地下水補排課件

1、第七章地下水的補給與排泄Recharge，Discharge of G.W.本章內(nèi)容地下水是通過補給與排泄兩個環(huán)節(jié)參與自然界的水循環(huán)。在補給與排泄過程中，含水層與含水系統(tǒng)除了與外界交換水量外，還交換能量、熱量與鹽量。補給、排泄與徑流決定著地下水水量水質(zhì)在空間與時間上的分布。補給：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7.1 地下水的補給7.2 地下水的排泄7.1 地下水的補給活塞式下滲：均質(zhì)砂試驗，入滲水的濕鋒面整體向下推進，猶如活塞的運移。年齡較新的水推動其下的年齡較老的水，始終是“老”水先到達含水層。捷徑式入滲：粘土，水將沿著滲透性良好的大孔隙通道優(yōu)

2、先快速下滲，并沿下滲通道水分向細小孔隙擴散。平原地區(qū)降水入滲補給地下水水量為：q 降水入滲補給含水層的量；X 年總降水量；D地表徑流量；S 包氣帶水分滯留量，即水分虧缺； 稱為降水入滲系數(shù)，以水柱的mm 數(shù)表示。年降水量大則有利于補給地下水， 值較大不超過地面入滲速率的連綿細雨最有利于地下水的補給。包氣帶滲透性好，有利于降水入滲補給。包氣帶厚度過大？過小？地形坡度的大??？植被的濃密？影響降水入滲補給地下水的因素是相互制約、互為條件的整體，不能孤立地割裂開來加以分析。7.1.2 地表水對地下水的補給地表水體（河、湖、水庫等）都可以成為地下水的補給來源河流補給：因地而異（空間上），不同部位，不同巖

3、性等；因時而異（時間上），不同季節(jié)，不同補排關(guān)系？比較長年性河流與季節(jié)性河流對地下水的補給的異同點？河流補給的主要影響因素有哪些？如何確定河水對地下水的補給量？地表水補給地下水的必要條件有哪些： 有水力聯(lián)系 地表水水位高于地下水水位 河流與地下水的補給關(guān)系沿著河流縱斷面而有所變化:山區(qū)河谷深切，河水位常低于地下水位，起排泄地下水的作用（圖75a)洪水期則河水補給地下水。山前，由于河流的堆積作用，河床處于高位，河水常年補給地下水（圖75b）。沖積平原與盆地的某些部位，河水位與地下水位的關(guān)系，隨季節(jié)而變（圖75c)。而在某些沖積平原中，河床因強烈的堆積作田而形成所謂“地上河”，河水經(jīng)常補給地下水（

4、圖75d）。分析間歇性河流對地下水的補給過程：汛期開始，河水浸濕包氣帶并發(fā)生垂直下滲，使河下潛水面形成水丘（圖76a）。河水不斷下滲，水丘逐漸抬高與擴大，與河水聯(lián)成一體（圖76b）。汛期結(jié)束，河水撤走，水丘逐漸趨平，使一定范圍內(nèi)潛水位普遍抬高（圖76c）。河水補給量的大小取決于下列因素：透水河床的長度與浸水周界的乘積（相當于過水斷面）河床透水性（滲透系數(shù)）河水位與地下水位的高差（影響水力梯度）河床過水時間(用達西定律進行分析)河水滲漏補給地下水的水量，可在滲漏河段上下游分別測定斷面流量 Q 1及Q2 ，則河水滲漏量等于(Q 1 Q 2)t ， t 為河床過水時間。對于常年性河流，此滲漏量即為河

5、水補給地下水的水量；對于過水時間很短的間歇性河流，滲漏量有相當大一部分消耗于濕潤河床附近的包氣帶，將河水滲漏量當作地下水獲得的補給量，會產(chǎn)生誤差。潛水和承壓水含水層接受降水及地表水補給7.1.3 大氣降水及河水補給水量的確定1、 平原區(qū)大氣降水入滲補給量: Q = X F 1000Q降水入滲補給地下水量（m3/a）；X 年降水量(mm)； 入滲系數(shù)；F 補給區(qū)面積（km2）。2、的確定： 地中滲透儀（或蒸滲儀）; 潛水位變幅（埋藏較淺）. 需要注意的是，一個地區(qū)的植被，尤其是農(nóng)作物種植情況不同，蒸騰量很不相同，因而總降水量中有效補給地下水份額差別很大， 值就不相同，以往采用上述兩種方法求取 值

6、時，沒有注意求取與應(yīng)用 值時植被的變化，這會造成很大的誤差。因此，應(yīng)當選用植被情況不同的地段求取 值，或者選用植被條件與計算降水入滲量的條件相近的入滲皿或地段求取 值。3、山區(qū)降水與河水入滲量在山區(qū)，一般地下水的補給量地下水的排泄量： 地下水完全以大泉集中排泄：補給量 排泄量（測泉流量）； 地下水分散泄流（全部排泄）：分割河水流量過程線河水排泄量作為地下水補給量。山區(qū)的入滲系數(shù) 是全年降水與河水補給地下水的量與年降水量的比值：f 匯水區(qū)面積（km2）；X 年降水量（mm）。714 凝結(jié)水的補給飽和濕度隨溫度降低，溫度降到一定程度，空氣中的絕對濕度與飽和濕度相等。溫度繼續(xù)下降，超過飽和濕度的那一

7、部分水汽，便凝結(jié)成水。這種由氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水的過程稱作凝結(jié)作用。一般情況下，凝結(jié)形成的水相當有限。對于高山、沙漠及晝夜溫差大的地區(qū)有一定意義（如撒哈拉大沙漠晝夜溫差大于50）。 715 含水層之間的補給1、兩個含水層之間存在水頭差且有聯(lián)系的通路，則水頭較高的含水層便補給水頭較低者;2、隔水層分布不穩(wěn)定時，在其缺失部位的相鄰的含水層便通過“天窗”發(fā)生水力聯(lián)系;3、切穿隔水層的導(dǎo)水斷層往往成為基巖含水層之間的聯(lián)系通路;4、穿越數(shù)個含水層的鉆孔或止水不良的分層鉆孔，都將人為地構(gòu)成水由高水頭含水層流入低水頭含水層的通道;5、相鄰含水層通過其間的弱透水層發(fā)生水量交換，稱作越流。越流經(jīng)常發(fā)生于松散沉積物

8、中，粘性土層構(gòu)成弱透水層。含水層隔水層A 含水層潛水位B 含水層測壓水位井，虛線下濾水管井中水位716 地下水的其它補給來源建造水庫、進行灌溉以及工業(yè)與生活廢水的排放都使地下水獲得新的補給。采用有計劃的人為措施補充含水層的水量稱之為人工補給地下水。人工補給地下水的目的主要是補充與儲存地下水資源，抬高地下水位以改善地下水開采條件，同時還有以下目的：儲存熱源以用于鍋爐用水，儲存冷源用于空調(diào)冷卻，控制地面沉降，防止海水倒灌與咸水入侵淡含水層等等。人工補給地下水通常采用地面、河渠、坑池蓄水滲補及井孔灌注等方式。1透水層；2弱透水層；3地下水位；4地表水位及井中水位；5水流方向；6井人工補給地下水的方式

9、72 地下水的排泄排泄含水層或含水系統(tǒng)失去水量的過程。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721 泉泉是地下水的天然露頭，多為“點”狀，屬徑流排泄。泉的出露是地形、地質(zhì)與水文地質(zhì)條件有機結(jié)合的結(jié)果。根據(jù)補給泉的含水層的性質(zhì)，可將泉分為上升泉及下降泉兩大類。 上升泉由承壓含水層補給。 下降泉由潛水或上層滯水補給。1、下降泉(出露潛水含水層中的泉）根據(jù)出露

10、條件分為： 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2、上升泉（出露于承壓含水層中的泉）根據(jù)出露條件分為：侵蝕泉，斷層泉，接觸帶泉722 泄流當河流切割含水層時，地下水沿河呈帶狀排泄，稱作地下水的泄流?；鞣指睿和ㄟ^對河流流量過程線的分割地下水泄流量。 由于線狀排泄不集中，不易測定，故用分割法。該方法有平割、斜割、分段割、退水曲線割等。以平割為例：在流量過程線起漲點A 起引一水平線交于退水段的B 點，則圖中有陰線部分即相當于地下水泄流補給河水的量。在水文學(xué)中此水量稱作河流的基流。7.2.3 蒸發(fā)和蒸騰土面蒸發(fā)：地下水的蒸發(fā)排泄可分為兩種

11、：一種是土壤水的蒸發(fā)；另一種是潛水的蒸發(fā)。（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，猶如一臺生物抽水機）2、蒸發(fā)和蒸騰的影響因素2、蒸發(fā)和蒸騰的影響因素7.2.4 其他排泄人工取水、向其它含水層排泄、礦山排水等。地面水位礦體7.3 地下水補給與排泄對水質(zhì)的影響（1）地下水補給對水質(zhì)的影響地下水獲得礦化度與化學(xué)類型不同的補給水，水質(zhì)也因而發(fā)生變化。低礦化水的補給，則使含水層水質(zhì)淡化；高礦化水與污染水的補給，則使含水層水質(zhì)惡化。（2）地下水排泄對水質(zhì)的影響 一類是徑流排泄，其特點是鹽隨水走，水量排走的同時也排走鹽分。一類是蒸發(fā)排泄，其特點

12、是水走鹽留。補給與排泄結(jié)合，可劃分為2大類地下水循環(huán):滲入徑流型：長期循環(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；滲入蒸發(fā)型：長期循環(huán)，使補給區(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.思考題1地下水補給的研究內(nèi)容有哪些? 地下水的補給來源有哪些？2松散沉積物中存在哪兩種降水入滲形式? 二者有什么不同？3河水補給地下水時，補給量的大小取決于哪些因素？4大氣降水與地表水是地下水的兩種補給來源，從空間和時間分布上二者有什么不同？5含水層之間進行水量交換時，必須具備有水力聯(lián)系，常見的聯(lián)系形式有哪幾種？6地下水排泄的研究內(nèi)容和地下水的排泄方式有哪些？7簡述泉的分類？8地下水的補給與排泄對地下水的水質(zhì)是如何影響的？9影響大氣降水補給地下水的主要因素有哪些? 如何影響 ?10影響河水補給地下水的主要因素有哪些? 如何影響 ?11平原區(qū)確定入滲系數(shù)的常用方法有哪幾種? 各方法的使用條件是什么 ?12影響地下水蒸發(fā)的因素有哪