次或本時段形成的地表徑流。另一部分為地下徑流，亦稱基流。可以通過分割河流流量過程線的方法把兩部分區(qū)分開來，這種方法亦稱水文分割法。如果通過水文分割能求得某次降水或某一時段降水形成的地下徑流，則該值相當(dāng)于該次降水或該時段的如滲補(bǔ)給量，則可以求的相應(yīng)的降水入滲補(bǔ)給系數(shù)。（2）水文分割方法水文分割方法很多，有直線法、標(biāo)準(zhǔn)退水曲線法、庫捷林法、水化學(xué)法（同位素）等。這里以標(biāo)準(zhǔn)退水曲線法為例進(jìn)行簡介。圖6-8推求退水標(biāo)準(zhǔn)退水曲線示意圖（根據(jù)施成熙等）圖6-8推求退水標(biāo)準(zhǔn)退水曲線示意圖（根據(jù)施成熙等）圖6-9加里格斯法分割地下水示意圖加里格斯法是使標(biāo)準(zhǔn)退水曲線與流量過程線重合，從起漲點A沿標(biāo)準(zhǔn)退水曲線延伸到C（圖6-9）；同樣，將退水段由B點前推到D，連結(jié)C和D，ABCD連線下的陰影部分即為地下徑流量。這種方法適合于地下水與河水無水力聯(lián)系的情況。用退水曲線來分割地下水，顯然比直線分割法進(jìn)了一步，因退水曲線是從實際資料中分析出來的，在一定程度上反映了地下水補(bǔ)給河水的規(guī)律性。四、潛水蒸發(fā)系數(shù)潛水蒸發(fā)是指潛水在土壤水勢作用下運(yùn)移至包氣帶并蒸發(fā)成為水汽的現(xiàn)象。在潛水埋深較小的地區(qū)，潛水蒸發(fā)是潛水的主要排泄途徑，直接影響到潛水位的消退。單位時間的潛水蒸發(fā)量成為潛水蒸發(fā)強(qiáng)度，潛水蒸發(fā)強(qiáng)度的變化既受潛水埋深的制約，又受氣象、土壤、植被等因素的影響。（一）潛水蒸發(fā)強(qiáng)度確定1.經(jīng)驗公式法我國水利電利部水文局1982年11月編制的《地下水資源調(diào)查和評價工作技術(shù)細(xì)則》推薦下列三個經(jīng)驗公式計算潛水蒸發(fā)強(qiáng)度。（1）阿維里揚(yáng)諾夫公式（1965年）：(6-45)式中—時段內(nèi)日平均水面蒸發(fā)量（mm/d）;—時段內(nèi)地下水平均埋深（m）；—潛水停止蒸發(fā)時的地下水埋深，又稱潛水蒸發(fā)極限埋深（m）；n—與包氣帶土質(zhì)、氣候有關(guān)的指數(shù)，一般取1～3。（2）沈立昌雙曲線型公式（1979年）：(6-46)式中k—標(biāo)志土質(zhì)、植被、水文地質(zhì)條件及其它因素的綜合指數(shù)；a，b—指數(shù)（無因次）；其它符號意義同前。（3）葉水庭指數(shù)型公式（1977年）：(6-47)式中—衰減指數(shù)；其它符號意義同前。上述三種經(jīng)驗公式，各地應(yīng)根據(jù)地下水動態(tài)資料分析選用。式中各指數(shù)和系數(shù)可通過圖解分析或回歸分析計算確定。目前計算潛水蒸發(fā)量時，用得較多的經(jīng)驗公式是阿維里揚(yáng)諾夫公式。公式中各水文地質(zhì)參數(shù)確定方法如下：=1\*GB3①值的確定：圖6-10△h～△關(guān)系曲線以一定時段（如十日、五日等）為單位，從實測資料中摘出響應(yīng)的和，繪制關(guān)系曲線，見圖6-10，使曲線尾端順勢延長，與軸相交，可以近似地得到值。圖6-10△h～△關(guān)系曲線這里有兩個問題值得注意：第一，怎樣取時段內(nèi)值的問題，一種方法是取時段始末的均值，這樣求出的值略偏小，另一種方法是取時段末刻的埋深值。第二是曲線尾端延長的任意性問題，曲線的延長使得值可能偏大或偏小一點，對值影響不大，但宜通過多次綜合分析后確定。另外，潛水蒸發(fā)極限埋深一方面與土質(zhì)有關(guān)，其次也與作物等因素有關(guān)。例如，根據(jù)安徽省水利科學(xué)研究院五道溝試驗場資料，在無作物的條件下，亞粘土的潛水蒸發(fā)極限埋深2.3～2.5m，亞砂土為4.0m；在有作物條件下，亞粘土的潛水蒸發(fā)極限埋深3.2～3.5m，亞砂土為5m左右。=2\*GB3②n值的確定：根據(jù)式(6-45)可寫出：即(6-48)對上式兩端取對數(shù)，得：(6-49)以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，將實測數(shù)據(jù)和點繪在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，配出直線，其斜率即為n值。當(dāng)時，公式可寫成：即(6-50)可見，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，對應(yīng)于橫軸時的縱截距讀數(shù)的倒數(shù)即為μ值。利用時的橫截距亦可求出μ值，即可得到(6-51)n值可由相關(guān)圖中直接求得。如果在雙對數(shù)紙上回歸直線正好為45°，即有n=1，此時橫截距的讀數(shù)為μ值。=3\*GB3③水面蒸發(fā)強(qiáng)度的確定：氣象部門公布的蒸發(fā)量為氣象觀測站利用蒸發(fā)器觀測記錄的數(shù)據(jù)。國內(nèi)水文氣象站網(wǎng)主要使用三種類型的水面蒸發(fā)器；即20型、80(套盆)型和E601型，水面蒸發(fā)器的口徑、水深、材料、安裝方式、顏色等，都對蒸發(fā)量的測試結(jié)果有很大的影響。為了提高水面蒸發(fā)的觀測精度，我國水文、氣象部門在部分觀測實驗站基礎(chǔ)上上對上述影響因素進(jìn)行了大量的觀測實驗和對比，除標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器外（10m2或20m2蒸發(fā)池），每種蒸發(fā)器必須有自己的折算系數(shù)，經(jīng)折算后的蒸發(fā)量，才與自然水體的蒸發(fā)量相接近。國內(nèi)外圍繞蒸發(fā)器折算系數(shù)的確定已作了大量的研究工作，我國部分地區(qū)水面蒸發(fā)折算系數(shù)如表6-3。表6-3我國部分地區(qū)水面蒸發(fā)折算系數(shù)表地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器蒸發(fā)器類型折算系數(shù)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年北京100m2E6010.820.810.870.961.061.020.93φ80cm0.690.710.740.820.850.980.92φ20cm0.440.450.500.530.620.630.54遼寧20m2E6010.940.901.011.081.111.071.02φ80cm0.701.001.001.301.501.851.23φ20cm0.520.570.670.770.850.760.69重慶100m2E6010.710.710.730.760.890.900.870.910.940.940.900.850.85φ80cm0.700.620.530.530.620.600.580.660.730.830.890.880.68φ20cm0.550.500.460.480.560.560.560.630.680.740.780.720.60廣東20m2E6010.850.860.810.900.920.981.031.021.051.030.980.930.96φ80cm0.720.690.630.640.640.700.710.740.760.840.850.810.73φ20cm0.690.670.650.670.680.750.780.800.820.880.900.790.76福建20m2ГГИ30001.000.900.860.780.880.860.970.931.101.151.020.960.98E6011.060.970.930.900.920.901.011.001.181.251.101.071.03φ80cm1.251.030.880.750.901.010.930.991.071.261.071.031.01湖北10m2E6010.980.960.890.880.890.930.950.971.031.031.061.020.97φ80cm0.920.780.660.620.650.670.670.730.880.871.011.040.79φ20cm0.640.570.570.460.530.570.590.660.750.740.890.800.65江蘇20m2E6011.020.940.90.860.880.920.950.971.011.031.061.090.97φ80cm0.980.750.710.660.660.70.730.770.880.911.031.080.82φ20cm0.810.680.630.50.560.620.630.690.790.790.830.720.69吉林20m2ГГИ30000.730.850.910.971.031.02φ80cm0.620.650.680.770.900.97φ20cm0.510.550.650.680.760.70新疆20m2ГГИ30000.820.800.850.77φ80cm0.690.830.700.61φ20cm0.500.550.580.52注引自沈振榮主編《水資源科學(xué)試驗與研究——大氣水、地表水、土壤水、地下水相互轉(zhuǎn)化關(guān)系》圖6-11地中滲透儀示意圖2.地中滲透儀法圖6-11地中滲透儀示意圖地中滲透儀是測定潛水蒸發(fā)、降水入滲、凝結(jié)水量的裝置。該儀器的組成部分主要可分為承受補(bǔ)給和蒸發(fā)的圓筒部分和人工控制地下水位以及進(jìn)行觀測的給水裝置部分。以上兩部分有連通管聯(lián)結(jié)起來。試驗測筒中裝置著當(dāng)?shù)氐脑瓲钔翗?，其下墊有礫石和砂層（濾層），經(jīng)過給水裝置在測筒中造成人工控制的固定地下水位，當(dāng)測筒中的水位因蒸發(fā)作用而降低時，給水裝置中的自動給水瓶的進(jìn)氣管斜口露出水面，容器就開始向潛水位控制筒補(bǔ)水，待地下水位回升到固定位置后，即停止補(bǔ)水。所補(bǔ)的水量為地下水的蒸發(fā)量，然后，根據(jù)此蒸發(fā)量可換算成單位面積及單位時間時潛水蒸發(fā)強(qiáng)度。（二）潛水蒸發(fā)系數(shù)潛水蒸發(fā)系數(shù)是平原地區(qū)三水轉(zhuǎn)化關(guān)系及水資源評價的一個重要參數(shù)。潛水蒸發(fā)系數(shù)是指潛水蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)量的比值。潛水蒸發(fā)量受氣象因素影響，并和潛水埋深、包氣帶巖性、地表植被覆蓋情況有關(guān)。潛水蒸發(fā)與水面蒸發(fā)在蒸發(fā)動力條件等方面，具有相似之處，用如下公式表達(dá)，即(6-52)式中—潛水蒸發(fā)量；—水面蒸發(fā)量；—潛水蒸發(fā)系數(shù)。表6-4所列不同巖性、不同埋深及不同水面蒸發(fā)強(qiáng)度條件下的潛水蒸發(fā)系數(shù)值。潛水蒸發(fā)系數(shù)是估算潛水蒸發(fā)量的重要參數(shù)。20世紀(jì)70年代，我國主要根據(jù)潛水動態(tài)資料采用經(jīng)驗公式計算潛水蒸發(fā)系數(shù)值，但是這樣存在問題，如怎樣選擇計算公式、蒸發(fā)時段如何確定、退水段有側(cè)向排泄時怎樣分析等。所以，近年來國內(nèi)傾向于采用均衡場地中滲透儀實測值。表6-4潛水蒸發(fā)系數(shù)C值表地區(qū)年水面蒸發(fā)量（mm）包氣帶巖性地下水埋深（m）0.51.01.52.0黑龍江流域季節(jié)凍土區(qū)600～1200亞粘土0.01～0.150.08～0.120.06～0.09亞砂土0.21～0.260.16～0.210.13～0.170.08～0.14粉細(xì)砂0.23～0.370.18～0.310.14～0.260.10～0.20內(nèi)陸河流域嚴(yán)重干旱區(qū)1200～2500亞粘土0.22～0.370.09～0.200.04～0.100.02～0.04亞砂土0.26～0.480.19～0.370.15～0.260.08～0.17其它地區(qū)800～1400亞粘土0.40～0.520.16～0.270.08～0.140.04～0.08亞砂土0.54～0.620.38～0.480.26～0.350.16～0.23粉細(xì)砂0.50左右0.07左右0.02左右0.01左右黑龍江流域季節(jié)凍土區(qū)600～1200亞粘土0.04～0.080.03～0.060.02～0.040.01～0.03亞砂土0.05～0.110.04～0.090.03～0.080.03～0.07粉細(xì)砂0.06～0.150.03～0.100.01～0.070.01～0.05內(nèi)陸河流域嚴(yán)重干旱區(qū)1200～2500亞粘土0.02～0.030.01～0.020.01～0.020.01～0.02亞砂土0.05～0.100.03～0.070.02～0.050.01～0.03其它地區(qū)800～1400亞粘土0.03～0.050.02～0.030.02～0.030.01～0.02亞砂土0.09～0.150.05～0.090.03～0.060.01～0.03粉細(xì)砂*引自水利電力部水文局，中國地下水資源。五、灌溉入滲補(bǔ)給系數(shù)當(dāng)引外水灌溉時，灌溉水經(jīng)過渠系引入田間，灌溉水入滲補(bǔ)給地下水稱為灌溉入滲補(bǔ)給，分為渠系的滲漏補(bǔ)給（條帶狀下滲）與田間灌溉入滲補(bǔ)給（面狀下滲）兩類。有的地區(qū)利用當(dāng)?shù)氐乃矗ㄈ绯槿〉叵滤┻M(jìn)行灌溉，灌溉水入滲后，地下水得到的補(bǔ)給應(yīng)稱之為灌溉回滲，