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。
8第八章 地下水的补给与排泄
第八章地下水的补给与排泄补给：recharge径流：runoff排泄：discharge8．1概述补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。
地下水通过补给与排泄，获得与消耗并重新分布可溶气体及盐量，更新溶滤能力。
地下水通过补给和排泄，保持不断流动循环支撑有关水文系统和生态环境系统正常运行。
8．2 地下水的补给补给––––饱水带获得水量的过程。
1．大气降水（precipitation）以松散沉积物为例，讨论降水入渗补给地下水的过程。
包气带截留的水量，用于补足降水间歇期由于蒸散造成的水分亏缺。
一次降水过程，除去植被截留以及包气带截留外，大气降水量最终转化为3部分：地表径流量、蒸散量及地下水补给量(图8.1)。
一次降水过程中，包气带水分变化及其对地下水补给的影响(图8.2)。
入渗机理：1）活塞式下渗（piston type infiltration）→Green–Ampt模型：求地表处的入渗率（稳定时v→K）（P48,公式6.11；P72，图8.3），累积入渗量。
2）捷径式下渗（short-circuit type infiltration ），或优势流（preferential flow ）。
降水→地下水储量增加→地下水位抬高→势能增加。
降水转化为3种类型的水：① 地表水，地表径流（一般降水的10 ~ 20%产生为地表径流）；② 土壤水，腾发返回大气圈（一般大于50%的降水转为土壤水，华北平原有70%的降水转化为土壤水）；③ 地下水，下渗补给含水层（一般20 ~ 30%降水渗入地下进入含水层）。
因此，落到地面的降水归结为三个去向：（1）地表径流；（2）土壤水（腾发返回大气圈）；（3）下渗补给含水层。
入渗补给地下水的水量：q x =p -D -∆S式中：q x ––––降水入渗补给含水层的量；p ––––年降水总量；D ––––地表径流量；∆S –––包气带水分滞留量。
单位：mm 水柱。
大气降水补给地下水的影响因素：降水入渗系数（α）––––补给地下水的量与降水总量之比。
水文地质学 第七章__地下水的补给与排泄
第七章地下水的补给与排泄补给：recharge径流：runoff排泄：discharge补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。
径流7．1 地下水的补给补给––––含水层或含水系统从外界获得水量的过程。
1．大气降水（precipitation）入渗机理：1）活塞式下渗（piston type infiltration）→Green–Ampt模型：求地表处的入渗率（稳定时v→K）（P49,公式5–14；P65，图7–3），累积入渗量。
2）捷径式下渗（short-circuit type infiltration），或优势流（preferential flow）。
降水→地下水储量增加→地下水位抬高→势能增加。
降水转化为3种类型的水：①地表水，地表径流（一般降水的10 ~ 20%产生为地表径流）；②土壤水，腾发返回大气圈（一般大于50%的降水转为土壤水，华北平原有70%的降水转化为土壤水）；③地下水，下渗补给含水层（一般20 ~ 30%降水渗入地下进入含水层）。
渗入地面以下的水：①滞留于包气带→土壤水，通过腾发ET（evapotranspiration）→返回大气圈；②其余下渗补给含水层→地下水。
因此，落到地面的降水归结为三个去向：（1）地表径流；（2）土壤水（腾发返回大气圈）；（3）下渗补给含水层。
入渗补给地下水的水量：q x=X-D-∆S式中：q x ––––降水入渗补给含水层的量；X ––––年降水总量； D ––––地表径流量；∆S ––––包气带水分滞留量。
单位：mm 水柱。
降水入渗系数（α）––––补给地下水的量与降水总量之比。
Xq x=α （小数或%表示） 一般α =0.2 ~ 0.5。
定量计算（入渗系数法）：Q=α·X ·F （注意单位统一，X ：mm/a ，F ：km 2，Q ：m 3/a ） 影响降水入渗补给的因素：① 降水量大小：雨量大，α大；雨量小，α小；② 降水强度：间歇性的小雨，构不成对地下水的有效补给（如华北平原，一次降水<10mm 的为无效降雨）；连绵小雨有利于补给；集中暴雨→一部分转化为地表径流→不利于补给；③ 包气带岩性：K 大，有利于入渗；K 小，不利于入渗；④ 包气带厚度：厚，入渗量小，河北平原存在“最佳埋深”，一般4 ~ 6m ，地下水位在“最佳埋深”时，入渗补给量最大，入渗系数α也最大；⑤ 降雨前期土壤含水量：含水量高，有利于补给；含水量低，不利于补给；⑥ 地形地貌：坡度大→地表径流量大→不利于补给；地势平缓，有利于补给； ⑦ 植被覆盖情况：植被发育，有利于拦蓄雨水和入渗；但浓密的植被，尤其是农作物，蒸腾量大，消耗的土壤水分多，不利于补给。
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
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。
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
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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。
径流补给关系
径流补给关系
径流补给关系指的是径流量与补给量之间的关系。
在不同的条件下，地下水补给量、排泄量与径流量之间的关系是不一样的。
在山区的潜水属于渗入-径流型循环的情况下，水量基本上不消耗于蒸发，
径流排泄（泉、河流）可看作唯一的排泄方式。
因此，补给量=径流量=排
泄量。
而在平原浅层地下水接受降水及地表水补给的情况下，部分消耗于蒸发，部分消耗于径流排泄，为渗入-蒸发、径流型循环。
在气候干旱、地势低平区，径流很弱，为渗入-蒸发型循环。
因此有补给量=排泄量，径流量<补给量（排泄量）。
径流补给关系的变化也取决于河流的补给形式。
如果河流的补给仅仅依靠降雨补给，那么雨季就是洪水期，旱季就是枯水期（特别注意地中海气候区洪水期在冬季）。
如果河流补给仅仅依靠积雪融化，那么径流量最大的就是春季。
如果河流补给只依靠冰川融水，那么径流量最大的就是夏季。
其他的如地下水补给非常稳定，湖泊水更具有调节径流的作用。
一条河流有多种补给形式，才导致了河流径流变化的复杂性，但仍然是这几种形式的叠加。
以上内容仅供参考，如需获取更多信息，建议查阅相关文献或咨询地理学家。
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。
第四章 地下水的补给、排泄和动态
第四章地下水的补给、排泄和动态地下水的循环是指地下水的补给、径流与排泄过程。
地下水以大气降水、地表水、人工补给等各种形式获得补给，在含水层中流过一段路程，然后又以泉、蒸发等形式排出地表，如此周而复始的过程便叫做地下水的循环，其中资源量的增减正是补给与排泄不平衡所致。
第一节地下水的补给含水层或含水系统从外界获得水量的过程即为地下水的补给，其补给来源有：大气降水入渗、地表水入渗、凝聚水入渗、其他含水层或含水系统越流补给和人工补给等。
一、降水入渗补给大气降水包括雨、雪、雹，在许多状况下大气降水是地下水的主要补给方式。
当大气降水降落在地表后，一部分变为地表径流，一部分蒸发重新回到大气圈，剩下一部分渗入地下变为地下水。
一般状况下，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。
L降水入渗补给地下水的机制大气降水抵达地表便向土壤孔隙渗入，假如土壤初始含水率很小，则入渗水首先形成薄膜水，到达最大薄膜水后，又连续充填毛细孔隙形成毛细水，只有当土壤含水率超过最大持水量时，才形成重力水下渗补给地下水。
一般的降水入渗过程可划分为两个阶段：前期属于受供水强度掌握阶段；后期为受入渗力量掌握阶段。
降雨后包气带水的下渗方式一般认为有两种，即活塞式(PiSton type)及捷径式(short-circuit type)o活塞式是指上部新的入渗水推动下部较老的水作面状下移，此类下渗主要发生于比较均质的砂层中。
捷径式指水流不作面状推动，而沿着某些通路优先下渗，例如在粘性土中下渗水往往沿着某些大孔道——根孔、虫孔及裂隙发生的移动。
⑴均质土的活塞式下渗：入渗水的湿锋面整体向下推动，如同活塞的运移。
分两个入渗阶段：①土壤吸水阶段:降水入渗水用于补充水分亏缺，由于表土干燥，毛细负压大，毛细率很大；②稳定入渗阶段:湿锋面下渗到肯定深度，重力水力梯度起主要作用，毛细水力梯度渐渐变小，入渗率趋于稳定值。
⑵粘性土的捷径式下渗：当降水强度较大，细小孔隙来不及汲取全部水量时，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，并沿通道水分向细小孔隙集中。
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）。
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α：降水入渗系数; qx：年降水入渗量(mm); X：年降水量(mm).
•降水入渗系数与岩性和地下水埋深的关系，见表5-1 •降水入渗系源自与年降水量和地下水埋深的关系见表5-
2 •山区降水入渗系数的经验数值，见表5-3
根据入渗系数求年入渗补给量
全年降水入渗补给量：Q =X·α·F·1000
m3/a，mm，无量纲，km2 降 西北水干入渗旱系地数区多趋用于年0。平均值地表下水示的补，给通、排常泄0与.2径~流0.5，南方岩溶地区达0.8，
地下水的补给、排泄与径流
•大气降水补给与河流补给的特点 –大气降水补给是面状补给，范围广比较均匀 –地表水是线状（河流）和点状（小湖、坑、塘）补给，局 限于地表水体周边 –大气降水补给持续时间有限 –地表水体补给持续时间长，或是经常性的。
承压水的补给：与潜水的区别主要在于补给区域与面积， 见图5-13
地质: 包气带岩性
地下水位埋深： 其他：植被、城市化
地下水的补给、排泄与径流
（三）四种不同时间尺度地补给
➢1）短期补给:干、湿季节分明地区一次大雨后； ➢2）季节性补给：有规律的季节性； ➢3）永久性补给：湿润的热带地区，总有向下的水入渗补 给； ➢4）历史性或古补给：古代埋藏水。
地下水的补给、排泄与径流
地下水的补给、排泄与径流
三、凝结水的补给
温度降低时，饱和湿度降低，温度降到一定程度， 绝对湿度与饱和湿度相等，继续下降，超过饱和湿 度的那部分水汽凝结成水，由气态水转化成液态水 的过程称为凝结作用。
地下水的补给、排泄与径流
四、含水层之间的补给
•含水层之间补给的条件： •1.两个含水层之间有水力联系 • 2.存在水头差
（四）降水入渗的研究方法及入渗系数的测定 1、测试方法
降水入渗系数可用地中渗透仪法、中子水分仪来测定
地下水的补给、排泄与径流
地中渗透仪结构图
（四）降水入渗的研究方法及入渗系数的测定
2、利用天然潜水变幅求入渗系数：先根据潜水面的上升值，求
出入渗量Xi,再求出入渗系数。
q X
h
XX
3、降水入渗系数的经验数值
地下水的补给、排泄与径流
一、大气降水补给
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 见图5-1
•包气带是降水对地下水补给 蒸 的枢纽，包气带的岩性结构和 E发 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 含裂隙的土层——捷径式
地下水的补给、排泄与径流
第二节 地下水的排泄
长白山温泉 地下水的补给、排泄与径流
趵突泉
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）
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第五章 地下水的补给、排泄与径流
地下水的补给、排泄与径流
本章内容
地下水是通过补给与排泄两个环节参与自然界的水循环 补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程 排泄：含水层或含水系统向外界排出水量的过程
第一节 地下水的补给 第二节 地下水的排泄 第三节 地下水的径流
地下水的补给、排泄与径流
–补给的类型：直接补给和间接补给 –“天窗”的概念及实例。图5-15. –弱透水层的概念及实例，图5-16.
承压水补给潜水
潜水补给承压水
含水层通过导水断层发生水力联系
地下水的补给、排泄与径流
松散沉积物中含水层通过“天窗”及越流渗透发生水力联系
五、地下水的人工补给
•地下水的人工补给
–主要方法：人工专门补给（回灌、诱导补给）、 非专门性人工补给（修建水库、渠道渗漏、农业 灌溉等），见图5-18、图5-20 –人工补给的目的：1、补充水量 2 、调节水温 3、防止地面沉降 4 、改善地下水质 5、防止或 减少海水入侵 –人工补给的原则：不能引起不良的水文地质和 工程地质现象。
（二）影响降水补给的影响因素
平原区降水入渗的补给量方程
qX=X-Rs-E-ΔS
qX 降水入渗补给含水层量 X 年降水总量 Rs 地表径流量 E 蒸发强度 ΔS 包气带水分滞留量
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。
地形: 高或低，陡或缓
地下水的补给、排泄与径流
二、地表水对地下水的补给
地表水对地下水的补给量的确定方法
测流法： 在有渗漏的河、渠段的上、下游断面上实测河、
渠流量，其流量减少的差值，即为河、渠水对地下水的 入渗补给量。 （Q1-Q2）t 注意：
所选择的测流段最好没有支流； 如有人工开采量时，应扣除； 当水面宽度很大时，应扣除水面蒸发量。
二、地表水对地下水的补给 •地表水补给地下水的必要条件：1、两者之间必须具有水力联 系 2、地表水位必须高于地下水位（实例） •地表水补给地下水的时间上变化，见图5-11、图5-12 •地表水补给地下水的空间上变化 •地表水补给地下水的影响因素：河床的透水性、河道的宽度 及补给段的长度、河水水位高度
第一节
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地下水的补给
地下水的补给、排泄与径流
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
地下水的补给、排泄与径流
大气圈
降水X
地面 入 渗
地表 径流
Rs
（水包分气滞带留）S
qX
含水层 （获得补给）
降水入渗过程
地面
t1
湿
锋
t2
面
潜水面
地下水的补给、排泄与径流
一、大气降水补给
（一）大气降水入渗补给机制
“活塞式”入渗 ——适用条件： 均匀的砂土层 降水初期 t1： 土层干燥，吸水能力很强，雨水下渗快 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， 含水量获得补给地，下水潜的补水给、位排上泄与升径流