第七章 地下水补排课件

第七章

地下水的补给与排泄Recharge，DischargeofG.W.第七章地下水补排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。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。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。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地下水的排泄第七章地下水补排7.1地下水的补给第七章地下水补排第七章地下水补排活塞式下渗：均质砂试验，入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞的运移。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。第七章地下水补排第七章地下水补排第七章地下水补排第七章地下水补排第七章地下水补排捷径式入渗：粘土，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。第七章地下水补排第七章地下水补排平原地区降水入渗补给地下水水量为：q——降水入渗补给含水层的量；X——年总降水量；D——地表径流量；ΔS——包气带水分滞留量，即水分亏缺；α——

称为降水入渗系数，以水柱的mm数表示。年降水量大则有利于补给地下水，α值较大不超过地面入渗速率的连绵细雨最有利于地下水的补给。包气带渗透性好，有利于降水入渗补给。包气带厚度过大？过小？地形坡度的大小？？植被的浓密？？影响降水入渗补给地下水的因素是相互制约、互为条件的整体，不能孤立地割裂开来加以分析。第七章地下水补排7.1.2地表水对地下水的补给地表水体（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，不同岩性等；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：有水力联系地表水水位高于地下水水位第七章地下水补排河流与地下水的补给关系沿着河流纵断面而有所变化: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7—5a)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7—5b）。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7—5c)。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7—5d）。第七章地下水补排第七章地下水补排分析间歇性河流对地下水的补给过程：汛期开始，河水浸湿包气带并发生垂直下渗，使河下潜水面形成水丘（图7—6a）。河水不断下渗，水丘逐渐抬高与扩大，与河水联成一体（图7—6b）。汛期结束，河水撤走，水丘逐渐趋平，使一定范围内潜水位普遍抬高（图7—6c）。第七章地下水补排河水补给量的大小取决于下列因素：透水河床的长度与浸水周界的乘积（相当于过水断面）河床透水性（渗透系数）河水位与地下水位的高差（影响水力梯度）河床过水时间(用达西定律进行分析)河水渗漏补给地下水的水量，可在渗漏河段上下游分别测定断面流量Q1及Q2，则河水渗漏量等于(Q1−Q2)t，t为河床过水时间。对于常年性河流，此渗漏量即为河水补给地下水的水量；对于过水时间很短的间歇性河流，渗漏量有相当大一部分消耗于湿润河床附近的包气带，将河水渗漏量当作地下水获得的补给量，会产生误差。第七章地下水补排潜水和承压水含水层接受降水及地表水补给第七章地下水补排7.1.3

大气降水及河水补给水量的确定1、平原区大气降水入渗补给量:Q=X⋅α⋅F⋅1000Q——降水入渗补给地下水量（m3/a）；X——年降水量(mm)；α——入渗系数；F——补给区面积（km2）。2、α的确定：①地中渗透仪（或蒸渗仪）;②潜水位变幅（埋藏较浅）.

需要注意的是，一个地区的植被，尤其是农作物种植情况不同，蒸腾量很不相同，因而总降水量中有效补给地下水份额差别很大，α值就不相同，以往采用上述两种方法求取α值时，没有注意求取与应用α值时植被的变化，这会造成很大的误差。因此，应当选用植被情况不同的地段求取α值，或者选用植被条件与计算降水入渗量的条件相近的入渗皿或地段求取α值。第七章地下水补排第七章地下水补排3、山区降水与河水入渗量在山区，一般地下水的补给量≈地下水的排泄量：①地下水完全以大泉集中排泄：补给量≈排泄量（测泉流量）；②地下水分散泄流（全部排泄）：分割河水流量过程线→河水排泄量→作为地下水补给量。山区的入渗系数α是全年降水与河水补给地下水的量与年降水量的比值：f——汇水区面积（km2）；X——年降水量（mm）。第七章地下水补排7．1．4凝结水的补给饱和湿度随温度降低，温度降到一定程度，空气中的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汽，便凝结成水。这种由气态水转化为液态水的过程称作凝结作用。一般情况下，凝结形成的水相当有限。对于高山、沙漠及昼夜温差大的地区有一定意义（如撒哈拉大沙漠昼夜温差大于50℃）。

第七章地下水补排7．1．5含水层之间的补给1、两个含水层之间存在水头差且有联系的通路，则水头较高的含水层便补给水头较低者;第七章地下水补排2、隔水层分布不稳定时，在其缺失部位的相邻的含水层便通过“天窗”发生水力联系;第七章地下水补排3、切穿隔水层的导水断层往往成为基岩含水层之间的联系通路;第七章地下水补排4、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;第七章地下水补排5、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。—含水层—隔水层—A含水层潜水位—B含水层测压水位—井，虚线下滤水管—井中水位第七章地下水补排7．1．6地下水的其它补给来源建造水库、进行灌溉以及工业与生活废水的排放都使地下水获得新的补给。采用有计划的人为措施补充含水层的水量称之为人工补给地下水。人工补给地下水的目的主要是补充与储存地下水资源，抬高地下水位以改善地下水开采条件，同时还有以下目的：储存热源以用于锅炉用水，储存冷源用于空调冷却，控制地面沉降，防止海水倒灌与咸水入侵淡含水层等等。人工补给地下水通常采用地面、河渠、坑池蓄水渗补及井孔灌注等方式。第七章地下水补排1—透水层；2—弱透水层；3—地下水位；4—地表水位及井中水位；5—水流方向；6—井人工补给地下水的方式第七章地下水补排7．2地下水的排泄排泄——含水层或含水系统失去水量的过程。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，水去盐留第七章地下水补排7．2．1泉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。根据补给泉的含水层的性质，可将泉分为上升泉及下降泉两大类。

上升泉——由承压含水层补给。下降泉——由潜水或上层滞水补给。第七章地下水补排1、下降泉(出露潜水含水层中的泉）—根据出露条件分为：

§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，而溢流成泉第七章地下水补排2、上升泉（出露于承压含水层中的泉）——根据出露条件分为：侵蚀泉，断层泉，接触带泉第七章地下水补排第七章地下水补排第七章地下水补排7．2．2泄流当河流切割含水层时，地下水沿河呈带状排泄，称作地下水的泄流。基流分割：通过对河流流量过程线的分割→地下水泄流量。

由于线状排泄不集中，不易测定，故用分割法。该方法有平割、斜割、分段割、退水曲线割等。以平割为例：在流量过程线起涨点A起引一水平线交于退水段的B点，则图中有阴线部分即相当于地下水泄流补给河水的量。在水文学中此水量称作河流的基流。第七章地下水补排第七章地下水补排7.2.3蒸发和蒸腾土面蒸发：——地下水的蒸发排泄可分为两种：一种是土壤水的蒸发；另一种是潜水的蒸发。（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）第七章地下水补排第七章地下水补排第七章地下水补排2、蒸发和蒸腾的影响因素第七章地下水补排2、蒸发和蒸腾的影响因素第七章地下水补排7.2.4其他排泄人工取水、向其它含水层排泄、矿山排水等。地面水位矿体第七章地下水补排7.3地下水补给与排泄对水质的影响（1）地下水补给对水质的影响地下水获得矿化度与化学类型不同的补给水，水质也因而发生变化。低矿化水的补给，则使含水层水质淡化；高矿化水与污染水的补给，则使含水层水质恶化。（2）地下水排泄对水质的影响一类是径流排泄，其特点是盐随水走，水量排走的同时也排走盐分。一类是蒸发排泄，其特点是水走盐留。第七章地下水补排补给与排泄结合，可划分为2大类地下水循环:渗入—径流型：长期循环的结果，使岩土与其中赋存的地下水向溶滤淡化方向发展；第七章地下水补排渗入—蒸发型：长期循环，使补给区的岩土与地下水淡化脱盐，排泄区的地下水盐化，土壤盐渍化.第七章地下水补排思考题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？2．松散沉积物中存在哪两种降水入渗形式?二者有什么不同？3．河水补给地下水时，补给量的大小取决于哪些因素？4．大气降水与地表水是地下水的两种补给来源，从空间和时间分布上二者有什么不同？5．含水层之间进行水量交换时，必须具备有水力联系，常见的联系形式有哪几种？6．地下水排泄的研究内容和地下水的排泄方式有哪些？7．简述泉的分类？8．地下水的补给与排泄对地下水的水质是如何影响的？第七章地下水补排9．影响大气降水补给地下水的主要因素有哪些?如何影响?10．影响河水补给地下水的主要因素有哪些?如何影响?11．平原区确定入渗系数的常用方法有哪几种?各方法的使用条件是什么?12．影响地下