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水文地质学 第九讲 地下水的补给与排泄 * * OUTLINE 地下水的补给 大气降水对地下水的补给 地表水对地下水的补给 含水层之间的水力联系 地下水的排泄 泉与泄流 蒸发与蒸腾 地下水的补与排对水质的影响 * * Introduction 地下水参与自然界的水循环，含水层通过补给从外界获得水量，通过径流从补给区输送到排泄区，并向外界排泄。通过这一过程，含水层与外界实现了水量、热量、能量及盐分的交换。 地下水的补-径-排决定了地下水的水质与水量在时空上的分布。 Recharge-runoff-discharge * * 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。 地下水补给的研究包括补给源、补给条件和补给量。 补给源有大气降水、地表水、凝结水和其他含水层、人类活动有关的补给。 地下水的补给 补给与排泄 补给：降水是地下水最重要的补给来源 * * * * 活塞式与捷径式 降水入渗的补给方式 * * 入渗补给机制 活塞式入渗：入渗水的湿润面整体向下推进，必须补足水分亏缺，才能下渗补给地下含水层。Piston type infiltration 捷径式下渗：一部分降水沿着渗透性良好的大孔隙通道优先快速下渗，并沿大通道向细小孔隙扩散。Short-circuit type infiltration 二者区别：1）前者总是入渗补给水较包气带水晚到达含水层，而后者存在新的补给水先到达含水层的情况；2）前者总是先要补足亏缺才能下渗，后者可以不完全补足亏缺时，就可下渗补给地下含水层。 大气降水对地下水的补给 * * 降水入渗的补给方式 降水入渗过程中包气带含水量变化 * * 降水入渗速率 为什么说“就地表接受降雨入渗的能力而言，初期较大，逐渐变小趋于定值”？ 提示： 土壤干燥时，毛细负压大； 入渗速率大小与水力梯度有关，如果假定渗透系数不变。 * * 大气降水补给地下水的影响因素 降水的三个去向： 腾发 地表径流 包气带截留+下渗补给含水层 我们一起来分析一下那一部分降水到达了含水层，即含水层获得了降水的补给？ * * 降水入渗补给量=降水量-地表径流-包气带截留 降水入渗系数的定义： 每年总降水量中补给地下水的份额 降水补给的影响因素？如何影响？ Hint: 图7-4的降水入渗补给含水层框图。 大气降水补给地下水的影响因素 * * 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？ 常年性河流对地下水的补给量可约等于河流的渗漏量；但对于间歇性河流，与渗漏量有较大的差异，为什么？ 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 * * Fig. 7-5 地表水与地下水之间的补给关系 Fig. 7-6 间歇性河水补给地下水 * * 承压水接受补给与潜水的差异 Fig 7-7 含水层的补给与汇水区 注意地形的影响 * * 计算式 Q=1000·X·α·F。 入渗系数的确定方法 利用地中渗透仪测定。 利用天然潜水位变幅确定。 山区降水与河水入渗量，可以通过测定地下水排泄量来求补给量。 降水与河水补给量的确定 * * 凝结水补给 人工补给 含水层之间的补给： 直接水力联系 通过各水层的天窗 通过导水断层的水力联系 通过人工钻孔 通过越流——相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量的交换，常发生于松散沉积物中，粘性土层就构成弱透水层。 地下水的其他补给 * * 含水层之间的补给 图7-10~7-14 * * 按达西定律，分析一维流动条件下，单位水平面积的越流量和影响因素。图7-15。 分析越流在松散沉积物含水层中地下水水量计算的影响。 对比分析井流量与大面积越流量之间的关系。 含水层之间的越流补给 * * 概念：含水层失去水量的过程称为排泄 排泄过程中，水质会发生相应的变化 排泄去路或排泄方式 排泄条件与影响因素 排泄量与计算方法 地下水的排泄 * * 概念：地下水的天然露头，在地形面与含水层或含水通道相交之处，地下水就会出露成泉。 上升泉：由承压水补给的泉 下降泉：由潜水或上层滞水补给的泉 不能根据泉口水的流动形态来判定 根据出露成因，下降泉分为侵蚀泉、接触泉与溢流泉；上升泉分为侵蚀泉、断层泉和接触带泉。图7-17。 地下水的排泄——泉 * * 概念：当河流切割含水层时，地下水沿河流呈带状排泄，称为地下水的泄流。 计算泄流量的前提是：在河流上选定断面，定期勘测河水流量，绘制河流流量过程线。 然后通过流量过程线的分割得到地下水的泄流量，图7-21。