8第八章 地下水的补给与排泄.doc

第八章 地下水的补给与排泄补给：recharge径流：runoff排泄：discharge81概述补给获得水量含水层径流排泄失去水量补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。 地下水通过补给与排泄，获得、消耗并重新分布能量，保持不断流动和循环交替。 地下水通过补给与排泄，获得与消耗并重新分布可溶气体及盐量，更新溶滤能力。 地下水通过补给和排泄，保持不断流动循环支撑有关水文系统和生态环境系统正常运行。82 地下水的补给补给研究补给源补给条件补给量大气降水地表水凝结水其它含水层等人为补给农田灌溉水库渗透专门性的人工补给补给饱水带获得水量的过程。1 大气降水（precipitation）以松散沉积物为例，讨论降水入渗补给地下水的过程。包气带截留的水量，用于补足降水间歇期由于蒸散造成的水分亏缺。一次降水过程，除去植被截留以及包气带截留外，大气降水量最终转化为3部分：地表径流量、蒸散量及地下水补给量(图8.1)。一次降水过程中，包气带水分变化及其对地下水补给的影响(图8.2)。入渗机理：1）活塞式下渗（piston type infiltration）GreenAmpt模型：求地表处的入渗率（稳定时vK）（P48,公式6.11；P72，图8.3），累积入渗量。2）捷径式下渗（short-circuit type infiltration），或优势流（preferential flow）。降水地下水储量增加地下水位抬高势能增加。降水转化为3种类型的水： 地表水，地表径流（一般降水的10 20%产生为地表径流）； 土壤水，腾发返回大气圈（一般大于50%的降水转为土壤水，华北平原有70%的降水转化为土壤水）； 地下水，下渗补给含水层（一般20 30%降水渗入地下进入含水层）。因此，落到地面的降水归结为三个去向：（1）地表径流；（2）土壤水（腾发返回大气圈）；（3）下渗补给含水层。入渗补给地下水的水量：qx=p-D-S式中：qx降水入渗补给含水层的量；p年降水总量；D地表径流量；S包气带水分滞留量。单位：mm水柱。大气降水补给地下水的影响因素：降水入渗系数（a）补给地下水的量与降水总量之比。 （小数或%表示）式中：为入渗系数，无因次；qP为年降水单位面积补给地下水量，mm；P为年降水量，mm。一般a =0.2 0.4。定量计算（入渗系数法）：Q=apF1000 （注意单位统一，p：mm/a，F：km2，Q：m3/a）影响降水入渗补给的因素： 年降水量大小：雨量大，a大；雨量小，a小； 降水强度及其时间分布：间歇性的小雨，构不成对地下水的有效补给（如华北平原，一次降水脱盐量时土壤盐渍化。强烈蒸发条件下地下水浓缩盐化。不合理的灌溉，使潜水面抬升，原先没有盐渍化的土壤产生盐渍化次生盐渍化。影响潜水蒸发的因素： 气候：愈干燥，蒸发量愈大（定量：蒸发量E与气象因素的关系式）； 潜水面埋深：埋深小，E大；埋深大，E小（E=0，极限地下水埋深）（定量：E与埋深的关系，阿维里扬诺夫公式）； 岩性：砂：毛细上升高度小（不利于蒸发）；粘土：毛细上升速度太慢（不利于蒸发）；亚砂土、粉砂土：毛细上升高度较大，速度快蒸发强烈。4蒸腾（transpirationT）叶面蒸发蒸腾。根系吸收水分叶面蒸发。生产1kg小麦，需耗水1200 1300kg。实际工作中：土面蒸发量E、植物蒸腾量T，常常作为一个量来计算，称为腾发量ET（evapotranspiration）或蒸散量。具体计算ET的方法：可参阅有关农业气象方面的著作。5人工排泄用井孔开采地下水、矿坑疏干、开发地下空间排水、农田排水等，都属于地下水人工排泄。随着现代化进程，我国许多地区，尤其是北方工农业发达地区，大强度开采地下水已经引起一系列不良后果，导致河流基流消减甚至断流，损害生态环境，引起与地下水有关的各种地质灾害。地下水的补给水量：增加水质： 低矿化水的补给地下水淡化 污水：工业废水、生活污水地下水污染 沿海地区：过量开采淡水咸水入侵地下水的排泄 蒸发排泄：水走盐留（只排水，不排盐），TDS增高 径流排泄：泉、泄流等方式盐随水走（排水的同时排盐） 地下水淡化84 含水层之间的补给和排泄常见的含水层(含水系统)之间水力联系的方式有：含水层之间通过叠合接触部分发生补给(排泄)，如图8.14a，b所示；含水层之间通过导水断裂发生补给(排泄)，如图8.14c所示；含水层之间通过穿越其间的井孔发生补给(排泄)，如图8.14d所示；含水系统内部通过弱透水层越流而形成统一水力联系(图8.14e)。松散沉积物中，通过粘性土弱透水层越流，沟通砂砾含水层，构成具有统一水力联系的含水系统。值得注意的是，松散沉积物含水系统中，通过含水层顺层输运的水量，往往没有经由弱透水层的越流量大。思考题1. 地下水补给?2. 凝结作用?3. 地下水排泄?4. 泉?5. 上升泉?6. 下降泉?7. 侵蚀(下降)泉?8. 接触泉?9. 溢流泉?10. 断层泉?11. 接触带泉?12. 地下水的泄流?13. 试解释图8.3所示入渗速率随时间变化的原因。14. 利用定水位埋深的地中蒸渗仪求取降水入渗系数时，可能产生哪些误差?原因是什么?15. 降水分别以活塞式或捷径式入渗时，对地下水补给有何不同?16. 平原中微小的地形起伏，对于降水补给地下水有何影响?17. 试分析地下水径流条件对干旱半干旱地区水土盐化的影响。18. 湿润平原区的潜水同样存在蒸发消耗，为什么水土不会盐化?19. 试分析图8.14中影响含水层之间补给(排泄)量的因素。20. 补给、径流、排泄是地下水参与自然界 的重要环节。21. 地下水补给的研究包括 、 与 。22. 地下水的天然补给来源有 、 、 、 。23. 与人类活动有关的地下水主要补给源有 、 以及专门性的 。24. 松散沉积物中大气降水的入渗有两种方式： 、 。25. 降水转化为3种类型的水： 、 、 。26. 落到地面的降水，归根结底的三个去向是 、 和 。27. 影响大气降水补给地下水的因素主要有 、 、 、 和 。28. 由于地表水归根结底来源于大气降水，所以 的多少决定一个地区地下水资源的多少。29. 研究含水层的排泄包括 、 与 等。30. 地下水的天然排泄方式有 、 、 、 、 。31. 根据补给泉的含水层性质，可将泉分为 及 两大类。32. 根据泉的33. 成因，下降泉可分为 、 与 。34. 上升泉按其成因可分为 、 与 。35. 影响潜水蒸发的因素是 、 、 及 。36. 将补给、排泄结合起来，我们可以将地下水循环划分为 和 两大类。37. 地下水补给的研究内容有哪些?地下水的补给来源有哪些？38. 松散沉积物中存在哪两种降水入渗形式？二者有什么不同?39. 河水补给地下水时，补给量的大小取决于哪些因素?40. 河水补给地下水时，补给量的定量计算方法？41. 地表水对地下水的补给，在山区与平原有什么不同？42. 大气降水与地表水是地下水的两种补给来源。从空间和时间分布上二者有什么不同？43. 地下水开采后，由于水位的下降，其补给将发生怎样的变化？44. 潜水、承压水接受补给的特点？45. 平原区大气降水补给地下水水量的确定方法？46. 山区如何确定地下水的补给量？47. 为什么平原区计算含水层的补给量时，越流量往往不容忽视？48. 含水层之间进行水量交换时，必须具有水力联系，常见的联系形式有哪几种?49. 地下水排泄的研究内容和地下水的排泄方式有哪些?50. 简述泉的分类？51. 地下水的补给与排泄对地下水的水质是如何影响的?52. 影响大气降水补给地下水的主要因素有哪些？如何影响?53. 影响河水补给地下水的主要因素有哪些？如何影响?54. 如何确定地下水的泄流量？55. 平原区确定入渗系数的常用方法有哪几种？各方法的使用条件是什么?56. 画图说明泉的分类?57. 影响地下水蒸发的因素有哪些？如何影响?58. 水位埋藏浅的平原或盆地，潜水蒸发会产生什么结果？59. 有一潜水含水层，潜水位为10