大气降水和地表水补给水平排泄

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。

第八章地下水的补给与排泄补给：recharge径流：runoff排泄：discharge8．1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。

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。

高中地理：等潜水位线的分析与判读（附答案解析）一、潜水的特点二、等潜水位线的绘制等潜水位线是指潜水位海拔高度相等的各点连结成的线；等潜水位线的绘制需要注意以下几个方面：1.绘制等潜水位线图时，必须利用同一时期的水位资料，因为潜水面是随时间变化的。

2.在绘制潜水等水位线图时，等潜水位线只能与地形起伏保持一致，在一般情况下绝不能与地形等高线垂直。

3.在沼泽地区，若地下水出露地表，则等潜水位线应与地形等高线重合。

4.等潜水位线不应直接穿过河床，只能连到两岸为止。

三、等潜水位线的应用1.判断某点潜水的埋藏深度潜水的埋藏深度是指潜水面与地表的垂直距离。

它等于该点地表的海拔高度减去该点潜水面的海拔高度，因此任一地点潜水的埋藏深度即是当地等高线数值和等潜水位线数值的差值。

2.潜水位与地势的关系等潜水位线的数值大小可以反映地势的高低，潜水位高低和地形起伏相一致。

等潜水位数值大，表明地势较高；等潜水位线数值小，表明地势较低。

3.判断潜水流向地表水和地下水的流向都垂直于等值线，由高处向低处流动。

地下水从潜水位高处向低处渗流，若在等值线的转折点，流向与其切线垂直，由高处向低处流动。

4.潜水面的坡度确定潜水的流向之后，在流向上任取两点的水位高差除以两点的实地距离，即得潜水面的坡度。

5.判断潜水与河水的补给关系根据河流与等潜水位线的分布特点可以判断河水与潜水的补给关系。

当河水水位高于潜水水位时，则河水补给潜水；当河水水位低于潜水水位时，则潜水补给河水。

或者是先判断出河流两岸潜水的流向，若潜水流向指向河流，则潜水补给河水；若潜水流向背向河流，则河水补给潜水。

如下图所示。

A图中河床两侧潜水位高于河流水位，潜水流向河流，因此河流两侧潜水补给河流水。

在B图中河床两侧潜水位低于河流水位，河水流向两侧潜水，因此河流水补给两侧的潜水。

6.利用潜水等水位线合理布置水井和排水沟为了能最大限度地使潜水流入水井和排水沟，一般应沿等潜水位线布置水井和排水沟。

地理高考专题突破：高考地理如何考查等潜水位线问题，高考必备地下水重难点总结一、地下水地下水按埋藏条件的不同，可分为潜水与承压水。

（一）潜水1. 概念：埋藏在第一个隔水层之上的地下水。

2. 补给：大气降水和地表水补给。

3. 特点：①有一个自由水面；②分布区与补给区基本一致；③埋藏较浅，受气候影响大，流量不稳定；④易受污染。

4. 排泄方式：①水平排泄：露出为地表水或泉水；②垂直排泄：蒸发。

5. 环境问题：①不合理灌溉，造成土壤盐渍化；②过量开采，造成潜水水位下降而形成地下水漏斗区，地面下沉，沿海地带可能引起海水入侵。

（二）承压水1. 概念：埋藏在上下两个隔水层之间，承受一定压力的地下水。

2. 补给：大气降水和地表水通过潜水补给。

3. 特点：①承受一定压力；②分布区与补给区常不一致；③埋藏较深，受气候影响小，流量稳定；④不易受污染，水质比较好。

4. 排泄方式：水平排泄，在排泄区转化为潜水和泉水。

5. 环境问题：污染或过量开采后不易恢复。

二、备考难点1. 潜水的下渗条件有哪些？对于潜水，主要有哪些不合理的利用方式？潜水就是在第一个隔水层之上的地下水，它的补给主要是直接的地面下渗。

有利于潜水下渗的条件通常要考虑三个方面：一是降水，要求降水强度小、时间长；二是地面的坡度，要求地面坡度平缓；三是植被，要求有良好的植被覆盖。

对潜水的不合理利用主要有两个方面：一是不合理的灌溉方式——漫灌。

它造成潜水水面上升，水分被蒸发但水中的盐分积留在土壤中，形成土壤的盐渍化（次生盐碱化），这一现象在干旱、半干旱区的灌溉农业区容易出现。

解决的办法是采用合理的灌溉方法，推行喷灌、滴灌节水型技术，或采取雨季的淋溶。

二是过度抽取地下水，造成地面沉降、建筑物倒塌、海水倒灌等问题。

解决方法是停止过度开采、节约用水、雨季回灌。

2. 地下都是岩石，地下水储存在哪里呢？地下除了较为疏松的土壤处，都是岩石，但是岩石是有裂隙的，地下水就储存在岩石的裂隙中，并且也有水位，从水位高处流向水位低处。

专题九：等潜水位线的判读和分析一、定义潜水：埋藏在第一个稳定隔水层之上的地下水潜水位：潜水面的海拔高度。

潜水的埋藏深度：地面到潜水面的垂直距离等潜水位线：将潜水面海拔高度相等的点连成的线。

潜水特点补给来源大气降水、地表水渗入排泄方式垂直排泄：蒸发水平排泄：出露为地表水或泉水运动状况有自由水面，且因重力作用，随地形起伏，由高处向低处渗流水质、流量受气候影响大，水量不稳定，易污染二、等潜水位线的判读1.潜水位与地势起伏相一致：地势高处潜水位高；地势低处潜水位低（山高水高）读数值，判断地势起伏和河流流向（1）上图为某地两河流两侧的潜水位等值线示意图，图中数字表示潜水位（单位：米），正确反映河流流向的是：（）A、a图河流和b图河流均自北向南流B、a图河流自北向南流，b图河流自南向北流2、潜水的流向。

潜水是沿着潜水面坡度最大的方向流动。

因此，垂直于等潜水水位线从高水位指向低水位，就是潜水的流向。

3、潜水埋藏深度。

等潜水位线与等高线相交之点，二者高程之差即为该点的潜水埋藏深度。

潜水埋藏深度=地面海拔高度—潜水海拔高度读数值，求潜水的埋藏深度下图中实线为地形等高线，虚线为潜水面等高线（单位：米），读图回答。

（2）钻井甲的潜水埋藏深度约为（）A、10米B、5米C、2.5米D、0米4、等潜水位线疏密：等潜水位线稀疏，潜水流速慢；等潜水位线密集，潜水流速快。

读疏密，判断流速、（3）图中地下水流速最大处是（）A.甲B.乙C.丙D.丁5、潜水流向及潜水与河流的补给关系：若潜水流向河流，则潜水补给河流；若潜水流向背向河流，则河流补给潜水。

潜水流向：垂直于等潜水位线,由高处指向低处上图为某地区1月份等潜水位线图，读图回答下题（4）图中河流与地下水的补给关系是: （）A.河流水补给地下水B.地下水补给河流水C.河流左岸地下水补给河流水，右岸河流水补给地下水D.河流右岸地下水补给河流水，左岸河流水补给地下水（6）下图为某地两条河流两侧的潜水位等值线示意图，可反映河流与潜水补给关系的一般情况。

上层滞水、潜水、承压水的区别和联系潜水是地下水中第一个具有自由表面的重力水承压水是充满于两个隔水层之间的水潜水的特征：1、潜水与包气带直接想通2、潜水的补给为大气降水和地表水，排泄以泉、泄流、蒸发等、3、潜水的动态受季节影响大、4、潜水的水质取决于地形、岩性和气候5、潜水资源易补充恢复6、潜水易受污染、承压水的特征：1、承压水有上下两个隔水板，2、补给主要来源于大气降水和地表水入渗，也有越流补给，排泄是以泉和其它径流方式向地表水体或地表排出，也可以通过上下部的含水层进行越流排泄。

3、动态比较稳定，气候、水文因素的变化影响较小。

4、水质取决于埋藏条件及其与外界联系的程度。

5、承压水的资源不容易补充恢复，资源具有多年调节性6、受污染时难治理上层滞水是存在于包气带中局部隔水层或弱透水层之上的重力水。

上层滞水的形成是在大面积透水的水平或缓倾斜岩层中，有相对隔水层，降水或其他方式补给的地下水向下部渗透过程中，因受隔水层的阻隔而滞留、聚集于隔水层之上，形成上层滞水。

保存在地表以下第一个含水层中具有自由水面的重力水称为潜水。

潜水可存在于松散沉积物中，也可存在于基岩裂隙中。

潜水要素有：潜水面、潜水埋藏深度、潜水位、潜水含水层厚度、潜水面的水力坡度充满两个稳定不透水层（或弱透水层）之间的重力水称为承压水上部隔水层称隔水顶板（或叫限制层），下部隔水层叫隔水底板。

顶、底板之间的垂直距离是承压含水层的厚度。

当钻孔揭穿承压含水层的隔水顶板时，就见到地下水，此时井孔中的水面高程称为初见水位。

此后井中水位不断上升，到一定高度后便稳定下来，不再上升，此时该水面的高程称为稳定水位，也即该点处承压含水层的承压水位（也叫测压水位）。

承压含水层某一点，由隔水层顶界面到测压水位面的垂直距离叫作该点处承压水的承压水头（也即静止水位高出含水层顶板的距离）。

当测压水位面高于地面时，承压水头称为正水头，反之为负水头。

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