水文地质学 大气降水对地下水的补给
水文地质学地下水储存与循环
补给区
承压区
排泄区
负水头
承压水 层厚度
正水头
承压水等水压线图
700 350 600
A B
C
400 350
A点与B点水力坡度？ C点和D点水头？
250 350
500
等水压线 等高线
人为因素，多种工程活动，如修建水库、农填灌溉、 矿坑排水、深井注水、抽取地下水等，影响地下水 的径流。
地下水的补给、径流、排泄之间转化
地下水的补给、径流、排泄之间密切联系、相互 转化，形成地下水循环的完整过程。
当自然条件发生改变时，地下水的径流方向与流 量、补给区与排泄区、补给量与排泄量等，可以 发生转化，甚至补给区变成排泄区、排泄区变成 补给区。
A点与B点水力坡度？ C点潜水位埋深？
250 350
500
等水位线 等高线
700
600 450
500
350
250 400
承压水
承压水：位于相邻两个隔水层之间且承受一定压 力的地下水【非重力水】，也称为自流水。
含水层的透水性愈好，压力愈大，人工开凿后能 够自流到地表。
承压水不受气候影响，动态较稳定，不易被污染。 承压水的形成与地质构造、沉积条件关系密切。 适宜形成承压水的地质构造大致有两种：一是构
上层滞水：包气带中位于局部隔水层上的地 下水，主要补给源为地表径流、次之为潜水 及沉积物夹带水，随季节变化且易被污染。
饱和带水：潜水面以下且直接与大气连通地 带的地下水，含水层饱和，主要补给源为地 表径流、次之为承压水及沉积物夹带水，随 季节变化且易被污染。
水文地质学基础--8.补给与排泄
侵蚀泉：
地形切割到潜水面
接触泉：
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
下降泉——
由潜水或上层滞水 补给
上升泉（承压含水层补给）
侵蚀泉
地形切割到隔水顶板
断层泉
通过导水断层出露成泉
接触带泉
通过接触带出露
思考题：试分析下列各泉的名称?
活塞式入渗(均质砂土)
是指入渗水的湿锋面整体向下推进，就象活塞的运移一样；
➢ 补充包气带水
分亏缺;
t1
➢ 年龄新的水推 动年龄老的水
下移，“老”
水在前，“新”
t2
水在后。
捷径式入渗 (粘性土介质)
是指入渗水由于存在水分运移的大空隙通道（根孔、虫孔、 裂缝等），入渗水流沿着该通道下渗，优先达到地下水面的 过程。
入渗
地表径流Rs 地表水
包气带Δ S
补给R
含水层
R=P-ET-Rs-ΔS
大气降水入渗补给量的确定
包气带
地中渗透仪 零通量面法
达西法 人工示踪剂 历史示踪剂 环境示踪剂 热示踪剂
水均衡法 物理方法
示踪方法 模拟模型
饱和带
水位动态法 达西法
地下水测年 环境示踪剂
10
大气降水入渗补给量的确定
平原区一般采用入渗系数法（α）;
径流排泄与蒸发排泄的区别 径流排泄—水分（盐分）呈液态排出,盐随水去； 蒸发排泄—水分呈气态排出，盐分积累下来，水去盐留，
水质变化。
泉（Spring）
泉是地下水的天然露头，多为“点”状，属径流排泄； 泉的出露是地形、地质与水文地质条件有机结合的结果。
水文地质学试题库及参考答案
绪论一、名词解释1、水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。
它研究地下水与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质在时空上的变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利避害，为人类服务。
2、地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
二、填空题1、水文地质学是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2、地下水的功能主要包括：资源、地质营力、致灾因子、生态环境因子、和信息载体。
三、问答题1、水文地质学的研究对象答：（1）地下水赋存条件；（2）地下水资源形成条件及运动特征；（3）地下水的水质；（4）地下水动态规律；（5）地下水与环境的相互关系；（6）地下水资源的开发利用。
第二章地球上的水及其循环一、名词解释：1、水文循环：发生于大气水、地表水和地壳浅表地下水之间的水文交换。
水文循环的速度较快，途径较短，转换交替比较迅速。
2、地质循环：发生于大气圈到地幔之间的水分交换3、径流：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。
4、海陆之间的水分交换称为大循环，海陆内部的循环称为小循环。
二、填空1、自然界的水循环按其循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及圈层的范围，分为水文循环和地质循环。
2、太阳辐射和重力水循环是水文循环的一对驱动力，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。
3、主要气象要素有气温、气压、湿度、蒸发、降水。
三、问答题1、简述水文循环的驱动力及其基本循环过程？水文循环的驱动力是太阳辐射和重力。
地表水、包气带水及饱水带中浅层水通过蒸发和植物蒸腾而变为水蒸气进入大气圈。
水汽随风飘移，在适宜条件下形成降水。
落到陆地的降水，部分汇聚于江河湖沼形成地表水，部分渗入地下，部分滞留于包气带中，其余部分渗入饱水带岩石空隙之中，成为地下水。
地表水与地下水有的重新蒸发返回大气圈，有的通过地表径流和地下径流返回海洋。
2、水循环对于保障生态环境以及人类发展的作用：一方面：通过不断转换水质得以净化。
水文地质学 第七章__地下水的补给与排泄
第七章地下水的补给与排泄补给：recharge径流：runoff排泄：discharge补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。
径流7．1 地下水的补给补给––––含水层或含水系统从外界获得水量的过程。
1．大气降水（precipitation）入渗机理：1）活塞式下渗（piston type infiltration）→Green–Ampt模型：求地表处的入渗率（稳定时v→K）（P49,公式5–14；P65，图7–3），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：①地表水，地表径流（一般降水的10 ~ 20%产生为地表径流）；②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）；③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）。
渗入地面以下的水：①滞留于包气带→土壤水，通过腾发ET（evapotranspiration）→返回大气圈；②其余下渗补给含水层→地下水。
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：q x=X-D-∆S式中：q x ––––降水入渗补给含水层的量；X ––––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。
降水入渗系数（α）––––补给地下水的量与降水总量之比。
Xq x=α （小数或%表示） 一般α =0.2 ~ 0.5。
定量计算（入渗系数法）：Q=α·X ·F （注意单位统一，X ：mm/a ，F ：km 2，Q ：m 3/a ） 影响降水入渗补给的因素：① 降水量大小：雨量大，α大；雨量小，α小；② 降水强度：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<10mm 的为无效降雨）；连绵小雨有利于补给；集中暴雨→一部分转化为地表径流→不利于补给；③ 包气带岩性：K 大，有利于入渗；K 小，不利于入渗；④ 包气带厚度：厚，入渗量小，河北平原存在“最佳埋深”，一般4 ~ 6m ，地下水位在“最佳埋深”时，入渗补给量最大，入渗系数α也最大；⑤ 降雨前期土壤含水量：含水量高，有利于补给；含水量低，不利于补给；⑥ 地形地貌：坡度大→地表径流量大→不利于补给；地势平缓，有利于补给； ⑦ 植被覆盖情况：植被发育，有利于拦蓄雨水和入渗；但浓密的植被，尤其是农作物，蒸腾量大，消耗的土壤水分多，不利于补给。
水文地质学基础_1第八讲2004
天然：大气降水、地表水、凝结水及相邻含水层的补给等 人类活动有关的：灌溉水入渗、水库或渠道渗漏、生产生 活排水及人工回灌
第七章 第一节 一、大气降水对地下水的补给
入渗机制？影响因素？补给量的确定？
1、大气降水入渗机制
包气带是降水对地下水补给的枢纽，包气带的岩性结构 和含水量状况对降水人渗补给起着决定性作用。
气候因素（P，E）；降水总量；降
水强度；降水频率；降水延续时间。 总量大，强度适中，间隔短，适中时 间长的绵绵细雨最有利。温度适中， 温差较小，相对湿度大，蒸发强度小。
地形: 高或低，陡或缓
地质: 渗透性愈大则愈有利于入渗 地下水位埋深： 其他：
P Rs
S qG
第七章 第一节 一、大气降水对地下水的补给
3、将达西仪平放、斜放，其结果是否相同？ 相同；渗透系数（K）只与岩石性质及流体物理性质有关
观测室
第七章 第一节 二、地表水对地下水的补给
地表水体（河、湖、水库等）都可以成为地下水的补给 来源。
河流补给: 因地而异（空间上），不同部分，岩性等； 因时而异（时间上），不同季节，不同补排关系。
比较长年性河流与季节性河流对地下水的补给的异同 点；
河流补给的主要影响因素有哪些？ 如何确定河水对地下水的补给量？ 地表水补给地下水的必要条件有哪些： （1）有水力联系 （2）地表水水位高于地下水水位
Fundamentals of Hydrogeoloy
第八讲
水文学及水资源工程专业
第七章 地下水的补给与排泄
Recharge & Discharge of G.W.
地下水是通过补给与排泄两个环节参与自然界的水循环
水文地质试题2以及答案
(1)年降水总量大，有利于补给地下水。
(2)降水强度适中，降水时间长，有利于补给地下水。
(3)包气带渗透性较强，有利于地下水的补给。包气带厚度小，有利于地下水补给。
(4)地形平缓，甚至低洼，有利于滞积地表径流，增加地下水入渗补给的份额。
(5)森林植被发育可滞留地表坡面，保护土壤结构，有利于降水入渗补给地下水。
班级
学号
姓名
2.影响地下水动态的因素有哪些？
答：
一类是环境对含水层的信息输入，包括降水、地表水对地下水的补给以及人工开采地下水、
地应力对地下水的影响等；另一类是变幻输入信息的因素，即赋存地下水的地质地形条件。
（1）气象ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气候因素）
（2）水文因素。
（3）地质因素
（4）人类活动的影响
3.地下水动态与均衡的关系。
大气降水、地表水和地下水是相互联系、相互转化的统一体。
（3）“以丰补歉”合理调控原则
含水层系统具有强大的调蓄功能，合理调控地下水位可以减少甚至避免蒸发损失。
班级
学号
姓名
五.论述题（每题10分，共计10分）
1．影响大气降水补给地下水的主要因素有哪些?如何影响?
答;
影响因素有：年降水总量、降水特征、包气带的岩性和厚度、地形、植被等。
7.赋存于岩石空隙中的水有结合水、毛细水和重力水
8.地下含水系统的补给来源有：大气降水、地表水、凝结水、相邻含水层间和人工补给
三.单项选择题（每题3分，合计15分）
1．砂砾类松散岩石的透水性主要取决于（C）
A．孔隙度大小；B．排列方式；C．颗粒直径大小；D．结构
2.渗入－径流型地下水循环的长期结果，使地下水向（A）方向发展。
水文地质学 第6章 地下水的补给与排泄
1、大气降水入渗机制
❖ “活塞式”入渗
—— 均匀砂土层
❖ “捷径式”下渗
t1
——空隙大小极悬殊
t2
活塞式与捷径式区别：
① 捷径式下渗，新水可以 超过老水，优先达含水 层；
② 捷径式下渗，不必包气 带达到饱和即可补给下 方含水层。
捷径式下渗图
6.1.1 大气降水对地下水的补给
2、降水补给的影响因素 ▪ P = R + E +ΔS + G ▪ 气候因素（P，E）：
④ 井孔灌注。
6.2 地下水的排泄
❖ 地下水排泄的研究包括： ▪ 排泄方式、排泄机制、影响因素、排泄量的确定
❖ 排泄方式： ▪ 泉（点状排泄） ▪ 向地表水体泄流（河流—线状）、向相邻含水层的排泄 ▪ 蒸发蒸腾（面状排泄） ▪ 人工排泄
❖ 前三种排泄方式称为径流排泄，与蒸发排泄的区别：
▪ 径流排泄—水分（盐分）呈液态排出,盐随水去 ▪ 蒸发排泄—水分呈气态排出，盐分积累下来，水去盐留
▪ 天然：大气降水、地表水、凝结水及相邻含水层的补给等 ▪ 人类活动有关的：灌溉水入渗、水库渗漏及人工回灌
6.1.1 大气降水对地下水的补给
讨论：入渗机制？影响因素？？补给量的确定？？？
1、大气降水入渗机制
▪ 包气带是降水对地下水补给的枢纽，包气带的岩性结 构和含水量状况对降水人渗补给起着决定性作用
2、下寒武为隔水层，仅断层带局部 导水；中寒武是较好的含水层；上寒 武基本上可看作隔水层。
3、奥陶系厚层灰岩中，地表水系不 发育；泉数量不多而涌水量大，为110L/s，个别大于10L/s；大多出露于 与其他地层交接处，说明富水性强， 是本区最好的含水层。 4、个别地段的断裂带出露泉而流量为 1-10L/s，说明断层有一定导水能力。
水文地质学期末考试复习题及参考答案-专升本
《水文地质学》复习题一、填空题1、地下水的补给来源主要有____________、______________、_________________、_________________、____________的补给。
2、可溶岩一般有_________________、_______________、_______________、。
3、地下水的硬度可分为_____________、_________________、_________________。
4、地下水中化学成分的形成作用有___________、__________、 _______ 、___________、__________、__________、__________。
5、地下水的功能主要有___________、___________________、_________________、____________、致灾因子等方面。
6、地下水按埋藏条件分为_ ________ 、_____________、____________。
7、地下水的排泄方式主要有____________、______________、_________________、_________________、________________、____________排泄。
8、一般情况下低矿化度的水中以___________、_________、___________为主。
9、据地下水运动要素与时间的关系，地下水运动可分为_____________和____________________。
10、某一地区地下水量收入项一般包括___________、________________、__________、____________________。
11、地下水的功能主要有___________、___________________、_________________、____________、__________________等方面。
水文地质学-第6章地下水的补给、排泄和径流
二、地表水对地下水的补给
1.具备条件 1.具备条件
地表水位高于地下水位。 地表水位高于地下水位。
chd-qw
第六章 地下水的补给径流与排泄
10
河流上游 和中游
chd-qw
第六章 地下水的补给径流与排泄
11
长江瞿塘峡
chd-qw
第六章 地下水的补给径流与排泄
地下水的补给 排泄和径流
地下水的补给、径流、 地下水的补给、径流、排泄这三个环节 就是地下水的循环――即自然界循环中的水 ， 即自然界循环中的水， 就是地下水的循环 即自然界循环中的水 处于地下隐伏阶段的循环。 处于地下隐伏阶段的循环。 基本概念 地下水的补给――含水层从外界获得水量的过 地下水的补给 程。 地下水的排泄――含水层失去水量的过程。 地下水的排泄 地下水的径流――获得水量到失去水量所经历 地下水的径流 的过程。
3.越流补给
越流补给是通过弱含水层的补给（ 越流补给是通过弱含水层的补给（leakage recharge） ） 要弄清谁补给谁： 在水的密度相同时， 要弄清谁补给谁 ： 在水的密度相同时 ， 高水位补 给低水位， 不一定是高的含水层补给低的含水层。 给低水位 ， 不一定是高的含水层补给低的含水层 。
chd-qw 第六章 地下水的补给径流与排泄 4
①入渗过程
a.渗润阶段：降水初期，如果土壤干燥，下 渗润阶段：降水初期，如果土壤干燥， 渗润阶段 渗水主要受静电引力作用， 渗水主要受静电引力作用 ， 受土粒吸附 形成结合水， 结合水的饱和， 形成结合水 ， 结合水的饱和 ， 即本阶层 的结束； 的结束； b.渗漏阶段 ： 随着土壤含水量增大 ， 分子 渗漏阶段： 渗漏阶段 随着土壤含水量增大， 作用力（ 静电引力） 作用力 （ 静电引力 ） 由毛管力和重力作 用取代， 逐渐充填岩土孔隙及下渗， 用取代 ， 逐渐充填岩土孔隙及下渗 ， 直 到重力起主导作用。 到重力起主导作用。 c.渗透阶段：孔隙水分近乎饱和，水主要受 渗透阶段： 渗透阶段 孔隙水分近乎饱和， 重力作用稳定向下流动。 重力作用稳定向下流动。
水文地质学中的地下水循环过程
水文地质学中的地下水循环过程地下水循环是指水文地质学中地下水在地下环境中的循环过程。
地下水循环是地表水和大气水循环过程的延伸和补充，对维持地下水资源的供应与调控起着重要作用。
下面将对地下水循环的主要过程进行详细介绍。
地下水的形成：地下水的形成主要是通过大气降水和地表径流的入渗作用，将水分输送到地下，形成地下水。
地表径流主要是指雨水在地表流动，未被植物吸收和蒸发的水。
径流水通过渗透过程形成地下水。
地下水的补给：地下水的补给主要有两种方式：自然补给和人工补给。
自然补给主要通过大气降水和地表水的入渗作用补给地下水。
大气降水是地下水的重要补给源，是地下水循环的驱动力之一、而地表水的入渗作用是指地表水渗透到地下形成地下水而补给地下水。
人工补给是指人类活动产生的废水经过净化后引入地下层，增加地下水的含水量。
地下水的储存：地下水主要储存在地球表面以下一定深度的岩层中，这些岩层被称为含水层。
地下水的储存主要依赖于地下岩层的孔隙和裂隙中的水贮存。
地下岩层通常具有不同的透水性，透水性好的岩层被称为含水层。
地下岩层一般分为三种状态：饱和带、过渡带和不透水带。
饱和带是指岩石孔隙或裂隙中被水填充的区域，水饱和度为100%；过渡带是指饱和带上方逐渐由水饱和向气相逐渐过渡的区域；不透水带是指介于饱和带和地下水层以下，岩层中含水饱和度较低或完全无水的区域。
地下水的运动：地下水的运动是指地下水随着地表水和大气水进行水循环的运动。
地下水通过孔隙和裂隙的连通性进行流动，主要包括渗流和流通两种方式。
渗流是地下水通过水文岩层中的孔隙和裂隙，在重力的作用下，向下渗透并汇集到深层，形成水块或水冠。
流通是指地下水沿着相对连通的岩层间空隙或裂隙，由高压区流向低压区的过程。
地下水的排泄：地下水排泄通常通过泉水和井泉来实现。
泉水是地下水自然排出地表的方式，泉水包括冒泉、流泉和涌泉等形式。
井泉是人工开凿或钻探的地下水源，通过井泉可以将地下水抽取到地表供人们使用。
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*一般采用下式确定全年降水入渗补给量 Q=X·α·f·1000
*地中渗透仪测定入渗系数(α)： 地中渗透仪的基本结构见图7-8所示。经过若干年的观测，可
以得到不同包气带岩性、不同地下水位埋深以及不同年降雨量条件 下降水入渗系数a。
*利用天然潜水位变幅测定入渗系数(α)： 在研究地下水水平径流及垂向越流与蒸发都很微弱、不受开采
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是大气降水对地下水补给
的枢纽，包气带的岩性结构和含水量状况对降水入渗沉积物的降水入渗有两种方式： 活塞式(piston/diffuse)、捷径式(bypass)。
2 影响大气降水补给地下水的因素
>>降落到地面的雨水的去向(图7-4)： *转化为地表径流； *腾发返回大气圈； *补充包气带亏缺； *入渗补给含水层。
>>那么，平原地区降水入渗补给地下 水的量为：
qG=X-Rs-E-ΔS
E
X
Rs
S qG
>>那么影响降水入渗补给的因素主要有：
*气候气象因素 ——总量大，强度适中，间隔短，适中时间长的
绵绵细雨最有利；温度适中，温差较小，相对湿度大 ，蒸发强度小；
*地形 ——地形平缓和局部低洼的地势有利入渗；
*岩性 ——渗透性愈大则愈有利于入渗；
*地下水位埋深 ——过大过浅都不利于入渗；
*植被。
>>我们应当注意，影响降水入渗补给地下水的因素是 相互制约、互为条件的整体，不能孤立地割裂开来加以 分析：
>>例如，强烈岩溶化地区，即使地形陡峻，地下水位 埋深达数百米，由于包气带渗透性极强，连续集中的暴 雨也可以全部吸收，有时α值可达70-90%。
>>又如，地下水位埋深较大的平原、盆地，经过长期 干旱后一般强度的降水不足以补偿水分亏缺。这时候， 集中的暴雨反而可成为地下水的有效补给来源。
3 大气降水入渗补给量的确定
影响的地段，观测不同岩性、不同地下水位埋深，观测降水入渗引 起的地下水抬升值Δh，并测定水位变动带的给水度μ，那么：
α=qx/X=μΔh/X。
>>山区
在山区，大气降水、地表水与地下水的 转化情况复杂，单独求算大气降水补给地下 水的量很困难，通常的作法是统一求取山区 大气降水与地表水对地下水的补给量。