地下水補(bǔ)排課件

1、第七章地下水的補(bǔ)給與排泄Recharge，Discharge of G.W.本章內(nèi)容地下水是通過(guò)補(bǔ)給與排泄兩個(gè)環(huán)節(jié)參與自然界的水循環(huán)。在補(bǔ)給與排泄過(guò)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(bǔ)給、排泄與徑流決定著地下水水量水質(zhì)在空間與時(shí)間上的分布。補(bǔ)給：含水層或含水系統(tǒng)從外界獲得水量的過(guò)程排泄：含水層或含水系統(tǒng)向外界排出水量的過(guò)程7.1 地下水的補(bǔ)給7.2 地下水的排泄7.1 地下水的補(bǔ)給活塞式下滲：均質(zhì)砂試驗(yàn)，入滲水的濕鋒面整體向下推進(jìn)，猶如活塞的運(yùn)移。年齡較新的水推動(dòng)其下的年齡較老的水，始終是“老”水先到達(dá)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(xì)小孔隙擴(kuò)散。平原地區(qū)降水入滲補(bǔ)給地下水水量為：q 降水入滲補(bǔ)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(bǔ)給地下水， 值較大不超過(guò)地面入滲速率的連綿細(xì)雨最有利于地下水的補(bǔ)給。包氣帶滲透性好，有利于降水入滲補(bǔ)給。包氣帶厚度過(guò)大？過(guò)?。康匦纹露鹊拇笮?？植被的濃密？影響降水入滲補(bǔ)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(kāi)來(lái)加以分析。7.1.2 地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給地表水體（河、湖、水庫(kù)等）都可以成為地下水的補(bǔ)給來(lái)源河流補(bǔ)給：因地而異（空間上），不同部位，不同巖

3、性等；因時(shí)而異（時(shí)間上），不同季節(jié)，不同補(bǔ)排關(guān)系？比較長(zhǎng)年性河流與季節(jié)性河流對(duì)地下水的補(bǔ)給的異同點(diǎn)？河流補(bǔ)給的主要影響因素有哪些？如何確定河水對(duì)地下水的補(bǔ)給量？地表水補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(qiáng)烈的堆積作田而形成所謂“地上河”，河水經(jīng)常補(bǔ)給地下水（

4、圖75d）。分析間歇性河流對(duì)地下水的補(bǔ)給過(guò)程：汛期開(kāi)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(kuò)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(bǔ)給量的大小取決于下列因素：透水河床的長(zhǎng)度與浸水周界的乘積（相當(dāng)于過(guò)水?dāng)嗝妫┖哟餐杆裕B透系數(shù)）河水位與地下水位的高差（影響水力梯度）河床過(guò)水時(shí)間(用達(dá)西定律進(jìn)行分析)河水滲漏補(bǔ)給地下水的水量，可在滲漏河段上下游分別測(cè)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(guò)水時(shí)間。對(duì)于常年性河流，此滲漏量即為河

5、水補(bǔ)給地下水的水量；對(duì)于過(guò)水時(shí)間很短的間歇性河流，滲漏量有相當(dāng)大一部分消耗于濕潤(rùn)河床附近的包氣帶，將河水滲漏量當(dāng)作地下水獲得的補(bǔ)給量，會(huì)產(chǎn)生誤差。潛水和承壓水含水層接受降水及地表水補(bǔ)給7.1.3 大氣降水及河水補(bǔ)給水量的確定1、 平原區(qū)大氣降水入滲補(bǔ)給量: Q = X F 1000Q降水入滲補(bǔ)給地下水量（m3/a）；X 年降水量(mm)； 入滲系數(shù)；F 補(bǔ)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(gè)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(bǔ)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(shí)，沒(méi)有注意求取與應(yīng)用 值時(shí)植被的變化，這會(huì)造成很大的誤差。因此，應(yīng)當(dāng)選用植被情況不同的地段求取 值，或者選用植被條件與計(jì)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(bǔ)給量地下水的排泄量： 地下水完全以大泉集中排泄：補(bǔ)給量 排泄量（測(cè)泉流量）； 地下水分散泄流（全部排泄）：分割河水流量過(guò)程線河水排泄量作為地下水補(bǔ)給量。山區(qū)的入滲系數(shù) 是全年降水與河水補(bǔ)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(bǔ)給飽和濕度隨溫度降低，溫度降到一定程度，空氣中的絕對(duì)濕度與飽和濕度相等。溫度繼續(xù)下降，超過(guò)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(guò)程稱作凝結(jié)作用。一般情況下，凝結(jié)形成的水相當(dāng)有限。對(duì)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(bǔ)給1、兩個(gè)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(bǔ)給水頭較低者;2、隔水層分布不穩(wěn)定時(shí)，在其缺失部位的相鄰的含水層便通過(guò)“天窗”發(fā)生水力聯(lián)系;3、切穿隔水層的導(dǎo)水?dāng)鄬油蔀榛鶐r含水層之間的聯(lián)系通路;4、穿越數(shù)個(gè)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(guò)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(cè)壓水位井，虛線下濾水管井中水位716 地下水的其它補(bǔ)給來(lái)源建造水庫(kù)、進(jìn)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(bǔ)給。采用有計(jì)劃的人為措施補(bǔ)充含水層的水量稱之為人工補(bǔ)給地下水。人工補(bǔ)給地下水的目的主要是補(bǔ)充與儲(chǔ)存地下水資源，抬高地下水位以改善地下水開(kāi)采條件，同時(shí)還有以下目的：儲(chǔ)存熱源以用于鍋爐用水，儲(chǔ)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(bǔ)給地下水通常采用地面、河渠、坑池蓄水滲補(bǔ)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(bǔ)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(guò)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(diǎn)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(lái)，水去鹽留721 泉泉是地下水的天然露頭，多為“點(diǎn)”狀，屬?gòu)搅髋判埂Ｈ某雎妒堑匦?、地質(zhì)與水文地質(zhì)條件有機(jī)結(jié)合的結(jié)果。根據(jù)補(bǔ)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(bǔ)給。 下降泉由潛水或上層滯水補(bǔ)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(dāng)河流切割含水層時(shí)，地下水沿河呈帶狀排泄，稱作地下水的泄流?；鞣指睿和ㄟ^(guò)對(duì)河流流量過(guò)程線的分割地下水泄流量。 由于線狀排泄不集中，不易測(cè)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(guò)程線起漲點(diǎn)A 起引一水平線交于退水段的B 點(diǎn)，則圖中有陰線部分即相當(dāng)于地下水泄流補(bǔ)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(guò)包氣帶耗失水分） 葉面蒸騰：通過(guò)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(tái)生物抽水機(jī)）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(bǔ)給與排泄對(duì)水質(zhì)的影響（1）地下水補(bǔ)給對(duì)水質(zhì)的影響地下水獲得礦化度與化學(xué)類型不同的補(bǔ)給水，水質(zhì)也因而發(fā)生變化。低礦化水的補(bǔ)給，則使含水層水質(zhì)淡化；高礦化水與污染水的補(bǔ)給，則使含水層水質(zhì)惡化。（2）地下水排泄對(duì)水質(zhì)的影響 一類是徑流排泄，其特點(diǎn)是鹽隨水走，水量排走的同時(shí)也排走鹽分。一類是蒸發(fā)排泄，其特點(diǎn)

12、是水走鹽留。補(bǔ)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(zhǎng)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(zhǎng)期循環(huán)，使補(bǔ)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(bǔ)給的研究?jī)?nèi)容有哪些? 地下水的補(bǔ)給來(lái)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(bǔ)給地下水時(shí)，補(bǔ)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(bǔ)給來(lái)源，從空間和時(shí)間分布上二者有什么不同？5含水層之間進(jìn)行水量交換時(shí)，必須具備有水力聯(lián)系，常見(jiàn)的聯(lián)系形式有哪幾種？6地下水排泄的研究?jī)?nèi)容和地下水的排泄方式有哪些？7簡(jiǎn)述泉的分類？8地下水的補(bǔ)給與排泄對(duì)地下水的水質(zhì)是如何影響的？9影響大氣降水補(bǔ)給地下水的主要因素有哪些? 如何影響 ?10影響河水補(bǔ)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