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1、水文地质学,第九讲地下水的补给与排泄,2023/3/21,2,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,2023/3/21,3,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,2023/3/21,4,概念：含水层或含水系统从外界获得水量（能量、
2、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,2023/3/21,5,2023/3/21,6,活塞式与捷径式,降水入渗的补给方式,2023/3/21,7,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
3、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,2023/3/21,8,降水入渗的补给方式,降水入渗过程中包气带含水量变化,2023/3/21,9,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。
4、,2023/3/21,10,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？,2023/3/21,11,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,2023/3/21,12,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
5、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7-6,2023/3/21,13,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,2023/3/21,14,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,2023/3/21,15,计算式Q=1000XF。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,202
6、3/3/21,16,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,2023/3/21,17,含水层之间的补给,图7-107-14,2023/3/21,18,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,2023/3/21,19,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
7、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,2023/3/21,20,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,2023/3/21,21,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
8、-21。简单粗糙的分割方法，见图7-22,地下水的排泄泄流,2023/3/21,22,干旱气候条件下由松散沉积物构成的平原和盆地中，蒸发和蒸腾是地下水的主要排泄方式。地下水的蒸发排泄分为包气带蒸发和饱水带蒸发两种形式，从机制有较大的不同。包气带水的蒸发主要是各种毛细水的蒸发，不与潜水含水层发生联系；主要造成包气带水分亏缺，间接影响含水层获得降水的补给量；虽会使包气带水发生季节性浓缩，一般不会造成盐分积累，使土壤盐泽化。饱水带（包括支持毛细水饱水带）的蒸发与潜水含水层的排泄直接相关；潜水含水层的补给使蒸发持续进行，使盐分浓集于毛细带的上部，强烈的蒸发会造成土壤盐泽化。,地下水的排泄蒸发,2023
9、/3/21,23,地下水的蒸发主要受气候条件、包气带岩性影响；饱水带的蒸发还受地下水埋藏深度的影响，另外是否会产生盐泽化，还取决于地下水流动系统的规模（怎么理解？）。气候是第一决定性因素，主要是温度、湿度和风速潜水埋藏越浅，受气候影响越大，毛细水容易达到地面，蒸发就越强烈。岩性的影响主要是毛细上升高度与上升速度来控制蒸发的强度，这里粉土与粉砂最有利于蒸发。只有流动系统庞大，能够汇集足够的水量和盐分，才可能造成盐泽化。,地下水排泄的影响因素,2023/3/21,24,地下水获得矿化度与化学类型不同的补给水，水质也因而发生改变。这也算混合作用吧！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,地下水补给与排泄对水质的影响,2023/3/21,25,地下水补给与排泄对水质的影响,2023/3/21,26,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；,2023/3/21,27,Any questions?,徐 超c_Tel:8621-65987079,
