水文地质学基础——地下水的补给与排泄

水文地质学基础Fundamenta Is of Hydrogeo logy

本章内容

7/1地下水的补给

7.2地下水的排泄

7.3地下水径流

7.4地下水补给、径流与排泄对地下水水质的影响

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，水量增加的同时，盐量、能量等也随之增加。

排泄：含水层或含

UJ

水系统向外界排出水

量的过程，减少水量

的同时，盐量和能量

等也随之减

少。

根据地下水循环位置,可分为补给区、径流区、排泄区。

＞径流区是含水层中的地下水从补给区至排泄区的流经范围。

＞补给区(recharge area )是含水层出露或接近地表接受大气降水和地表水等入渗补给的地区。

＞水文地质条件是地

下水埋藏、分布、补

给、径流和排泄条件、水质和水量及其形成地质条件等的总称。

抽水井

隔水层

补给区

IE饱和帯

非承斥含水层

承压含水层

排泄区

隔水层

世紀

承压含水层亿年

7.1地下水的补给

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。

O补给的研究包括：补给来源、补给机制、影响因素、补给量

O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

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: 降水入渗的现象一

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--- 径式(bypass)

7.1.1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

土层干燥，吸水能力很强,雨水下渗快-渗润阶段

降水延续t2 :

土层达到一走的含水量，毛细力与重力共同作用,

下渗趋于稳走——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

活塞式下渗:

入渗水的湿锋面整体向下推进, 犹如活塞的运移。

f 〃扌〃彳〃 f 刀#力丿W 〃门扌地面

面 水

k

BL .

*

Y 三

下渗过程水分分布

7.1.1大气降水对地下水的补给

:1.大气降水入渗机制

I •：• “活塞式”入

渗

均匀砂土层

“捷径式”下渗

空隙大小极悬殊；活塞式与捷径式区别:

4

7

匕

□

湿

锋面

:①捷径式下渗，新水可以超I过

老水，优先达含水层；

水

i②捷径式下渗，不必包气带

!达到饱和即可补给下方含

:水层。〔L i ▽

MM IMB BUM MM ■■■ MHB ■捷径式下渗图

山西黄土及其入渗

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O

I-*

-

2、降水补给的影响因素

蒸发ft

地表

□=＞地表径流

降水

y下渗补给含水层

渗入地面以下的水补给含水层的水

土壤水叶面蒸腾

土面蒸

发

7.1.1大气降水对地下水的补给

（降水入渗能力）垂向渗透流速v=Q/t,取决于包气带岩性在降雨强度超过地表入渗能力时，便将产生地表坡流。

2.降水补给的影响因素

■ F = R + E+/S + G

■气候因素（P, E）:

1・年降水量

2.降水强度和延续时间

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。

■地质：

I=.

3.包气带:a岩

性、b厚

度、

c含水量

■4•地形：高或低，陡或缓■5•地下水位埋深：

■ 6 •植被发育

7.1.1大气降水对地下水的补给

岩性及水位埋深对降雨入渗补给的影响问题：地下水位埋深的影响?

3■降水入渗补给量

•（1）平原区大气降水入渗补给量

一般采用入渗系数法（a ）

-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 = a • P ・F • 1000

式中：Q ------- 降水入渗和给地下水量（nP/a）；

P ------- 年降水量（mm）;

a -—-降水入渗系数; 0.4之间。在南方岩溶地区

高达0・8以上，西北干旱气候的沙漠盆地接近于0.

F 一一补给区面积（km2）。

•确定a的常用方法：入渗试验仪.地中渗透仪、经验类比法、利用潜水位天然变幅确定