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。 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。 X q 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。 2．地表水 地表水对地下水的补给： 1）山区：一般排泄地下水（河水位低于地下水位，地下水补给河水），洪水期：补给地下 水； 2）山前：常年补给地下水（河水位高于地下水位）； 3）平原：河水补给地下水（“地上河”）。 影响因素：① 河床的透水性；② 水位差（河水与地下水）。 定量计算： ① 达西定律：q x =K ωI ； ② 测定上、下游河流断面的流量（断面测流）：q x =Q 上-Q 下。 大气降水、地表水是地下水的两种主要补给来源。其特点： 1）从空间分布上看：大气水属于面状补给，范围大且均匀； 地表水（河流）为线状补给，局限于地表水体周边。 2）从时间分布上看：大气降水持续时间较短； 地表水（河流）持续时间较长，是经常性的； 简而言之：大气降水：面状补给，持续时间短； 地表水：线状补给，经常性的，持续时间较长。 条件变化的影响： 地下水开采以后，由于水位的下降，水文地质条件的变化，大气降水、地表水的补给强度也要发生变化。地下水位下降后，由于包气带的加厚，降水补给量有可能减少；地表水与地下水水头差的加大，地表水的补给量有可能增大。
第七章地下水资源评价 第一节概述 “地下水资源”指有利用价值的、本身又具有不断更替能力的各种地下水量的总称，它属于地球整个水资源的一部分。地下水有利用价值必定包括水质和水量两个方面，地下水能够构成资源首先是因为它有利用价值，这是由质来决定的；而其来源多少则是由量来体现。所谓地下水资源评价主要指在水质评价的前提下对水量的评价。 地下水资源评价是供水水文地质勘察的根本性任务，它要求在一定的天然及人工条件下，对地下水水量及水质作出定量评价。其中主要解决两个问题，即符合给定水质条件下的允许开采量和补给的保证程度。 地下水资源评价具体内容包括下列几个方面： 1．地下水水质评价：即根据不同用户的要求，是否会产生严重恶化等方面的预测。 2．地下水量评价：根据水文地质条件和拟订的需水量，确定开采方案及开采量；并应探讨其补给保正程度以及是否需要进行人工补给等。 3．开采技术条件的评价：主要指开采期内水位下降值是否会超过技术允许的范围；地下水对取水构筑物是否可能出现腐蚀作用以及水井可能的使用年限等。 4．评价开采地下水时可能产生的影响：如对邻近现有的取水工程、其它水利工程经济效益的干扰和地面沉降等。 5．开采时是否需要特殊的地下水资源保护措施(包括水源地卫生防护措施)。 第二节地下水资源的组成 一、地下水资源分类 地下水资源分类的目的不仅仅是为了进一步弄清地下水资源的一些基本概念，更重要的是使分类能客观地反映地下水资源形成的基本规律以及它的经济意义，便于我们在实践中对它进行研究和定量评价。正确地进行地下水资源分类，对供水水文地质勘测、试验和长期观察工作有直接的指导意义，同时也是地下水资源评价的基础理论之一。为此，长期以来国内外不少学者对地下水资源分类进行了不少研究，提出了各种各样分类方案。下面就国内外常见的地下水资源分类作一些简要介绍。 （一）国外地下水资源分类 1．前苏联普洛特尼柯夫储量分类 普氏分类将地下水储量分成静储量、调节储量、动储量和开采储量四大类。前三者合称为天然储量，它表示天然状态下含水层中未经取水设备扰动的地下水总量。 （1）静储量：一般指储存于地下水最低水位以下含水层中的重力水的体积。亦即当含水层全部疏干后所能获得的地下水量，数值上等于含水层的体积与给水度的乘积。 hF = Qμ (7-1) ) (静 式中：μ为含水层的给水度；h为最低地下水位以下的含水层平均厚度；F为含水层的分布面积。 （2）调节储量：指存在于地下水位年变动带（即年最高水位与最低水位之间）内的含水层中重力水的体积，亦即疏干该带时所获得的地下水量。 Q? =μ hF (7-2) (调 ) ?为地下水位的年变幅；其余符号同前。 式中：h （3）动储量：指通过含水层某一横断面上的地下水天然流量。
第八章地下水的补给与排泄 补给：recharge 径流：runoff 排泄：discharge 8．1概述 补给、径流、排泄是地下水参与自然界水循环的重要环节。 地下水通过补给与排泄，获得与消耗并重新分布可溶气体及盐量，更新溶滤能力。 地下水通过补给和排泄，保持不断流动循环支撑有关水文系统和生态环境系统正常运行。 8．2 地下水的补给 补给––––饱水带获得水量的过程。 1．大气降水（precipitation） 以松散沉积物为例，讨论降水入渗补给地下水的过程。
包气带截留的水量，用于补足降水间歇期由于蒸散造成的水分亏缺。 一次降水过程，除去植被截留以及包气带截留外，大气降水量最终转化为3部分：地表径流量、蒸散量及地下水补给量(图8.1)。 一次降水过程中，包气带水分变化及其对地下水补给的影响(图8.2)。 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）（P48,公式6.11；P72，图8.3），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）。 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 =p -D -?S 式中：q x ––––降水入渗补给含水层的量； p ––––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。 大气降水补给地下水的影响因素： 降水入渗系数（α）––––补给地下水的量与降水总量之比。 p q p =α （小数或%表示） 式中：α为入渗系数，无因次；q P 为年降水单位面积补给地下水量，mm ；P 为年降水量，mm 。 一般α =0.2 ~ 0.4。 定量计算（入渗系数法）：Q=α·p ·F ·1000 （注意单位统一，p ：mm/a ，F ：km 2，Q ：m 3/a ） 影响降水入渗补给的因素： ① 年降水量大小：雨量大，α大；雨量小，α小； ② 降水强度及其时间分布：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。 2．大气降水、河水补给地下水水量的确定 1）平原区： ① 大气降水入渗补给量（入渗系数法）： Q=p·α· F ·1000 式中：Q ––––降水入渗补给地下水的水量（m 3/a ）；
地下水人工补给研究现状与前瞻 张学真 (长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054) [摘 要] 论述了国内外有关地下水人工补给研究工作的发展历程、理论研究、方法技术及工程应用,在此基础上,指出地下 水人工补给研究领域存在的问题,从理论和实践两方面提出了地下水人工补给今后需要进一步研究的课题。 [关键词] 地下水人工补给;发展历程;研究现状;展望 [中图分类号] P 641125 [文献标识码] A [文章编号] 1004-1184(2005)01-0025-04 [收稿日期] 2004-11-16 [作者简介] 张学真(1967-),男,陕西眉县人,讲师,主要从事水文与水资源的教学与研究工作。 Research Situa tion and Prospective of Artif ic i a l Groundwa ter Recharge ZHAN G Xuezhen (Environm en tal Science and Engineering co llege of Chang’an U n iversity X i’an ,Shaanx i 710054) Abstract :T he article discu sses the develop ing cou rse ,theo ry study ,m ethod ,techno logy and engineering app licati on of artificial groundw ater recharge w o rk at hom e and ab road .T herefo re ,it po in ts ou t the ex isting p rob lem s in th is field and p u ts fo rw ard the them es of artificial groundw ater recharge that hereafter need to fu r 2ther study from tw o asp ects of theo ry and p ractice . Key words :artificial groundw ater recharge ,develop ing cou rse ,study situati on and p ro sp ective 地下水是一种宝贵的自然资源,是人类赖以生存 和社会发展的重要物质基础。许多地区过量开采地下水,造成地下水资源逐渐枯竭、水位急剧下降、地面沉降等一系列水资源与环境问题。地下水人工补给(又称地下水回灌)的实质就是借助某些工程措施,人为地将地表水注入地下含水层中,以增加地下水的补给量、调节和控制地下水位。在城镇供水、农田灌溉、盐碱化土壤改良、污染控制、环境保护以及石油开发等领域内,地下水人工补给都有广泛的应用。世界上许多国家先后进行了地下水人工补给的试验研究工作,取得了许多研究成果。 1 地下水人工补给研究发展历程 地下水人工补给具有悠久的历史,早在十八世纪末十九世纪初,欧洲的一些国家已经有了人工补给地下水。1821年在法国图卢兹市,采用堤坝进行岸边淹浸以补给地下水。1860年英国在牛津、诺丁汉、德尔比都等城市供水中采用人工补给地下水的方法。1889年美国在科罗拉多州南普拉特河冲积扇首次蓄洪以补给地下水。以色列的人工补给方式以井灌为主,对于井灌的补给设施、补给能力、淤填及其对出水量的影 响、补给对地下水质的影响、补给井的更新和补给井的构筑和运转问题等较深入的研究。前苏联地区的里加、弟比利斯、塔什干、库尔斯克、奥列尔、日万诺一富兰柯夫斯基等地均有人工补给工程,在地下水人工补给的基础理论方面研究得较为深入。20世纪以来,随着生产力的迅速发展以及伴随的环境污染的日趋严重,地下水人工补给在理论、方法上有所突破,应用上更加广泛[1]。许多国家地下水人工补给已经跨出试验阶段,成为调节和控制地下水的主要方法[2]。 近年来,发达国家已经放弃了修建地表水库来储备水资源的传统做法,而是越来越多的利用地下含水层广阔的空间,建立“水银行”,来调节和缓解供水的紧张局面。自80年代以来,美国便开展了钻孔补给含 水层的恢复(A SR )工程。欧洲供水联合会(EU R EAU )的12个成员国以及瑞士、瑞典等也在开 展含水层恢复(A R )工程,以满足日益增长的供水需求。日本近年来主要以井灌形式进行人工回灌,并对灌水井的淤堵与处理、放射性示踪剂的应用等许多问题,进行了有价值的研究。一些中东国家,如在约旦、科威特和摩洛哥都在继续着小规模的污水补给工程。 2005年2月第27卷 第1期 地下水Ground w ater Feb .2005V o l .27 NO.1
第七章地下水的补给与排泄 第一节地下水的补给 含水层或含水系统从外界获得水量的过程称作补给。 补给研究包括补给来源、补给条件与补给量。 地下水补给来源有天然与人工补给。天然补给包括大气降水、地表水、凝结水和来自其他含水层或含水系统的水；与人类活动有关的地下水补给有灌溉回归水、水库渗漏水，以及专门性的人工补给（利用钻孔）。 一、大气降水对地下水的补给 （1）大气降水入渗机制 松散沉积物中的降水入渗存在活塞式与捷径式两种（见图7－1）： 活塞式下渗是入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞的运移如图7－1（a）。 图7—1活塞式与捷径式下 渗（a）活塞式下渗；（b）捷径式与活塞式下渗的结合 图7—2 降水入渗过程中包气带水分分布曲线 —残留含水量；—饱和含水量 活塞式下渗过程：
a）雨季之前（）时，包气带水分分布曲线如图7—2（a）所示，近地表面水分出现亏缺。 b）雨季初期~时，入渗的降水首先补充包气带水分分布曲线的亏缺部分，如图7—2（a）和所示。 c）随着降雨的继续，多余的入渗水分开始下渗，近地表面出现高含水量带，水分分布特征如图7—2（b）时的状况；如果连续降雨高含水量带将向下推进，如果此时停止降雨，高含水量带的水分向下缓慢消散（如图7—2（b）所示）。 d）停止降雨后，理想情况下，包气带水分向下运移最终趋于稳定，不下渗也无蒸发、蒸腾时，含水层获得补给，地下水水位抬升，此时均质土包气带水分分布如图7－2（c）所示。 活塞式下渗是在理想的均质土中室内试验得出的。实际上，从微观的角度看，并不存在均质土。尤其是粘性土，捷径式入渗往往十分普遍。 捷径式入渗：当降雨强度较大，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的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。如图7－1（b）所示。 捷径式下渗与活塞式下渗比较，主要有两点不同： （a）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先到达含水层； （b）对于捷径式下渗，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。 通常情况下，砂砾质土中主要为活塞式下渗，而在粘性土中则活塞式与捷径式下渗同时发生。 （2）影响大气降水补给地下水的因素 落到地面的降水，归根结底有三个去向：转化为地表径流，蒸发返回大气圈，下渗补给含水层，如图（7－4）。 由下渗过程可知，渗入到地面以下的水不等于全部补给含水层的水。其中，相当一部分水滞留在包气带中构成土壤水，通过土面蒸发与叶面蒸腾的方式从包气带水直接转化为大气水。 以平原地区降水入渗补给地下水水量表达式：
地下水补给量和排泄量的确定 李恒太 河北工程大学水电学院河北邯郸056021 摘要：在地下水资源评价过程中，不管采用什么方法，其补给量和排泄量的确定是必需要完成的工作，本文就地下水的补给量和排泄量的确定进行了详尽地阐述。 关键词：地下水；补给量；排泄量；基流；越流 地下水是人们赖以生存和使用的主要资源之一，但是存在于地下的水究竟有多少？又有多少能供我们利用？人们为了探究此问题，水行政管理部门专门组织专业技术人员进行定量评价与计算，在评价计算过程中，不管采用什么方法，不管其方法多先进，都得确定地下水补给量和排泄量，可见地下水补给量和排泄量的确定在地下水评价中的重要意义，因此，下面将详述地下水补给量和排泄量的确定。 1 地下水补给量 地下水的补给来源主要有大气降水、地表水、凝结水、其他含水层（或含水系统）的水、侧给补给、人工补给、融雪水和融冻水等。 1.1大气降水入渗补给地下水 降水入渗补给量是指降水（包括坡面漫流和填洼水）渗入到土壤中并在重力作用下渗透补给地下水的水量。降水入渗补给量一般采用下列方法确定。 1.1.1 地中渗透仪法 地中渗透仪是测量降水 入渗量、潜水蒸发量和凝结 水量的一种地下装置，该装 置通过导水管与给水设备相 连接的承受补给和蒸发的各 种土柱圆筒和测量水量的马 利奥特瓶组成，也称为地中 蒸渗仪、地中渗透计。该仪 器在各地的地下水均衡试验 场中被广泛应用。由于该法 测得的潜水蒸发量和降水入渗补给量虽然是实测值，但仍很难如实模拟天然的入渗补给
条件。其中，潜水面的埋深对潜水补给量有很大影响，同样，对潜水蒸发量也有一定影响。潜水面在雨季因降水入渗补给而升高，旱季因蒸发排泄而降低，处于连续不断的变动中，而地中渗透仪的每一圆筒中的潜水面都是固定的，因而其实测结果的可靠性还有待进一步证实，且此法只适用于松散岩层，使其应用受到限制。 其结构装置如图1.1所示，工作原理如下：首先调整水位管14，使其内水面与渗透仪中的设计地下水面（6，相当于潜水埋深）保持在同一高度上。当渗透仪中的地柱接受降水入渗或凝结水的补给时，其补给量将会通过导水管2流入接渗瓶15内，可直接读出补给水量；当土柱内的水面产生蒸发时，便可由水位调整管14供给水量，再从马利奥特瓶13读出供水水量（即潜水蒸发消耗量）。 1.1.2 有限差分法 该方法是利用同一剖面上三个观测孔水位资料，按有限差分方程式计算降水入渗量Q 雨渗。 B 图1.2 同一剖面上观测孔的水位变化图 如图1.2所示，其有限差分方程为： ()()()()??????-+--++?- ?=----21111121222l H H h h l H H h h l l t K H Q C B C B B A B A B μ雨渗 （1） 式中：Q 雨渗为降雨入渗量；K 为渗透系数；μ为给水度；Δt 为两次时间间隔；其它意 义如图中所示。 1.1.3 泰森多边形法 在典型地段布置观测孔组，并有一个水文年以上的水位观测资料时，可用差分方法
第10卷 第4期 中 国 水 运 Vol.10 No.4 2010年 4月 China Water Transport April 2010 收稿日期：2010-03-22 作者简介：官剑颖，苏州市相城区水政监察大队。 地下水补给及水资源的优化研究 官剑颖 （苏州市相城区水政监察大队 江苏 苏州 215131） 摘 要：水既是生命的源泉，也是工农业生产中不可替代的重要资源。城市生活用水和工农业生活用水都要求有稳定、可靠的供水。所以，一定时期内地下水开采量不能大于其更新补给量。我国严峻的水环境形势要求我们必须重视水的开发、利用，进行水资源优化配置，文中主要对地下水补给和如何进行水资源优化进行研究。 关键词：地下水补给；水资源优化 中图分类号：P641.8 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2010）04-0142-02 随着人口的增长、社会经济的发展和人民生活水平的提高，人类对水的需求越来越多，而人类生产、生活用水的主要来源就是地下水。近几年，我国很多城市出现地面下沉、地面塌陷、地裂缝、海水倒灌、泉水断流等环境地质问题，主要原因是由于地下水的过量开采，造成地下水允许开采量超过了补给量。针对我国的水资源不容乐观的时空分布不合理、供需矛盾突出，利用效率低、浪费严重、污染严重等现状，为了防止上述地质灾害的频繁发生，有必要对地下水补给及水资源的优化问题进行研究。 一、地下水补给 1．地下水补给的来源 指含水层或含水层系统从外界获得水量补给地下水的作用过程。补给的来源有：大气降水、地表水、凝结水、灌溉水、地下水人工补给等多种。其中地下水的主要来源，是大气降水和地表水的入渗补给。 （1）大气降水。它是地下水最普遍的补给源。地下水量多少、地下水位高低变化主要与大气降水量及其变化有重要联系。大气降水于地表后，其中一部分下渗到松散堆积物中、岩层裂缝中与洞穴中，并在其中储存起来，变为地下水，降水量的大小和含水层上覆地层的透水性对补给量起着重要作用。降水多少、含水层厚度与面积，则决定着地下水储量，降水量大，降水过程长，包气带地层透水性好，则降水补给地下水的量也大，反之则降水得补给量小。 （2）地表水。指存在于地壳表面，暴露于大气的水。地表上的江河、湖泊、水库以及海洋，皆可成为地下水的补给水源。如果地表水体水位高于地下水位，则地表水补给地下水，使地下水位升高，水温和水质也随之而变。同样的若地表水体水位低于地下水位，则地下水补给地表水体，使地下水位降低。地表水和地下水存在着相互转化关系。 （3）凝结水。水汽凝结形成重力水，渗补给地下水的过程。凝结水的补给量有限，在昼夜温差大的干旱区，高山区，，大气降水很少，当包气带孔隙中的水气超过饱和湿度时，凝结成液滴状重力水下渗补给地下水。 （4）灌溉水。实施农田灌溉由于灌溉技术条件所决定，不可避免的会经常使部分灌溉水回归补给地下水。灌溉水回 归补给地下水的形式不同，其入渗补给系数大小也不相同。 （5）地下水人工补给。人工补给在地下水各种补给来源中愈来愈重要。人类为了有效地保护和改善地下水资源，改善水质，控制地下漏斗以及地面沉降现象的出现，而采取的一种有计划、有目的的人工回灌。通过工程设施，用地表水补充地下水，以达到增加地下水资源的目的。人工补给随着人类活动日益扩展，其重要性与日俱增。 调查表明：一方面由于城市化的飞速发展，城市透水地面面积不断减少，切断了地下水的天然补给源，另一方面城市水资源短缺，地下水位下降，地下水补给困难。所以，要做水资源优化配置 二、水资源优化配置 水既是生命的源泉，也是工农业生产中不可替代的重要资源。城市生活用水和工农业生活用水都要求有稳定、可靠的供水。如果大量开采利用地下水，会大大改变地下水的状况；补给不足，地下水位不断下降，更会造成恶果；过度开发会在质量和数量上影响子孙后代对水资源的利用，引起一系列生态环境问题。所以，一定时期内地下水开采量不能大于其更新补给量。只有合理开发利用和保护水资源，才能适应国民经济发展和人民生活的需要。我国用水总量将逼近水资源总量，水资源“危机”为期不远。严峻的水环境形势要求进一步重视水的开发、利用。所以，必须重视水资源优化配置，只有它能解决上述问题。 1．水资源优化配置的概念 水资源优化配置是指在流域或特定的区域范围内，遵循公平、高效和可持续利用的原则，以水资源的可持续利用和经济社会可持续发展为目标，通过各种工程与非工程措施，考虑市场经济规律和资源配置准则，通过合理抑制需求、有效增加供水、积极保护生态环境等手段和措施，对多种可利用水资源在区域间和各用水部门间进行的合理调配，实现有限水资源的经济、社会和生态环境综合效益最大。 2．水资源优化配置的现状 浅层地下水补给主要来源于大气降水，河湖侧渗和灌溉下渗；深层地下水，由于独特的水文地质特征，补给困难。 （1）地下水资源开发利用结构不合理
地下水的基本知识 1. 地下水的概念 地下水是指以各种形式埋藏在地壳空隙中的水，包括包气带和饱水带中的水。地下水也是参于自然界水循环过程中处于地下隐伏径流阶段的循环水。 地下水是储存和运动于岩石和土壤空隙中的水，那么地下水必然要受到地质条件的控制。地质条件包括岩石性质、空隙类型与连通性、地质地貌特征、地质历史等。 地下水环境是地质环境的组成部分，它是指地下水的物理性质、化学成分和贮存空间及其由于自然地质作用和人类工程——经济活动作用下所形成的状态总和。 2. 地下水的埋藏条件 岩石和土体空隙既是地下水的储存场所，又是运移通道。空隙的大小、多少、连通性、充填程度及其分布规律决定着地下水埋藏条件。根据成因可把空隙区分为孔隙、裂隙与溶隙三种，并可把岩层划分为孔隙岩层(松散沉积物、砂岩等)、裂隙岩层(非可溶性的坚硬岩层)与可溶岩层(可溶性的坚硬岩石)。孔隙岩层中的空隙分布比裂隙可溶岩层均匀，溶隙一般比孔隙、裂隙岩层中的空隙规模大。这三种空隙的大小分别以孔隙度、裂隙率与岩溶率表示，即某一体积岩石中孔隙、裂隙和溶隙体积与岩石总体积之比，以百分数表示。 岩石空隙中存在着各种形式的水，按其物理性质可分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水和固态水。此外，还有存在于矿物晶体内部及其间的沸石水、结晶水与结构水。水文地质学所研究的主要对象是饱和带的重力水，即在重力作用支配下运动的地下水。 岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情
况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。将岩石空隙作为地下水储存场所和运动通道研究时，可分为三类，即：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴。 (1) 孔隙。松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地下水能力大小的重要因素。孔隙体积的多少可用孔隙度表示。孔隙度是指某一体积岩石(包括孔隙在内)中孔隙体积所占的比例。 由于多孔介质中并非所有的孔隙都是连通的，于是人们提出了有效孔隙度的概念。有效孔隙度为重力水流动的孔隙体积(不包括结合水占据的空间)与岩石体积之比。显然，有效孔隙度小于孔隙度。 松散岩石中的孔隙分布于颗粒之间，连通良好，分布均匀，在不同方向上，孔隙通道的大小和多少都很接近。赋存于其中的地下水分布与流动都比较均勻。 (2) 裂隙。固结的坚硬岩石，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩，一般不存在或只保留一部分颗粒之间的孔隙，而主要发育各种应力作用下岩石破裂变形产生的裂隙。按裂隙的成因可分成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。 成岩裂隙是岩石在成岩过程中由于冷凝收缩(岩衆岩)或固结干缩(沉积岩) 而产生的。岩浆岩中成岩裂隙比较发育，尤以玄武岩中柱状节理最有意义。构造裂隙是岩石在构造变动中受力而产生的。这种裂隙具有方向性，大小悬殊(由隐蔽的节理到大断层)，分布不均一。风化裂隙是风化营力作用下，岩石破坏产生的裂隙，主要分布在地表附近。 裂隙的多少以裂隙率表示。裂隙率(K)是裂隙体积(R)与包括裂隙在内的岩石体积(K)的比值，即或(V/F)100%。除了这种体积裂隙率，还可用面裂隙率或线裂
第三章环境现状调查与评价 第四节地下水环境现状调查与评价 专题二、环境现状调查与评价 四、地下水环境现状调查与评价 （一）熟悉水文地质条件调查的主要内容和常用参数（导则、教材P103、P125） 1. 水文地质条件调查的主要内容（此处参照导则原文）。 水文地质条件调查的主要内容包括以下十个方面： （1）气象、水文、土壤和植被状况。 （2）地层岩性、地质构造、地貌特征与矿产资源。 （3）包气带岩性、结构、厚度。 （4）含水层的岩性组成、厚度、渗透系数和富水程度；隔水层的岩性组成、厚度、渗透系数。 （5）地下水类型、地下水补给、径流和排泄条件。 （6）地下水水位、水质、水量、水温。 （7）泉的成因类型，出露位置、形成条件及泉水流量、水质、水温，开发利用情况。 （8）集中供水水源地和水源井的分布情况（包括开采层的成井的密度、水井结构、深度以及开采历史）。 （9）地下水现状监测井的深度、结构以及成井历史、使用功能。 （10）地下水背景值（或地下水污染对照值）。 2.常用的水文地质参数（P103） （1）孔隙度（P103）： ①定义：是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。也即是多孔体中所有孔隙的体积与总体积之比。孔隙度是一个比值，可用小数或百分数表示。 ②影响因素：孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。 ③对地下水的影响：孔隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。 （2）有效孔隙度（P103）：由于多孔介质中并非所有孔隙都相互连通，把连通的孔隙体积与总体积之比称为有效孔隙度。 （3）渗透系数（又称水力传导系数）（P104）（P126）： ①定义及表示方式：在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨
习题七 地下水的补给与排泄 一、名词解释 1．地下水补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程。 2．入渗系数：每年总降水量补给地下水的份额。 3．凝结作用：温度下降，超过饱和湿度的那一部分水汽，便凝结成水，这种由气态水转化为液态水的过程。 4．越流：相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换。 5．地下水排泄：含水层或含水系统失去水量的过程。 6．泉：地下水的天然露头。 7．上升泉：由承压含水层补给形成的泉。 8．下降泉：由潜水或上层滞水补给形成的泉。 9．侵蚀（下降）泉：当沟谷切割揭露含水层时形成的泉。 10．接触泉：地形切割达到含水层隔水底板时，地下水被迫从两层接触处形成的泉。 11．溢流泉：潜水流前方透水性急剧变弱，或隔水底板隆起，潜水流动受阻而涌溢于地表形成的泉。 12．断层泉：地下水沿导水断层上升，在地面高程低于水位处涌溢地表形成的泉。 13．接触带泉：岩浆或侵入体与围岩的接触带，常因冷凝收缩而产生隙缝，地下水沿此类接触带上升形成的泉。 14．地下水的泄流：当河流切割含水层时，地下水沿河呈带状排泄，称作地下水泄流。 15．蒸腾：植物生长过程中,经由根系吸收水分,在叶面转化成气态水而蒸发,称蒸腾。 二、填空 1．地下水补给的研究包括 补给来源、补给条件 与 补给量 。 2．地下水的天然补给来源有 大气降水、地表水、凝结水、其它
含水层或含水系统的水。 3．与人类活动有关的地下水主要补给源有 灌溉回归水、水库渗漏水、以及专门性的 人工补给 。 4．落到地面的降水，归根结底的三个去向是 转化为地表径流、腾发返回大气圈 和 下渗补给含水层 。 5．影响大气降水补给地下水的因素主要有 年降水总量、降水特征、包气带岩性和厚度、地形 和 植物 。 6．研究含水层的排泄包括 排泄去路、排泄条件 与 排泄量 等。 7．地下水的天然排泄方式有 泉、向河流泄流、蒸发、蒸腾、向另一含水层的排泄。 8．根据补给泉的含水层性质，可将泉分为 上升泉 及 下降泉 两大类。 9．根据泉的成因，下降泉可分为 侵蚀（下降）泉、接触泉 与溢流泉。 10．上升泉按其成因可分为 侵蚀（上升）泉、断层泉 与 接触带泉 。 11．影响潜水蒸发的因素是 气候、潜水埋深、包气带岩性 及 地下水流动系统的规模。 12．将补给、排泄结合起来，我们可以将地下水循环划分为 渗入-径流型 和 渗入-蒸发型 两大类。 三、判断题 1．补给、排泄与径流决定着地下水水量水质在空间与时间上的分布。（ √ ） 2．活塞式下渗始终是"老"水先到含水层。 （ √ ） 3．捷径式下渗始终是"老"水先到含水层。 （ × ） 4．降水补给地下水的量与降水强度没有关系，只与降水量的大小有关。（ × ）
第4卷第2期地下空间与工程学报V o.l4 2008年4月Chinese Journal o fU nderground Space and Eng i neering A pr.2008 地下水库的概念、分类和分级问题研究* 杜新强1,李砚阁2,冶雪艳1 (1.吉林大学环境与资源学院,长春130026;2.南京水利科学研究院,南京210024) 摘要:地下水库在水资源调控领域里发挥的作用已越来越大,地下水库的工程实践也有一定的基础,但在理论研究方面尚处于探索阶段,尚未形成统一的理论体系和工作规范。从概念上理解,地下水库应作为系统工程来对待,并非单一的储水库区;按照储水介质不同可以将地下水库划分孔隙地下水库、岩溶地下水库和裂隙地下水库三大类,进一步按地下水库所处的地貌单元不同划分具体类型;参照地表水库的分级标准,将地下水库按照总库容划分为四个等级:特大型、大型、中型和小型。 关键词:地下水库;地下水资源;水利工程 中图分类号:P641文献标识码:A文章编号:1673-0836(2008)02-0209-06 Study on Concept,Types and Grades of Groundwater R eservoir DU X in-qiang1,L I YAN-ge2,YE Xue-yan1 (1.Co llege of Env iron m ent and Resources,J ilin Universit y,Changchun130026; 2.N anjing A cade my of H ydro S cience,N anj i ng210024) Abstract:G roundwater reservo ir is play i ng a mo re and m ore i m portant role i n t he fi e l d ofw ate r resources regu la-ti on,and the eng i nee ri ng prac ti ces for its constructi on had certa i n exper i ence basis,but t he t heoreti ca l st udy on g round w ater rese rvo ir is i n t he pri m a ry phase yet,t he ir un ifi ed theo ry system and w ork c riter i on hasn t'been for m ed. The concept,type and grade of g round w ater reservo i r are t he pri m ary theo retical issues o f g round w ater reservo i r,but these i ssues havn t'been st udied spec i a lly and such situa ti on is unfavorab l e to bu il d i ng and deve l oping the g round w ater reservo ir t heory syste m.F rom the concept o f g round w ater reservo ir,such reservo i r i s a kind o fw ater conse rvancy sys-te m eng i neer i ng but no t only the underground storage a rea.A cco rd i ng t o t he underg round storage m edia,the g round w-ater reservo i r can be classified i nto porous med i a g round w ater reservo ir,ka rst g round w ater reservo ir and fissure g round w ater rese rvo ir,furthe r mo re,acco rd i ng to the d ifferent physi ogno m y e le m en t where t he g round w ater reservo ir w as build,t here are eleven i d i og raph i c t ypes o f ground w ater reservo ir.Based on the grade cr iterion f o r s ur face w ater reservo ir,the g roundwa ter reservo ir was d i v i ded i n t o four grades as fo llo w s:oversize sca l e,larg e scale,m i dd l e scale and little sca l e. K eyword s:g round wa ter reservo ir;g round w ater resources;wa ter conservancy 修建地表水库一直是水资源人工调控领域中的主流方法,可用于防洪、供水、发电以及灌溉等目的。根据国际大坝委员会(I C OLD)1998对世界大型水库(坝高超过15m,以及坝高为5~15m、库容在300万m3以上)的统计资料[1],全球地表水库总库容约为6464km3。然而,地表水库虽然带来了巨大的社会经济效益,但与之相伴的对环境与社会的影响也日益显现,其主要弊端体现在建库的环 *收稿日期:2007-11-22(修改稿) 作者简介:杜新强(1977-),男,黑龙江肇东人,吉林大学讲师,博士。主要从事地下水资源与环境水文地质研究。 E-m a i:l duxq77@163.co m 基金项目:水利部科技创新重点项目(SCX2003-05);南京水利科学研究院开放流动研究基金项目资助(YK90510)
水文地质学基础复习题七 第七章地下水的补给与排泄 一、名词解释 1．地下水补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程。 2．地下水排泄：含水层或含水系统失去水量的过程。 3．泉：地下水的天然露头。 4．地下水的泄流：当河流切割含水层时，地下水沿河呈带状排泄，称作地下水泄流。二、填空 1．地下水补给的研究包括补给来源、补给条件与补给量。 2．地下水的天然补给来源有大气降水、地表水、凝结水、其它含水层或含水系统的水。3．与人类活动有关的地下水主要补给源有灌溉回归水、水库渗漏水、以及专门性的人工补给。 4．落到地面的降水，归根结底的三个去向是转化为地表径流、腾发返回大气圈和下渗补给含水层。 5．影响大气降水补给地下水的因素主要有年降水总量、降水特征、包气带岩性和厚度、地形和植物。 6．研究含水层的排泄包括排泄去路、排泄条件与排泄量等。 7．地下水的天然排泄方式有泉、向河流泄流、蒸发、蒸腾、向另一含水层的排泄。8．根据补给泉的含水层性质，可将泉分为上升泉及下降泉两大类。 9．根据泉的成因，下降泉可分为侵蚀（下降）泉、接触泉与溢流泉。 10．上升泉按其成因可分为侵蚀（上升）泉、断层泉与接触带泉。 11．影响潜水蒸发的因素是气候、潜水埋深、包气带岩性及地下水流动系统的规模。12．将补给、排泄结合起来，我们可以将地下水循环划分为渗入-径流型和渗入-蒸发型两大类。 三、判断题 1．补给、排泄与径流决定着地下水水量水质在空间与时间上的分布。（√） 2．活塞式下渗始终是"老"水先到含水层。（√） 3．捷径式下渗始终是"老"水先到含水层。（×）
4．降水补给地下水的量与降水强度没有关系，只与降水量的大小有关。（×） 5．河水补给地下水时，补给量的大小与透水河床的长度与浸水周界的乘积、河床透水性成正比。（√） 6．当河水与地下水有水力联系时，河水补给地下水的量与河水位与地下水位的高差呈反比。（×） 7．利用天然潜水位变幅确定入渗系数，一般要求研究区地下水水平径流及垂向越流与蒸发都很微弱、不受开采影响。（√） 8．相邻含水层之间水头差愈大、弱透水层厚度愈小、垂向透水性愈好，则单位面积越流量便愈大。（√） 9．昼夜温差越大，产生的凝结水量越大。（√） 10．判断泉是上升泉还是下降泉，只根据泉口的水是否冒涌来判断即可，不必考虑含水层是潜水含水层还是承压含水层。（×） 11．气候俞干燥，相对湿度越小，潜水蒸发便愈强烈。（√） 12．砂最大毛细上升高度太小，而亚粘土与粘土的毛细上升速度又太低，均不利于潜水蒸发。粉质亚砂土组成的包气带，最有利于潜水蒸发。（√） 13．地下水的泄流是地下水沿河流呈带状排泄。（√） 14．地下水以径流排泄为主时，其含盐量较低，以蒸发排泄为主时，其含盐量较高。（√）15．越流系统包括主含水层、弱透水层以及相邻含水层或水体。（√） 16．在越流系统中，当弱透水层中的水流进入抽水层时，同样符合水流折射定律。（√）四、简答题 1．地下水补给的研究内容有哪些? 地下水的补给来源有哪些？ 研究内容：补给来源、补给条件、补给量。 补给来源有：大气降水、地表水、凝结水、其它含水层或含水系统和人工补给。 2．松散沉积物中存在哪两种降水入渗形式? 二者有什么不同？ 两种形式为：捷径式和活塞式。 两者不同点： (1) 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； (2) 对于捷径式下渗，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。
水均衡法评价地下水补给资源量作业 班级学号姓名成绩 某研究区为一个完整的地下水系统，含水层由第四系松散的砂砾石层组成。面积为1000km2，地下水主要接受降雨入渗和山前侧向补给。具体为：西部边界为山区地下水侧向补给边界，东部为地下水排泄边界（向河流）。根据水文气象资料，均衡期为1995年7月~1996年6月（一个水文年）。在均衡期内，降雨量为450mm，地下水侧向补给量2500?104m3，降雨入渗补给量为11250?104m3，地下水通过东部边界向河流的排泄量为6000?104m3，人工开采量为12000?104m3。（该图为示意性图） 请完成如下问题： 1.写出该地区地下水均衡方程式； = ± ? - - -μ = + Q? h F Q Q Q Q Q 开 补 泄流 排 侧向 降水 Q补--降雨入渗补给量；Q侧向-侧向流入补给量；Q基流-基流量；Q开-人工开采量 2.计算地下水均衡，将数据填入表格中，分析地下水补排量的比例关系，说明该均衡期内是正均
3. 频率曲线，在图中，标出丰水年、枯水年，平水年及计算年对应的降水量；指出本均衡年降水 序号 =+?=? P m n (/(1))100(/25)100 保证率 4.假设该地下水系统西部边界侧向补给量为一个稳定值（即不随降雨量变化），降雨入渗补给量随 降雨多少变化，已知研究区内降雨入渗平均补给系数为0.25；请计算丰、平、枯年份对应的降雨量条件下的降水入渗补给量；填入下表：单位：
5. 根据下面的公式，计算多年平均地下水补给量，并将数据填入上表 多年平均地下水补给资源量： 3 21321n n n Q n Q n Q n Q k p f b ++++= 式中：b Q ——多年平均地下水补给资源量（m 3/a ）； k p f Q Q Q 、、——分别为丰水年、平水年、枯水年的地下水补给资源量（m 3/a ）； n 1、n 2、n 3——分别为丰水年、平水年、枯水年在观测资料年中出现的次数。