地下水的补给、排泄与径流

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1、第六章地下水的补给、排泄与径流6.1地下水的补给6.2地下水的排泄6.3地下水径流6.4地下水补给、径流与排泄对地下水水质的影响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。因此，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6.1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。补给除了获得水量，还获得一定盐量或热量，从而使含水层或含水系统的水化学与水温发生变化。补给获得水量，

2、抬高地下水位，增加了势能，使地下水保持不停的流动。由于构造封闭，或由于气候干旱，地下水长期得不到补给，便将停滞而不流动。补给的研究包括补给来源、补给条件与补给量。地下水的补给来源有大气降水、地表水、凝结水，来自其它含水层或含水系统的水等。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。6.1地下水的补给6.1.1大气降水对地下水的补给?6.1.1.1大气降水入渗机制松散沉积物组成的包气带，降水入渗过程相当复杂。迄今为止，降水入渗补给地下水的机制尚未充分阐明。我们以松散沉积物为例，讨论降水入渗补给地下水。目前认为，松散沉积物中的降

3、水入渗存在活塞式与捷径式两种活塞式下渗：Bodman鲍得曼等人1943~1944年对均质量砂试验后提出。指入渗水的湿润锋面整体向下推进，犹如活塞式的运移。特点：(1)新水推动老水，(2)全部补充包气带水分亏缺。6.1地下水的补给捷径式入渗：降水强度较大时，由于岩土质多为非均质，粒间孔隙、集合体间孔隙、根孔、虫孔、裂隙中的细小孔隙来不及吸收全部水分时，一部分入渗的雨水就沿着渗透性良好的大孔道优先快速下渗，并且水分沿下渗通道分向周围的细小孔隙扩散。特点：(1)新水可超越老水向下运动，(2)不必全部补充包气带水分亏缺。砂砾质土以活塞式下渗为主，粘性土中两者兼同

4、时发生。6.1地下水的补给6.1地下水的补给均匀砂土层——活塞式在理想情况下，包气带水分趋于稳定，不下渗也无蒸发、蒸腾时，均质土包气带水分分布如图（c）中九所示。包气带上部保持残留含水量（W0），一定深度以下，由于支持毛细水的存在，含水量大于W0并向下渐增，接近地下水面的毛细饱和带以及饱水带，含水量达到饱和含水量（Ws）。实际情况下，只有在雨季过后包气带水分稳定时最接近此理想情况，雨季之前，由于旱季的土面蒸发与叶面蒸腾，包气带上部的含水量已低于残留含水量W0，而造成所谓的水分亏缺（a，（t0））。雨季初期的降雨，首先要补足水分亏缺，多余的水分才能下渗（图

5、b，t3、t4）。6.1地下水的补给6.1地下水的补给就地表接受降雨入渗的能力而言，初期较大，逐渐变小趋于一个定值。降雨初期，由于表土干燥，毛细负压很大，毛细负压与重力共同使水下渗，此时包气带的入渗能力很强。随着降雨延续，湿锋面推进到地下一定深度，相对于重力水力梯度（I=1），毛细水力梯度逐渐变小，入渗速率逐渐趋于某一定值（图）。在降雨强度超过地表入渗能力时，便将产生地表坡流。6.1地下水的补给6.1地下水的补给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，除了粒间孔隙与颗粒集合体内和颗粒集合体间的孔隙

6、外，还存在根孔、虫孔与裂缝等大的孔隙通道。在粘性土中，捷径式入渗往往十分普遍。如图(b)所示，当降水强度较大，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。P=Rs+E+ΔS+qs6.1地下水的补给6.1.1.3影响大气降水补给地下水的因素：(1)年降水量：降水首先需要补足包气带的水分亏损，因此降水量小时补给地下水的量就小。(2)降水特征：雨强、雨面、历时都影响入渗，绵绵细雨有利于入渗。(3)包气带岩性：渗透性强（K大）时

7、，容易补给，渗透性差时不利于补给；厚度（水位埋深）大时消耗于包气带的水分多，不利于补给，而厚度小时有利于补给。(4)地形：陡坡不利于补给，平缓有利于补给。(5)植被：森林、草地可滞留地表坡流与保护土壤结构，这方面有利于降水入渗。但是浓密的植被，尤其是农作物，以蒸腾方式强烈消耗包气水，造成大量水分亏缺。(6)人类工程：都市化不利于补给。6.1地下水的补给α称为降水入渗系数，即每年总降水量补给地下水的份额，常以小数表示。α通常变化于0.2—0.5之间，我国南方岩溶地区α可高达0.8以上，西北极端干旱的山间盆地则趋于零。6.1地下水的补给我们应当注意，影响降水

8、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。例如