6地下水的补给、排泄与径流
【范例一】地下水补给、径流、排泄条件
3.4.1 含水岩组与富水性1、含水岩组根据地层岩性或相似及组合特征，赋存空间等，将勘查区及其周围划分为松散岩、碎屑岩类二类含水岩组。
松散岩类含水岩组由第四系残坡积层粘土组成；碎屑岩类含水岩组由下三统,中三叠百蓬组的砂岩、泥岩、粉砂岩组成。
2、含水岩组的富水性（1）松散岩类含水岩组的富水性该类含水岩组的地下水赋存于空隙中，地下水类型为孔隙水，由于赋存空间细小，储水条件差，估富水性弱，水量贫乏。
（2）碎屑岩类含水岩组的富水性该类含水岩组的地下水赋存于砂岩，泥岩、粉砂岩构造风化裂隙中，地下水类型为构造裂隙水，赋存空间窄小，储水条件较差，根据1:20万东兰幅区域水文地质普查资料，枯水期径流模数小于3L/s.km2,泉水流量小于1L/s，为富水性弱，水量贫乏。
3.4.2 地下水补给、径流、排泄条件1、松散岩类孔隙水补给、径流、排泄条件：该型地下水补给来源为大气降水、次为碎屑岩构造裂隙水侧向补给，受大气降水、构造裂隙水侧向补给的地下水在孔隙中运动，由高处往低处运移，于低洼之处以泄流或季节性泉形式排泄于地表。
2、碎屑岩类构造裂隙水补给、径流、排泄条件：该类型地下水补给来源主要为大气降水，大气降水在山脊或斜坡通过构造风化裂隙以渗入方式补给地下水，地下水在构造风化网状裂隙中运动，顺着含水层倾斜方向，由山脊、斜坡想附近上烈溪沟底运移，于该溪沟底部和两侧以泄流或泉水形式排泄于地表，汇集而成地表，溪流，流向由东向西，最终汇入红水河。
勘查区位于碎屑岩分布区，所处地势较高，为地下水补给、径流区，滑坡后缘及中部为补给区，本次所布置ZK2、ZK5、ZK6、ZK7、ZK9钻孔未发现地下水位，在滑坡前缘附近为地下水径流区，所布置ZK1、ZK3、ZK4、ZK8钻孔均发现有地下水位，埋深3.0～5.4m，标高597～605.6m。
水文地质学 第6章 地下水的补给与排泄
1、大气降水入渗机制
❖ “活塞式”入渗
—— 均匀砂土层
❖ “捷径式”下渗
t1
——空隙大小极悬殊
t2
活塞式与捷径式区别：
① 捷径式下渗，新水可以 超过老水，优先达含水 层；
② 捷径式下渗，不必包气 带达到饱和即可补给下 方含水层。
捷径式下渗图
6.1.1 大气降水对地下水的补给
2、降水补给的影响因素 ▪ P = R + E +ΔS + G ▪ 气候因素（P，E）：
④ 井孔灌注。
6.2 地下水的排泄
❖ 地下水排泄的研究包括： ▪ 排泄方式、排泄机制、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 ▪ 蒸发蒸腾（面状排泄） ▪ 人工排泄
❖ 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）呈液态排出,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
▪ 天然：大气降水、地表水、凝结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
6.1.1 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人渗补给起着决定性作用
2、下寒武为隔水层，仅断层带局部 导水；中寒武是较好的含水层；上寒 武基本上可看作隔水层。
3、奥陶系厚层灰岩中，地表水系不 发育；泉数量不多而涌水量大，为110L/s，个别大于10L/s；大多出露于 与其他地层交接处，说明富水性强， 是本区最好的含水层。 4、个别地段的断裂带出露泉而流量为 1-10L/s，说明断层有一定导水能力。
07地下水的补给、排泄与径流解析
第七章 地下水的补给、排泄与径流
过程：含水层或含水系统经由补给从外界获得水量，通 过径流将水量由补给处输送到排泄处向外界排出。 在补给与排泄过程中，含水层与含水系统除了与外 界交换水量外，还交换能量、热量与盐量。 意义：补给、排泄与径流决定着地下水水量、水质在空间 与时间上的分布。 为了解地下水的赋存变化规律，合理评价和开发利用 水资源，就必须研究地下水的补给、排泄与径流特征。
第七章 地下水的补给、排泄与径流
目前认为，松散沉积物中的降水入渗存在活塞式与捷径 式两种：
第七章 地下水的补给、排泄与径流
活塞式下渗：鲍得曼（Bodman）等人于1943—1944年对均质砂 进行室内入渗模拟试验的基础上提出，简而言之，这种入渗方 式是入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞的运移。 在理想情况下，包气带水
普遍认为，在砂砾质土中主要为活 塞式下渗，而在粘性土中则活塞式与捷 径式下渗同时发生。
第七章 地下水的补给、排泄与径流
二、影响大气降水补给地下水的因素
蒸发
地表
降水
地表径流 下渗补给含水层
渗入地面以下的水，不等于补给含水层的水。其中相当 一部分将滞留于包气带中构成土壤水，通过土面蒸发与叶面 蒸腾的方式从包气带水直接转化为大气水。 以土壤水形式滞留于包气带并最终返回大气圈的水量相 当大。我国华北平原总降水量有70％以上转化为土壤水。
第七章 地下水的补给、排泄与径流
7.1 地下水的补给
7.1.1 大气降水对地下水的补给 7.1.2 地表水对地下水的补给
7.1.3 大气降水及河水补给地下水水量的确定
7.1.4 凝结水的补给 7.1.5 含水层之间的补给 7.1.6 地下水的其它补给来源 泉 泄流
7.2 地下水的排泄
水文地质学-第6章地下水的补给、排泄和径流
二、地表水对地下水的补给
1.具备条件 1.具备条件
地表水位高于地下水位。 地表水位高于地下水位。
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第六章 地下水的补给径流与排泄
10
河流上游 和中游
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第六章 地下水的补给径流与排泄
11
长江瞿塘峡
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第六章 地下水的补给径流与排泄
地下水的补给 排泄和径流
地下水的补给、径流、 地下水的补给、径流、排泄这三个环节 就是地下水的循环――即自然界循环中的水 ， 即自然界循环中的水， 就是地下水的循环 即自然界循环中的水 处于地下隐伏阶段的循环。 处于地下隐伏阶段的循环。 基本概念 地下水的补给――含水层从外界获得水量的过 地下水的补给 程。 地下水的排泄――含水层失去水量的过程。 地下水的排泄 地下水的径流――获得水量到失去水量所经历 地下水的径流 的过程。
3.越流补给
越流补给是通过弱含水层的补给（ 越流补给是通过弱含水层的补给（leakage recharge） ） 要弄清谁补给谁： 在水的密度相同时， 要弄清谁补给谁 ： 在水的密度相同时 ， 高水位补 给低水位， 不一定是高的含水层补给低的含水层。 给低水位 ， 不一定是高的含水层补给低的含水层 。
chd-qw 第六章 地下水的补给径流与排泄 4
①入渗过程
a.渗润阶段：降水初期，如果土壤干燥，下 渗润阶段：降水初期，如果土壤干燥， 渗润阶段 渗水主要受静电引力作用， 渗水主要受静电引力作用 ， 受土粒吸附 形成结合水， 结合水的饱和， 形成结合水 ， 结合水的饱和 ， 即本阶层 的结束； 的结束； b.渗漏阶段 ： 随着土壤含水量增大 ， 分子 渗漏阶段： 渗漏阶段 随着土壤含水量增大， 作用力（ 静电引力） 作用力 （ 静电引力 ） 由毛管力和重力作 用取代， 逐渐充填岩土孔隙及下渗， 用取代 ， 逐渐充填岩土孔隙及下渗 ， 直 到重力起主导作用。 到重力起主导作用。 c.渗透阶段：孔隙水分近乎饱和，水主要受 渗透阶段： 渗透阶段 孔隙水分近乎饱和， 重力作用稳定向下流动。 重力作用稳定向下流动。
地下水的补给径流排泄
人工补给
其他还有：凝结水、侧向补给、融雪（冻）水
一、大气降水对地下水的补给
降水去向：地表径流、蒸发返回、土壤水和地下径流
大气圈
蒸
降
发
水
地面
入 渗
包气带
下 渗
含水层
地表径流 土壤水 地下径流
一、大气降水对地下水的补给
一般情况下，入渗补给含水层的水量仅占降水量的 20～50%，其余的水量通过各种途径耗失了。
水文地质条件 hydrogeological condition 地下水埋藏、分布，补给、径流和排泄条 件，水质和水量及其形成的地质条件等的总称。
地下水的补给
含水层或含水系统从外界获得水量的作用过程称作补给。 补给来源
补给的研究包括
影响补给的因素
补给量
地下水的补给 地下水补给
来源
大气降水
Hale Waihona Puke 地表水其它含水 层或含水 系统的水
Qi Q垂
i 1
式中： F ——泰森多边形面积；
——地下水位变动带内的给水度；
hO ——为中央孔在时段内的水位变幅(m)
n
Qi——为流经泰森多变形各边的交换流量之和(m3/d)；
i 1
Q垂 ——泰森多边形内的入渗或蒸发量（m3/d）；
大气降水补给地下水水量的确定
地下水动态分析法：地下水位观测资料估算
注意：这并不意味着地下水埋藏越浅时，地下水得 到的降水补给量就越多
降水量
降水量
降水量：对地下水的补给起重要作用。 一 般：在一定的地下水埋深条件下，降水量 越大，补给量也越大。
降水强度和降水历时 降水强度、降水历时
降水强度
单位时间内的降水量。
第三章 地下水的补给径流排泄
包气带岩性
包气带岩性、地下水埋深
岩性：透水性越好，入渗速率越大，降水转 化为地下水的量也越大；反之则小。
地下水埋深：通过实验研究，降水入渗补给 量随地下水埋深的不同而不同。
地下水埋深
降水量
地下水埋深：直接决定其上的包气带蓄水能力。 一 般：包气带越厚，其所消耗的水量越多， 补给给地下水的有效雨量将随地下 水埋深的增大而减少。
降水历时
指降水所持续的时间。
降水强度小而历时长的雨型，如毛 毛雨，入渗的水仅能湿润包气带，而后 又蒸发返回大气，不利于补给地下水； 绵绵细雨，其降水强度中等，历时长， 降水面积广，对地下水补给最为有利。
植被 植被
植被覆盖率：植物越茂密，降水形成的坡面流的 滞留时间越长，对地下水补给越有利。
植物形成的有机物：有利于保护土层结构免受降 雨淋蚀，植物根系还可以增加表土的透水性。
佛罗里达州落水洞
大气降水补给地下水水量的确定
实测法 —地中渗透仪（地中蒸渗仪 ） —地中渗透计
手动调节 补水，得 到蒸发量
自动获得补水量 ，得到入渗补给 值
1－装满砂的地中渗透计；2－砾石；3－滤网；4－导水管；5－三通；6－开关；7－测压 管；8－支架；9－试坑；10－马利奥特瓶；11－漏斗；12－弯头；13－水管；14－量筒
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第三章
地下水的补给、径流与排泄
1
地下水的补给
2
地下水的排泄
3
地下水的径流
地下水的补给、径流、排泄
补给与 含水层或含水系统与外界进行水量、 排泄 能量和盐量交换的环节。
径流
含水层或含水系统内部进行水量和 盐量积累和运输的过程。
这三个环节决定地下水水量、水质 和水温在时间和空间上的变化
概述浅层地下水的补给和排泄
概述浅层地下水的补给和排泄水资源是人类生产和生活不可缺少的自然资源，更是维持整个生态系统平衡的环境资源。
地下水作为地球上水循环的一部分，有着极其重要的地位。
地下水资源更是水资源的重要组成部分，浅层地下水资源对社会经济发展与生活安全都有着重要意义。
标签：地下水；补给；排泄地下水是地球上水循环的一部分，地下水资源从大气降水、地表水以及邻近的地下水得到补给，在含水层中流动，最后通过天然的蒸发、流出或人工开采而排泄。
地下水资源的增减补给是在不急于排泄不平衡的条件下产生的。
1、降水入渗补给降水是自然界水分循环中最活跃的因子之一，是地下水的重要补给来源。
一般降落到地面的水不能直接到达地下水面，因为在地面和地下中间隔着一个包气带，入渗的水必须先满足包气带水的需要，多余的水在包气带中向下运动才能达到地下水面。
在土壤含水率基本相同情况下，地下水埋深愈大，包气带愈厚，则在入渗过程中消耗于包气带的水分愈多。
目前，我国多采用下是定义降水入渗补给系数由（3 - 1）式，只要已知降水量和入渗补给系数很快就可以得出降水入渗补给量，即降水入渗补给系数是一个变量，它是随空间和时间而变的，不同地区有不同的值，即使同一地区，不同时段的降水入渗补给系数也不同。
在地下水埋藏深度较小的平原区，当毛管水饱和带到大地表附近時，即使下再大的雨也没有地方可蓄水了，也就是说停止入渗，没有入渗的降水将形成地表径流流走。
在这些地区，汛前大量开采地下水，地下水位大幅下降，可以起到腾空库容大量截流雨洪资源的效果。
2、河湖及地表水的补给一般说来，山区河流因河谷深切，地下水常年补给地下水，在河流中游地区，有时地下水和河水补给关系呈季节性变化，在洪水季节河水补给地下水，而在枯水季节则相反。
在气候温暖湿润的平原地区，降水充沛，地表水是浅层地下水主要补给来源。
就沿淮淮北地区而言，该区多年平均降水量在800～1000mm，降水季节分布不均匀，主要降水集中在7～9月份，汛前往往长时间干旱，地下水位很低，强降雨来临时，河湖水位暴涨，形成河湖水位与地下水位较大的水力坡度，大大提高河湖水源向地下水补给强度。
地下水的补给、径流、排泄及家乡地下水开采特征
地下水的补给、径流、排泄及家乡地下水的开采特征摘要地下水作为整个地球上水循环的重要环节之一，通过含水层从外界获得补给，在含水层中向排泄区运动和赋予它们的岩石相互作用，最后向外界排泄而参与水循环。
地下水的不断交替、不断更新决定了含水层中水质水量在空间上和时间上的变化。
为了了解地下水的赋存变化规律，合理评价和开发水资源，就必须研究地下水的补给、排泄与径流特征。
关键词：补给径流排泄地下水一、地下水地补给含水层从外界获得水量的过程称作补给，主要来源有：大气降水、地表水、凝结水、其他含水层水和人工补给。
（1）大气降水大气降水是自然界水循环中最活跃的因素之一，也是千层地下水的主要补给来源。
降落到地面的水分一部分变为坡面径流或被蒸发而消失，仅有部分渗入地下。
这一部分到达潜水面以前，必须经过土颗粒、空气和水三相组成的包气带，因此入渗过程中水的运动是极其复杂的。
降水到达地面后，便向岩石土壤中渗入。
如果降雨前土层湿度不大，则入渗的水先形成结合水，大道最大结合水量后，剩余的水才形成毛细水继续下渗，只有当包气带中所有毛细水被充满后，才能形成重力水连续下渗。
（2）地表水对地下水的补给地表水体包括河流、湖泊、水库、海洋等，它们都在一定条件下成为地下水的补给。
地表水补给地下水必要条件有以下两方面：一方面，两者之间必须有水力联系；另一方面，地表水为必须高于地下水位。
如某些平原河流的下游，河流中上游的洪水期，河流出山后的山前地段和河流流经岩溶发育地段，一般满足上述条件，地表水补给地下水。
（3）凝结水的补给凝结作用指空气的饱和湿度随温度降低，温度降到一定程度，绝对湿度与饱和湿度相等。
温度继续下降，超过饱和湿度的那一部分水便凝结成液态水。
白天，大气和土壤均吸热，晚上，土壤散热快而大气散热慢，低温将带一定程度，土壤孔隙中水汽达到饱和，凝结成水滴，土壤空气的绝对湿度随之降低，导致大气中水汽和土壤孔隙水汽压力不平衡，地面大气中水汽想土壤孔隙中运动并凝结，不断补充，不断凝结形成重力水下渗。
《水文地质基础》第六章 地下水的补给与排泄
第1节 地下水的补给
Groundwater recharge
补给方式：大气降水入渗、地表水入渗、凝
结水入渗、其他含水层或含水系统 、人工补 给
补给量(Incremeng of aquifer)的确定：
研究每一种补给方式的补给量大小
影响补给量大小的因素：讨论每一种补给
方式的影响因素
第1节 地下水的补给—大气降水入渗补 给
(Interaquifer flow; Flow across)
影响补给量大小的因素
两个含水层之间的水头差； 裂隙、断层的透水性； 弱透水层的透水性及厚度
越流补给量的确定：
K —— 弱透水层垂向渗透系数；
(Coefficient of permeability) I —— 驱动越流的水力梯度；
系：
地表水入渗补给量的确定
平原地区。选择符合下列条件的典型渗漏地段 ⑴ 无支流 ⑵ 无降水 ⑶ 无取水排水 ⑷ 河流两侧岩性均一
实测河段上、下游断面流量Q1和Q2
则渗漏量△Q为：
△Q = Q1 – Q2 根据△Q 的大小确定地表水与地下水的补排关系和 渗漏量。
此法不适用于间歇性河流及侧向径流强烈，潜水位 与河水位不相连的经常性河流。因为消耗于包气带的 水量占相当比例，误差较大。
人工回灌
采用有计划的人为措施补充含水量的水量称为人工
补给地下水 。其目的有：
补充、储存地下水资源； 抬高地下水位以改善地下水开采条件； 储存热源以用于锅炉用水； 储存冷源用于空调冷却； 控制地面沉降； 防止海水倒灌与咸水入侵含水层；
第2节 地下水的排泄
Groundwater discharge
按出露原因： 侵蚀泉、接触泉、溢流泉——下降泉 (Destructional spring;boundary spring, Contact spring; Overflowing spring) 侵蚀泉、断层泉、接触带泉——上升泉 (Fault spring)
6 地下水的补给与排泄
分布地区 多在高山、沙漠等昼夜温差较大的地区，尤其是降雨稀 少，地表径流贫乏的西北、内蒙等荒漠干旱地区。凝结水也 是地下水的主要来源之一。
6.1.5 地下水的人工补给
ห้องสมุดไป่ตู้
无意识的：人类某些生产活动引起的对地下水的补给，如修 建水库，农业灌溉、渠道渗漏等。 专门的：有意识的修建一些工程，采取一些措施，将地表水 引入或灌回地下，如人工回灌
蒸发的影响因素
a.气候因素：
干燥，气温高，蒸发量愈大 b.地下水位埋深： 蒸发极限埋深：随着埋深的增 加，潜水的蒸发逐渐减少，达 到一定深度后就停止蒸发，这 一深度称为潜水蒸发极限埋深。
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；
西北干旱地区，极限水位埋
降水延续 t2 ：
土层达到一定的含水量，重力和静水压力的传递作用下， 下渗趋于稳定——渗润阶段
降水再持续：
降水入渗过程
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
水分分布带
转页
入渗率：在单位时间内渗入单位面积 的入渗降雨量。
入渗过程（i~t）
（1）降雨充沛p0>i （2）降雨强度p0<i
6.1.1 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人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：
降水入渗的现象—两类空隙的入渗过程——总结：
均匀砂土层——活塞式
西北极端干旱地区的山间盆地则趋于0。
地下水径流条件
地下水径流条件
摘要：
1.地下水补给、径流与排泄条件概述
2.地下水补给来源
3.地下水径流条件
4.地下水排泄条件
5.区域地下水补、径、排条件总结
正文：
一、地下水补给、径流与排泄条件概述
本文主要讨论地下水补给、径流与排泄条件。
地下水是指地表以下一定深度范围内的水，其补给、径流与排泄条件是地下水文学研究的重要内容。
地下水补给是指地下水水量的增加，径流是指地下水在地下的流动过程，排泄是指地下水从地下流出地表的过程。
二、地下水补给来源
地下水的补给来源主要有大气降水、河流、水库等。
在本文所研究的区域范围内，大气降水是地下水的主要补给来源，河流、水库对地下水的补给仅限于某些地段，且补给量很小。
三、地下水径流条件
地下水径流条件主要受地下地形、地质结构、土壤类型等因素影响。
本文所研究的区域范围内，地下水自西向东运移，径流条件受限于地质结构和土壤类型。
四、地下水排泄条件
地下水排泄条件主要受地表地形、地质结构、土壤类型等因素影响。
本文所研究的区域范围内，地下水从地下流出地表的过程主要发生在某些地段。
五、区域地下水补、径、排条件总结
本文所研究的区域范围为西起玉台—芦店—西刘碑一线，东到京广铁路线，北自嵩山背斜轴线，南至风后岭背斜轴线，面积约2500km2。
在这个区域内，地下水补给主要依赖于大气降水，径流条件受限于地质结构和土壤类型，排泄条件主要发生在某些地段。
地下水基础—第七章 地下水的补给与排泄
开封柳园口悬河
山东境内黄河
（二）河流对地下水补给的过程－间歇河流为例
1、汛期开始以垂直入渗为主， 潜水面处形成水丘。
2、水丘水位不断抬高， 与河水连成一体。
3、汛期结束， 潜水位普遍抬高。
（三）河流补给地下水的影响因素
1、河床面积 2、河床透水性 3、河床水位与地下水位之差。
（四）河流补给地下水的水量的确定
蒸发及蒸腾返回大气，不构成地下水的有效补给。 集中式暴雨降水强度超过地面入渗能力而部分转 化为地表径流，入渗系数偏低。连绵细雨不超过 地面入渗速率的最有利于地下水的补给。
α
间歇小雨
连绵细雨
降水强度（单位时间内降水量） 集中暴雨
(三)影响大气降水补给地下水的的因素
3、包气带渗透性与厚度
累
积 200 入
Q
f X 1000
Q 地下水排泄量（泉的排泄量、河流的基流量） (m3/a)
f 汇水面积（Km2) X 年降水量(mm)
四、凝结水的补给
特点 ：1、昼夜温差大（撒哈拉大沙漠昼夜温差 50℃ ）。
2、夜间土壤（沙层）温度低，首先自身凝 结出水，其次是大气层凝结出水（敦煌壁画受 到凝结水的破坏）。
湿润锋面
>>入渗特点：
＊发生在空隙均匀的岩土体中；
＊入渗水湿润面整体向下推进，犹如活塞的运移；
＊年龄新的水推动年龄老的水下移，“老”水在前， “新”水在后，始终是“老”水先到达含水层。
大气降水对地下水的补给
2、捷径式 由于孔隙大小的差异，当降水强度较大，入
渗水将沿着渗透性良好的大孔隙通道优先下渗，同时向下 渗通道周围扩散。在接受连续入渗补给后，大通道的入渗 水将优先到达地下水面。
第6章 地下水的补给与排泄
双环入渗试验装置 双环注水法--剖面图——连续降水
地中渗透仪结构图
a = G/Pr
6.1地下水的补给
3、降水入渗补给量 （2）山区降水入渗补给量的确定
可通过测定地下水的排泄量反求其补给量，包括河川基流 量（泉流量）、潜流量、开采量、蒸发量等，可以通过基流切 割法确定河川基流量。山区入渗系数为
式中Q ---- 地下水年排泄量（m3/a），余同上。
▪ 天然：大气降水、地表水、凝结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
6.1.1 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人渗补给起着决定性作用
6.2 .1 泉 spring
❖ 定义：
泉是地下水的天然露头。
多为“点”状，属径流排泄
❖ 分类：根据补给泉的含水层类型可将泉划分为上升 泉、下降泉。
根据出露成因将上升泉可分为：侵蚀（上升）泉、断层泉和 接触带泉。
根据出露条件又将下降泉分为：侵蚀泉、接触泉、溢流泉
1.下降泉——出露潜水含水层中的泉
▪ 目前认为，松散沉积物的降水入渗有两种方式： 降水入渗的现象— 两类空隙的入渗过程——总结：
均匀砂土层——活塞式 (piston/diffuse) 含裂隙的土层——捷径式 (bypass)
山西黄土及其入渗
6.1.1 大气降水对地下水的补给
1、大气降水入渗机制
❖ “活塞式”入渗 ——适用条件： 均匀的砂土层
水文地质学
Hydrogeology
防灾科技学院 宋洋
第六章 地下水的补给与排泄
第七章 地下水的补给径流与排泄
第七章地下水的补给径流与排泄我们认为：世界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的，规律是可以认识并可以利用的。
地下水是自然界广泛存在的非常重要的物质，对它运动规律我们从微观上已经进行过一些研究，如达西线性渗透定律，V = Kl；讨论了结合水、①毛细水的运动规律；学习了地下水化学成分的形成与变化。
而在宏观上关于地下水的运动，只在自然界水循环中作过简单的介绍。
在以下几章里，将分别介绍地下水水质、水量的时空变化规律。
这个变化的：过程——地下水的动态；数量关系——地下水的均衡；结果——地下水资源。
在“自然界水循环”当中讲到：水文循环——大气水、地表水、地壳浅部水之间的相互转化过程。
（发生在海 陆之间的叫大循环；发生在海海与陆陆内部的叫小循环。
）地质循环——地球浅部层圈与深部层圈之间水分的相互转化过程。
地下水经常不断地参与着自然界的水循环，我们把下面三个概念（过程）叫做* 地下水循环——地下水的补给、径流与排泄过程。
* ①补给——含水层（含水系统）从外界获得水量的过程。
* ②径流——水由补给处向排泄处的运动过程。
* ③排泄——含水层（含水系统）失去水量的过程。
地下水在补给、径流、排泄过程中，不断的进行着水量的交换和运移。
由于水是盐分和热量的良好的溶剂和载体，所以在水量交换的同时，也伴随着水化学场和温度场的响应的变化。
即水量、盐量、热量都在变化。
这些变化的特点决定了含水层（含水系统）中水量、水质、水温的分布规律。
因此，在做地下水研究时，只有搞清地下水的补、径、排规律或特点，才能正确的评价水资源，才能更合理的利用地下水，更有效的防范地下水害。
* 一、地下水的补给——含水层（含水系统）从外界获得水量的过程。
研究地下水的补给，主要研究如下三个问题：a. 补给源：大气降水、地表水、凝结水、相邻含水层（含水系统）的水以及人工补给水源。
b. 补给条件：主要是发生补给的地质—水文地质条件，如补给方式和补给通道的情况等。
c. 补给量：含水层（含水系统）获得了多少水。
地下水补给排泄与径流
6.1地下水的补给
• 相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换，称 作越流。越流经常发生于松散沉积物中，粘性土层 构成弱透水层。越流补给量的大小，也可用达西定 律进行分析（图）
6.1地下水的补给
• 根据Q = KωI ，在一维流动条件下，单位水平面积 弱透水层的越流量V 为：
• 式中： K ——弱透水层垂向渗透系数； • I ——驱动越流的水力梯度； • H A ——含水层A 的水头； • H B ——含水层B 的水头； • M ——弱透水层厚度（等于渗透途径）。
P = Rs + E +ΔS + qs
6.1地下水的补给
• 6.1.1.3 影响大气降水补给地下水的因素： • (1) 年降水量：降水首先需要补足包气带的水分亏损，
因此降水量小时补给地下水的量就小。 • (2) 降水特征：雨强、雨面、历时都影响入渗，绵绵细
雨有利于入渗。 • (3) 包气带岩性：渗透性强（K大）时，容易补给，渗透
6.1地下水的补给
6.1地下水的补给
• 活塞式下渗是在理想的均质土中室内试验得出 的。实际上，从微观的角度看，并不存在均质 土。尤其是粘性土，除了粒间孔隙与颗粒集合 体内和颗粒集合体间的孔隙外，还存在根孔、 虫孔与裂缝等大的孔隙通道。在粘性土中，捷 径式入渗往往十分普遍。
• 如图 (b)所示，当降水强度较大，细小孔隙来 不及吸收全部水量时，一部分雨水将沿着渗透 性良好的大孔隙通道优先快速下渗，并沿下渗 通道水分向细小孔隙扩散。存在比较连续的较 强降雨时，下渗水通过大孔道的捷径优先到达 地下水面。
6.1地下水的补给
• 大气降水与地表水是地下水的两种主要补给来源
• 从空间分布上看，大气降水属于面状补给，范围普遍且 较均匀；地表水则可看作线状补给，局限于地表水体周 边。
地下水的补给、排泄与径流
6.1地下水的补给
6.1地下水的补给
6.1地下水的补给
• 就地表接受降雨入渗的能力而言，初期较大， 逐渐变小趋于一个定值。降雨初期，由于表土 干燥，毛细负压很大，毛细负压与重力共同使 水下渗，此时包气带的入渗能力很强。随着降 雨延续，湿锋面推进到地下一定深度，相对于 重力水力梯度（ I = 1），毛细水力梯度逐渐变 小，入渗速率逐渐趋于某一定值（图）。在降 雨强度超过地表入渗能力时，便将产生地表坡 流。
6.1地下水的补给
• 6．1．2 地表水对地下水的补给 • 河流与地下水的补关系沿着河流纵断面而有所变化 （图）。一般说来，山区河谷深切，河水位常低于地下 水位，起排泄地下水的作用（图a)洪水期则河水补给地 下水。山前，由于河流的堆积作用，河床处于高位，河 水常年补给地下水（图b）。冲积平原与盆地的某些部 位，河水位与地下水位的关系，随季节而变（图c)。而 在某些冲积平原中，河床因强烈的堆积作田而形成所谓 “地上河”，河水经常补给地下水（图d）。
6.1地下水的补给
6.1地下水的补给
• 均匀砂土层——活塞式 • 在理想情况下，包气带水分趋于稳定，不下渗也无蒸发、 蒸腾时，均质土包气带水分分布如图（c）中九所示。 包气带上部保持残留含水量（ W 0 ），一定深度以下， 由于支持毛细水的存在，含水量大于W0 并向下渐增， 接近地下水面的毛细饱和带以及饱水带，含水量达到饱 和含水量（ W s ）。 • 实际情况下，只有在雨季过后包气带水分稳定时最接近 此理想情况，雨季之前，由于旱季的土面蒸发与叶面蒸 腾，包气带上部的含水量已低于残留含水量W0 ，而造 成所谓的水分亏缺（a，（t 0））。 • 雨季初期的降雨，首先要补足水分亏缺，多余的水分才 能下渗（图b， t3、t4）。
E.考研-水文地质学基础(7-8)
(1) 地下水含水系统的圈定，通常以隔水或相对隔水的岩层作为系统边界流动系统以流面为边界。
(2) 流动系统受人为因素影响比较大；含水系统受人为影响小。
(3) 控制含水系统发育的，主要是地质结构；控制地下水流动系统发育的，是自然地理因素。
3．在地下水流动系统中，任一点的水质取决于哪些因素？
13．地下水的泄流是地下水沿河流呈带状排泄。 （ √ ）
14．地下水以径流排泄为主时，其含盐量较低，以蒸发排泄为主时，其含盐量较高。 （ √ ）
15．越流系统包括主含水层、弱透水层以及相邻含水层或水体。 （ √ ）
16．在越流系统中，当弱透水层中的水流进入抽水层时，同样符合水流折射定律。 （ √ ）
第七章 地下水的补给与排泄
一、名词解释
1．地下水补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程。
2．入渗系数：每年总降水量补给地下水的份额。
3．凝结作用：温度下降，超过饱和湿度的那一部分水汽，便凝结成水，这种由气态水转化为液态水的过程。
4．越流：相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换。
6．地下水排泄的研究内容和地下水的排泄方式有哪些？
研究内容：排泄去路、排泄条件、排泄量。
排泄方式有：泉、向河流泄流、蒸发、蒸腾、向另一含水层或含水系统、人工排泄。
7．简述泉的分类？
据补给泉的含水层的性质，将泉分为上升泉和下降泉。
具出露原因，下降泉可分为侵蚀（下降）泉、接触泉与溢流泉；上升泉可分为侵蚀（上升）泉、断层泉与接触泉。
四、简答题
1．地下水补给的研究内容有哪些? 地下水的补给来源有哪些？
研究内容：补给来源、补给条件、补给量。
地下水的补给、排泄与径流
– 强径流带的意义
• 三、径流强度、居留时间和水质的关系
地下水的补给、排泄与径流
四、地下水径流量计算
1. 地下水径流模数（Mc）
• 每平方公里含水层面积上地下水的流量。升/秒·平方公里。
Mc
（一株大的植物，犹如一台生物抽水机）
成年树木的耗水 能力
饥饿草原护田对潜水位的影响
地下水的补给、排泄与径流
第三节 地下水的径流
地下水的补给、排泄与径流
一、径流方向、强度的影响因素
• 径流的定义：地下水由补给区向排泄区流动的过程称作径 流。 最简单的情况下，含水层自一个集中补给区流向集 中排泄区，具有单一径流方向。
•2、标准退水曲线法 –具体步骤： •确定标准退水线：图5-30 •确定洪峰段 •确定起涨点A和退水点B •将标准退水线绘于过程线上（图5-29）求出基流
–适用：河流与潜水无直接水力联系、地下水径流不受河水涨落影响。 –优点：一定程度反映了地下水泄流规律
•3、库捷林分割法（图5-31） –适用：河水与潜水有直接水力联系 –原理：枯水期，河流由地下水泄流组成，洪水期，地下水泄 流为零。
地下水的补给、排泄与径流
对于潜水来说， 山区地下水的 循环属于渗 入—径流型
干旱半干旱地区地形低平的细土堆积平原，径流很弱。 属于渗入—蒸发型
地下水的补给、排泄与径流
•径流强度
• 可用单位时间通过单位断面的流量表示，即以渗透流速 衡量。
• 根据达西定律V=KI 故径流强度与 含水层的透水性成正比 补绐区及排泄区之间的水位差成正比 与补给区到排泄区的距离成反比 与含水系统的构造有关 • 构造开启程度，图5-36 • 断层的导水性，图5-37