第七章地下水的补给与排泄课件1.pptVIP

水文地质学基础 Fundamentals of Hydrogeology 第七章 地下水的补给与排泄 7.1 地下水的补给 7.2 地下水的排泄 7.3 地下水补给与排泄对地下水水质的影响 7.1 地下水的补给 定义： 含水层或含水系统从外界获得水量的过程，称作补给。 研究内容： 补给来源 补给条件 补给量 地下水的补给来源： 大气降水 地表水 凝结水 来自其它含水层或含水系统的水等 人工补给（灌溉回归水、水库渗漏水等） 补给获得： 水量 盐量 热量 补给获得水量——抬高地下水位，增加了势能，使地下水保持不停的流动。 构造封闭或气候干旱的地区，地下水长期得不到补给，将停滞而不流动。 补给获得盐量与热量——含水层或含水系统的水化学特征与水温发生相应变化。 （一）大气降水对地下水的补给 1.大气降水入渗机制 松散沉积物组成的包气带，降水入渗过程相当复杂。至今，降水入渗补给地下水的机制尚在探讨中。 讨论：松散沉积物中降水入渗补给地下水 松散沉积物中降水入渗的两种形式： 活塞式 捷径式 活塞式下渗： 鲍得曼(Bodman)等人于20世纪40年代在均质砂室内入渗模拟试验的基础上提出的。 入渗方式是入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞的运移。 捷径式下渗： 认为下渗水流并不作面状推进，而是以沿着根孔、虫孔或裂隙等大的孔隙通道率先下渗的方式推进。 理想情况下：包气带水分趋于稳定,不下渗也无蒸发、蒸腾时,均质土包气带水分分布如图(c)t5所示。 由图中可以看出： 包气带上部保持残留含水量(W0),一定深度以下,由于支持毛细水的存在，含水量大于W0并向下渐增，接近地下水面的毛细饱和带以及饱水带，含水量达到饱和含水量(Ws)。 实际情况下：只有在雨季过后包气带水分稳定时最接近此理想情况,雨季前,因旱季蒸发与蒸腾,包气带上部的含水量已低于残留含水量W。,而造成所谓的水分亏缺[图a,t0]。 雨季初期的降雨,首先要补足水分亏缺,多余的水分才能下渗[图（b）,t3、t4 ]。 下渗水到达地下水面,使地下水储量增加,地下水位抬高[图（c）]。 地表接受降雨入渗的能力,初期较大,逐渐变小趋于一个定值： 降雨初期,由于表土干燥,毛细负压很大,毛细负压与重力共同使水下渗,此时包气带的入渗能力很强。 随着降雨延续,湿锋面推进到地下一定深度,相对于重力水力梯度(I=1）,毛细水力梯度逐渐变小,入渗速率逐渐趋于某一定值。 降雨强度超过地表入渗能力时,便将产生地表坡流。 活塞式下渗是在理想均质土中室内试验得出的。 但从微观的角度看，并不存在均质土。尤其是粘性土，除了颗粒间孔隙、颗粒集合体内和颗粒集合体间的孔隙外，还存在根孔、虫孔与裂缝等大的孔隙通道。故在粘性土中，捷径式入渗十分普遍。 捷径式入渗：当降水强度较大，细小孔隙来不及吸收全部水量时，一部分雨水将沿着渗透性良好大孔隙通道优先快速下渗，并沿下渗通道水分向细小孔隙扩散。存在比较连续的较强降雨时，下渗水通过大孔道的捷径优先到达地下水面。 捷径式下渗与活塞式下渗的不同点 活塞式下渗是年龄较新的水推动其下的年龄较老的水，始终是“老”水先到达含水层；捷径式下渗时“新”水可以超前于“老”水到达含水层； 捷径式下渗，入渗水不必全部补充包气带水分亏缺，即可下渗补给含水层。 两点不同对分析污染物质在包气带的运移有重要意义。 结论：在砂砾质土中主要为活塞式下渗；在粘性土中，活塞式与捷径式下渗同时发生。 落到地面的降雨的三个去向: 转化为地表径流； 腾发返回大气圈； 下渗补给含水层。 地面吸收降水的能力有限，强度超过入渗能力的那部分降水转化为地表径流； 渗入地面以下的水，不等于补给含水层的水； 土壤水的消耗(蒸发与蒸腾)造成土壤水分亏缺，而降水必须补足全部水分亏缺(在捷径式下渗情况下降水必须补足水分亏缺的大部分)后方能补给地下水； 入渗水补足水分亏缺后，其余部分继续下渗，到达含水层时，构成地下水的补给。 平原地区降水入渗补给地下水水量： ：称为降水入渗系数，即每年总降水量补给地下水的份额，常以小数表示。 通常变动于0.2—0.5之间，南方岩溶区可高达0.8以上，西北极端干旱的山间盆地则趋于零。 影响大气降水补给地下水的主要因素 年降水总量 降水特征 包气带的岩性和厚度 地形 植被 当潜水埋深为2.5m时，年降水量中约有350mm为无效降水量。 不超过地面入渗速率的连绵细雨最有利于地下水的补给。 包气带渗透性