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1、,Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地质学基础,第七章 地下水的补给与排泄 Recharge，Discharge of G.W.,西北农林科技大学水利与建筑工程学院,Company Logo,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,7.1 地下水的补给,7.2 地下水的排泄,Company Logo,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
2、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,Company Logo,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 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
3、径式 (bypass),Company Logo,山西黄土及其入渗,Company Logo,1、大气降水入渗机制 “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，潜水位上升,7.1.1 大气降水对地下水的补给,降水入渗过程,水分分布曲线,转页,Company Logo,降水入渗过程,Company Logo,入渗速率随时间的变化,Company Logo,下渗过程水分分布,C
4、ompany Logo,下渗过程中水分分布带,下渗水流运移模式的条件 ？ 饱和带- 厚度1.5cm 含水量接近- 水分传输带 过渡带 含水量在- 厚度 湿润带 含水量变化大 湿润锋（面）,含水量%,深度cm,风干土,田间持水量,饱和含水量,饱和带,过渡带,水分传输带,湿润带,湿润锋,Company Logo,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 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。,t1,t2,捷径式下渗图,Company Logo,2、降水补给的影响因素
5、 P = Rs + E +S + qG 气候因素（P，E）； 降水总量,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，蒸发强度小。 地形: 高或低，陡或缓 地质: 渗透性愈大则愈有利 地下水位埋深： 其他：,Rs,E,P,S,qs,7.1.1 大气降水对地下水的补给,Company Logo,7.1.1 大气降水对地下水的补给,3、补给量的确定方法 平原区一般采用入渗系数法（） 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 = P F 1000 m3/a，mm，无量纲，km2 降水入渗系数
6、可用入渗试验仪、地中渗透仪来测定 书中介绍了水位动态法和山区降水入渗确定方法,Company Logo,双环入渗试验装置,双环注水法-剖面图连续降水,Company Logo,地中渗透仪结构图,Company Logo,7.1.2 地表水对地下水的补给,地表水对地下水的补给（要求以自学为主） 地表水体（河、湖、水库等）都可以成为地下水的补给来源 河流补给: 因地而异（空间上），不同部位，岩性等； 因时而异（时间上），不同季节，不同补排关系 比较长年性河流与季节性河流对地下水的补给的异同点？ 河流补给的主要影响因素有哪些？ 如何确定河水对地下水的补给量？ 地表水补给地下水的必要条件有哪些： 有水
7、力联系 地表水水位高于地下水水位,季节性河流,河流不同部位,Company Logo,季节性河流补给地下水,Company Logo,河流不同部位地表水与地下水之间的补给关系,Company Logo,7.1.3 含水层之间的补给,越流地下水量的内部转化 潜水承压水之间的补给 思考题： 图7-11（右图）中泉水的大小与哪些因素有关！,越流,Company Logo,越流（Leakage）：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,越流量如何计算？,Company Logo,含水层通过钻孔发生水力联系,含水层通过导水断层 发
8、生水力联系,含水层之间的水力联系,Company Logo,7.2 地下水的排泄,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） 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,Company Logo,7.2 .1 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，据补给泉的含水层类型可将泉划分为上升泉、下降泉。 1.下降泉(出露潜水含
9、水层中的泉） 根据出露条件又将下降泉分为： 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,Company Logo,下降泉,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,Company Logo,上升泉,2. 上升泉（出露于承压含水层中的泉） 上升泉根据出露条件分为：侵蚀泉，断层泉，接触带泉,Company Logo,7.2.1 泉 spring,3. 研究泉的意义？ 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
10、泉水成因有关地质、水文地质条件 地下水位标高，岩层的含水性（透水性）， 含水岩层的补给，循环（交替），地质构造、断层等， 供水水源（直接利用）。 a. 泉出露两侧岩层的含水性：含水层；隔水层 b. 泉出露处断层的导水性 c. 泉的流量大小：导水性的好坏 d. 泉的温度：地下水循环深度 e. 泉流量大小或水化学：补给与径流条件的好坏,Company Logo,山东济南百脉泉,在实际中泉的成因与定名是比较难判定的 P76-77为济南全群成因条件分析-请自学,Company Logo,河流切割含水层时，地下水向河流的排泄，称为泄流 地下水的泄流量可通过分割河流流量过程线的方法确定,7.2.2 泄流,
11、Company Logo,7.2.3 蒸发和蒸腾,蒸发与蒸散腾 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转化为叶面水而蒸发消耗 （一株大的植物，犹如一台生物抽水机）,Company Logo,7.2.3 蒸发和蒸腾,1、土面蒸发过程 包气带水分直接耗失降低包气带水分含量，加大亏损量，潜水通过支持毛细水带将水传输到包气带蒸发，使地下水位下降 毛细上升速度: 蒸发速度大于毛细上升速度则支持毛细水带下降，VC上升，至蒸发速度VEVC时，维持稳定的蒸发排泄，排泄的结果，水分不断消耗，地下水位下降，盐
12、分不断积累在土层上部！ VC =?,Company Logo,土面蒸发过程-毛细水上升消耗过程,Company Logo,7.2.3 蒸发和蒸腾的影响因素,a.气候因素： 干燥，气温高，蒸发量愈大 b.地下水位埋深： 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 干旱地区，极限水位埋深大；湿润地区极限埋深小 c.包气带岩性：,Company Logo,7.2.3 蒸发和蒸腾的影响因素,c.包气带岩性： 蒸发与毛细上升速度 Vc = KI 有关 问：容易产生盐碱化的是哪类土？,Company Logo,7.2.4 蒸发量的测定方法,地中渗透仪 潜水位动态 经验公式 第七章结束,地 中 渗 透 仪 结 构 图,测蒸发量,
