《水文地质学基础》第七章 地下水的补给与排泄

1、Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地质学基础第七章 地下水的补给与排泄Recharge，Discharge of G.W.主讲教师：张卫民本章内容 7.1 地下水的补给7.2 地下水的排泄Company Logo7.1 地下水的补给补给定义：含水层或含水系统从外界获得水量的过程 补给使含水层的水量、水化学特征和水温发生变化思考：补给获得水量后，含水层或含水系统会发生什么变化？ 地下水位上升，增加了势能，使地下水保持不停的流动 由于构造封闭或气候干旱，得不到补给，地下水的流动将停滞补给的研究包括：补给来源、影响因素与补给量地下水的补给来源有：天然：大气降水、地表水、凝结

2、水及相邻含水层的补给等人类活动有关的：灌溉水入渗、水库渗漏及人工回灌7.1.1 大气降水对地下水的补给讨论：入渗机制？影响因素？补给量的确定？1、大气降水入渗机制包气带是降水对地下水补给的枢纽，包气带的岩性结构和含水量状况对降水入渗补给起着决定性作用目前认为，松散沉积物的降水入渗有两种方式：均匀砂土层活塞式 (piston/diffuse)含裂隙的土层捷径式 (bypass) 活塞式:指入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞式的运移 。 捷径式：指入渗水通过大的孔隙通道优先入渗的情况。Company Logo7.1.1 大气降水对地下水的补给湿锋面t1t2地面潜水面活塞式 捷径式t1t2Comp

3、any Logo1、大气降水入渗机制“活塞式”入渗 适用条件： 均匀的砂土层降水初期 t1 ：土层干燥，毛细负压很大，吸水能力很强，雨水下渗快，下渗速率大降水延续 t2 ：土层达到一定的含水量，毛细力与重力共同作用，下渗趋于稳定渗润阶段渗漏与渗透阶段降水再持续：当土层湿锋面推进到支持毛细水带时，含水量获得补给，潜水位上升7.1.1 大气降水对地下水的补给降水入渗速率水分分布曲线转页Company Logo入渗速率随时间的变化KCompany Logo下渗过程水分分布渗润阶段渗漏、渗透阶段Company Logo降水入渗过程湿锋面t1t2地面潜水面Company Logo7.1.1 大气降水对地

4、下水的补给1、大气降水入渗机制“捷径式”下渗 空隙大小极悬殊 捷径式下渗，新水可以超过老水，优先达含水层； 捷径式下渗，包气带不必达到饱和即可补给下方含水层。捷径式下渗图t1t2Company Logo2、降水补给的影响因素P = Rs + E +S + qS气候因素（P，E）：降水总量,降水强度,降水频率；降水延续时间总量大，强度适中，间隔短，时间长的绵绵细雨最有利。温度适中，温差较小，相对湿度大，蒸发强度小。地形: 高与低，陡与缓包气带岩性: 渗透性愈大则愈有利包气带厚度或地下水位埋深：深与浅其他：植被RsEPSqs7.1.1 大气降水对地下水的补给Company Logo7.1.1 大气

5、降水对地下水的补给3、补给量的确定方法平原区一般采用入渗系数法（）降水入渗系数多用年平均值表示由经验与实验等方法得出 全年降水入渗补给量：Q = P F 1000 m3/a，mm，无量纲，km2降水入渗系数可用入渗试验仪、地中渗透仪来测定自学书中P69-70,介绍了水位动态法和山区降水入渗确定方法 Company Logo双环入渗试验装置双环注水法-剖面图连续降水Company Logo地中渗透仪结构图Company Logo7.1.2 地表水对地下水的补给地表水对地下水的补给（要求以自学为主）地表水体（河、湖、水库等）都可以成为地下水的补给来源河流补给: 因地而异（空间上），不同部位补排关系

6、； 因时而异（时间上），不同季节补排关系比较长年性河流与季节性河流对地下水的补给的异同点？河流补给的主要影响因素有哪些？透水河床长度与浸水周界的乘积、透水性、水位差、过水时间等。如何确定河水对地下水的补给量？上下游断面流量测定。地表水补给地下水的必要条件有哪些？ 有水力联系；地表水水位高于地下水水位潜水与承压水接受大气降水与地表水的差异？季节性河流河流不同部位Company Logo季节性河流补给地下水Company Logo河流不同部位地表水与地下水之间的补给关系地上河Company Logo7.1.3 含水层之间的补给越流地下水量的内部转化潜水承压水之间的补给思考题： 图7-11（右图）中

7、泉水的大小与哪些因素有关！越流Company Logo越流（Leakage）：具有一定水头差的相邻含水层，通过其间的弱透水岩层发生水量交换的过程经常发生于松散沉积物中，粘性土层构成弱透水层越流量如何计算？P73Company Logo 含水层通过钻孔发生水力联系 地下水的其它补给来源？自学p74含水层通过导水断层发生水力联系含水层之间的水力联系Company Logo7.2 地下水的排泄地下水排泄的研究包括：排泄方式、影响因素、排泄量的确定排泄方式：泉（点状排泄）向地表水体泄流（河流线状）向相邻含水层的排泄蒸发（面状排泄）前三种排泄方式称为径流排泄，与蒸发排泄的区别：径流排泄：水分（盐分）呈液

8、态同时排出,盐随水去。蒸发排泄：水分呈气态排出，盐分积累下来，水去盐留。7.2 .1 泉 spring泉的定义：是地下水的天然露头，在地形面与含水层或含水通道相交点，地下水出露成泉，多为“点”状，属径流排泄。泉的类型：据补给泉的含水层性质可将泉划分为上升泉、下降泉两大类。 1.下降泉(出露潜水含水层中的泉）根据出露条件又将下降泉分为：侵蚀泉：地形切割到潜水面接触泉：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Company Logo下降泉 侵蚀泉：a、b地形切割到潜水面 接触泉：c地形切割至隔水底板 溢流泉：d、e、f、g水流在前方受阻，水位抬升，而溢流成泉（透水性变弱

9、、隔水地板隆起）abcdefCompany Logo上升泉2. 上升泉（出露于承压含水层中的泉）上升泉根据出露条件分为：侵蚀泉h，断层泉i，接触带泉j下降泉hijgCompany Logo7.2.1 泉 spring3. 研究泉的意义？ 直接得到水文地质资料；间接分析出水文地质信息。 通过泉的出露标高、流量、动态、温度、水化学，可以综合分析与泉水成因有关地质、水文地质条件： 确定地下水位标高； 利用泉的流量大小，判别岩层的含水性（透水性），确定含水层和隔水层； 确定含水岩层的补给，地下水循环深度（泉的温度）； 判别地质构造、断层及其导水性； 根据泉流量大小或水化学，判别地下水补给与径流条件；

10、供水水源（直接利用）。Company Logo山东济南百脉泉在实际中泉的成因与定名是比较难判定的P76-77为济南泉群成因条件分析-请自学Company Logo河流切割含水层时，地下水向河流的排泄，称为泄流地下水的泄流量可通过分割河流流量过程线的方法确定（选定一断面，定期测量河水流量）7.2.2 泄流Company Logo7.2.3 蒸发和蒸腾 蒸发与蒸腾 evaporation & evapotranspiration土面蒸发：潜水通过包气带耗失水分叶面蒸腾：通过植物根系吸收潜水或包气带水转化为叶面水而蒸发消耗 （一株大的植物，犹如一台生物抽水机）Company Logo7.2.3 蒸发

11、和蒸腾1、土面蒸发过程包气带水分直接耗失降低包气带水分含量，加大亏损量，潜水通过支持毛细水带将水传输到包气带蒸发，使地下水位下降。毛细上升速度: 蒸发速度大于毛细水上升速度，则支持毛细水带下降，VC上升，至蒸发速度VEVC时，维持稳定的蒸发排泄，排泄的结果，水分不断消耗，地下水位下降，盐分不断积累在土层上部！Company LogoL有蒸发无蒸发土面蒸发过程-毛细水上升消耗过程 Company Logo7.2.3 蒸发和蒸腾的影响因素1.气候因素：干燥，气温高，蒸发量愈大2.地下水位埋深：超过蒸发极限深度则蒸发0如：华北地区，水位埋深5m，基本不考虑蒸发干旱地区，极限水位埋深大；湿润地区极限埋深小3.包气带岩性：Company Logo7.2.3 蒸发和蒸腾的影响因素3.包气带岩性： 包气带岩性主要通过其对毛细上升高度与速度的控制而影响潜水蒸发蒸发与毛细上升速度 Vc = KI 有关 问：容易产生盐碱化的是哪类土？岩性砂砾石粉砂亚砂粘土K大中小极小hc小/极小中大很大Vc小大中小Company Logo7.2.4 蒸发量的测定方法地中渗透仪潜水位动态经验公式地 中 渗 透 仪 结 构 图测蒸发量Company Logo7.2.5 地下水的补给和排泄对水质的影响 1、地下水循环分类 根据地下水的补、排特征，地下水循环分为两类： 渗入径流型循环：入渗补给，径流排泄（泉、泄流等