第六章水文地質(zhì)參數(shù)的計算

第六章水文地質(zhì)參數(shù)的計算第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五水文地質(zhì)參數(shù)是表征含水介質(zhì)水文地質(zhì)性能的數(shù)量指標，是地下水資源評價的重要基礎資料，主要包括含水介質(zhì)的滲透系數(shù)和導水系數(shù)、承壓含水層的貯水系數(shù)、潛水含水層的重力給水度、弱透水層的越流系數(shù)及水動力彌散系數(shù)等，還有表征與巖土性質(zhì)、水文氣象等因素的有關參數(shù)，如降水入滲系數(shù)、潛水蒸發(fā)強度、灌溉入滲補給系數(shù)等。水文地質(zhì)參數(shù)常通過野外試驗、實驗室測試及根據(jù)地下水動態(tài)觀測資料采用有關理論公式計算求取，數(shù)值法反演求參等。第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五6.1給水度第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五一、影響給水度的主要因素給水度（μ）是表征潛水含水層給水能力或蓄水能力的一個指標。給水度不僅和包氣帶的巖性有關，而且隨排水時間、潛水埋深、水位變化幅度及水質(zhì)的變化而變化。第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五二、給水度的確定方法1.根據(jù)抽水前后包氣帶土層天然濕度的變化來確定μ值根據(jù)包氣帶中非飽和流的運移和分帶規(guī)律知，抽水前包氣帶內(nèi)土層的天然濕度分布應如圖7－1中的oacd線所示。抽水后，潛水面由A下降到B（下降水頭高度為△h），故毛細水帶將下移，由aa′段下移到bb′段，此時的土層天然濕度分布線則變?yōu)閳D中的oabd。對比抽水前后的兩條濕度分布線可知，由于抽水水位下降，水位變動帶將回給出一定量的水。第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五圖7－1抽水前后包氣帶濕度分布示意圖Wh－持水度；Z0－濕度變動帶；oacd—抽水前天然濕度線；oabd—抽水后天然濕度線；ac、bd—毛細水帶濕度分布示意線第六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五按水均衡原理，抽水前后包氣帶內(nèi)濕度之差，應等于潛水位下降△h時包氣帶（主要是毛細水帶）所給出之水量（μ△h），式中：△Zi—包氣帶天然濕度測定分段長度；△h—抽水產(chǎn)生的潛水面下移深度；W1i，W2i—抽水前后△Zi段內(nèi)的土層天然濕度；Wh－持水度；Z0－濕度變動帶；oacd—抽水前天然濕度線；oabd—抽水后天然濕度線；ac、bd—毛細水帶濕度分布示意線n—取樣數(shù)。故給水度：第七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五2.根據(jù)潛水水位動態(tài)觀測資料用有限差分法確定μ值如果潛水為單向流動，隔水層水平，含水層均質(zhì)，可沿流向布置3個地下水動態(tài)觀測孔（圖7－2），然后根據(jù)水位動態(tài)觀測資料，按下式計算μ值。式中：h1,t、h2,t、h3,t—1、2、3號觀測孔t時刻水位及含水層厚度；△h2—△t時段內(nèi)2號孔水位變幅；w—垂向流入和流出量之和稱綜合補給強度；K—滲透系數(shù)；△x—觀測孔間距。第八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五圖7－2單向流動μ值計算示意圖第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五6.2滲透系數(shù)和導水系數(shù)第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五滲透系數(shù)（K）又稱水力傳導系數(shù)，是描述介質(zhì)滲透能力的重要水文地質(zhì)參數(shù)，滲透系數(shù)大小與介質(zhì)的結構（顆粒大小、排列、空隙充填等）和水的物理性質(zhì)（液體的粘滯性、容重等）有關，單位是m/d或cm/s。導水系數(shù)（T）即含水層的滲透系數(shù)與含水層厚度的乘積，常用單位是m2/d。導水系數(shù)只適用于平面二維流和一維流，而在三維流中無意義。含水層的滲透系數(shù)和導水系數(shù)一般采用抽水試驗法和數(shù)值法反演計算求得。第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五一、用抽水試驗方法求參應注意的問題根據(jù)抽水試驗資料，采用解析公式反演方法識別含水層水文地質(zhì)參數(shù)，分穩(wěn)定流抽水和非穩(wěn)定流抽水兩類。1.利用穩(wěn)定流抽水試驗資料計算滲透系數(shù)（1）采用方法常采用穩(wěn)定流裘布依公式計算滲透系數(shù)，但計算結果往往與實際不符。（2）產(chǎn)生原因①施工質(zhì)量——洗孔不徹底，濾水管外填礫不合規(guī)格等。②選用計算公式與抽水引起的地下水運動規(guī)律不符，即不符合裘布依公式的假設條件。第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五（3）主要影響因素①含水層的井壁邊界條件②影響半徑（R）③天然水力坡度（I）的影響④抽水降深大小的影響第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五2.利用非穩(wěn)定流抽水試驗資料反求水文地質(zhì)參數(shù)C.V.Theis公式在應用中要注意泰斯公式的假設條件。野外水文地質(zhì)條件不一定完全符合假設條件，在使用單井非穩(wěn)定抽水試驗資料求水文地質(zhì)參數(shù)時應注意：①承壓完整井抽水，當井內(nèi)流速達到一定程度（如達1m/s以上），在井附近會產(chǎn)生三維流區(qū)，利用主孔資料或布置在三維流區(qū)內(nèi)的觀測孔求解時，將產(chǎn)生三維流影響的水頭損失，應對實測降深值進行修正；②由于地下水運動存在天然水力坡度，利用觀測孔求水文地質(zhì)參數(shù)時將具有不同方向的數(shù)值差異，在地下水流方向的上、下游所計算的參數(shù)數(shù)值差異較大。解決的方法是在抽水形成的降落漏斗范圍內(nèi)布置較多觀測孔，求水文地質(zhì)參數(shù)的平均值，代表該地段的水文地質(zhì)參數(shù)值；③注意邊界條件的影響。第十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五二、數(shù)值法求水文地質(zhì)參數(shù)數(shù)值法求參按其求解方法可分為試估—校正法和優(yōu)化計算方法。一般采用試估—校正法。這種方法利用水文地質(zhì)工作者對水文地質(zhì)條件的認識，給出參數(shù)初值及其變化范圍，用正演計算求解水頭函數(shù)，將計算結果和實測值進行擬合比較，通過不斷調(diào)整水文地質(zhì)參數(shù)，反復多次的正演計算，使計算曲線與實測曲線符合擬合要求，此時的水文地質(zhì)參數(shù)即為所求。求參結果的可靠性和花費時間的多少，除取決于原始資料精度外，還取決于調(diào)參者的經(jīng)驗和技巧。第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五6.3貯水率和貯水系數(shù)第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五貯水率表示當含水層水頭變化一個單位時，從單位體積含水層中，因水體積膨脹（或壓縮）以及介質(zhì)骨架的壓縮（或伸長）而釋放（或貯存）的彈性水量，用μs表示，它是描述地下水三維非穩(wěn)定流或剖面二維流的水文地質(zhì)參數(shù)。貯水系數(shù)表示當含水層水頭變化一個單位時，從底面積為一個單位、高等于含水層厚度的柱體中所釋放（或貯存）的水量，用S表示。潛水層水層的貯水系數(shù)等于貯水率與含水層的厚度之積再加上給水度，潛水貯水系數(shù)所釋放（貯存）的水量包括兩部分，一部分是含水層由于壓力變化所釋放（貯存）的彈性水量，二是水頭變化一個單位時所疏干（貯存）含水層的重力水量，這一部分水量正好等于含水層的給水度，由于潛水含水層的彈性變形很小，近似可用給水度代替貯水系數(shù)。承壓含水層的貯水系數(shù)等于其貯水率與含水層厚度之積，它所釋放（或貯存）的水量完全是彈性水量，承壓含水層的貯水系數(shù)也稱為彈性貯水系數(shù)。第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五貯水系數(shù)是沒有量綱的參數(shù)，其確定方法是通過野外非穩(wěn)定流抽水試驗，用配線法、直線圖解法等方法進行推求。第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五6.4越流系數(shù)和越流因素第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五表示越流特性的水文地質(zhì)參數(shù)是越流系數(shù)（σ）和越流因素（B）。越流補給量的大小與弱透水層的滲透系數(shù)K′及厚度b′有關，即K′愈大b′愈小，則越流補給的能力就愈大。越流系數(shù)σ表示當抽水含水層和供給越流的非抽水含水層之間的水頭差為一個單位時，單位時間內(nèi)通過兩含水層之間弱透水層單位面積的水量（σ=K′/b′）。越流系數(shù)可通過野外抽水實驗獲得。第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五弱透水層的滲透性愈小，厚度愈大，則越流因素B越大，越流量愈小。越流因素的值變化很大，可以從只有幾米到幾千米。對于一個完全不透水的覆蓋巖層來說，越流因素B為無窮大，而越流系數(shù)σ為零。越流因素可通過野外抽水實驗獲得。越流因素B或稱阻越系數(shù)，其值為主含水層的導水系數(shù)和弱透水層的越流系數(shù)的倒數(shù)的乘積的平方根?？捎孟率奖硎荆菏街校篢—抽水含水層的導水系數(shù)（m2/d）；b′—弱透水層的厚度（m）；K′—弱透水層的滲透系數(shù)（m/d）B—越流因素（m）。第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五6.5降水入滲系數(shù)和潛水蒸發(fā)強度第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五一、降水入滲系數(shù)（一）基本概念降水入滲系數(shù)是指降水滲入量與降水總量的比值，值的大小取決于地表土層的巖性和土層結構、地形坡度、植被覆蓋、降水量的大小和降水形式等，一般情況下，地表土層的巖性對值的影響最顯著。降水入滲系數(shù)可分為次降水入滲補給系數(shù)、年降水入滲補給系數(shù)、多年平均降水入滲補給系數(shù)，它隨著時間和空間的變化而變化。降水入滲系數(shù)是一個無量綱系數(shù)，其值變化于0～1之間。第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五（二）降水入滲系數(shù)的確定方法1.近似計算法首先計算出某些時段和典型地段的降水入滲系數(shù)，再推廣到計算出全年或全區(qū)的降水入滲補給量。（1）根據(jù)次降水量引起的潛水水位動態(tài)變化計算大氣降水入滲系數(shù)。一次降雨的短時間內(nèi)，水平排泄和蒸發(fā)消耗都很小，可以忽略不計。根據(jù)降水過程前后的地下水位觀測資料計算潛水含水層的一次降水入滲系數(shù)：式中：α—次降水入滲系數(shù)；hmax—降水后觀測孔中的最大水柱高度（m）；h—降水前觀測孔中的水柱高度（m）；△h—臨近降水前，地下水水位的天然平均降（升）速（m/d）；t—觀測孔水柱高度從h變到hmax的時間（d）；X—時間內(nèi)降水總量（m）。第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五適用條件：適用于地下水位埋藏深度較小的平原區(qū)，幾乎沒有水平排泄的潛水。在水力坡度大、地下徑流強烈的地區(qū)，降水入滲補給量不完全反映在潛水面的上升中，而有一部分水從水平方向排泄掉了，則會導致計算的降水入滲系數(shù)值偏小。如果是承壓水，水位的上升不是由于當?shù)厮康脑黾?，而是由于壓力的變化，以上情況本方法不適用。第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）根據(jù)全排型泉水流量計算大氣降水入滲補給量在某些低山丘陵區(qū)（特別是干旱半干旱的巖溶區(qū)），當降水是地下水的唯一補給源，泉水是唯一的排泄方式時（地下水的蒸發(fā)量、儲存量變化量可忽略不計），泉水的年流量總和近似等于降水的年入滲補給量。因此，取其泉水年總流量與該泉域內(nèi)大氣降水總量的比值，即為該泉域的大氣降水入滲系數(shù)值。如再將該泉域的值用到地質(zhì)—水文地質(zhì)條件類似的更大區(qū)域，即可得到大區(qū)域的降水入滲補給量。第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五對于某些封閉型的地下水系統(tǒng)，當降水是地下水唯一的補給源，而地下水的開采量（最大降深的穩(wěn)定開采量）又已達到極限（其它地下水消耗量可忽略）時，其年開采總量除以該地下水系統(tǒng)的年總降水量，亦可得出該地下水系統(tǒng)的大氣降水入滲系數(shù)，也可推廣到條件類似的更大區(qū)域，進行降水入滲總量的計算。第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五2.地中滲透計法這是較老但又是唯一可直接測到降水入滲補給量的方法。（1）儀器結構此方法儀器的結構裝置如圖所示。整個裝置由左方的地中滲透計和右方的給水觀測裝置構成。地中滲透計的圓筒內(nèi)裝有均衡地段的標準土柱，土柱下方為砂礫和濾網(wǎng)組成的外濾層，給水觀測部分由供水（盛水）用的有刻度的馬利奧特瓶和控制地中滲透計筒內(nèi)水位高度的盛水漏斗及量筒組成。兩部分以導水管連結，將兩端構成統(tǒng)一的連通管。第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五(2)工作原理首先調(diào)整盛水漏斗的高度，使漏斗中的水面與滲透計中的設計地下水面（相當潛水埋深）保持在同一高度上。當滲透計中的土柱接受降水入滲和凝結水的補給時，其補給量將會通過連通管和水管流入量筒內(nèi)，可直接讀出補給水量?？捎么朔ㄑb置多個不同巖性和不同水位埋深的土柱，分別觀測其降水補給和蒸發(fā)值。本方法缺陷是，很難如實模擬天然的入滲補給條件，故其結果的可靠性有時值得商榷。而且此法只適用于松散巖層。第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五3.零通量面法零通量面法是以包氣帶水量均衡原理和非飽和流擴散式運動理論建立起來的計算降水入滲補給量的方法。零通量面是指由水分通量為零的點所構成的面，它是巖土水分蒸發(fā)影響深度的下限標志。該面以上水分向上運移，消耗于蒸發(fā)與蒸騰；該面以下的水分緩慢下降，最后補給潛水。故零通量面（記作DZFP）可以作為測算陸面蒸發(fā)蒸騰量和地下水下滲補給量的分界面。第三十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五包氣帶土層含水率剖面圖為用中子水分儀測得的△t時段內(nèi)的包氣帶含水率剖面。初始時刻（t1）和末時刻（t2）的含水率剖面分別為θ1（Z,t1）和θ2（Z,t2），Z0為零通量面位置深度。圖中的陰影面積E代表△t時段內(nèi)零通量面以上的水分蒸發(fā)量；D代表零通量面以下△t時段內(nèi)的地下水入滲補給量。第三十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五按質(zhì)量守恒原理，如果在深度Z1和Z2的土層中不存在源或匯時，則水分儲存變化率等于流入與流出水量之差，即：式中：M—在深度Z1和Z2之間的單位截面積土柱水分的儲存量；q1和q2—在Z1和Z2深度上的水分通量；t—時段長度。對于DZFP面以下△t時段內(nèi)的入滲補給量（D）則應有：上式表明入滲補給量D等于零通量面以下包氣帶剖面水分儲存量的減少量。第三十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五將M(Z0，Z，t)用DZFP以下某點的體積含水率θ（Z，t）表示，則式上改寫為：或式中：i—1、2、3、…m；m—DZFP以下剖面含水率的測點數(shù)；△Zi—時段長度。設觀測時段數(shù)j為1、2、…k，在k個時段內(nèi)入滲補給量可用下式計算：如果M(Z0,Z,t)改用DZFP以上某點的體積含水率θ（Z,t）表示，m為DZFP以上剖面含水率的測點數(shù)，則可用式上計算出陸面蒸發(fā)蒸騰量。第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五水利水電科學院水資源所和地質(zhì)礦產(chǎn)部水文工程地質(zhì)研究所將零通量面法測算的降水入滲量與用地中滲透儀測量結果相比較，確認該方法準確可靠，誤差不大于3%。由于該法僅以鉆孔中子水分儀測定的土壤含水率為依據(jù)，故與地中滲透儀相比，成本較低，可在多處設點觀測。其精度較經(jīng)驗公式和動態(tài)觀測法計算值高。當包氣帶中零通量面不存在（降水或灌溉持續(xù)時間長，且地下水埋藏淺時）時，可在降水全部滲入包氣帶后，在巖土水分蒸發(fā)影響深度之下，用土層最大含水量段（Z－Z0）的某一時間段（t0－t）的土層含水率（θ）的觀測數(shù)據(jù)，代入式上計算降水入滲補給量。第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五4.泰森多邊形法在典型地段布置觀測孔組，并有一個水文以上的水位觀測資料時，可用差分方程計算均衡期的降水入滲量或潛水蒸發(fā)量，只要觀測資料可靠，計算結果便有代表性。觀測孔按任意方式布置如圖。把i＝1、2、3、4、5各孔分別同中央孔O連線，在連線的中點引垂線，各垂線相交圍成的多邊形叫泰森多邊形。泰森多邊形示意圖第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五以泰森多邊形作為均衡段，則按水量均衡關系有：式中：F—是泰森多邊形的面積(m2)μ—給水度；ΔhO—中央孔在Δt時段的水位變幅(m);

—流經(jīng)F各邊交換的流量之和(m3/d）;流入F時Qi＞0，流出F時Qi＜0；

Q垂—F內(nèi)的滲入量或蒸發(fā)量（m3／d）圖7－5泰森多邊形示意圖第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五按達西定律，各邊的交換流量為：式中：T—導水系數(shù)（m2/d）；hi，hO——分別為i號孔和中央O孔的水位（m）；bi-O，ri-O—分別是中央孔和周圍各孔之間過水斷面的寬度和距離（m）。把Qi代入上式，得到相應時段的入滲量或蒸發(fā)量：該式就是均衡段地下水運動的差分方程。利用雨季的某一時段的水位升幅資料（ΔhO＞0），可求得均衡期△t時段內(nèi)的降水入滲量，這時Q垂＝Q滲，根據(jù)求得降水入滲量可求得降水入滲系數(shù)。第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五二、潛水蒸發(fā)強度1.經(jīng)驗公式法目前，國內(nèi)外計算潛水蒸發(fā)量時，使用最廣泛的經(jīng)驗公式是阿維里揚諾夫公式（1965年），其形式為：或式中：μ—潛水位變動帶的給水度;h—潛水埋藏深度（m）；l—極限蒸發(fā)深度（m）；n—與包氣帶土質(zhì)、氣候有關的蒸發(fā)指數(shù)，一般取1～3；ε0—水面蒸發(fā)強度（m/d）;dh/dt—潛水面由蒸發(fā)造成的降速（m/d）；ε—潛水蒸發(fā)強度（m/d）。分析上式可以看出，潛水的蒸發(fā)強度隨水面蒸發(fā)強度的增加而增加，但由公式右端括號項永遠小于1，潛水的蒸發(fā)強度永遠小于或近于水面蒸發(fā)強度。利用上式計算ε時，由于ε0和h可通過實際觀測獲得，因此公式的計算精度主要取決于l和n。對這兩個參數(shù)多采用經(jīng)驗數(shù)值。第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五2.地中滲透計法用地中滲透儀測定潛水蒸發(fā)強度的裝置，見圖，其工作原理可參考降水入滲補給量的測量原理。當土柱內(nèi)的水面產(chǎn)生蒸發(fā)時，便可由漏斗供給水量，再從馬利奧特瓶讀出供水水量，此即潛水蒸發(fā)消耗量。第四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五3.泰森多邊形法根據(jù)前述利用泰森多邊形法求解降水入滲系數(shù)的方法原理。若利用某均衡區(qū)旱季某一時段的水位降幅資料(△hO＜0)，代入公式可計算相應時段內(nèi)的潛水蒸發(fā)量，即Q垂＝Q蒸，根據(jù)求得潛水蒸發(fā)量可求得相應的潛水蒸發(fā)強度。第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五6.6灌溉入滲補給系數(shù)第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五當引外水灌溉時，灌溉水經(jīng)由渠系進入田間，灌溉水入滲對地下水的補給稱為灌溉入滲補給，分為渠系的滲漏補給（條帶狀下滲）與田間灌溉入滲補給（面狀下滲）兩類。有的地區(qū)利用當?shù)氐乃矗ㄈ绯槿〉叵滤┻M行灌溉，灌溉水入滲后地下水得到的補給應稱之為灌溉回滲，它是當?shù)氐乃Y源重復量。渠系滲漏系數(shù)m、田間灌溉入滲補給系數(shù)以及井灌回歸系數(shù)的計算方法如下。第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五一、渠系滲漏補給系數(shù)渠系滲漏補給系數(shù)m為渠系滲漏補給地下水的水量與渠首引水量的比值，即：m=（Q引-Q凈-Q損）/Q引（6－12）令η=Q凈/Q引，則：m=1-η-Q損/Q引為簡化起見，對（1-η）乘以折減系數(shù)，以消去上式的右端項Q損/Q引，寫成下式：m=γ（1-η）（6－13）式中：Q引—渠首引水量，用實測的水文資料和調(diào)查資料；Q凈—經(jīng)由渠系輸送到田間的凈灌水量；Q損—渠系輸水過程中的損失水量，包括水面蒸發(fā)損失、濕潤渠底、兩側土層的水量損失及退水填底損失等總和；η—渠系有效利用系數(shù)；γ—修正系數(shù)，反應渠道在輸水過程中消耗于濕潤土層、浸潤帶蒸發(fā)損失的水量。第四十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五二、灌溉入滲補給系數(shù)灌溉入滲補給系數(shù)是指某一時段田間灌溉入滲補給量與灌溉水量的比值，可采用試驗方法加以測定。試驗時，在田地上布設專用觀測井。測定灌水前的潛水位，然后讓灌溉水均勻地灌入田間，測定灌溉水量，并觀測潛水位變化（包括區(qū)外水位）。經(jīng)過△t時段后，測得試驗區(qū)地下水位平均升幅△h，則：式中：hr—△t時間段內(nèi)灌溉入滲補給量（m3）；h灌—△t時間段內(nèi)總灌溉水量（m3）；μ—給水度；△t—計算時段（s）；△h—計算時段內(nèi)試驗區(qū)地下水位平均升幅（m）；Q—單位時間內(nèi)流入試驗區(qū)的灌水流量（m3/s）；F—試驗區(qū)面積（m2）。第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五灌溉入滲補給系數(shù)主要的影響因素是巖性、地下水位埋深和灌溉定額。第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五三、井灌回歸系數(shù)在抽取當?shù)氐叵滤喔鹊木鄥^(qū)，灌溉水的一部分下滲返回補給地下水，這種現(xiàn)象稱為地下水灌溉回歸。井灌回歸系數(shù)β井是指灌溉水回歸量與灌水量的比值，其測定方法與灌溉入滲補給系數(shù)相同。值得注意的是，試驗時地下水處于開采過程中，則地下水位變幅中包括開采造成的變幅值，應予以考慮。井灌回歸系數(shù)一般取值范圍0.1～0.3。第四十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五6.7水動力彌散系數(shù)第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五一、基本概念水動力彌散系數(shù)（D）表征地下水中溶質(zhì)遷移的重要水文地質(zhì)參數(shù)，它表征在一定流速下，多孔介質(zhì)對某種溶解物質(zhì)彌散能力的參數(shù)。水動力彌散系數(shù)是一個與流速及多孔介質(zhì)有關的張量，具有方向性，即使在各向同性介質(zhì)中，沿水流方向的縱向彌散系數(shù)（DL）和垂直水流方向的橫向彌散系數(shù)（DT）也不相同，但天然條件下，大多數(shù)地下水垂向上的水流運動很小，彌散作用可忽略。水動力彌散系數(shù)包括機械彌散系數(shù)（D′）與分子擴散系數(shù)（D″）。當?shù)叵滤魉佥^大時，分子擴散系數(shù)可以忽略。假設彌散系數(shù)與孔隙平均流速呈線性關系，這樣可先求出彌散系數(shù)再除以孔隙平均流速便可獲取彌散度。第五十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五二、水動力彌散系數(shù)的確定方法彌散系數(shù)的測定大都采用示蹤劑在含水層中的彌散曲線來求解，也可通過室內(nèi)彌散試驗確定，但大量資料表明，實驗室模擬與野外測量得到的彌散度有數(shù)量級上的差異（一般是室內(nèi)測定值偏?。?，現(xiàn)在已開始研究利用尺度效應分維來描述縱向彌散度隨尺度增加而增大的規(guī)律。第五十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五1.室內(nèi)彌散試驗（1）試驗原理設通過充滿多孔介質(zhì)的土柱中的一維均勻水流，溶質(zhì)在運動過程中不發(fā)生化學作用，也不與介質(zhì)發(fā)生作用。在t0時刻整個土柱中的溶液均勻分布，濃度為零，在進水端瞬時注入示蹤劑，則溶質(zhì)遷移的規(guī)律可用如下方程描述：式中：C—t時刻計算點的濃度Cmax—觀測點的峰值濃度；X—計算點的坐標；t—時間；D—彌散系數(shù)（m2/d）；u—地下水的實際流速；為峰值到達時間。利用上述計算三個計算公式繪制CR~tR理論曲線。第五十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五（2）試驗步驟①裝試樣。實驗裝置采用土柱儀，將模擬介質(zhì)分層裝入筒內(nèi)，盡量保持與天然狀態(tài)下的容重和孔隙度；②飽水。把供水瓶與試樣底部的出水口相連，打開閥門由下而上充水，使試樣中空氣排出。飽和后，把供水瓶按實驗裝置圖連接，自上而下供水；③測量滲透速度。上下游的定水頭用于控制土柱內(nèi)的滲透速度。柱體上每隔一定距離設有測壓點，它與測壓管讀數(shù)板相接，可直接讀出測壓點的水頭。根據(jù)一定時間內(nèi)的出水量與裝樣筒橫截面積的比值求出滲透速度；④電極點。每隔10cm有一電極，與電導率儀相通，用于測量電極處濃度；⑤保持上下游水頭穩(wěn)定，在柱體頂部瞬時加入示蹤跡，記時間t=0；⑥每間隔一定時間測量各電極點處的電導率，直到電導率值達到穩(wěn)定。第五十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五實驗裝置圖1—定水頭供水瓶；2—裝示蹤劑瓶;3—閥門;4—裝樣筒；5—電極；6—電導率儀；7—測壓管；8—過濾板；9—出水管第五十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五（3）資料整理①在直角坐標系和半對數(shù)坐標系中分別繪制各電極點C/C0～t曲線（圖7－7）；②用直角坐標曲線求參數(shù)；在圖中找出C/C0值分別等于0.84和0.16所對應的時間t0.84和t0.16，按下式計算水動力彌散系數(shù)D。式中：D—水動力彌散系數(shù)（m2/d）；X—計算點的坐標；u—滲流的實際速度（m/d）。第五十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期五圖7－7C/