水文地质学基础第8章 地下水的补给与排泄
水文地质学基础--8.补给与排泄
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——
由潜水或上层滞水 补给
上升泉（承压含水层补给）
侵蚀泉
地形切割到隔水顶板
断层泉
通过导水断层出露成泉
接触带泉
通过接触带出露
思考题：试分析下列各泉的名称?
活塞式入渗(均质砂土)
是指入渗水的湿锋面整体向下推进，就象活塞的运移一样；
➢ 补充包气带水
分亏缺;
t1
➢ 年龄新的水推 动年龄老的水
下移，“老”
水在前，“新”
t2
水在后。
捷径式入渗 (粘性土介质)
是指入渗水由于存在水分运移的大空隙通道（根孔、虫孔、 裂缝等），入渗水流沿着该通道下渗，优先达到地下水面的 过程。
入渗
地表径流Rs 地表水
包气带Δ S
补给R
含水层
R=P-ET-Rs-ΔS
大气降水入渗补给量的确定
包气带
地中渗透仪 零通量面法
达西法 人工示踪剂 历史示踪剂 环境示踪剂 热示踪剂
水均衡法 物理方法
示踪方法 模拟模型
饱和带
水位动态法 达西法
地下水测年 环境示踪剂
10
大气降水入渗补给量的确定
平原区一般采用入渗系数法（α）;
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，
水质变化。
泉（Spring）
泉是地下水的天然露头，多为“点”状，属径流排泄； 泉的出露是地形、地质与水文地质条件有机结合的结果。
第八章地下水的补给与排泄
2）泉的动态类型划分： 根据不稳定系数 R = Qmin(一年内)/Qmax（一年内）
4、泉的动态特征：
下降泉呈季节性变化，丰水季节流量大，枯水
季节流量小，甚至干枯，动态类型属
型；
上升泉受气象因素影响大小，流量稳定，属
型；
岩溶泉有上升泉与下降泉之分，其特点是极 不稳定，属 型。
（1）比较W1和W2钻孔水位高低，比较W3和W4钻孔水 位高低（可画图表示）；
气候因素（X，E）：
蒸
降水总量,降水强度,降水频率； E发
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: 高或低，陡或缓
地质: 包气带岩性
地下水位埋深：
其他：植被、城市化
大气圈
பைடு நூலகம்
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）
四、含水层之间的补给
潜水—承压水之间 的补给
越流
地下水量
的内部转化
思考题：
（右图）中泉水的
大小与哪些因素有
关？
天窗、越流——地下水量的内部转化
越流：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。 思考：越流量如何计算？
四、含水层之间的补给
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！
• 毛细上升速度: VC =KΔH/L
土壤蒸发过程示意图
土面蒸发过程-毛细水上升消耗过程
地下水的补给与排泄.doc
第七章地下水的补给与排泄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称作补给。
补给研究包括补给来源、补给条件与补给量。
地下水补给来源有天然与人工补给。
天然补给包括大气降水、地表水、凝结水和来自其他含水层或含水系统的水；与人类活动有关的地下水补给有灌溉回归水、水库渗漏水，以及专门性的人工补给（利用钻孔）。
一、大气降水对地下水的补给（1）大气降水入渗机制松散沉积物中的降水入渗存在活塞式与捷径式两种（见图7－1）：活塞式下渗是入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞的运移如图7－1（a）。
图7—1活塞式与捷径式下渗（a）活塞式下渗；（b）捷径式与活塞式下渗的结合图7—2 降水入渗过程中包气带水分分布曲线—残留含水量；—饱和含水量活塞式下渗过程：a）雨季之前（）时，包气带水分分布曲线如图7—2（a）所示，近地表面水分出现亏缺。
b）雨季初期~时，入渗的降水首先补充包气带水分分布曲线的亏缺部分，如图7—2（a）和所示。
c）随着降雨的继续，多余的入渗水分开始下渗，近地表面出现高含水量带，水分分布特征如图7—2（b）时的状况；如果连续降雨高含水量带将向下推进，如果此时停止降雨，高含水量带的水分向下缓慢消散（如图7—2（b）所示）。
d）停止降雨后，理想情况下，包气带水分向下运移最终趋于稳定，不下渗也无蒸发、蒸腾时，含水层获得补给，地下水水位抬升，此时均质土包气带水分分布如图7－2（c）所示。
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，捷径式入渗往往十分普遍。
捷径式入渗：当降雨强度较大，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。
如图7－1（b）所示。
捷径式下渗与活塞式下渗比较，主要有两点不同：（a）活塞式下渗是年龄较新的水推动其下的年龄较老的水，始终是老水先到达含水层；捷径式下渗时新水可以超前于老水先到达含水层；（b）对于捷径式下渗，入渗水不必全部补充包气带水分亏缺，即可下渗补给含水层。
地质大水文地质学课件第8章 地下水的补给与排泄
8.1 地下水的补给与排泄 8.2 地下水的排泄 8.3 含水层之间地下水的转化 8.4 本章小结
>>地下水经常不断地参与着自然界的水循环。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。
(7)某承压含水层被开采时，其上部的潜水含水层水头也逐渐下降， 请解释这种现象？
(8)画出间歇性河流对潜水的补给过程的横断面示意流网图，并说 明间歇性河流变化规律对潜水含水层动态的影响。
>>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：大气降水补给；地表水补给；凝结水补给； 与人类活动有关的补给。
第八章 地下水的补给与排泄
8.1 地下水的补给与排泄 8.2 地下水的排泄 8.3 含水层之间地下水的转化 8.4 本章小结
8.2 地下水的排泄
>>含水层(含水系统)向外界排出水量的过程称为排泄。 >>排泄过程中，含水层的水质、水位等也发生相应变化。 >>地下水排泄的研究包括：
补给含水层
A
M
主含水层
B
HA HB
V KI H A HB M
第八章 地下水的补给与排泄
8.1 地下水的补给与排泄 8.2 地下水的排泄 8.3 含水层之间地下水的转化 8.4 本章小结
8.4 本章小结
8.4.1 学习要求
>>掌握地下水的补给过程及其影响因素； >>掌握地下水的排泄过程及其影响因素； >>理解含水层之间地下水的相互转化。
地下水补给与排泄
植被蒸腾作用
植物通过根系吸收土壤中的水分，再通过蒸腾作用释放到大气中，部分水分会渗 透到地下水中。
其他来源补给
农业灌溉
农业灌溉用水通过土壤渗透和地表径流等方式补给地下水。
工业废水和生活污水
经过处理后的工业废水和生活污水，通过渗井、渗坑等方式补给 地下水。
人工回灌
通过人工回灌的方式，将地表水或处理后的废水灌入地下含水层， 以增加地下水资源量。
03 地下水排泄方式及途径
蒸发排泄
01
02
03
土壤蒸发
当地下水埋深较浅时，通 过土壤毛细管作用上升到 地表，在地面直接蒸发。
植物散发
植物吸收地下水，通过叶 片气孔散发到大气中。
水面蒸发
当地下水露出地表形成河 流、湖泊等水域时，通过 水面蒸发排泄。
存在于含水介质中的水，具有流动性 和溶解能力。
补给与排泄过程简述
补给过程
大气降水、地表水、凝结水等通 过包气带下渗水量的过程，包括泉、 人工开采、蒸发、向地表水体排泄 等。
补给与排泄关系
在天然条件下，地下水的补给与排 泄总体保持平衡。当补给量大于排 泄量时，地下水位上升；反之，地 下水位下降。
如褶皱、断层等地质构造对地下水的补给和排泄 具有控制作用。
水文地质条件
包括含水层的厚度、渗透性等，直接影响地下水 的补给和排泄。
地形地貌影响
地形坡度
地形坡度影响地下水的流动方向和速度，从而影响地下水的补给和 排泄。
地貌类型
如河谷、山前倾斜平原等地貌类型对地下水的补给和排泄具有重要 影响。
地表水体
地表水体如河流、湖泊等对地下水具有补给作用，同时也会影响地下 水的排泄。
8.水文地质学基础-地下水流系统解析
局部水流系统—5个；中间水流系统—1个；区域水流系统—1 个
稳定二维流模拟——稳定降水，3个定高程的汇(排泄)，多级水流系统
8.5地下水含水系统与地下水流动系统的比较
（1）整体性（系统性）：二者都属于地下水系统。 含水系统的整体性体现于它具有统一的水力联系，存在于同一
含水系统中的水是个统一的整体，在含水系统中的任何一部分 加入（补给）或排出（排泄）水量，其影响均将波及整个含水 层系统。含水系统是一个独立而统一的水均衡单元，是一个三 维系统；可用于研究水量乃至盐量和热量的均衡，边界属于地 质零通量边界，为隔水边界，是不变的。
国内使用“地下水系统”术语相当普遍。但是不同使用者赋予的 内涵不尽相同。因此，比较合适的做法是，尽可能采用定义明确的 “地下水含水系统”及“地下水流系统”这两个术语。
8.2地下水系统的概念
地下水系统是地下水含水系统和地下水流动系统的统一。 地下水含水系统是指由隔水或相对隔水边界圈闭的、由含水层和 相对隔水层组合而成的、内部具有统一水力联系的赋存地下水的 岩系。 地下水流动系统是指由源到汇的流面群构成的、具有统一时空演 变过程的地下水体。
8.4地下水流动系统
介质场中地下水流动系统发育规 律：两种或更多个的地下水流动系 统时，它们所占据的空间大小取决 于两个因素： ① 势能梯度（I），等于源汇的势 差除以源汇的水平距离，I越大，其 地下水所占据的空间亦大； ② 介质渗透系数(K)，渗透性好， 发育于其中的流动系统所占据的空 间就大。
8.4地下水流动系统
8.4地下水流动系统
（2）水化学特征：在地下水流动系统中任意一点的水质取决于： ①输入水质； ②流程； ③流速； ④流程上遇到的物质及其可迁移性； ⑤流程上经受的各种水化学作用。
地下水的补给与排泄
• Recharge-runoff-discharge
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3
地下水的补给
• 概念：含水层或含水系统从外界获得水量（能量、热 量和盐分）的过程称为补给。
• 结果：补给使含水层获得水量，抬升地下水位，获得 能量（如势能增加）。同时也可能获得盐分，从而也 会改变地下水的水化学特征和水温。
• 地下水的排泄，根据其对水质的影响也分为两类：径 流排泄与蒸发排泄。
• 将补给和排泄结合起来，可得两类地下水循环：
– 渗入-径流型 – 渗入-蒸发型 – 渗入-弱径流型
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地下水补给与排泄对水质的影响
2019/5/1
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复习思考题
• 地下水补给源有哪些？ • 降水补给地下水的形式、区别及其影响因素； • 请描述降水补给地下水的过程; • 越流及越流量的影响因素； • 地表水对地下水的补给有哪些特点，并解释； • 地下水排泄的途径； • 影响地下水蒸发的因素、土壤盐泽化形成的条件；
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Any questions?
2019/5/1
徐超
c_axu@ Tel:8？ X
– Hint: 图7-4的降水入渗补给含水层框图。
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地表水对地下水的补给
河流与地下水之间的补给关系沿着河流纵断面而变化；图7-5 河流与地下水之间的补给关系在不同季节而会有不同；图7-5 间歇性河流对地下水的补给过程。图7-6
• 河流补给地下水的补给量受一系列因素影响，按达西定律进行分 析，哪些因素？
14
降水与河水补给量的确定
• 计算式
水文地质学基础第8章 地下水的补给与排泄
地下水的排泄
泄流
河流切割含水层时，地下水向河流的排泄，称为泄流 地下水泄流量可通过分割河流流量过程线、示踪等方法确定
地下水的排泄
“活塞式”入渗—— 均匀砂土层 “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，不必包气带达到饱和即可补给下方含水层
大气降水入渗补给的影响因素
入渗系数：α = qp / P
影响因素 降水量 降水方式：降水强度、时间 岩性：影响入渗、滞留 埋深：影响降水分流、地下水蒸发 地形：坡度影响地表径流的形成 植被 ：影响地表坡流的滞留和包气带水分亏缺
水分亏缺小，地下水经泉向河流排泄
可据排泄量反求补给量：泉、泄流
α = Q / (P×F)
地下水的补给
地表水补给
地表水补给地下水的机制
补给条件：存在水头差且存在水力联系
补给机制 间歇性河ห้องสมุดไป่ตู้补给机制
地表水补给地下水量的确定
补给量：Q = KIAt 测定方法
断面法 示踪剂法：温度、水化学、同位素等
大气降水补给地下水量的确定
平原区降水补给量：Q = P×F×α
降水入渗系数α的求取 潜水位天然变幅： α = qp / P = μΔh / P 地中蒸渗仪
平原区
大气降水补给地下水量的确定
山区
山区降水补给地下水异于平原区 主要分布基岩，地面渗透能力差别大 地形起伏与地质结构结合，汇流区范围常大于补给区 地表水与地下水转化关系复杂 地形切割强烈，水位埋深大，包气带水以重力水为主，
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。
《水文地质学基础》试题库及参考答案
第一章地球上的水及其循环一、名词解释：1．水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。
2．地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3．矿水：含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4．自然界的水循环：自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5．水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
6．地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7．大循环：海洋与大陆之间的水分交换。
8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。
9．绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10．相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比。
11．饱和差：某一温度下，饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12．露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
13．蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14．降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。
14．径流：降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
15．水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
16．水系的流域：一个水系的全部集水区域。
17．分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连线。
18．流量：单位时间内通过河流某一断面的水量。
19．径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量。
20．径流模数：单位流域面积上平均产生的流量。
21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1．水文地质学是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2．地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
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。
第8章 地下水的补给与排泄
三、含水层之间的补给
穿越数个含水层的钻孔或止水不良的分层钻孔，都将 人为地构成水由高水头含水层流入低水头含水层的通道
三、含水层之间的补给
越流量如何计算？ 1、影响越流补给量大小的因素 （1）两个含水层之间的水头差； （2）裂隙、断层的透水性； （3）弱透水层的透水性及厚度。
2、越流补给量的确定
K —— 弱透水层垂向渗透系数； I —— 驱动越流的水力梯度； HA —— 含水层A的水头； HB —— 含水层B的水头； M —— 弱透水层厚度（等于渗透途径）；
t2
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。 潜水面
捷径式下渗与活塞式下渗的两点不同：
（1）活塞式下渗是较“新”的推动其下的较 “老”的水，始终是“老”水先到达含水层；
（2）捷径式下渗时“新”水可以超前于“老” 水到达含水层； 对于捷径式下渗，入渗水不必全部补充包气带 水分亏缺，即可下渗补给含水层。
ΔS qS
（5）其它
入渗系数（α）——大气降水补给地下水的份额，常以小 数表示。
入渗水补足水分亏缺后，其余部分继续下渗，达到含水层 时，构成地下水的补给。
我国，入渗系数α通常变化于0.2~0.4 之间，南方岩溶地区 可高达0.8 以上，西北极端干旱的山间盆地则趋于零。
（1）降雨量与补给量之间呈近似线性关系（定埋 深）； （2）降雨量中有一部分要补充水分亏损，才有补 给地下水； （3）地下水埋深越浅，补给量越大（定降潜水雨埋量藏）深
qs
P
由经验与实验等方法得出全年降水入渗补给量： Q=P× α×F×1000
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。
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。
第8章 地下水的补给与排泄
灌 溉 水 入 渗 补 给 量 ( mm )
80 70 60 50
=1m
=1
=2
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 灌溉定额 ( m 3/ 亩 )
20 10 0
图8-7 灌水定额与灌水入渗补给量的关系
（以地下水埋深为参数）
m
30
.5
40
m
1.3.2 渠道水对地下水的渗漏补给
不论地表水是动态的还是静态的，地表水、地下水的补给 关系有三种：
地表水补给地下水； 地下水补给地表水； 地表水和地下水表现为季节性互补。
1.2.1 河流对地下水的补给
90
89
88
90 89
88
69 68
70
70
69
68
62 61
62 61
60
60
(A)
图 地下水与地表水的互补关系
(B)
Pr ( P P0 ) Pr 0
当P P0 时 当P P0 时
式中α为某一系数，它是衡量降水补给地下水多少的指标， 称为降水入渗补给系数。即
Pr ( P P0 ) 0 当P P0 时 当P P0 时
实际计算入渗系数时，常简单地取为α=Pr /P。
第一节
一、大气降水对地下水的补给
降水入渗过程
旱季t0：包气带上部的含水量低于残留含水量，形成水分亏缺 降水初期t1 ：土层干燥，补足水分亏缺，毛细负压大，吸水 能力很强，雨水下渗快 降水延续t2 ：含水量增加，毛细力减小，入渗速率下降，直 至下渗趋于稳定 降水再继续t3、t4 ：多余的水分下渗 潜水位上升 t5：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
改第八章 地下水的补给与排泄-2
地下水的补给与排泄8.1 概述8.2 地下水的补给8.3 地下水的排泄8.4 含水层之间的水量交换泉向地表水泄流蒸发与蒸腾人工排泄点状盐随水去线状面状形式多样盐随水去水去盐留主要方式8.3.1 泉定义：泉是地下水的天然露头，是地下水排泄的主要方式之一。
泉的形成：地形受到侵蚀，含水层暴露地表；地下水在运动过程中受阻，水位抬升溢出地表；泉的分类：按补给泉的含水层或含水通道：下降泉、上升泉；按出露成因：侵蚀泉、接触泉、溢流泉、断层泉。
8.3.1 泉 侵蚀泉 是潜水或上层滞水的排泄（图8.9a-g ）；是承压水的排泄（图8.9h 、i ）；单纯由于地形切割地下水面而出露，包括切割潜水含水层及揭露承压水隔水顶板（图8.9a 、b 、h ）；地形切割使相对隔水底板出露，地下水从含水层与隔水底板接触处出露（图8.9c ）；水流前方出现相对隔水层，或下伏相对隔水底板抬升时，地下水流动受阻，溢流地表（图8.9d-g ）；地形切割导水断裂，后者测压水位高于地面时出露（图8.9i ）。
断层泉 溢流泉 接触泉 上升泉 下降泉8.3.1 泉 a b cd e fg h i图 8.9 泉的成因类型 a 侵蚀下降泉b 侵蚀下降泉c 接触下降泉d 溢流下降泉e 溢流下降泉f 溢流下降泉g 溢流下降泉h 侵蚀上升泉 i 断层上升泉8.3.1 泉泉的水文地质意义：通过泉的出露多少和涌水量大小，可确定岩石的导水性及含水层的富水程度； 泉的分布反映含水层或含水通道的分布、补给区和排泄区的位置；通过泉水动态研究，判断其补给水源类型；泉的标高反映地下水位标高；泉的化学成分、物理性质、气体成分，反映当地地下水水质特点和埋藏情况； 泉的研究有助于判断隐伏地质构造；一些水质好、流量稳定的大泉，便于开发利用。
8.3.1 泉趵突泉黑虎泉图 8.10 济南泉水成因地质剖面示意图8.3.2 泄流定义：当地表水体侵蚀到含水层时，地下水分散地沿地表水体周界排泄称为泄流。
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侵蚀泉：河流、冲沟等切穿承压含水 层的隔水顶板
断层泉：地下水沿导水断层上升，在 地面高程低于测压水位处涌溢地表
接触带泉：岩脉或侵入体与围岩的接 触带，常因冷凝收缩而产生隙缝，地下 水沿此类接触带上升成泉
泉的水文地质意义
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
水文地质学基础
第八章地下水的补给与排泄
杨峰田 讲师 吉林大学环境与资源学院 yangfengtian@
2012年12月5日
地下水的补给
大气降水入渗补给机制
大气降水补给
包气带降水入渗能力的决定因素 包气带渗透性：岩性、入渗时间
入 渗 速 率
mm/min
降水入渗方式：活塞式与捷径式
泉出露两侧岩层的含水性：含水层；隔水层 泉出露处断层的导水性 泉的流量大小：导水性的好坏 泉的温度：地下水循环深度 泉流量大小或水化学：补给与径流条件的好坏
地下水的排泄
泄流
河流切割含水层时，地下水向河流的排泄，称为泄流 地下水泄流量可通过分割河流流量过程线、示踪等方法确定
地下水的排泄
“活塞式”入渗—— 均匀砂土层 “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，不必包气带达到饱和即可补给下方含水层
大气降水入渗补给的影响因素
入渗系数：α = qp / P
影响因素 降水量 降水方式：降水强度、时间 岩性：影响入渗、滞留 埋深：影响降水分流、地下水蒸发 地形：坡度影响地表径流的形成 植被 ：影响地表坡流的滞留和包气带水分亏缺
本章小结
地下水的补给 地下水的排泄
思考题
大气降水补给影响因素 捷径流与活塞流的区别 泉的种类与水文地质意义 越流
Thanks for your attention
水分亏缺小，地下水经泉向河流排泄
可据排泄量反求补给量：泉、泄流
α = Q / (P×F)
地下水的补给
地表水补给
地表水补给地下水的机制
补给条件：存在水头差且存在水力联系源自补给机制 间歇性河流补给机制
地表水补给地下水量的确定
补给量：Q = KIAt 测定方法
断面法 示踪剂法：温度、水化学、同位素等
蒸散发
蒸发与蒸散发 （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经 叶面向大气排泄
蒸发和蒸腾的影响因素
蒸发量的测定方法
含水层之间的补给与排泄
发生补给与排泄的条件：水力联系、水头差
越流：相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换
地下水的补给
凝结水补给 灌溉回归水 人工补给
其他补给
地下水的排泄
泉
定义：泉——地下水的天然露头
泉的类型 按补给泉的含水层类型：上升泉、下降泉 按成因分类：侵蚀泉、接触泉、溢流泉、断层泉、 接触带泉
下降泉
侵蚀泉：沟谷切割揭露潜水含水层
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
大气降水补给地下水量的确定
平原区降水补给量：Q = P×F×α
降水入渗系数α的求取 潜水位天然变幅： α = qp / P = μΔh / P 地中蒸渗仪
平原区
大气降水补给地下水量的确定
山区
山区降水补给地下水异于平原区 主要分布基岩，地面渗透能力差别大 地形起伏与地质结构结合，汇流区范围常大于补给区 地表水与地下水转化关系复杂 地形切割强烈，水位埋深大，包气带水以重力水为主，