17. 地下水的补给在线视频

同学们好

这一讲我们来学习知识点17

地下水的补给

我们将从地下水的补给概述

大气降水补给地下水

地表水补给地下水

含水层或含水系统之间的补给

地下水的其它补给来源

5个方面来学习

首先学习地下水的补给的概述

含水层或含水系统

作为自然界水循环的一个子系统

其与外界有水量、盐量

和能量的交换

如图所示地下水

接受大气降水补给

通过径流

最终排泄到海洋中

地下水的补给

径流和排泄

是地下水水循环的

三个基本的环节

也是地下水水量和水质形成的

最重要的控制因素

所谓地下水的补给

就是含水层或含水系统

从外界获得水量的过程

正是因为有补给

维持或抬高了地下水水位

保持和增加了势能

才能使含水层中的水流

保持不停的流动

我们研究地下水的补给

主要从补给来源

补给条件和补给量

这三个方面来分析

地下水的补给来源

可以分为天然补给源

和人类活动产生的补给源

主要包括大气降水补给

地表水补给

含水层或含水系统之间的补给

凝结水补给

融雪水和溶洞水的补给

灌溉水和渠道水的补给

以及其他的补给来源

与人类活动有关的地下水的补给

如灌溉水、工业及生活废水的补给

以及专门的人工补给等

下面我们来分别学习一下

首先是大气降水补给

它是地下水补给的根本来源

我们来先认识一下

它的补给机制

如图所示

大气降水降落到地面的水分

有一部分变为地面径流

或被蒸发耗失

仅有部分渗入地下

这些入渗的水量

一部分滞留于包气带中

另一部分在雨后蒸发

重新返回大气圈

剩下的才是补给含水层的水量

一般情况下

入渗补给含水层的水量

仅占降水量的20%~50%

那么降水入渗

是如何补给地下水的呢

实际上降水入渗过程

是相当复杂的

松散沉积物的降水入渗

存在两种形式

如图所示

一是活塞式下渗

也就是下渗水的湿锋面

整体向下推移

犹如活塞一样

二是捷径式下渗

也就是入渗水

沿着渗透性良好的大孔隙通道

如根孔、虫孔、裂缝等快速优先的下渗

下面我们来比较一下

活塞式下渗与捷径式下渗

二者的主要不同点

一是活塞式下渗

是年龄较新的水

推动其下年龄较老的水

始终是老水先到达含水层

而捷径式下渗时

新水可以通过优势通道

超前于老水

到达含水层

二是在入渗过程中

捷径式下渗的入渗水

不必全部补充

包气带的水分亏缺

就可以下渗补给含水层

而活塞式下渗时

只有全部补充

包气带的水分亏缺后

多余的水分

才能下渗

到达含水层

我们学习两种入渗形式

对于我们分析污染物

在包气带中的分布

与运移有重要的意义

下面我们再来看一下

影响大气降水入渗补给地下水的因素

影响降水补给的因素

主要有降水特征

蒸发强度

包气带特征

地形、植被覆盖和城市化等方面

其中前两个是降水本身的特征

后三个则是影响临界降水量的因素

而包气带性质

与降水量的

综合影响最大

降水特征包括降水量

降水强度和持续时间

在入渗过程中

降水量的相当一部分用于补充旱季

包气带蒸发造成的水分亏缺

因此降水量小于某一数值时

对地下水实际上无补给作用

当降水强度过大

而超过地面入渗速率时

则会产生地表径流

减小地下水补给份额

显然适度适中的绵绵细雨

对地下水补给很有利

对地下水的补给量比较大

包气带特征主要包括含水率

厚度、渗透性等

包气带渗透性好

有利于吸收降水

包气带厚度

及潜水埋藏深度越大

滞留的水量越大

则不利于补给

如果潜水埋藏过浅

毛细饱和带离地表很近

会使降水的入渗速率降低

而大量转化为地表径流

不利于补给地下水

地形对于降水入渗的主要影响

表现在当地形坡度大时

地面坡流会迅速流走

而平缓的地形与局部洼地

则会滞积坡流

增加降水入渗的份额

森林还可滞蓄降水

而减少地表径流

林下土壤有机质多，根系发育

树冠及落叶可保护表土结构

从而有利于降水下渗

而城市化形成的硬化地面

阻碍了正常的大气降水入渗

上述各影响因素

是相互联系

相互制约的整体

我们在分析时

不能将互为条件的影响因素

割裂开来孤立的加以分析

下面我们再来看

大气降水补给

地下水水量是如何确定的

降水补给水量的确定

是十分复杂的

迄今为止已有许多种研究方法

对不同的地区

往往采用的方法不同

下面我们仅对平原区和山区

大气降水入渗量的

确定进行讨论

第一种情况

平原区大气降水补给

地下水量的确定

在一定条件下

平原区降水入渗补给地下水的量

可表示为大气降水入渗补给地下水量

等于补给区面积与年降水量

即入渗系数的乘积

所谓入渗系数

是指年降水

入渗量水柱的高度的毫米数

与年降水量的比值

可利用多种方法求取

一般常用的两种方法

一是利用地中渗透仪测定

经过若干年的观测

得出不同条件下的

降水入渗系数

二是利用天然潜水位变幅确定

其他因素影响小的条件下

观测降水入渗

引起的地下水位的

抬升值△H

并测定水位变动带的给水度

则入渗系数

可表示为水位抬升值

△H乘以给水度μ

再除以年降水量的P的值

第二种情况

山区大气降水入渗量的确定

在山区潜水蒸发

可以忽略不计

从多年平均的角度来说

含水层的补给量

包括大气降水、地表水

大体上与其排泄量

包括泉、泄流等相等

故可通过测定排泄量

来反求补给量

由此可知

山区入渗系数α

等于汇水区地下水

和河流入渗补给总量Q除以

汇水面积F以及年降水量P

注意这里的1000

是单位换算所形成的

需要注意的是

这里的入渗系数的含义是指

汇水区多年平均年地下水补给量

占多年平均年降水量的份额

第二我们所说含水层的补给量

大体上与其排泄量相等

是从多年平均的角度来说的

但对于某一时段来说

排泄量并不等于同期的入渗补给量

关于大气降水

补给地下水

我们就学习到这里

接下来我们再看一下

地表水对地下水的补给

地表水体包括河流、湖泊、水库、海洋等

都可以补给地下水

但必须具备两个条件

一是地表水位高于地下水位

二是两者之间存在水力联系

地表水与地下水的补给关系

包括地表水补给地下水

地下水补给地表水

以及地表水

和地下水的季节性互补

我们主要以河流为例

进行分析

河流的补给具有时空变异性

不同的部位不同的季节

补排关系不同

河流与地下水的补给

取决于河流水位

与地下水位的关系

这种关系沿着河流纵断面

有所变化

如图所示，山区河谷深切

河流水位常年低于地下水位

一般为地下水补给

河水如图a所示

但在洪水季节

河水可补给地下水

进入山前 堆积作用加强

河床处于高位

而地下水埋藏深度较大

故河水经常补给地下水

如图b所示

在冲积平原上部

河水位与地下水位接近

表现为季节性互补

如图c所示

到了冲积平原的中下部

由于强烈的堆积

多形成地上河

如图d所示

我们再来看

河流对地下水补给量的确定

在河流能够对地下水

进行补给的前提下

河流对地下水的补给量

取决于透水河床的长度

即浸水周界河床的渗透系数

河水位与地下水位的高差

以及河床的过水时间

一般来说

透水河床的长度

与周界的乘积越大

河床渗透性越强

河水位与地下水位的高差越大

河床过水时间越长

则补给量越大

反之则越小

其具体的补给量的大小

我们可以用达西定律来分析

下面我们再来看

含水系统或含水层之间的补给

当两个有水力联系的

含水层之间

存在水头差时

水头较高的含水层中的水

便通过补给或联系通道

补给水头较低的含水层

含水层之间联系的方式

包括直接接触、天窗等直接方式

越流、导水断层等间接方式

以及导水钻孔等人为的方式

这里的天窗是指浅部隔水层发育缺失

而形成的局部导水通道

越流是指具有一定水头差的

相邻含水层

通过其间的

弱透水岩层

发生水量交换的过程

他经常发生于松散沉积物中

粘性土层构成弱透水层

在含水层与含水层之间的补给中

越流作为一种间接的补给方式

在含水层的补给源中

占有很重要的意义

最后我们再来看一下

地下水的其它补给来源

首先是凝结水对地下水的补给

在昼夜温差大的干旱沙漠地带

凝结水有可能补给地下水

当空气温度低到一定程度

其绝对湿度与饱和湿度相等

如果气温继续下降

超过饱和湿度的那一部分水汽

便凝结成液态水

这种由气态水转化为

液态水的过程

为凝结作用

一般情况下

凝结形成的水量非常有限

但是在高山沙漠等昼夜温差很大的地方

凝结作用

对地下水的补给作用不能忽视

我们再来看一下

融雪水和溶洞水的补给

在北方积雪区和冻土区

解冻期，融雪水和溶洞水

常作为地下水的主要补给来源

由于冻土层和雪盖层

具有缓慢持续融化的特点

因此这种补给形式

入渗补给系数相对较大

可达0.8~0.9

且地下水的升幅

与降水过程不同步

最后我们再看一下

灌溉水对地下水的补给

某些人为活动

例如灌溉水

则会增加地下水的补给

灌溉渗漏

补给含水层的水

称之为灌溉回归水

灌溉水入渗与降水入渗类似

其补给量取决于灌水方式

灌水定额

地下水埋深等因素

在平原和盆地中

不适当的灌溉

可引起潜水位的大幅上升

引起土壤次生沼泽化和盐渍化

本节课我们学习了

地下水的补给的概述

大气降水补给地下水

地表水补给地下水

含水系统或含水层之间的补给

和地下水的其它补给来源

五个方面的知识

本节课就学习到这里

感谢大家的观看

我们下次再见