《水文地质学基础》第七章 地下水的补给与排泄

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Company Logo,*,Click to edit Master title style,Fundamentals of,Hydrogeoloy,水文地质学基础,第七章 地下水的补给与排泄,Recharge,，,Discharge of G.W.,主讲教师：张卫民,本章内容,7.1,地下水的补给,7.2,地下水的排泄,Company Logo,7.1,地下水的补给,补给定义,：,含水层或含水系统从外界获得水量的,过程,补给使含水层的水量、水化学特征和水温发生变化,思考：,补给获得水量后，含水层或含水系统会发生什么变化？,地下水位上升，,增加了势能,，使地下水保持不停的流动 由于构造封闭或气候干旱，得不到补给，地下水的流动将停滞,补给的研究包括：,补给来源、影响因素与补给量,地下水的补给来源有：,天然：,大气降水、地表水、凝结水,及,相邻含水层,的补给等,人类活动有关的：,灌溉水入渗、水库渗漏,及,人工回灌,7.1.1,大气降水对地下水的补给,讨论：入渗机制,？,影响因素,？,补给量的确定,？,1,、大气降水入渗机制,包气带是降水对地下水补给的枢纽，包气带的岩性结构和含水量状况对降水入渗补给起着决定性作用,目前认为，松散沉积物的降水入渗有,两种方式,：,均匀砂土层,活塞式,(piston/diffuse),含裂隙的土层,捷径式,(bypass),活塞式,:,指入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞式的运移 。,捷径式：,指入渗水通过大的孔隙通道优先入渗的情况。,Company Logo,7.1.1,大气降水对地下水的补给,湿,锋,面,t,1,t,2,地面,潜水面,活塞式,捷径式,t1,t2,Company Logo,1,、大气降水入渗机制,“,活塞式,”,入渗,适用条件：,均匀的砂土层,降水,初期,t,1,：,土层干燥，毛细负压很大，吸水能力很强，雨水下渗快，下渗速率大,降水,延续,t,2,：,土层达到一定的含水量，毛细力与重力共同作用，,下渗趋于稳定,渗润阶段,渗漏与渗透阶段,降水,再持续,：,当土层湿锋面推进到支持毛细水带时，,含水量获得补给，潜水位上升,7.1.1,大气降水对地下水的补给,降水,入渗,速率,水分分布曲线,转页,Company Logo,入渗速率随时间的变化,K,Company Logo,下渗过程水分分布,渗润阶段,渗漏、渗透阶段,Company Logo,降水入渗过程,湿,锋,面,t,1,t,2,地面,潜水面,Company Logo,7.1.1,大气降水对地下水的补给,1,、大气降水入渗机制,“,捷径式,”,下渗,空隙大小极悬殊, 捷径式下渗，新水可以超过老水，优先达含水层；, 捷径式下渗，包气带不必达到饱和即可补给下方含水层。,捷径式下渗图,t1,t2,Company Logo,2,、降水补给的影响因素,P =,R,s,+ E +S +,q,S,气候因素（,P,，,E,）,：,降水总量,降水强度,降水频率；,降水延续时间,总量大，强度适中，间隔短，时间长的绵绵细雨最有利。,温度适中，温差较小，相对湿度大，蒸发强度小。,地形,:,高与低，陡与缓,包气带岩性,:,渗透性愈大则愈有利,包气带厚度或地下水位埋深：,深与浅,其他：,植被,R,s,E,P,S,q,s,7.1.1,大气降水对地下水的补给,Company Logo,7.1.1,大气降水对地下水的补给,3,、补给量的确定方法,平原区一般采用入渗系数法（,）,降水入渗系数,多用年平均值表示,由经验与实验等方法得出,全年降水入渗补给量：,Q = P,F,1000,m,3,/a,，,mm,，无量纲，,km,2,降水入渗系数可用,入渗试验仪、地中渗透仪,来测定,自学,书中,P69-70,介绍了,水位动态法和山区降水入渗确定方法,Company Logo,双环入渗试验装置,双环注水法,-,剖面图,连续降水,Company Logo,地中渗透仪结构图,Company Logo,7.1.2,地表水对地下水的补给,地表水对地下水的补给（要求以自学为主）,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），不同部位补排关系；,因时而异（时间上），不同季节补排关系,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？,透水河床长度与浸水周界的乘积、透水性、水位差、过水时间等。,如何确定河水对地下水的补给量？,上下游断面流量测定,。,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,潜水与承压水接受,大气降水与地表水,的差异？,季节性河流,河流不同部位,Company Logo,季节性河流补给地下水,Company Logo,河流不同部位地表水与地下水之间的补给关系,地上河,Company Logo,7.1.3,含水层之间的补给,越流,地下水量的内部转化,潜水,承压水之间的补给,思考题：,图,7-11,（右图）中泉水的大小与哪些因素有关！,越流,Company Logo,越流,（,Leakage,）：具有一定水头差的相邻含水层，通过其间的弱透水岩层发生水量交换的过程,经常发生于松散沉积物中，粘性土层构成弱透水层,越流量如何计算？,P73,Company Logo,含水层通过,钻孔,发生水力联系,地下水的其它补给来源？自学,p74,含水层通过,导水断层,发生水力联系,含水层之间的水力联系,Company Logo,7.2,地下水的排泄,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）,前三种排泄方式称为,径流排泄,，与,蒸发排泄,的,区别,：,径流排泄：,水分（盐分）呈液态同时排出,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。,7.2 .1,泉,spring,泉的定义：,是地下水的天然露头，,在地形面与含水层或含水通道相交点，地下水出露成泉，,多为,“,点,”,状，属,径流排泄。,泉的类型：,据补给泉的含水层性质可将泉划分为,上升泉、下降泉,两大类。,1.,下降泉,(,出露潜水含水层中的泉）,根据出露条件又将下降泉分为：,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,下降泉,Company Logo,下降泉,侵蚀泉：,a,、,b,地形切割到潜水面,接触泉：,c,地形切割至隔水底板,溢流泉：,d,、,e,、,f,、,g,水流在前方受阻，水位抬升，而溢流成泉（,透水性变弱、隔水地板隆起,）,a,b,c,d,e,f,Company Logo,上升泉,2.,上升泉（出露于承压含水层中的泉）,上升泉根据出露条件分为：,侵蚀泉,h,，断层泉,i,，接触带泉,j,下降泉,h,i,j,g,Company Logo,7.2.1,泉,spring,3.,研究泉的意义？,直接,得到水文地质资料；,间接,分析出水文地质信息。,通过泉的出露标高、流量、动态、温度、水化学，可以综合分析与泉水成因有关,地质、水文地质条件：, 确定地下水位标高；,利用泉的流量大小，,判别岩层的含水性（透水性），确定,含水层和隔水层,；,确定含水岩层的补给，,地下水循环深度（泉的温度）,；,判别地质构造、断层及其导水性；,根据泉流量大小或水化学，判别地下水补给与径流条件,；,供水水源（直接利用）,。,Company Logo,山东济南百脉泉,在实际中泉的成因与定名是比较难判定的,P76-77,为济南泉群成因条件分析,-,请自学,Company Logo,河流切割含水层时，地下水向河流的排泄，称为泄流,地下水的泄流量可通过分割河流流量过程线的方法确定,（选定一断面，定期测量河水流量）,7.2.2,泄流,Company Logo,7.2.3,蒸发和蒸腾,蒸发与蒸腾,e,vaporation &,evapotranspiration,土面蒸发：,潜水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）,Company Logo,7.2.3,蒸发和蒸腾,1,、土面蒸发过程,包气带水分直接耗失,降低包气带水分含量，加大亏损量，潜水通过支持毛细水带将水传输到包气带蒸发，使地下水位下降。,毛细上升速度,:,蒸发速度大于毛细水上升速度，则支持毛细水带下降，,V,C,上升，至蒸发速度,V,E,V,C,时，维持稳定的蒸发排泄，排泄的结果，水分不断消耗，,地下水位下降，盐分不断积累在土层上部！,Company Logo,L,有蒸发,无蒸发,土面蒸发过程,-,毛细水上升消耗过程,Company Logo,7.2.3,蒸发和蒸腾的影响因素,1.,气候因素：,干燥，气温高，蒸发量愈大,2.,地下水位埋深：,超过蒸发极限深度,则蒸发,0,如：华北地区，水位埋深,5m,，基本不考虑蒸发,干旱地区，极限水位埋深大；湿润地区极限埋深小,3.,包气带岩性：,Company Logo,7.2.3,蒸发和蒸腾的影响因素,3.,包气带岩性：,包气带岩性主要通过其对毛细上升高度与速度的控制而影响潜水蒸发,蒸发与毛细上升速度,Vc,= K,I,有关,问：,容易产生盐碱化的是哪类土？,岩性,砂砾石,粉砂,亚砂,粘土,K,大,中,小,极小,h,c,小,/,极小,中,大,很大,V,c,小,大,中,小,Company Logo,7.2.4,蒸发量的测定方法,地中渗透仪,潜水位动态,经验公式,地 中 渗 透 仪 结 构 图,测蒸发量,Company Logo,7.2.5,地下水的补给和排泄对水质的影响,1,、地下水循环分类,根据地下水的补、排特征，地下水循环分,为两类：,渗入,径流型循环：,入渗补给，径流排泄（泉、泄流等）为主。,渗入,蒸发型循环：,入渗补给，蒸发排泄为主。,2,、地下水的补、排对水质的影响,对于渗入,径流型循型：,排泄时，由于水、盐同时带走，长期,循型,的结果是易溶组分流失，水质向淡化的方向发展。,对于渗入,蒸发型循环：,排泄时，由于水走，盐留，长期,循型,的结果是，水质向咸化的方向发展。,第七章结束,Company Logo,本章内容,7.1,地下水的补给,7.2,地下水的排泄,Company Logo,