地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄課件

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水文地質(zhì)學(xué)第七部分地下水的補(bǔ)給與排泄

Recharge，DischargeofG.W.地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo本章內(nèi)容第一節(jié)地下水的補(bǔ)給第二節(jié)地下水的排泄第三節(jié)地下水補(bǔ)給與排泄對(duì)地下水水質(zhì)的影響地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo本章內(nèi)容地下水是通過補(bǔ)給與排泄兩個(gè)環(huán)節(jié)參與自然界的水循環(huán)補(bǔ)給：含水層或含水系統(tǒng)從外界獲得水量的過程排泄：含水層或含水系統(tǒng)向外界排出水量的過程地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo第一節(jié)地下水的補(bǔ)給

一大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給二地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給三含水層之間的補(bǔ)給地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo第一節(jié)地下水的補(bǔ)給

補(bǔ)給使含水層的水量、水化學(xué)特征和水溫發(fā)生變化思考：補(bǔ)給獲得水量后，含水層或含水系統(tǒng)會(huì)發(fā)生什么變化？地下水位上升，增加了勢(shì)能，使地下水保持不停的流動(dòng)由于構(gòu)造封閉或氣候干旱，得不到補(bǔ)給，地下水的流動(dòng)將停滯補(bǔ)給的研究包括：補(bǔ)給來源、影響因素(補(bǔ)給條件）與補(bǔ)給量地下水的補(bǔ)給來源有：天然：大氣降水、地表水、凝結(jié)水及相鄰含水層的補(bǔ)給等人類活動(dòng)有關(guān)的：灌溉水入滲、水庫(kù)滲漏及人工回灌地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo一大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給討論：入滲機(jī)制？影響因素？？補(bǔ)給量的確定？？？1、大氣降水入滲機(jī)制

包氣帶是降水對(duì)地下水補(bǔ)給的樞紐，包氣帶的巖性結(jié)構(gòu)和含水量狀況對(duì)降水人滲補(bǔ)給起著決定性作用目前認(rèn)為，松散沉積物的降水入滲有兩種方式：降水入滲的現(xiàn)象—兩類空隙的入滲過程——總結(jié)：均勻砂土層——活塞式(piston/diffuse)含裂隙的土層——捷徑式(bypass)山西黃土地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo山西黃土及其入滲地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo1、大氣降水入滲機(jī)制

“活塞式”入滲——適用條件：均勻的砂土層

降水初期

t1：土層干燥，吸水能力很強(qiáng)，雨水下滲快降水延續(xù)

t2：土層達(dá)到一定的含水量，毛細(xì)力與重力共同作用，下滲趨于穩(wěn)定——滲潤(rùn)階段，滲漏與滲透階段

降水再持續(xù)：當(dāng)土層濕鋒面推進(jìn)到支持毛細(xì)水帶時(shí)，含水量獲得補(bǔ)給，潛水位上升

一大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給降水入滲過程水分分布曲線轉(zhuǎn)頁地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo降水入滲過程

濕鋒面

t1

t2

地面

潛水面

地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo入滲速率隨時(shí)間的變化K地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo下滲過程水分分布滲潤(rùn)階段滲漏、滲透階段地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo下滲過程中水分分布帶下滲水流運(yùn)移模式的條件？

飽和帶--

厚度1.5cm

含水量接近--水分傳輸帶

過渡帶含水量在--

厚度濕潤(rùn)帶

含水量變化大濕潤(rùn)鋒（面）

含水量%深度cm風(fēng)干土田間持水量飽和含水量飽和帶過渡帶水分傳輸帶濕潤(rùn)帶濕潤(rùn)鋒地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo一大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給1、大氣降水入滲機(jī)制

“活塞式”入滲——均勻砂土層

“捷徑式”下滲——空隙大小極懸殊①捷徑式下滲，新水可以超過老水，優(yōu)先達(dá)含水層；②捷徑式下滲，不必包氣帶達(dá)到飽和即可補(bǔ)給下方含水層。t1t2捷徑式下滲圖地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo2、降水補(bǔ)給的影響因素

P=Rs+E+ΔS+qs

氣候因素（P，E）；降水總量,降水強(qiáng)度,降水頻率；降水延續(xù)時(shí)間總量大，強(qiáng)度適中，間隔短，時(shí)間長(zhǎng)的綿綿細(xì)雨最有利。溫度適中，溫差較小，相對(duì)濕度大，蒸發(fā)強(qiáng)度小。地形:

高或低，陡或緩地質(zhì):

滲透性愈大則愈有利地下水位埋深：其他：Rs

E

P

S

qs

一大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo一大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給3、補(bǔ)給量的確定方法

(1)平原區(qū)一般采用入滲系數(shù)法（α）降水入滲系數(shù)多用年平均值表示由經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)等方法得出全年降水入滲補(bǔ)給量：Q=P·α·F·1000Q:m3/a，P:mm，α:無量綱，F(xiàn):km2

降水入滲系數(shù)可用入滲試驗(yàn)儀、地中滲透儀來測(cè)定地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo雙環(huán)入滲試驗(yàn)裝置雙環(huán)注水法--剖面圖——連續(xù)降水雙環(huán)內(nèi)環(huán)直徑35．5cm，高25cm，打入土中15cm，外環(huán)直徑50．5cm，環(huán)高及打入土中深度與內(nèi)環(huán)相同，內(nèi)外環(huán)之間維持水層深度為5cm，加水用人工控制。地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo

地中滲透儀結(jié)構(gòu)圖入滲（蒸發(fā)）皿導(dǎo)水管地下觀測(cè)室室邊排水溝原狀土皿內(nèi)水位過濾管檢查管過濾層防沉底座支架測(cè)壓管馬里奧特瓶水位調(diào)整接滲瓶加水管出水管通氣管接滲管截門防水墻地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo一大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給3、補(bǔ)給量的確定方法

(2)利用天然潛水位變幅確定(水位動(dòng)態(tài)法)：在研究區(qū)地下水水平徑流及垂向越流與蒸發(fā)都很微弱不受開采影響的地段里，觀測(cè)不同包氣帶巖性、地下水位埋深，觀測(cè)降水入滲引起的地下水抬升值Δh，并測(cè)定水位變動(dòng)帶的給水度μ，則α=qx/X=μΔh/X(3)山區(qū)降水入滲確定方法Q---年地下水排泄量f---匯水面積（km2)X---年降水量（mm)XΔh地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo二地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給（要求以自學(xué)為主）

地表水體（河、湖、水庫(kù)等）都可以成為地下水的補(bǔ)給來源河流補(bǔ)給:因地而異（空間上），不同部位，巖性等；因時(shí)而異（時(shí)間上），不同季節(jié)，不同補(bǔ)排關(guān)系(1)比較長(zhǎng)年性河流與季節(jié)性河流對(duì)地下水的補(bǔ)給的異同點(diǎn)？(2)河流補(bǔ)給的主要影響因素有哪些？(3)如何確定河水對(duì)地下水的補(bǔ)給量？

補(bǔ)給必要條件：有水力聯(lián)系地表水水位高于地下水水位季節(jié)性河流河流不同部位地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo季節(jié)性河流補(bǔ)給地下水地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo河流不同部位地表水與地下水之間的補(bǔ)給關(guān)系地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo三含水層之間的補(bǔ)給越流——地下水量的內(nèi)部轉(zhuǎn)化

潛水—承壓水之間的補(bǔ)給

思考題：圖7-11（右圖）中泉水的大小與哪些因素有關(guān)！

越流地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo越流（Leakage）：具有一定水頭差的相鄰含水層，通過其間的弱透水巖層發(fā)生水量交換的過程經(jīng)常發(fā)生于松散沉積物中，粘性土層構(gòu)成弱透水層越流量如何計(jì)算？地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo

含水層通過鉆孔發(fā)生水力聯(lián)系含水層通過導(dǎo)水?dāng)鄬影l(fā)生水力聯(lián)系含水層之間的水力聯(lián)系地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo第三節(jié)地下水的排泄

地下水排泄的研究包括：排泄方式、影響因素、排泄量的確定排泄方式：泉（點(diǎn)狀排泄）向地表水體泄流（河流—線狀）、向相鄰含水層的排泄蒸發(fā)（面狀排泄）前三種排泄方式稱為徑流排泄，與蒸發(fā)排泄的區(qū)別：徑流排泄—水分（鹽分）呈液態(tài)排出,鹽隨水去

蒸發(fā)排泄—水分呈氣態(tài)排出，鹽分積累下來，水去鹽留

地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo一泉spring泉是地下水的天然露頭，多為“點(diǎn)”狀，屬?gòu)搅髋判谷某雎妒堑匦?、地質(zhì)與水文地質(zhì)條件有機(jī)結(jié)合的結(jié)果，據(jù)補(bǔ)給泉的含水層類型可將泉?jiǎng)澐譃樯仙?、下降泉?.下降泉(出露潛水含水層中的泉）—

根據(jù)出露條件又將下降泉分為：侵蝕泉：地形切割到潛水面接觸泉：地形切割至隔水底板溢流泉：水流在前方受阻，水位抬升，而溢流成泉下降泉地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo下降泉

侵蝕泉：地形切割到潛水面

接觸泉：地形切割至隔水底板溢流泉：水流在前方受阻，水位抬升，而溢流成泉地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo上升泉

2.上升泉（出露于承壓含水層中的泉）

上升泉根據(jù)出露條件分為：侵蝕泉，斷層泉，接觸帶泉地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo一泉spring

3.研究泉的意義？

直接得到水文地質(zhì)資料；通過泉的出露標(biāo)高、流量、動(dòng)態(tài)、溫度、水化學(xué)，可以綜合分析與泉水成因有關(guān)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件①地下水位標(biāo)高，②巖層的含水性（透水性），③含水巖層的補(bǔ)給，循環(huán)（交替）④地質(zhì)構(gòu)造、斷層等，⑤供水水源（直接利用）。間接分析出水文地質(zhì)信息。a.泉出露兩側(cè)巖層的含水性：含水層；隔水層b.泉出露處斷層的導(dǎo)水性c.泉的流量大小：導(dǎo)水性的好壞d.泉的溫度：地下水循環(huán)深度e.泉流量大小或水化學(xué)：補(bǔ)給與徑流條件的好壞地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo山東濟(jì)南百脈泉在實(shí)際中泉的成因與定名是比較難判定的P76-77為濟(jì)南全群成因條件分析-請(qǐng)自學(xué)地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo河流切割含水層時(shí)，地下水向河流的排泄，稱為泄流

地下水的泄流量可通過分割河流流量過程線的方法確定

二泄流

地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo三蒸發(fā)和蒸騰

蒸發(fā)與蒸散騰

evaporation&evapotranspiration

土面蒸發(fā)：潛水通過包氣帶耗失水分葉面蒸騰：通過植物根系吸收潛水或包氣帶水轉(zhuǎn)化為葉面水而蒸發(fā)消耗

（一株大的植物，猶如一臺(tái)生物抽水機(jī)）

地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo三蒸發(fā)和蒸騰1、土面蒸發(fā)過程包氣帶水分直接耗失—降低包氣帶水分含量，加大虧損量，潛水通過支持毛細(xì)水帶將水傳輸?shù)桨鼩鈳д舭l(fā)，使地下水位下降毛細(xì)上升速度:蒸發(fā)速度大于毛細(xì)上升速度則支持毛細(xì)水帶下降，VC上升，至蒸發(fā)速度VE≈VC時(shí)，維持穩(wěn)定的蒸發(fā)排泄，排泄的結(jié)果，水分不斷消耗，地下水位下降，鹽分不斷積累在土層上部！VC=?地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogoL

有蒸發(fā)

無蒸發(fā)

土面蒸發(fā)過程-毛細(xì)水上升消耗過程地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo三蒸發(fā)和蒸騰的影響因素a.氣候因素：干燥，氣溫高，蒸發(fā)量愈大b.地下水位埋深：超過蒸發(fā)極限深度則蒸發(fā)→0如：華北地區(qū)，水位埋深>5m，基本不考慮蒸發(fā)干旱地區(qū)，極限水位埋深大；濕潤(rùn)地區(qū)極限埋深小

c.包氣帶巖性：地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo三蒸發(fā)和蒸騰的影響因素c.包氣帶巖性：

蒸發(fā)與毛細(xì)上升速度Vc=KI有關(guān)

問：容易產(chǎn)生鹽堿化的是哪類土？

巖性砂礫石粉砂亞砂粘土K大中小極小hc小/極小中大很大Vc小大中小地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄CompanyLogo四蒸發(fā)量的測(cè)定方法地中滲透儀潛水位動(dòng)態(tài)經(jīng)驗(yàn)公式

第七章結(jié)束地中滲透儀結(jié)構(gòu)圖測(cè)蒸發(fā)量

地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄第三節(jié)地下水補(bǔ)給與排泄對(duì)地下水水質(zhì)的影響（1）干旱地區(qū)的潛水往往因長(zhǎng)期蒸發(fā)濃縮而成為高礦化水。經(jīng)常獲得低礦化水補(bǔ)給的地段，如河流沿岸，季節(jié)性集水洼地，灌渠兩側(cè)等，常可找到適于飲用的淡水透鏡體。（2）高礦化水與污染水的補(bǔ)給，則使含水層水質(zhì)惡化，這多半是在人為影響有關(guān)。（3）地下水排泄對(duì)水質(zhì)影響可分為兩大類：一類是徑流排泄，包括以泉、泄流等方式的排泄在內(nèi)，其特點(diǎn)是鹽隨水走。另一類是蒸發(fā)排泄，其特點(diǎn)是水走鹽留?？傊?，滲入一徑流型地下水長(zhǎng)期循環(huán)的結(jié)果，使巖土與其中賦存的地下水向溶濾淡化方向發(fā)展；滲入一蒸發(fā)型地下水使補(bǔ)給區(qū)的巖土與地下水淡化脫鹽，排泄區(qū)的地下水鹽化，土壤鹽漬化。地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄第三節(jié)地下水補(bǔ)給與排泄對(duì)地下水水質(zhì)的影響地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄練習(xí)如圖1—43(a)所示，一條流量較大的常年河流由于一次洪水經(jīng)過而引起河水位上升，河水補(bǔ)給岸邊(右岸)含水層地下水，隨著河水位下降，地下水向河流排泄。圖1—43(b)表示河流流量過程線，其中t0,tp分別表示河水位開始上升和達(dá)到最高處的時(shí)間。試在圖1-43(c)上繪出岸邊含水層儲(chǔ)水體積的變化曲線，在圖1—43(d)上繪出流經(jīng)河流岸邊的流量變化曲線，在圖1-43(e)上繪出岸邊含水層地下水向河流的排泄量變化曲線。地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄舉例說明人工補(bǔ)給地下水的意義并列舉主要的補(bǔ)給途徑。試分析在相同條件下進(jìn)行人工回灌時(shí)，承壓含水層和潛水含水層的貯水能力的大小。試列舉5種含水層之間的補(bǔ)給關(guān)系，并用相應(yīng)的剖面圖表示。

泉是地下水的天然露頭。請(qǐng)(1)列舉6種類型的泉，并用相應(yīng)的水文地質(zhì)示意剖面圖表示它們的出露條件；(2)簡(jiǎn)述泉的水文地質(zhì)意義。試述泉流量動(dòng)態(tài)的控制因素。下列式子可以用來表征泉的流量動(dòng)態(tài)特征：Q=Q0e-αt

式中，Q0是泉流量開始衰減時(shí)刻的流量值；Q是泉流量衰減段任一時(shí)刻的流量值；α是衰減系數(shù)；t是泉流量衰減段時(shí)間。(1)試討論該公式所依據(jù)的是一種什么樣的模式。(2)當(dāng)Q0=3.5m3／s，t=100d時(shí)，Q=3.5m3／s，試求衰減系數(shù)α，并求t=40d時(shí)的泉流量。地下水概論第7部分-地下水的補(bǔ)給與排泄如圖1-44所示的均質(zhì)承壓含水層，所有其他條件完全相同，僅含水層滲透系數(shù)K不同，有a、b兩種情況，且Ka>Kb。