地大水文地质学基础-课件

FundamentalsofHydrogeology

水文地质学基础

教材与参考书教材：《水文地质学基础》-张人权等编著，地质出版社，2011版

参考书：1.《水文地质学基础》-崔可锐等编著，合肥工业大学出版社，2010版

2.《水文地质学原理》-PaulF.Hudak著，郭清海王知悦译，高等教育出版社，2010年版3.各种版本的水文地质教材：应用水文地质学等第1章绪论目的与要求：（1）掌握水文地质学的研究对象与研究内容；（2）了解学科发展历史和趋势；（3）掌握地下水功能。本章内容

1.1水文地质学的研究对象和内容

1.2地下水的功能

1.3水文地质学发展简史

1.4当代水文地质学的特点

1.5本课程的主要内容第1章绪论1.1水文地质学的研究对象（Thescopeofhydrogeology）地表水

１江、河、湖、海、渠、坑、塘等洼地

2地壳浅部（十几公里，主要1～2公里）

矿物结晶格架

岩浆源

地幔带

地下水（含水层、冻土区、冰川等）3大气层

生物体内

大气水生物水水的赋存1.1水文地质学的研究对象（Thescopeofhydrogeology）地下水圈

地表以下至地幔带，各个深度之间的水具有一定的水力联系，从而构成一个统一的含水整体，即地下水圈。1.1水文地质学的研究对象（Thescopeofhydrogeology）水文地质学：是研究地下水及其流经岩石地层的科学。hydrogeology

groundwater2.水文地质学的研究内容：它研究地下水与周围环境及人类活动的相互作用下，其水质、水量的时空变化规律；并研究如何运用这些规律兴利除害，造福于人类。1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响地下水是水资源组成部分其主要功能（functions）为：1、地下水是一种宝贵的资源2、地下水是一种重要的地质营力3、地下水是不可忽视的致灾因子4、地下水是活跃灵敏的生态环境因子5、地下水是地球内部地质演变的信息载体1、地下水是一种宝贵的资源-供水水文地质学a)供水水源——

优点：分布广，动态变小，洁净，不易污染据报道：陆地一半为干旱、半干旱地区1/3耕地，2/3牧区水源不足城市供水不足，近来更有增加趋势世界上，阿拉伯国家-进口雨水，中东的长期摩擦一是石油，二是水

80年代以来，我国城市缺水总体也愈来愈严重，很显然：水资源的欠缺严重制约着国民经济的可持续发展北京地区，2017年五月为止，地下水埋深26.41米，比2016年同期回升15cm；2015年以前，每年地下水水位每年下降1m1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）我国西北缺水剪影1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）我国耕地与农村用水60%全国60%的耕地全部或部分使用地下水灌溉95%全国95％以上的农村饮用地下水1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）1、地下水是一种宝贵的资源-地热学内容b)液体矿产（liquidmining）

地下水高含盐类或稀有元素，开发提炼具有工业开采价值如四川自贡，三叠纪岩层中的卤水，每升达300g之多医疗或健身功能的矿泉水（Naturalmineralwater）疗养院，天然矿泉水厂，啤酒厂等—寻找特殊功能的水资源开发提取一定的能量（热能，冷能）地下水地下水的露头──泉井，往往具有冬暖夏凉的特点，地球浅层是常温带─保温作用，起到“冬灌夏用，夏灌冬用”地球是个天然热库──可以供热，供取暖等用处1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）2、地下水是一种重要的地质营力

——地壳内能量、热量的传输者传递应力：水为诱发地震，地质灾害是地下水作用人工地震预报──观测地下水地球是个天然热库——在地质循环和水文循环中传输地壳内部的能（热）量的传输者1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）3、地下水是不可忽视的致灾因子-地下水与环境内容a、水位下降1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）3、地下水是不可忽视的致灾因子-地下水与环境内容1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）B、泉涌断流：泉水年平均流量与市区岩溶水年平均水位相关系数R0.97，与市区岩溶水年平均开采量的相关系数R0.84。要保持泉水正常喷涌，岩溶水水位最低值为28.5m，相应开采量和泉流量分别为22.37万m3/d和

19.66万m3/d。3、地下水是不可忽视的致灾因子-地下水与环境内容1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）美国加州地面沉降3、地下水是不可忽视的致灾因子-地下水与环境内容1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）3、地下水是不可忽视的致灾因子-地下水与环境环境内容地下水会引发各种灾害：岩土体位移、水库诱发地震、地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷、潜蚀管涌、矿坑与隧道突水、海水入侵含水层、石窟文物损坏、水质病和水污染等。1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）4、地下水是活跃灵敏的生态环境因子地下水是影响生态与环境的重要因素之一地下水的变化往往会打破原有的生态平衡，使环境发生变化──即可以有益，也可以是有害的有害的例子：农业用水不当的次生盐渍化、不统一开采，河西走廓的民勤县，绿州变沙漠、过量开采地下水──地面沉降（上海、天津）、海水入侵，地面岩溶塌陷，地下水污染等地下水与其周围的环境，人、水、热、动是个相互依存的有着内在联系的生物生存链，打破一个环节就会引起或正或负的反馈（报复）1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）4、地下水是活跃灵敏的生态环境因子地下水利用产生的环境问题：沙化荒漠化加重1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）地下水污染主要分布在城区附近和地表水污染严重的地区地下水利用产生的环境问题：地下水污染1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）5、地下水是地球内部地质演变的信息载体由于是应力传递者，同时又是在流动——所以地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息强的溶剂：在地质循环和水文循环中化学组分溶解，传递到适宜的部位沉淀（沉积）：成矿如找矿、找油、地震预报、地质演变1.2地下水的功能（Functionsofgroundwater）1.3水文地质学发展简史（Briefhistoryofhydrogeology）四个时期：1856年以前的萌芽时期，1856年至本世纪中叶的奠基时期，20世纪中叶至今的发展时期，21世纪的转变时期。萌芽时期：由逐水而居到凿井取水一大转折

-

距今约570年，最古老的水井是浙江余姚河姆渡井，虽然深度只有1.35m，但却用20多根圆木支撑保护，结构精巧-在公元前约20年的我国汉代，在四川为开采卤水-法国帕利斯(B.Paliss，1501589、珀若（P.Perraut,1601680、马里奥特(E.Mariot，160168）和中国的徐光启等先后提出了井泉的水来源与降水或与河水有联系坎儿井1.3水文地质学发展简史（Briefhistoryofhydrogeology）四个时期：1856年以前的萌芽时期，1856年至本世纪中叶的奠基时期，20世纪中叶至今的发展时期，21世纪的转变时期。奠基时期：1856年，达西定律--地下水定量计算——奠定了水文地质学的基础；-1863年，法国人裘布依(A.Dupuit，1804－1866）提出了地下水稳定井流公式；–

1886年，奥地利的福希海默（P.Forchheimer,1852－1933)绘制了地下水流网；-30年代，马斯卡特(M.Muskat)等根据水流与电流的相似性，提出用电流模拟连续介质中；–1912年，德国人凯尔哈克(K.Keilhnck)进行了地下水和泉的分类；–

二十世纪20年代至30年代，美国人迈因策尔(O.E.Meinzer)对美国地下水作了总结性描述；大致在二十世纪中叶，有关地下水赋存、运动、补给、排泄、起源、水化学以及水量评价等方面，已有了一套比较完整的理论与研究方法，水文地质学已经确立为一门成熟的学科1.3水文地质学发展简史（Briefhistoryofhydrogeology）四个时期：1856年以前的萌芽时期，1856年至本世纪中叶的奠基时期，20世纪中叶至今的发展时期，21世纪的转变时期。发展阶段：二次世界大战战后，科学技术推动生产力迅猛发展以及人口的急剧增长

-上世纪40年代到60年代，雅可布

C.E.Jaco及汉图什.S.Hantus等研究了松散沉积物承压含水层的越流现象，发现原先认为是不透水的“隔水层”，实际上是透水能力比较微弱的弱透水层；-1954年，博尔顿

N.S.Boulto发现潜水位下降过程中非饱和带滞后释水现象-1956年，斯图尔曼

R.W.Stallma开始将数值法应用于水文地质计算60年代华尔顿

W.C.Walto首次将电子计算机引入水文地质数值模拟-60年代，同位素技术开始用于解决某些水文地质问题1.3水文地质学发展简史（Briefhistoryofhydrogeology）四个时期：1856年以前的萌芽时期，1856年至本世纪中叶的奠基时期，20世纪中叶至今的发展时期，21世纪的转变时期。转变时期：核心内容的转变，可持续发展观的提出计算机技术的发展，在地下水模拟、规划管理等推进各种科学方法（遥感、系统论、信息论、控制论等）的引入和应用。1.4当代水文地质学的特点(Thefeaturesofmodernhydrogeology)水文地质学——水资源的核心课程1）核心课题转移2）研究视野扩展3）研究目标改变4）研究内容扩展5）研究思路的改变6）多学科交叉渗透成为主流7）多技术手段的应用8）学科性质的转变1.5本课程的主要内容

通过课堂讲授、课外作业和讨论，主要传授岩土中的空隙和水；地下水的赋存；地下水运动的基本规律渗流基本理论、重力水运动的基本规律、流网、包气带水、井水力学；地下水形成的化学作用及水化学分析表示方法；地下水的补给与排泄；地下水系统；地下水动态与均衡；孔隙水、裂隙水和岩溶水的基本特征；地下水的污染与处理。

本章思考题：你家乡的主要饮用水水源有哪些？本专业的相关期刊

–

、水文地质工程地质–

、工程勘察–

、水利学报中文期刊

外文期刊–《WaterResourcesResearch》–《GroundWater》–《JournalofHydrology》第2章地球中水的分布与循环

DistributionandCycleofWaterontheEarth第2章地球中水的分布与循环目的与要求：（1）了解地球中水与量的分布、我国的水循环状况与水量分布特征；（2）掌握水文循环与地质循环的概念。本章内容

2.1地球中水的分布

2.2地球中水的循环

2.3中国水资源概况

2.4中国地下水概况第2章地球中水的分布与循环2.1地球中水的分布（WaterdistributionoftheEarth）2.1地球中水的分布（WaterdistributionoftheEarth）地球浅部的水及所占比例水体种类亿km3%淡水亿km3%海洋水13.3896.5400地表水0.24251.750.241769.0地下水0.23701.710.108330.9土壤水0.000160.0010.0001650.05大气水0.0001290.00090.0001290.04生物水0.0000110.000010.0000110.003总储量13.861000.3503100淡水占全球水量的2.5%2.1地球中水的分布（WaterdistributionoftheEarth）CompanyLogo冰冻\积雪冰冻\积雪地下水河湖水淡水2.5%咸水97.5%2.2地球中水的循环（WatercycleoftheEarth）地球上各层圈的水，处于不断相互转换之中水循环分为：水文循环、地质循环水文循环—地球浅表，转换交替迅速。（重点讨论）地质循环—发生于大气圈到地幔之间，转换交替缓慢。2.2地球中水的循环（WatercycleoftheEarth）水文循环（hydrologiccycle）

(1)定义：大气水、地表水和地壳浅表地下水之间的水分交换。

水文循环示意图——环节或要素

(2)水文循环的划分循环路径不同：

大循环（海-陆）、小循环（海-海，陆-陆）时空尺度不同：

全球水文循环、流域水文循环、水-土-生系统水文循环

(3)水文循环的运动规律海洋的蒸发量大于降水量陆地的降水量大于蒸发量大陆输入水汽量与输出水量基本平衡水文循环示意图转下页2.2地球中水的循环（WatercycleoftheEarth）水文循环示意图降水蒸发径流水汽输送入渗蒸发降水水汽输送思考：水文循环发生的动力条件是什么？2.2地球中水的循环（WatercycleoftheEarth）(4)水文循环的作用：通过循环—水的质量得以净化、水的数量得以再生

水资源不断更新与再生，可以保证在其再生速度水平上的永续利用──也是可持续发展保证

(5)影响水文循环的因素气象因素自然地理条件人类活动等

结果：有利于蒸发，不利于径流，促进内陆水文循环2.2地球中水的循环（WatercycleoftheEarth）地质循环（geologicalcycle）

定义：发生于大气圈到地幔之间的水分交换水的地质循环2.2地球中水的循环（WatercycleoftheEarth）地质循环（geologicalcycle）

定义：发生于大气圈到地幔之间的水分交换（过程：初生水的形成；在地幔下降流区，含有大量水的地壳岩块沉入地幔，使地幔得到浅层圈水的补充；此外，地质循环还发生在成岩、变质、风化等作用过程中。水文循环与地质循环的区别1水文循环发生于地球浅层圈，是H2O分子态水的转换2水文循环速度快、更替较快3水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等有极大的影响，是水文学与水文地质学的研究重点。4地质循环发生于地球浅层圈与深层圈之间，常伴有水分子的分解与合成。5地质循环速度缓慢。2.2地球中水的循环（WatercycleoftheEarth）水均衡（后面细讲）

定义：区域水循环中的各个环节量化。过程：一个水文系统流进的水量（I）减去流出的水量（O）一定等于水储量的变化（△S）。I﹣O=△S8004002005012003000200016001200800600400200502.3中国水资源概况（AnoverviewofwaterresourcesinChina）中国的大气降水22781139570全国平均值全国平均值的一半全国平均值的四分之一人均淡水资源m33394603864452198209115018894141113204836033452981125018751391266830291812375451530628782544248011074090298120102.3中国水资源概况（AnoverviewofwaterresourcesinChina）我国各省人均淡水资源2.3中国水资源概况我国水资源特点：（1）降水偏少，年总降水量比全球平均降水量少22%；（2）人均水资源量偏低；（3）空间分布不均匀，东部丰富，西部贫乏；（4）季节及年际变化大，旱涝灾害频繁；（5）水质污染较严重。2.4中国地下水概况（AnoverviewofgroundwaterinChina）2.4.1地下水的供水意义：1）分布广泛2）变化稳定3）具有天然调节性4）水质良好5）易于开发利用2.5与水文循环有关的气象、水文因素(自己回去了解）1气象因素

（1）大气圈结构

a.空气组成：氮78%；氧21%；水汽及其它1%b.水汽分布不均匀：赤道2.6%（v/v）;北纬70度0.2%；90度0.9%；垂向分布，3.5km以内70%，5km以内90%。

c.分5层：对流层、平流层、中间层、热层、外层

（2）大气热源

a.太阳辐射：8.16J/(cm2Min)

反射或散射回太空42%；大气吸收15%；地面接收43%b.地表是大气的二次热源，直接影响大气物理状态变化。2.5与水文循环有关的气象、水文因素1气象因素

（3）主要气象要素

a.气温:随时间的变化，昼夜变化、季节变化、多年变化；随空间的变化，水平变化、垂直变化。

b.气压:大气的质量施加在地表或地表物体上的压力，常用毫米水银柱高度表示。（一个大气压，760mm汞柱高，105

Pa）

c.湿度:大气中水汽含量表示法。绝对湿度(m或e)：重量表示法、压力表示法饱和水汽含量(M或E):某一温度下，空气中可容纳的最大水汽数量，称为该温度下的饱和水汽含量。相对湿度（r）：绝对湿度(m或e)与饱和水汽含量(M或E)之比（百分数）。

2.5与水文循环有关的气象、水文因素（3）主要气象要素

d.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。影响因子：气温、气压、相对湿度、风速；测量仪器：蒸发皿，强度mm/a；包括水面蒸发、土面蒸发、叶面蒸发，通常以水面蒸发量的大小表征一个地区的蒸发强度。

e.降水:雨量计，大小mm，地区丰富程度mm/a

与水文循环有关的气象、水文因素径流

定义：系指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。

分类：地表径流、地下径流。地表径流系统术语：水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成一个地表径流系统，称为水系。流域：一个水系的全部集水区域，称为该水系的流域。分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连线即为分水线，又称分水岭。另外，还有支流、干流等。

地下径流系统术语：地下水盆地、地下水流系统、分水岭、含水层边界等。与水文循环有关的气象、水文因素2径流

径流特征值：

流量(Q):系指单位时间内通过河流某一断面的水量，单位为m3/s。流量Q等于过水断面面积F与通过该断面的平均流速V的乘积。

Q=V·F(m3/s，俗称一个流量)

径流总量(W)：系指某一时段T内，通过河流某一断面的总水量，单位为m3。

W=Q·T（流域年总产量）径流模数(M)：系指单位流域面积F（km2

）上平均产生的流量，单位为L/s·km2。

M=Q/F·103

（流域单产量）与水文循环有关的气象、水文因素径流

径流特征值：径流深度(Y)：系指计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度，单位为mm。Y=W/F·10-3

径流系数((α):为同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。

α=Y/X（无量纲，以小数或百分数表示）

与水文循环有关的气象、水文因素

轻了排除作业：1.在电子表格中编织程序完成下列单位换算，英尺（feet）、英寸（inches）、英里（miles）、毫米（millimeters）、厘米（centimeters）、米（meters）以及千米（kilometers）。2.一个蒸散测渗计在一年的实验后轻了839.4kg。它敞开的表面积有9.70m2,24.3英寸的水落在了测渗计上，0.42m3的水从该设备排除。请估计蒸散（ET）损失的水量。假设水的密度为1.0g/cm33.自学表面张力σ的概念及拉普拉斯方程Pc=σ（1/R1+1/R2），毛细管上升高度。第3章岩土中的空隙和水

TheIntersticesandWaterinRocks第3章岩土中的空隙和水目的与要求：（1）掌握岩土中的空隙、水的存在形式以及与水的储容及运移有关的岩土性质；（2）理解有效应力原理与松散岩土的压密。第3章岩土中的空隙和水本章内容

3.1岩土中的空隙

3.2岩土中的水

3.3与水有关的岩土性质

3.4有效应力原理与岩土体变形破坏3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）1.定义岩土：岩石，水文地质学中指坚硬的岩石及松散的土层。岩土中的空隙：岩、土中各种类型的空洞的总称。

是地下水的储容空间（places）和传输通道（conduits）岩土中的空隙性：岩土空隙的大小、多少、形状、方向性、连通程度及其空间变化。3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）松散岩石分类（按粒径的毫米数大小）

漂砾、块石>200大于罐头瓶卵石、碎石200~20罐头瓶~玻璃球砾石、石屑20~2玻璃球（鹌鹑蛋~大米砂（粗、中、细）2~0.05大米~小米~粗玉米面粉砂（土）0.05~0.005细玉米面黏土<0.005特粉混合类：砂黏（砂质黏土），以黏土为主但含少量砂砂卵石，以卵石为主，含少量砂。砂岩粒度的大小：分散性-砂岩颗粒的均匀程度：分选性比表面积（又称比面）3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）不均匀系数（Cu）：3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）-Meinzer分类分选良好、排列疏松的砂分选良好、排列紧密的砂具有结构孔隙的粘土发育裂隙的基岩经过压密的粘土发育溶隙及溶穴的可溶岩分选不良、含泥砂的砾石部分胶结的砂3.1.1孔隙（pore）岩土中的空隙3.1.1孔隙（pore）2.影响孔隙度的主要因素①颗粒的排列以理想等粒圆球状颗粒为例，理论上几何计算立方体排列最疏松，孔隙度为47.62%；四面体排列紧密，孔隙度为25.95%。②颗粒的分选在颗粒大小不等时，分选差则孔隙度小，分选好则孔隙度大。③颗粒的形状及胶结磨圆愈好，孔隙度愈小，胶结可以降低孔隙度。④考虑粘性土的结构孔隙及次生孔隙岩土中的空隙3.1.1孔隙（pore）D

dDd立方体排列四面体排列立方体排列与四面体（斜方）排列ab3.1.1孔隙（pore）CompanyLogoa—砾石(模型)b—砂土样品c—砂砾混合样品D

dDd立方体排列四面体排列孔喉（直径为d）与孔腹（直径为D’）通过孔隙通道中心切面图假定颗粒为等粒球体（直径为D）作立方体排列排列方式与孔隙大小关系孔隙通道最狭窄的部分称作孔喉，最宽大的部分称作孔腹。孔喉对水流的影响更大。表3.1松散岩土孔隙度常见参考值3.1.1孔隙（pore）结构孔隙粒间溶孔粒内溶孔3.1.1孔隙（pore）3.影响孔隙大小的主要因素①颗粒的大小颗粒大则孔隙大，反之则孔隙小。注意：对于分选不好，颗粒大小悬殊的松散岩石来说，孔隙大小并不取决于颗粒的平均直径，而是取决于细小颗粒的直径。②颗粒的排列方式以理想等粒圆球状颗粒为例，颗粒直径为D，孔喉直径为d，立方体排列时，d=0.414D，作四面体排列时，d=0.155D。③考虑粘性土的结构孔隙及次生孔隙岩土中的空隙3.1.2裂隙（fracture）1.概念松散沉积物的空隙主要是孔隙，而固结坚硬岩石除沿沉积岩含有一定原生孔隙外，火成岩和变质岩的空隙主要表现为裂隙。裂隙——坚硬岩石中由破裂变形而产生的裂缝式空隙。裂隙按成因可分为三种：成岩裂隙—岩石在形成过程中产生的裂隙。构造裂隙—岩石在构造运动中受力破坏所产生的裂隙。风化裂隙—岩石在风化作用下破坏而产生的裂隙。岩土中的空隙3.1.2裂隙（fracture）岩土中的空隙3.1.3溶穴（cavity）岩土中的空隙溶穴的规模十分悬殊，大的溶洞可宽达数十米，高数十乃至百余米，长达几至几十公里，而小的溶孔直径仅几毫米。岩溶发育带岩溶率可达百分之几十，而其附近岩石的岩溶率几乎为零。3.1.3溶穴（cavity）小结岩石中的空隙是地下水赋存的场所和运移通道，但这些空隙必须以一定形式连接起来构成网络，才具有给水意义。三种空隙网络的特征：（1）松散岩石：连通性好、分布均匀、各向同性。（2）坚硬岩石：宽窄不等、长短不一、分布不均、方向性强、

连续性差。（3）可溶岩：溶穴大小悬殊、分布极不均匀。按含水空隙介质类型，可将地下水分为：

孔隙水、裂隙水、岩溶水。岩土中的空隙3.1岩土中的空隙（Intersticesinrocks）3.2岩土中的水（Waterinrocks）岩土中的水岩土“骨架”中的水（矿物结合水）岩土空隙中的水沸石水结晶水结构水结合水强结合水弱结合水液态水重力水毛细水固态水气态水3.2岩土中的水（Waterinrocks）地下水的分类（按介质类型、物理状态、受力状态分类）地下水孔隙水裂隙水岩溶水气态水液态水固态水结合水毛细水重力水3.2岩土中的水（Waterinrocks）存在形式：气态固态液态

设想实验：材料（玻璃珠子、细管）+水（水杯）

结合水——（boundwater）

重力水——（gravitationalwater）

毛细水——（capillarywater）3.2.1结合水（boundwater）结合水定义

附着于固体表面，在自身重力下不能运动的水即结合水具有一定的抗剪强度

抗剪强度的产生与大小与什么有关？

表面引力—服从库仑定律，随固体表面的距离加大而减弱性质

结合水具有固态和液态水的双重性质；即自身重力作用下不能运动，在外力作用下能够移动（运动）及变形意义

只要有固相表面就存在结合水，存在范围广，其量很小（结合水膜很薄），当孔隙直径小于2倍结合水膜厚度时，孔隙中只含有不能自由运动的结合水（又称无效空间）3.2.1结合水（boundwater）结合水与重力水示意图3.2.1结合水（boundwater）

表面引力—服从库仑定律，随固体表面的距离加大而减弱3.2.2重力水（gravitationalwater）重力水远离固相表面，水分子受固相表面吸引力的影响极其微弱，在重力影响下可以自由运动的水。无重力作用下水的存在？如在太空中瓶中的水分布—受表面吸引的作用，具有液态水的特征地层内岩石空隙中如果存在一定的重力水，就可以通过泉，或井流出（抽出）。重力水是水文地质学研究的主要对象，也是勘察的主要对象。3.2.3毛细水（capillarywater）毛细水

1、基本概念毛细现象：根据细小管插入水中，水上升至一定高度停下来毛细力：毛细水：重力，还有另一种力—称毛细力的作用，产生毛细现象我们可以把毛细力归纳为3点：毛细水3.2.3毛细水（capillarywater）毛细水，孔角毛细水孔角毛细水毛细力：

毛细力的产生：是在三相界面上内弯液面引起——液面弯曲产生的

毛细力的方向：凹凸弯液面是指相对于液相一侧而言的凹形弯液面—负的毛细压强（negative）如同真空吸力凸形弯液面—正的毛细压强（positive）

毛细力的大小：毛细力大小与弯液面的曲率成正比（曲率大，毛细力大；曲率小，毛细力小）

一根毛细管子，管径越小，毛细力越大；反之亦然

毛细力大，毛细上升高度也越大3.2.3毛细水（capillarywater）弯形液面思考：1.上细下粗土层，滴水，水停留在何处？2.黄土层中挖平洞，下大雨后，洞内能否接到水？

—北方地窖，陕北的窑洞3.2.3毛细水（capillarywater）

滴水下雨

砂土黄土

器皿

砾石3.2.3毛细水（capillarywater）2、毛细水的存在形式（statesforms）a)

支持毛细水（supportingcapillarywater）

在地下水面支持下存在的（附着水面上的），随地下水升降而升降。上升高度与水面上部的岩石孔隙性质有关b)

悬挂毛细水（suspendedcapillarywater）

脱离水面，岩石细小孔隙中保留的水分，称为悬挂毛细水c)孔角毛细水（触点毛细水）（capillarywaterofcontactpoint）地下水位下降3.2.3毛细水（capillarywater）支持毛细水与悬挂毛细水

岩土空隙中的水：气态水：在未饱水的岩土空隙中，因水汽压力差而引起运动的水

运移：水汽压力大→水汽压力小固态水：低于冰点时岩土空隙中的水

我国北方冬季常形成冻土（frozensoil）

东北、青藏高原存在多年冻土

矿物中的水：

矿物结晶内部、晶体间的水沸石水：方沸石（NaAlSi2O6·H2O）结晶水：石膏（CaSO4·2H2O）结构水：粘土矿物中铝氧八面体中的OH-

3.2.4气态水、固态水及矿物中的水3.3与水有关的岩土性质

岩土（包括骨架与空隙在内的总称）

水理性质：就水文地质学主要涉及是与水分储容、释出与运移有关的性质，包括：

孔隙度容水度

含水量持水度给水度渗透性

3.3.1

容水度和孔隙度

容水度是反映岩土最大含水能力。

容水度定义：岩土完全饱水时，所能容纳的最大水体积与岩土总体积之比。对比：孔隙度（n）与容水度两者有何关系？3.3与水有关的岩土性质3.3.2

含水量（moisturecontent）岩土样实际保留水分的状况，反映的是某岩样在某时刻的含水状态。又称岩石的天然含水量。岩石的含水量受到环境影响会经常发生变化。含水量表示：重量含水量（Wg）、体积含水量（Wv）当水的密度为1，岩土干容重为γα时，Wv=Wg×γα3.3与水有关的岩土性质3.3.3

给水度（specificyield）__

（重力疏干给水度）(waterdrainedfromsoilundergravityflow)定义：当地下水位下降一个单位高度时，单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释放出来的水体积，称为给水度

。当水位下降一个单位，土层孔隙中是否所有的水都流出来？在土层中会保留什么形式的水？结合水(膜)，孔角毛细水，有时悬挂毛细水与支持毛细水3.3与水有关的岩土性质3.3.4持水度（specificretention）__Sr岩土的持水能力——最大保持水分的能力

岩石的持水量（持水体积）与岩石总体积之比3.3与水有关的岩土性质3.3.5影响给水度——μ值的因素？砾石、粗砂、细砂、砂砾混合样相比较，哪种岩样给水度大a)岩性：空隙大的样品，给水度大，μ≈n砾＞粗砂＞…＞粉砂——（与粒径有关）颗粒细小者，比表面积大，结合水与孔角毛细水残留多，除岩性外，同一岩层中其它原因也可造成μ不同。3.3与水有关的岩土性质3.3.5影响给水度——μ值的因素？砾石、粗砂、细砂、砂砾混合样相比较，哪种岩样给水度大b)

地下水位初始埋深（H0）当地下水位初始埋深大于支持毛细水带高度时H0＞＞hc，可达最大μ值。H0＜＜hc时，地下水位下降1个高度时，原重力水大多转化为支持毛细水，土层给水量大大降低，μ变小。土层含水量曲线分析：当水位埋深足够大时，土层给水度不发生变化（为定值），此时给水度—也是最大理论给水度。3.3与水有关的岩土性质均质土包气带水分分布3.3与水有关的岩土性质给水度与地下水位埋深的关系2、影响给水度——μ值的因素c)

与地下水位下降速度有关地下水位下降快慢会影响到μ的大小

——（下降快μ<μ理、下降慢μ→μ理）

这是因为释水滞后，而导致的释水减量d)

土层结构均质土特征与上述讨论一致；岩土层为层状非均质土时，往往会影响μ值；多层状土的特征而言，上粗下细，上细下粗结构影响是不同的。3.3与水有关的岩土性质给水度小结——野外实际测定时：均质土，当地下水位初始埋深大于hc，降速缓慢，μ+Sr=n初始埋深小于hc时，埋深愈浅，μ↓水位降速愈快，μ↓一般而言，层状土μ小于均质土。3.3与水有关的岩土性质3.3.6渗透性（permeability）

——（先自学一下）反映岩土透过水的能力后续讲“地下水运动的基本规律”时再讨论岩土空隙直径越大—透水能力越强—透水性越好！

3.3与水有关的岩土性质影响岩土渗透性大小的因素BECDA空隙的大小空隙的多少颗粒的分选性空隙的方向性、连通性、形状、裂隙度填充程度3.3与水有关的岩土性质3.4有效应力原理与岩土体变形破坏3.4.1有效应力原理

σ总应力σ’u有效应力孔隙水压力3.4有效应力原理与岩土体变形破坏3.4.1有效应力原理

上覆岩层压力由岩石骨架和孔隙中的流体共同承担，因此上覆岩层压力、地层压力和基岩应力之间存在以下关系：地层的孔隙压力增大，基岩应力必然减小。亦即基岩应力和地层压力互为消长3.4.2地下水位变化引起的土体变形即原先由水承受的应力由于水头降低，浮托力减少而部分地转由砂层骨架（颗粒本身）承担：砂层是通过颗粒的接触点承受应力的。孔隙水压力降低，有效应力增加，颗粒发生位移，排列更为紧密，颗粒的接触面增加，孔隙度降低，砂层受到压密。3.4.3地下水位变化引起岩土体位移破坏

滑坡、崩塌3.4有效应力原理与岩土体变形破坏第4章地下水的赋存

OccurrenceofGroundwater第4章地下水的赋存目的与要求：（1）掌握包气带与饱水带、含水层、隔水层与弱透水层的定义，地下含水系统的概念；（2）掌握潜水、承压水与上层滞水的概念、划分与表示方法，以及其相互转化条件。本章内容

4.1含水层、隔水层、弱透水层

4.2含水系统

4.3潜水、承压水、上层滞水

第4章地下水的赋存4地下水的赋存包气带与饱水带的划分地下水面（水位）：地下一定深度岩土中的空隙被重力水所充满，形成一个自由水面，以海拔高度表示，称之为地下水位。地下水面，一般通过打井或地下开挖来确定。地下水位

4地下水的赋存包气带（aerationzone）特点：

①岩土空隙未被水充满②是固、液、气三相介质并存介质水的存在形式（多样）

结合水、毛细水（各种）、重力水、气态水包气带水的垂直分带

土壤水带中间带（过渡带）支持毛细水带，毛细饱和水带包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要通道；“重力水”通过包气带获得降水、地表水的入渗补给（补充），部分水又通过包气带将水分传输、蒸发，消耗出去。4地下水的赋存饱水带（saturatedzone）岩土空隙被水完全充满→是二相介质（固相+液相水）空隙中水的存在形式：①重力水②结合水

饱水带中重力水：连续分布（孔隙是连通）→传递压力→在水头差作用下，地下水（空隙中的水）可以连续运动。地下开挖，坑道，巷道，基坑，打井在此带均有重力水涌出来！4.1含水层、隔水层、弱透水层4.1.1

基本概念饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分

含水层（aquifer）：是能够透过并给出相当数量水的岩层—各类砂土、砂岩等

隔水层（aquiclude,impermeablestratum)：是不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密）

弱透水层（aquitard）：

是渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层——各种粘土，泥质粉砂岩

越流：相邻含水层通过其间的相对隔水层发生水量交换。4.1含水层、隔水层、弱透水层4.1.2

概念的相对性定义中的模糊概念—“相当水量，微不足道，较大水力梯度”等严格的“是与非”的逻辑思维，在很多情况下是相对的和模糊的概念相对性的意义：

从实际应用角度来看划分的相对的性——相当水量满足需要就可以了。如在某处一口井出水量80m3/d，作为1万人的供水源可能不足，非含水层；作为饮料厂、装瓶生产则为含水层。又如一个小泉水流量0.1L/s≈8.6m3/d，大厂——非，村民用——是。

从理论意义来看——微不足道微不足道，有时空尺度的制约。如华北平原早期地下水开采就是典型的例子，深层水与浅层水的开采有一粘土隔水层；后开采深层，水量大，水位降低快，浅层水向深层“越流”--粘土层成为“透水层”。现在进行水文地质计算、模拟时，不再简单二分了，而是用模糊学的研究方法，给个隶属度1，0之间，可以为0.8,0.7,…0.3,表示“透水性”？4.1含水层、隔水层、弱透水层时间的相对性①②③④54321含水层弱透水层4.2含水系统含水系统（aquifersystem）地下水含水系统：是由隔水或相对隔水边界圈围的，内部具有统一水力联系的赋存地下水的岩系含水系统：包含多个含水层和弱透水层，或局部隔水层含水系统：可以进行子系统划分含水系统的定义是从大的空间尺度研究含水层、隔水层与弱透水层的组合关系，是从地质成因角度对岩层的水文地质特征进行划分的分析方法(或给出的概念)含水系统的划分4.2含水系统含水系统层次划分—系统与子系统AB4.2含水系统冲洪积平原地下水含水系统丘陵倾斜平原区低平原4.3潜水、承压水、上层滞水地下水分类广义地下水：地表以下岩土空隙中的水(包气带、饱水带中的水)狭义地下水：地表以下饱水带岩层空隙中的水—重力水地下水分类：主要依据——含水介质的类型（赋存空间），3类埋藏条件（赋存部位），3类组合共分为9类孔隙水裂隙水岩溶水包气带水上层滞水上层滞水上层滞水潜水孔隙潜水裂隙潜水岩溶潜水承压水孔隙承压水裂隙承压水岩溶承压水4.3潜水、承压水、上层滞水4.3潜水、承压水、上层滞水潜水(b)、承压水(c)、上层滞水(a)abc4.3潜水、承压水、上层滞水4.3.1潜水一、潜水与潜水含水层概念潜水：饱水带中第一个具有自由表面且有一定规模的含水层中的重力水

自由表面—即设有隔水层限制，与大气直接相通，除大气压强外不受其它力。

规模—具有一定的空间连续性（范围）以示区分上层滞水潜水含水层：赋存潜水的岩层

屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）4.3潜水、承压水、上层滞水4.3.1潜水4.3潜水、承压水、上层滞水二、基本要素（专业术语）

潜水面(watertable)

潜水位(waterlevel)

潜水含水层-

含水层厚度-

潜水埋深-潜水要素图1-潜水含水层2-隔水层3、4潜水面潜水位M-含水层厚度D-潜水埋深

5-大气降水入渗6-蒸发7-流向8-泉4.3潜水、承压水、上层滞水2345678D1M4.3潜水、承压水、上层滞水三、主要特征

补给(来源)：降水入渗，河湖入渗

排泄(汇)：泉，（河）泄流，蒸发补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水！

动态：受气象，水文因素影响明显，变化快（水量、水位季节性变化）受人为因素影响也显著，易污染

水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快潜水研究基本方法—绘制潜水等水位线图—获取信息-资料的手段——调查、勘探，分析自学：编制潜水等水位线图（线性插值法Flownet、Surfer、COMOSLO软件)4.3潜水、承压水、上层滞水某地潜水等水位线图（平面）1.确定潜水的流向河流4.3潜水、承压水、上层滞水某地潜水等水位线图（平面）2.确定潜水面的水力梯度

相邻两条等水位线的水位差除以其水平距离即为潜水面坡度，可视为潜水的水力坡度（梯度）。式中：IAB

为A，B间的水力坡度；H为测量点的水位高程（m）;AB为两测点的距离（m）。4.3潜水、承压水、上层滞水某地潜水等水位线图（平面）3.判断潜水和地表水的补排关系

4.3潜水、承压水、上层滞水4.3.2承压水一、承压水定义

充满于2个隔水层之间的含水层中的水。二、基本要素与特征(1)

承压含水层；

(2)

隔水顶板；

(3)隔水底板；(4)承压含水层厚度（H）；

(5)

埋深（D）；(6)测压水位线（面）：测压水位线的连线（面）—此线是虚拟的（如图有压管）；(7)

承压高度；(8)

补给区；

(9)

承压区；

(10)

排泄区；(11)自溢区—测压水位线与地形等高线的交点连接区

绘制承压含水层的等测压水位线图(下章讲）承压水要素4.3潜水、承压水、上层滞水基岩自流盆地中的承压水①承压含水层②隔水顶板③隔水底板④承压含水层厚度（M）⑤埋深（D）⑥测压水位线（面）：⑦承压高度-H⑧补给区⑨承压区⑩排泄区⑾自溢区4.3潜水、承压水、上层滞水承压水与承压含水层特征：补给与排泄有限区域与外界联系，水循环迟缓些，水交替慢，平均滞留时间长（年龄老或长）——恢复性差水化学变化较大，矿化度一般要高点，可以保留“古老”的水动态要稳定些，如果分布面积大，厚度稳定—则调节能力很强

问题？承压含水层的变化：在储水与释水时，含水层厚度是不变的，承压含水层的储水与释水是如何进行的？！4.3潜水、承压水、上层滞水承压水的埋藏条件承压盆地：补给区、承压区、排泄区4.3潜水、承压水、上层滞水承压水的埋藏条件承压斜地：补给区、承压区、排泄区（三种情况A,B,C）A:被单斜含水层被断层所截形成的承压地层）4.3潜水、承压水、上层滞水承压水的埋藏条件承压斜地：补给区、承压区、排泄区（三种情况A,B,C）B：含水层岩性发生相变或尖灭形成的承压斜地4.3潜水、承压水、上层滞水承压水的埋藏条件承压斜地：补给区、承压区、排泄区（三种情况A,B,C）C：被侵入岩体组接形成的承压斜地：济南承压斜地，寒武系、奥陶系灰岩组成向北单斜。。4.3潜水、承压水、上层滞水承压含水层的储水与释水

弹性给水度μe

承压含水层中当测压水位下降(或上升)1个单位，单位水平面积含水层柱体所释放(或储存)的水量

测压水位降低导致含水层孔隙中水的压力降低—水体积膨胀释水，水的膨胀系数约为1/20000孔隙水压力降低，岩层颗粒间承受压力增加—骨架被压缩颗粒不变—骨架压缩=空隙体积减小（排列改变）———发生释水（挤出来）水

这两部水很有限，所以μe很小；与重力给水度μd相比要

小10-1~10-34.3潜水、承压水、上层滞水承压含水层的压缩系数

σ=σ'+u

dσ=

dσ'+du总应力不变

dσ'=－du

在抽水承压含水层的水头压强下降，骨架应力增加。骨架被压实变密。压实使孔隙度变小含水层压缩系数表达式：；式中α为含水层的压缩系数（1/(M·L-2或m2/N），db为含水层的厚度变化量（m），b为含水层初始厚度（m），dσ'为有效应力的变化量（M·L-1·T-2或N/m2）4.3潜水、承压水、上层滞水承压含水层的储水与释水从理论上来看：弹性给水度是可以恢复的实际上弹性是有限恢复的越过含水层弹性范围（限定），将产生一次性的变形—即永久性不可恢复的变形最终导致含水层的弹性给水与释水能力降低4.3潜水、承压水、上层滞水潜水与承压水的相互转化在自然或实际条件下，潜水与承压水的划分也是相对的在复杂条件下，很难将某些含水层中的水划定为潜水或承压水几个例子：山区基岩互层一个较厚的含水层一个封闭的含水层—潜水？

开采前—潜水含水层

开采后—承压含水层开采潜水与承压水的转化4.3潜水、承压水、上层滞水例：潜水与承压水的转化4.3潜水、承压水、上层滞水4.3.3上层滞水上层滞水（perchedwater）：包气带局部隔水层（弱透水层）之上积聚的具有自由表面的重力水。

这是包气带中唯一有实际利用价值的重力水前第一、二、三、四章，是水文地质学中常用的基本概念和术语，要求掌握。第5章地下水运动的基本规律BasicLawofGroundwaterMovement第5章地下水运动的基本规律目的与要求：（1）重点掌握达西定律及其表示方法，并理解渗透流速、过水断面、水力梯度、渗透系数的概念和物理含义；（2）掌握均质各向同性介质中定性流网的绘制方法，学习流网在水文地质问题分析中的应用。本章内容

5.1渗流基本概念

5.2重力水运动的基本规律

5.3流网

5.4饱水粘性土中水的运动规律第5章地下水运动的基本规律5.1渗流基本概念（groundwaterflow）1.定义渗流（groundwaterflow,seepageflow）：地下水在岩土空隙中的运动。渗流场：发生渗流的区域。层流（laminarflow）：水质点做有秩序的、互不混杂的流动。紊流（turbulentflow）：水质点做无秩序、互相混杂的流动。稳定流（steadyflow）：水在渗流场内运动，各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间改变。非稳定流（unsteadyflow）：运动要素随时间变化的水流运动。一维流：渗流场中任意点的流速变化只与空间坐标一个方向有关的渗流。二维流/三维流：与空间坐标的两个/三个方向有关的。Q=f(△p,x,y,z,t)1.机械能守恒伯努利方程：对于不可压缩的稳定流：例:某地的重力加速度g=9.80m/2，流体的压力为1500N/m2,相对于基准面的高度为0.75m,流体的密度为1.02×103kg/m3.流体以1.0×10-6m/s的速度运动，求Etm。

单位质量流体的总能量为8.8m2/s2,其中压能和势能之比动能高13个数量级。地下水流速30m/a。5.2重力水运动的基本规律总水头等于位置水头和压力水头,单位重量水具有的能量，量纲为L。在野外和实验室都采用长度单位衡量忽略不计5.2重力水运动的基本规律作业1：某承压含水层的一条垂线上有两点，点1在海平面下100m，点2在海平面下50m，点1处流体压力为9.0×105N/m2;点2处流体压力为6.1×105N/m2。A.计算各点的压力和总水头。B.各含水层的水流是向上还是向下的？2.以下的数据来自一组测压管（设在不同深度的间隔数个测压管）1.求A、B、C点的水头值2.求A、B、C点的压力水头3.各点的位置水头5.2重力水运动的基本规律3.水势和水头：总水头是地下水流动的控制因素，压力水头和位置水头不能单独主导水流的运动。5.2重力水运动的基本规律5.2重力水运动的基本规律

设I=dh/dl为水力梯度（hydraulicgradient）。Q=KAI,一维，即地下水只沿一个方向流动。4.5.2重力水运动的基本规律A、

渗透系数K（hydraulicconductivity）:透水系数

定义：水力梯度为dh/dl

=1时的渗透流速。具有速度量纲L/

Tq为单位流量（specificdischarge）,量纲为长度/时间（L/T），也叫达西速度v。A为过水断面。C为常数，形状因子。γ和μ分别为流体比重和流体的动力粘性度。渗透率Ki=Cd2，量纲为L2。单位为m2或cm2.1达西=9.87×10-9cm2≈10-8cm25.2重力水运动的基本规律渗透系数的估算：根据颗粒级配曲线用Hazen法确定砂质沉积物的渗透系数。适用于砂的有效（d10）粒径0.1～0.3mm的样品。K=C（d10）2K为渗透系数（cm/s);d10为有效粒径；C为系数，其值按下表确定5.2重力水运动的基本规律作业1.用Hazen法计算图中沉积物的渗透系数、有效粒径和不均匀系数。5.2重力水运动的基本规律作业2、下表同一岩层：（1）求渗透系数的算术平均值；（2）求渗透系数的几何平均值（对数平均值）（3）使用EXCEL的函数和图形功能求解并绘制柱状图。3、在降水头渗透仪中填充淤泥和粉砂，降水头管管径为2.0cm，样品室内径为10.0cm，长度为15cm。初始水头为5.0cm。水头下降到0.5cm用时528min,求渗透系数。5.2重力水运动的基本规律A.渗透系数K（hydraulicconductivity）影响因素：（1）岩石空隙的大小一般：砾>砂>粘土（2）空隙的多少在空隙大的前提下，空隙越多，透水性越好。（3）渗透流体的物理性能粘滞性是决定因素。

粘滞性：水在运动中水质点之间的阻力以粘度表示，粘度愈大，K值愈小，反之亦然。粘滞性是决定因素。

温度愈高，粘度愈小；温度愈低，粘度愈大；

盐分愈低，粘度愈小；盐分愈高，粘度愈大。5.2重力水运动的基本规律B.过水断面

垂直于水流运动方向的含水岩层断面，包括空隙及岩石颗粒本身所占据面积。在实验室条件下指砂筒横断面积。在天然条件下指含水层断面。理想过水断面（A）实际过水断面（An）An=Ane5.2重力水运动的基本规律B.过水断面

ne——有效孔隙度（effectiveporosity）：重力水流动的孔隙体积与岩石体积之比。理想过水断面（A）实际过水断面（An）An=Ane5.2重力水运动的基本规律C.没有考虑地下水的流动过程中的弥散作用。5.2重力水运动的基本规律5.达西定律的适用范围线性渗透定律——达西定律，仅限于适用于地下水的层流。雷诺数数介于1～10之间但近40年的实验表明不是所有层流地下水都适用达西定律。但在绝大多数天然地下水层流运动状态下的渗流运动符合达西定律。对于流速较大的紊流则符合非线性渗透定律——哲才定律。Q=KAI1/2

5.3.1定水头渗透仪-非粘性沉积物

Q为单位时间的总量,在时间段t内得到V=Qt5.3达西公式应用之计算参数V为单位时间t内流出水的总体积（L3，cm3和T，s）等水头线：在某时刻，L为样品的长度（L;cm）;A为样品室的横截面积（L2，cm2）;h为水头（L，cm）和K为渗透系数（L/T,cm/s）。5.3.2降水头渗透仪-渗透系数较低的黏性沉积物根据水流连续性原理：边界条件：t=0时，h=h0K为渗透系数（L/T,cm/s）;L为样品的长度（L，cm）；h0为水头下降管的初始水头（L，cm）;h为水头下降管最后的水头（L，cm）;t为水头h0到h所用的时间（T，s);dt为水头下降管的内径（L，cm）;dc为样品室的内径（L，cm）。5.3达西公式应用之计算参数5.3.3地下水天然流量计算有一潜水含水层由均质的砂层组成，隔水底板水平，在平面上水流呈稳定的剖面平面流动。砂层中的渗流属层流。潜水面为一下降曲线，各点的水力梯度不同。ds=dl,单位宽度水流断面积h·1=h(h为含水厚度），单位宽度渗流量q：由断面1到断面2积分：令S2－S1=L，

为1、2断面之间含水层平均厚度。Q=KBhI=KAI。(B为水流宽度）5.3达西公式应用之地下水天然流量计算5.3.4井流计