水文地质全书重点

第六章地下水的补给、排泄和径流

学习目的和要求：掌握地下水的补给来源、影响因素及其计算方法，掌握地下水的排泄方式及其影响因素和地下水径流条件。

补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。其中，地下水的补给指含水层或含水系统从外界获得水量的过程；地下水的排泄指含水层或含水系统失去水量的过程；地下水的径流指从获得水量到失去水量所经历的过程。

第一节 地下水的补给 研究地下水的补给时，实际上我们研究的是地下水的补给条件。

地下水的补给条件：指地下水的补给来源、补给方式、补给区的面积及边界、影响补给的因素、补给量等。

一 大气降水对地下水的补给 １ 具备条件

包气带透水

包气带不透水时，要有通道勾通含水层与地表的联系。

２ 机制 入渗过程

渗润阶段 降水初期，如果土壤干燥，下渗水主要受静电引力引力作用，受土颗粒吸附形成结合水，结合水的饱和，即本阶段的结束；

渗漏阶段 随着土壤含水量增大，分子作用力（静电引力）由毛管力和重力作用取代，逐渐充填岩土孔隙及下渗，直到重力起主导作用。

渗透阶段 孔隙水分近于饱和，水主要受重力作用稳定流动。

入渗水的垂向分布 入渗方式：（1）活塞式 均匀；（2）捷径式 通过通道入渗，如裂隙。

降水转化为3种类型的水：（1）地表水；（2）土壤水；（3）地下水。 3 影响降水补给的因素

（1）降水特征：年降水量，降水强度时程分配，时间越长，越有利于补给。 这里和水文学中有区别，水文学中时间越长，入渗率减少，因水文学中的下渗是指进入包气带，而这里指进入含水层，水文学中指某时刻的速率，这里是含水层能得到的总量。

（2）包气带特征 可以从达西定律分析

岩石透水性；包气带厚度适中，太深水多滞留于包气带，太小含水层厚度受限；

（3）降雨前期土壤含水量； （4） 地形地貌 地形坡度 （5）接受补给区的面积 （6）植被

总之，降水时间越长，降水强度适中，坡度平缓，植被较好包气带厚度适中分布面广，补给条件好。上述五个因素中，前两个起决定性作用。 二 地表水对地下水的补给

1 具备条件 地表水位高于地下水位。

2 主要补给地段 （1）山区：一般排泄地下水（河水位低于地下水位），洪水期：补给地下水；（2）山前：常年补给地下水（河水位高于地下水位）；（3）平原：河水补给地下水（“地上河”）。所以，大河下游地段；干旱地区；河床下有良好透水层或构造破碎带；水库、水池附近。 3 影响地表水向地下水补给的因素

地表水与地下水的水位差； 透水河段长度与湿周； 河床的透水性； 河流流量；

交替补给时，洪水延续时间的长短。

4注意两点：

（1）地表水和大气降水对地下水的补给不同，

大气降水是面状均下，时间有限，而地表水为线状，集中在地表水的周边，时间上以长为主；

地表水和地下水的补给可以互相转化，随时间转化，随河段转化。 （2）大气降水、河水补给地下水水量的确定

1）平原区：① 大气降水入渗补给量：Q=X·α·F ·1000；

式中 Q 为补给量 M3/a

α为入渗系数 其值等于年入渗补给量除以年降水量，无因次； F 为补给区的面积 KM，常用集水面积计算，集水面积可从地形图中

圈出；

X 年降水量mm。

② 河水补给量：a 达西定律：qx=KωI；b 断面测流：qx=Q上-Q下。

2）α的确定：降水入渗系数（α）——补给地下水的量与降水总量之比。 ① 地中渗透仪（或蒸渗仪）；② 潜水位变幅（埋藏较浅）。

3）山区：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。

三 含水层之间的相互补给

1 补给方式有三种

（1） 通道 天窗，即相对隔水层尖灭处；断层；钻孔。 （2） 直接补给 潜水承压水互补；基岩山区侧向补给 （3）越流补给

2 通过弱含水层的补给，要弄清谁补给谁，在水的密度相同时，高水位补给低水位，不一定是高的含水层补给低的含水层。

四 人工补给及人类活动对地下水的补给

人工补给 指有目的的利用工程手段使地表水进入含水层。 而人类活动对地下水的补给指引水渠道的渗漏，灌溉水的入渗，水库的渗漏，排污，城市上、下水道的漏失等，使地表水补给含水层。

人工补给的优点

增加了地下水资源，控制了地面沉降，改善了水质，调节了水温。 人工补给的方法

地面入渗法，引蓄地表水自然入渗；

地下灌注法，对较深含水层把地表水通过钻孔注入含水层。 人工补给的必要条件 含水层透水性好，入渗法包气带厚度一般１０－２０米。不得有稳定隔水层，水源成分适于补给（铁、锰、硫酸根离子要少）。

人类活动影响目前主要是灌溉和渠道渗漏，因主要目的还是为了补给地下水，因此喜忧参半，分析其补给，可参照降水及地表水。 五 凝结水补给

主要取决于空气的湿度及温差，一般仅对干旱地区生态环境有意义，气温湿润地区一般不考虑这一补给，因水量有限，不多讲。对于高山、沙漠及昼夜温差大的地区有一定意义。 六、其它补给来源

（1）农田灌溉；（2）人工补给地下水。

此节讲了补给水源有五种，主要补给源及补给具备条件，补给量的确定，补给方式，影响补给的因素等，统称补给条件，以后研究某一地方的补给时，首先要考虑有哪些补给源，结合该地区具体谈其影响补给的因素，最后落脚到补给量。

第二节 地下水的排泄

排泄形式：泉、泄流、蒸发、人工、越流

一 泉

地下水的天然露头。为什么会露头？在地形面与含水层或含水通道相交点，地下水出露成泉。 １泉的出露条件

含水层被河流或沟谷切割；

地下水在水平运动方向上由于某种原因受阻，水位升高，溢出地表； 隔水层隆起，含水层变薄，

由于岩脉的侵入，地下水沿接触带出露。

泉的出露的地形、地质等水文地质条件密切相关。

泉要出露，首先要有适宜的地形、地质条件，第二含水层水位要高于、最少是等于出露点的地形标高。

在山区、丘陵等地区，褶皱强烈，地形隆起，断裂发育，侵蚀切割较深，故山区泉多，成为山丘地区地下水主要排泄方式。 2 泉的分类

泉的分类依据很多，划分的类型多达几十种，下面仅讲目前常用的分类依据及所划分的类型。泉的分类：（1）按含水层性质；（2）按出露原因。

以泉的排泄的含水层（地下水）的性质划分 上升泉 下降泉

如何判断泉的性质，实际是如何判断承压含水层和潜水含水层的问题。 对下面现象的综合分析有助于确定泉的性质。 泉的流量（与地形综合考虑） 泉水动态（访问） 泉水温度