1、Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ),第7章地下水的補(bǔ)給與排泄Recharge，Discharge of G.W.,中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)組 佛鳴一鼎提供，更多地大資料qq:605734043 內(nèi)部資料及歷年真題,本章內(nèi)容,地下水是通過(guò)補(bǔ)給與排泄兩個(gè)環(huán)節(jié)參與自然界的水循環(huán) 補(bǔ)給：含水層或含水系統(tǒng)從外界獲得水量的過(guò)程 排泄：含水層或含水系統(tǒng)向外界排出水量的過(guò)程,7.1地下水的補(bǔ)給,7.2地下水的排泄,7.1地下水的補(bǔ)給,補(bǔ)給使含水層的水量、水化學(xué)特征和水溫發(fā)生變化 思考：補(bǔ)給獲得水量后，含水層或含水系統(tǒng)會(huì)發(fā)生什么變化？ 地下水位上升，增加了勢(shì)能，使地下

2、水保持不停的流動(dòng) 由于構(gòu)造封閉或氣候干旱，得不到補(bǔ)給，地下水的流動(dòng)將停滯 補(bǔ)給的研究包括：補(bǔ)給來(lái)源、影響因素與補(bǔ)給量 地下水的補(bǔ)給來(lái)源有： 天然：大氣降水、地表水、凝結(jié)水及相鄰含水層的補(bǔ)給等 人類(lèi)活動(dòng)有關(guān)的：灌溉水入滲、水庫(kù)滲漏及人工回灌,討論：入滲機(jī)制？影響因素？補(bǔ)給量的確定？ 1、大氣降水入滲機(jī)制 包氣帶是降水對(duì)地下水補(bǔ)給的樞紐，包氣帶的巖性結(jié)構(gòu)和含水量狀況對(duì)降水人滲補(bǔ)給起著決定性作用 目前認(rèn)為，松散沉積物的降水入滲有兩種方式： 降水入滲的現(xiàn)象 兩類(lèi)空隙的入滲過(guò)程總結(jié)： 均勻砂土層活塞式 (piston/diffuse) 含裂隙的土層捷徑式 (bypass),7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)

3、給,山西黃土,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)1）,山西黃土垂直裂隙及其捷徑下滲,1、大氣降水入滲機(jī)制 “活塞式”入滲 適用條件： 均勻的砂土層 降水初期 t1 ： 土層干燥，吸水能力很強(qiáng)，雨水下滲快 降水延續(xù) t2 ： 土層達(dá)到一定的含水量，毛細(xì)力與重力共同作用， 下滲趨于穩(wěn)定滲潤(rùn)階段，滲漏與滲透階段 降水再持續(xù)： 當(dāng)土層濕鋒面推進(jìn)到支持毛細(xì)水帶時(shí)， 含水量獲得補(bǔ)給，潛水位上升,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)2）,降水入滲過(guò)程,水分分布曲線(xiàn),轉(zhuǎn)頁(yè),7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)3）,降水入滲過(guò)程,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)4）,入滲速率隨時(shí)間的變化,7.1.1大氣降

4、水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)5）,下滲過(guò)程水分分布,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)6）,下滲水流運(yùn)移模式的條件 ？ 飽和帶- 厚度1.5cm 含水量接近- 水分傳輸帶 過(guò)渡帶 含水量在- 厚度 濕潤(rùn)帶 含水量變化大 濕潤(rùn)鋒（面）,含水量%,下滲過(guò)程中水分分布帶,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)7）,1、大氣降水入滲機(jī)制 “活塞式”入滲 均勻砂土層 “捷徑式”下滲 空隙大小極懸殊 捷徑式下滲，新水可以超過(guò)老水，優(yōu)先達(dá)含水層； 捷徑式下滲，不必包氣帶達(dá)到飽和即可補(bǔ)給下方含水層。,t1,t2,捷徑式下滲圖,2、降水補(bǔ)給的影響因素 P = Rs + E +S + qG 氣候因素（P，E）； 降水總量

5、,降水強(qiáng)度,降水頻率； 降水延續(xù)時(shí)間 總量大，強(qiáng)度適中，間隔短，時(shí)間長(zhǎng)的綿綿細(xì)雨最有利。 溫度適中，溫差較小，相對(duì)濕度大，蒸發(fā)強(qiáng)度小。 地形: 高或低，陡或緩 地質(zhì): 滲透性愈大則愈有利 地下水位埋深： 其他：,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)8）,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)9）,巖性對(duì)降雨入滲補(bǔ)給的影響,3、補(bǔ)給量的確定方法 平原區(qū)一般采用入滲系數(shù)法（） 降水入滲系數(shù)多用年平均值表示 由經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)等方法得出 全年降水入滲補(bǔ)給量：Q = P F 1000 m3/a，mm，無(wú)量綱，km2 降水入滲系數(shù)可用入滲試驗(yàn)儀、地中滲透儀來(lái)測(cè)定 書(shū)中P69-70,介紹了水位動(dòng)態(tài)法和山區(qū)降水入滲

6、確定方法,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)10）,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)11）,雙環(huán)注水法-剖面圖連續(xù)降水,雙環(huán)入滲試驗(yàn)裝置,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)12）,河南鄭州均衡試驗(yàn)場(chǎng)地中滲透儀,7.1.1大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)13）,地中滲透儀結(jié)構(gòu)圖,地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給（要求以自學(xué)為主） 地表水體（河、湖、水庫(kù)等）都可以成為地下水的補(bǔ)給來(lái)源 河流補(bǔ)給: 因地而異（空間上），不同部位，巖性等； 因時(shí)而異（時(shí)間上），不同季節(jié)，不同補(bǔ)排關(guān)系 比較長(zhǎng)年性河流與季節(jié)性河流對(duì)地下水的補(bǔ)給的異同點(diǎn)？ 河流補(bǔ)給的主要影響因素有哪些？ 如何確定河水對(duì)地下水的補(bǔ)給量？ 地表水補(bǔ)給地下

7、水的必要條件有哪些： 有水力聯(lián)系 地表水水位高于地下水水位,7.1.2地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給,季節(jié)性河流,河流不同部位,7.1.2地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)1）,季節(jié)性河流補(bǔ)給地下水,7.1.2地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給（續(xù)2）,河流不同部位地表水與地下水之間的補(bǔ)給關(guān)系,越流地下水量的內(nèi)部轉(zhuǎn)化 潛水承壓水之間的補(bǔ)給 思考題： 圖7-11（右圖）中泉水的大小與哪些因素有關(guān)！,7.1.3含水層之間的補(bǔ)給,越流,越流（Leakage）：具有一定水頭差的相鄰含水層，通過(guò)其間的弱透水巖層發(fā)生水量交換的過(guò)程 經(jīng)常發(fā)生于松散沉積物中，粘性土層構(gòu)成弱透水層,越流量如何計(jì)算,含水層通過(guò)鉆孔發(fā)生水力聯(lián)系,含水層通過(guò)導(dǎo)水?dāng)鄬?/p>

8、 發(fā)生水力聯(lián)系,含水層之間的水力聯(lián)系,7.2地下水的排泄,地下水排泄的研究包括： 排泄方式、影響因素、排泄量的確定 排泄方式： 泉（點(diǎn)狀排泄） 向地表水體泄流（河流線(xiàn)狀）、向相鄰含水層的排泄 蒸發(fā)（面狀排泄） 前三種排泄方式稱(chēng)為徑流排泄，與蒸發(fā)排泄的區(qū)別： 徑流排泄水分（鹽分）呈液態(tài)排出,鹽隨水去 蒸發(fā)排泄水分呈氣態(tài)排出，鹽分積累下來(lái)，水去鹽留,泉是地下水的天然露頭，多為“點(diǎn)”狀，屬?gòu)搅髋判?泉的出露是地形、地質(zhì)與水文地質(zhì)條件有機(jī)結(jié)合的結(jié)果，據(jù)補(bǔ)給泉的含水層類(lèi)型可將泉?jiǎng)澐譃樯仙?、下降泉?1.下降泉(出露潛水含水層中的泉） 根據(jù)出露條件又將下降泉分為： 侵蝕泉(Depression Spri

9、ng) ：地形切割到潛水面 接觸泉(Contact Spring) ：地形切割至隔水底板 溢流泉(Artesian Spring) ：水流在前方受阻，而溢流成泉,7.2.1泉spring,下降泉,7.2.1泉spring（續(xù)1）,侵蝕泉： 地形切割到潛水面 接觸泉： 地形切割至隔水底板 溢流泉： 水流在前方受阻，水位抬升，而溢流成泉,下降泉,7.2.1泉spring（續(xù)2）,2. 上升泉（出露于承壓含水層中的泉）上升泉根據(jù)出露條件分為：侵蝕泉，斷層泉，接觸帶泉,上升泉,7.2.1泉spring（續(xù)3）,3. 研究泉的意義？ 直接得到水文地質(zhì)資料；間接分析出水文地質(zhì)信息。 通過(guò)泉的出露標(biāo)高、流量

10、、動(dòng)態(tài)、溫度、水化學(xué)，可以綜合分析與泉水成因有關(guān)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件 地下水位標(biāo)高，巖層的含水性（透水性）， 含水巖層的補(bǔ)給，循環(huán)（交替），地質(zhì)構(gòu)造、斷層等， 供水水源（直接利用）。 a. 泉出露兩側(cè)巖層的含水性：含水層；隔水層 b. 泉出露處斷層的導(dǎo)水性 c. 泉的流量大?。簩?dǎo)水性的好壞 d. 泉的溫度：地下水循環(huán)深度 e. 泉流量大小或水化學(xué)：補(bǔ)給與徑流條件的好壞,7.2.1泉spring（續(xù)4）,在實(shí)際中泉的成因與定名是比較難判定的 P76-77為濟(jì)南全群成因條件分析-請(qǐng)自學(xué),山東濟(jì)南百脈泉,河流切割含水層時(shí)，地下水向河流的排泄，稱(chēng)為泄流 地下水的泄流量可通過(guò)分割河流流量過(guò)程線(xiàn)的方法確定,

11、7.2.2泄流,7.2.3蒸發(fā)和蒸騰,蒸發(fā)與蒸散騰 evaporation & evapotranspiration 土面蒸發(fā)： 潛水通過(guò)包氣帶耗失水分 葉面蒸騰： 通過(guò)植物根系吸收潛水或包氣帶水轉(zhuǎn)化為葉面水而蒸發(fā)消耗 （一株大的植物，猶如一臺(tái)生物抽水機(jī)）,7.2.3蒸發(fā)和蒸騰（續(xù)1）,1、土面蒸發(fā)過(guò)程 包氣帶水分直接耗失降低包氣帶水分含量，加大虧損量，潛水通過(guò)支持毛細(xì)水帶將水傳輸?shù)桨鼩鈳д舭l(fā)，使地下水位下降 毛細(xì)上升速度: 蒸發(fā)速度大于毛細(xì)上升速度則支持毛細(xì)水帶下降，VC上升，至蒸發(fā)速度VEVC時(shí)，維持穩(wěn)定的蒸發(fā)排泄，排泄的結(jié)果，水分不斷消耗，地下水位下降，鹽分不斷積累在土層上部！ VC =?,7.2.3蒸發(fā)和蒸騰（續(xù)2）,土面蒸發(fā)過(guò)程-毛細(xì)水上升消耗過(guò)程,7.2.3蒸發(fā)和蒸騰（續(xù)3）,a.氣候因素： 干燥，氣溫高，蒸發(fā)量愈大 b.地下水位埋深： 超過(guò)