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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。
关于降水入渗系数的测定方法的讨论陈晓成林高聪王楠052081班摘要：在水文水资源的评价中，降雨入渗补给系数是一个非常重要的参数，由入渗补给系数的定义可知，求得降雨入渗补给系数的关键为降雨总量和降雨入渗补给量。
本文探讨了几种常见的流域平均降雨总量的测定方法和降雨入渗补给量的测定方法，分别采用了平均值法、等雨量线法、泰森多边形法测定流域的平均降雨量，采用动态分析法（年水位升幅累积法、前期影响降水量法）、区域水量均衡法和数值分析法测定降雨入渗补给量最终得到降雨入渗补给系数。
关键字：流域平均降雨总量降入入渗补给量降雨入渗补给系数降雨入渗补给系数的变化范围在0～1之间。
由于降雨入渗补给量取决于某一时段内总雨量、雨日、雨强、包气带的岩性及降水前该带的含水量、地下水埋深和下垫面及气候因素，因此降雨入渗补给系数是随时间和空间变化的。
不同地区具有不同的降雨入渗补给系数，即使同一地区，不同时段降雨入渗补给系数也不尽相同。
因此，根据不同的计算时段，确定相应的降雨总量和降雨入渗补给量。
本文采取年降雨总量和年降雨入渗补给量确定年降雨入渗补给系数。
一次降雨首先要满足截留、地面产流及填洼等后才可能形成下渗,同时受包气带对下渗水量的在分配作用，只有下渗水量超过包气带最大持水能力时才能入渗补给地下水。
降雨雨入渗补给到地下水的水量即为降雨入渗补给量，用P r（mm）表示，则α=P r/P （1）α：年降雨入渗补给系数；P r年降雨入渗补给量；P年流域内降雨总量由公式可知测定降雨入渗补给系数的关键为测定流域内的降雨总量和降雨入渗总量。
一、流域内降雨总量的测定方法从理论上说，降雨两的空间分布可表达为：P=f（x,y)（2）p流域平均降雨量（mm）；A流域面积。
P时段或降雨量；x,y地面一点的纵横坐标；可以利用下式来计算域平均降雨量：A dxdy y x f P A ⎰=),( （3)1、平均值法 利用多个离散的局部区域的降雨总量的算术平均值作为流域上的平均降雨总量。
大气降雨入渗补给的机制
1.透水土壤层入渗：降雨直接滴落到土壤表面后，一部分雨水会通过
土壤上的孔隙、裂隙和土壤颗粒之间的间隙进入土壤内部，称为土壤层入渗。
入渗过程中，土壤的透水性、孔隙度和土壤含水量等因素会对入渗速
度和量产生影响。
2.地表径流入渗：另一部分降雨在土壤表面形成水滴，随后形成地表
径流。
当降雨量较大或土壤饱和时，地表径流会出现，并通过土壤的空隙、裂隙和土壤层的透水性进一步入渗到地下水系统。
3.河流渗漏：大气降雨可以通过地表径流进入河流系统，当河流河床
和河岸的土壤存在孔隙和裂隙时，部分径流会渗透到地下，补给地下水系统。
4.异常入渗：在一些情况下，例如土壤或岩石层阻塞、建筑物渗漏、
堤坝渗漏等，降雨可以通过异常途径进入地下水系统。
这种入渗方式的数
量较小，但对地下水系统的补给仍具有一定的影响。
值得注意的是，大气降雨入渗补给的机制受到许多因素的影响。
包括
降雨强度、降雨持续时间、土壤类型、土壤含水量、地表覆盖情况以及地
形等。
这些因素会影响降雨的入渗速度和量，进而影响地下水的补给。
此外，大气降雨入渗补给的机制还与地下水资源的可持续利用密切相关。
地下水补给的过程需要滞留时间来形成稳定的地下水位，因此，过度
地提取地下水或影响地下水的入渗补给机制可能导致地下水位下降和资源
枯竭的风险。
综上所述，大气降雨入渗补给的机制是多样的。
了解和研究这些机制对于保护地下水资源、维持地下水位稳定以及合理利用水资源具有重要意义。
大气降雨入渗补给的机制一、引言大气降雨是地球上水循环过程中的重要环节，也是地表水资源的重要来源之一。
降雨水分通过入渗补给地下水系统，为地下水资源的补充提供了重要途径。
本文将从大气降雨的形成、运动及其入渗补给机制等方面进行探讨。
二、大气降雨的形成和运动大气降雨是由于水蒸气凝结形成的，主要与气温、湿度、气压、风力等因素有关。
当空气中的水蒸气饱和时，就会形成云层，云层中的水蒸气进一步凝结形成云滴。
云滴在云层中不断碰撞，增长至足够大的大小时，就会由于重力作用而下落形成降雨。
降雨的形成只是水分从大气向地面转移的一部分过程。
降雨水分在大气中的运动主要有两种方式：一是大气中的降雨以雨滴的形式直接下落到地面；二是大气中的降雨以冰雹、雪花等形式降落到地面。
这两种形式的降雨都会在地面上发生入渗补给的过程。
三、降雨的入渗补给机制降雨水分经过降落到地面后，一部分会迅速流进地表水体，形成地表径流；另一部分则会通过入渗进入土壤，补给地下水系统。
降雨水分入渗补给地下水的机制主要包括以下几个方面：1. 土壤渗透性土壤的渗透性是影响降雨水分入渗补给地下水的重要因素之一。
渗透性好的土壤能够迅速吸收降雨水分，促进入渗过程；而渗透性差的土壤则会导致水分滞留在土壤表层，减少入渗补给地下水的量。
土壤渗透性与土壤类型、土壤质地、土壤含水量等因素密切相关。
2. 土壤饱和度土壤饱和度是指土壤中含水量占总容积的比例。
当土壤饱和度较低时，土壤中的孔隙较多，可以容纳更多的降雨水分；而当土壤饱和度较高时，土壤中的孔隙已经饱和，无法继续吸收更多的水分。
因此，土壤饱和度的变化会直接影响降雨水分的入渗补给地下水的能力。
3. 植被覆盖植被覆盖对于降雨水分的入渗补给地下水也具有重要影响。
植被覆盖可以增加土壤的抗侵蚀能力，减少径流的形成，促进降雨水分的入渗。
同时，植被根系的存在可以改善土壤结构，增加土壤孔隙空间，有利于水分的渗透和储存。
4. 地形起伏地形起伏对于降雨水分的入渗补给地下水也具有一定影响。
松散沉积物降水入渗的补给机制
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目前认为，松散沉积物的降水入渗有两种方式：降水入渗的现象—两类空隙的入渗过程——总结：均匀砂土层——活塞式（piston/diffuse）含裂隙的土层——捷径式（bypass）学习交流PPT1、大气降水入渗机制土层达到一定的含水量，毛细力与重力共同作用，下渗趋于稳定——渗漏与渗透阶段降水再持续：当土层湿锋面推进到支持毛细水带时，含水量获得补给，潜水位上升7.1.1大气降水对地下水的补给地面潜水面活塞式下渗：入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞的运移。
降水入渗补给过程阅读材料大气降水是地下水的主要补给来源，在大气降水补给地下水的过程中，降水首先到达地面，经过植物的截留、蒸发、地表径流、填充包气带等，最后只有20%-50%的降水成为了地下水，从课程中的过程图我们可以一目了然。
如果降水强度小于土壤下渗能力，初始时段降水将全部渗入地下；反之降水强度大于土壤下渗能力，则一部分降水形成地表径流，其余则渗入地下。
地表以上的过程很好理解，降水到达地表之后，一部分形成地表径流，另一部分渗入包气带；进入包气带的降水一部分形成土壤水，只有少部分继续入渗到含水层形成地下水。
首先来看入渗，入渗过程按水分受力状况分为3个阶段：①渗润阶段。
水分受分子力作用被土粒吸附形成薄膜水，直至土壤含水量大于最大分子持水量为止，此时下渗强度较大；②渗漏阶段。
水分受毛管力和重力作用，不断填充毛管孔隙，直至达到饱和含水量为止。
本阶段入渗强度逐渐减小；③渗透阶段。
毛管力消失，水在重力作用下向下渗透，土壤含水量不再增加，入渗水流呈饱和隐定流，入渗强度最小。
前两个阶段无明显界限，我们通常将它们合称为初渗阶段，第三阶段称为稳渗阶段。
入渗过程非常复杂，会受到水深、地形的影响，我们仅对表面保持一定水深时，下渗水流在均质土壤中沿垂线的运动规律以及含水量分布情况做介绍，这是最具有代表性的垂直入渗问题，根据实验，下渗过程中土壤含水量分为四个具有显著差别的水分带，最接近地面的是饱和带，厚度一般不到1.5cm；其次是上连饱和带下接传导带的过渡带；第三个水分传递带土壤含水量保持不变；第四个湿润带土壤含水量自上而下迅速降低，其前缘为湿润锋，在毛管力作用下不断向下推进。
直至达到初始含水量随着降水入渗过程的继续，湿润锋不断向下运移，当湿润锋到达地下水面时，就完成了大气降水补给地下水的全过程。
基于以上几个入渗阶段，按降水后包气带水入渗方式的不同可分为活塞式、捷径式：活塞式指上部新的入渗水推动下部较老的水作面状下移，此类下渗主要发生于比较均质的、孔隙大小差别不大的砂层中；捷径式指水流不作面状推进，而沿着某些通路优先下渗，例如在粘性土中下渗水往往沿着某些大孔道——根孔、虫孔及裂隙移动。
第四章地下水的补给、排泄和动态地下水的循环是指地下水的补给、径流与排泄过程。
地下水以大气降水、地表水、人工补给等各种形式获得补给，在含水层中流过一段路程，然后又以泉、蒸发等形式排出地表，如此周而复始的过程便叫做地下水的循环，其中资源量的增减正是补给与排泄不平衡所致。
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即为地下水的补给，其补给来源有：大气降水入渗、地表水入渗、凝聚水入渗、其他含水层或含水系统越流补给和人工补给等。
一、降水入渗补给大气降水包括雨、雪、雹，在许多状况下大气降水是地下水的主要补给方式。
当大气降水降落在地表后，一部分变为地表径流，一部分蒸发重新回到大气圈，剩下一部分渗入地下变为地下水。
一般状况下，入渗补给含水层的水量仅占降水量的20~50%,其余的水量通过各种途径耗失了。
L降水入渗补给地下水的机制大气降水抵达地表便向土壤孔隙渗入，假如土壤初始含水率很小，则入渗水首先形成薄膜水，到达最大薄膜水后，又连续充填毛细孔隙形成毛细水，只有当土壤含水率超过最大持水量时，才形成重力水下渗补给地下水。
一般的降水入渗过程可划分为两个阶段：前期属于受供水强度掌握阶段；后期为受入渗力量掌握阶段。
降雨后包气带水的下渗方式一般认为有两种，即活塞式(PiSton type)及捷径式(short-circuit type)o活塞式是指上部新的入渗水推动下部较老的水作面状下移，此类下渗主要发生于比较均质的砂层中。
捷径式指水流不作面状推动，而沿着某些通路优先下渗，例如在粘性土中下渗水往往沿着某些大孔道——根孔、虫孔及裂隙发生的移动。
⑴均质土的活塞式下渗：入渗水的湿锋面整体向下推动，如同活塞的运移。
分两个入渗阶段：①土壤吸水阶段:降水入渗水用于补充水分亏缺，由于表土干燥，毛细负压大，毛细率很大；②稳定入渗阶段:湿锋面下渗到肯定深度，重力水力梯度起主要作用，毛细水力梯度渐渐变小，入渗率趋于稳定值。
⑵粘性土的捷径式下渗：当降水强度较大，细小孔隙来不及汲取全部水量时，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，并沿通道水分向细小孔隙集中。
降雨入渗补给规律的分析研究陈建峰(山西省水文水资源勘测局太谷均均衡实验站,山西太谷030800)[摘 要] 浅层地下水资源计算中,降雨入渗补给系数是最基本的参数,而求解参数关键是确定降雨入渗补给量。
从其土壤水下渗机理,包气带蓄水库容,降雨入渗补给系数方面分析研究,最后得出:包气带可容纳库容是降雨入渗补给量的极限值;降雨入渗补给系数因不同岩性、土壤前期含水量、降雨量等因素而变化;降雨入渗补给规律存在一个地下水最佳埋深。
[关键词] 下渗;库容;降雨入渗补给;降雨入渗系数[中图分类号] TV 211 1+2 [文献标识码] B[文章编号] 1004-1184(2010)03-0030-02[收稿日期] 2009-12-22[作者简介] 陈建峰(1965-),男,山西太谷人,工程师,主要从事水均衡实验研究。
1 土壤水下渗的物理过程及规律1 1 下渗的物理过程下渗是指降落到地面上的的雨水从土壤表面渗入土壤的过程,土壤水分在土壤中运动受到分子力、毛管力和重力的控制,其运动过程也就是在各种力综合作用下寻求平衡的过程。
分子力、毛管力随着土壤水分增加而减小,当毛管孔隙充水达到饱和时,水分主要在重力作用下运动。
下渗过程按水分所受的作用力及运动特征分为渗漏和渗透阶段。
渗漏阶段:前期下渗水分主要是在分子力作用下,被土壤颗粒吸附而成为薄膜水,在土壤干燥时,渗润非常明显,当土壤含水量大于最大分子持水量时,渗润消失。
渗漏阶段后期,下渗水分主要在毛管力、重力作用下,在土壤孔隙中向下作不稳定流动,并逐步填充土壤孔隙,直到全部孔隙为水充满而饱和。
渗透阶段:当土壤孔隙被水分充满而饱和时,水分在重力作用下呈稳定运动。
渗漏是非饱和水流运动,渗透则属于饱和水流运动。
1 2 下渗过程中土壤含水量的垂线分布规律并,子渗的物理过程及规律下渗水流在均质土壤中垂直运动的特征,是通过下渗过程中土壤含水量分布的水分带反映的,具体可分为饱和带,水分传递带,湿润带、湿润锋四个水分带,见图1。
