地下水水文學(xué)

關(guān)于地下水水文學(xué)第一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日各國(guó)飲用水中地下水的比例美國(guó)

50%歐洲

65%墨西哥

75%中國(guó)

70%丹麥

100%荷蘭

59%西班牙

24%日本

22%第二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日相對(duì)于其它水源，地下水有許多優(yōu)點(diǎn)地下水在形成的過(guò)程中，受到包氣帶和含水層的過(guò)濾、凈化，水質(zhì)一般較好。地下水的水溫受氣溫的影響很小，年內(nèi)變化幅度小。地下水的供水工程投資少，見(jiàn)效快，易于分散供水和就地利用。含有特殊礦物的地下水有很好的醫(yī)療性能。地下水賦存在“地下水庫(kù)”中，具有多年調(diào)節(jié)性，可保障枯水季節(jié)和枯水年份的供水。第三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日地下水儲(chǔ)存地下水定義：

埋藏于土壤巖石（巖土）的孔隙、裂隙和溶隙（統(tǒng)稱(chēng)空隙）中各種不同形態(tài)的水，統(tǒng)稱(chēng)為地下水。儲(chǔ)存地下水的空隙巖土稱(chēng)為多孔介質(zhì)。第四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1．巖土中的空隙空隙分為三大類(lèi)：

松散巖土中的孔隙

堅(jiān)硬巖石中的裂隙

可溶性巖石中的溶隙為地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所和運(yùn)移通道，因此空隙的大小、多少、聯(lián)通狀況和分布規(guī)律，對(duì)地下水的分布和運(yùn)動(dòng)有著重要影響。第五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日第六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日第七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1）孔隙式中，n~巖土的孔隙度；V~包括孔隙在內(nèi)的巖土體積；VP~巖土中孔隙的體積。衡量巖土內(nèi)孔隙多少的重要指標(biāo)是用孔隙度表示：VaVwVsVMaMwMsM土壤三相圖VP松散巖土是大小不等的碎屑顆粒組成的。在顆?；蝾w粒集合體之間普遍存在著孔狀空隙，稱(chēng)為孔隙。第八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日巖土名稱(chēng)孔隙度（％）粘土45－55粉土40－50中、粗?；旌仙?5－40均勻砂30－40細(xì)、中?；旌仙?0－35礫石30－40礫石與砂20－35頁(yè)巖1－10常見(jiàn)巖土的孔隙度第九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2）裂隙

主要存在固結(jié)的堅(jiān)硬巖石中。固結(jié)的堅(jiān)硬的巖石，一般不存在或只保留一部分顆粒間的空隙，而發(fā)育各種成因形成的裂縫狀空隙，稱(chēng)為裂隙。

裂隙按其成因可分為三種類(lèi)型：

風(fēng)化裂隙

成巖裂隙

構(gòu)造裂隙第十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

衡量裂隙的體積多少的指標(biāo)以裂隙率nf表示，即式中，Vf~巖石中裂隙的體積；

V~巖石總體積（包括裂隙在內(nèi)）。第十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

可溶性巖石（如巖鹽、石膏、石灰?guī)r等）在地表水和地下水長(zhǎng)期溶蝕下會(huì)形成空洞，這種空隙稱(chēng)為溶隙(穴)。衡量溶隙多少的定量指標(biāo)稱(chēng)巖溶率KK式中，VK~巖石中溶隙的體積；

V~巖石總體積（包括溶隙在內(nèi)）。

溶隙與裂隙比較，發(fā)育的規(guī)模十分懸殊，具有很大的不均勻性和空間上的差異性。3）溶隙第十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.巖土中的水的存在形式

巖土空隙中的水按其物理性質(zhì)不同，形態(tài)可分為：

液態(tài)水

氣態(tài)水

固態(tài)水。是地下水重點(diǎn)研究的對(duì)象。

地下水泛指存在于地表面以下巖土空隙中的水體。存在于空隙中水有各種形態(tài)。第十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1）液態(tài)水

根據(jù)水分子受力狀況又可分為結(jié)合水、重力水和毛細(xì)水。

結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水（吸濕水）和弱結(jié)合水（薄膜水）：

①吸濕水（強(qiáng)結(jié)合水/吸著水）指由分子引力和靜電引力將水分子吸附在土壤顆粒表面的那一部分水，故土壤顆粒表面能吸附大氣中的水分子，則稱(chēng)這部分水為吸濕水。第十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

指土粒表面吸濕水達(dá)到最大量后，土顆粒剩余的分子力和靜電力還能吸附水分，在吸濕水外層形成的膜狀液態(tài)水。②薄膜水（弱結(jié)合水）土壤顆粒土壤顆粒吸濕水薄膜水第十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日薄膜水的特點(diǎn)：

薄膜水主要受分子引力和靜電引力作用（為31～6.25大氣壓），與液態(tài)水的性質(zhì)基本相似，在引力作用下能以濕潤(rùn)的方式，從水膜厚處向水膜薄處緩慢移動(dòng)，即從土壤濕潤(rùn)的地方向干燥的地方運(yùn)移，屬于非飽和土壤水運(yùn)動(dòng)研究的范疇。當(dāng)薄膜水達(dá)到最大厚度時(shí)的土壤含水量成為最大薄膜水含水量。多余的水分子在重力和毛細(xì)管力作用下運(yùn)動(dòng)。第十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日指土壤中主要受重力作用影響下運(yùn)動(dòng)的水分。

既受重力作用又受毛管力作用；

受重力作用而下滲，受毛管力作用而保持在孔隙中；

可傳遞靜水壓力；

可被植物吸收利用。

根據(jù)受力不同，重力水通常分為毛管水和重力水。③重力水重力水的特點(diǎn)：第十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日毛管水按其是否與地下水潛水面有聯(lián)系又分為：

毛管水/毛細(xì)水(Capillarywater)：

指依靠土壤中毛細(xì)管（一般指d<1mm的空隙稱(chēng)毛細(xì)管）的吸引力（毛管力）而被保持在土壤孔隙中的水分。所受的吸力為6.25～0.08大氣壓。毛管上升水/毛管支持水

毛管懸著水第十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

在地下水面以上，毛管水影響到的范圍內(nèi)稱(chēng)作支持毛管帶或毛管水活動(dòng)層，毛管水高度隨土壤性質(zhì)不同而不同。

毛管上升水/毛管支持水

從地下水面上升由毛管力吸附而存于土壤毛細(xì)孔隙中的水，故其與地下水有水力聯(lián)系。毛細(xì)管懸著水支持毛管帶地下水包氣帶地表第十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日巖土名稱(chēng)顆粒尺度（mm）毛細(xì)管上升高度（cm）細(xì)砂礫巖2~52.5極粗砂1~20.65粗砂0.5~113.5中砂0.2~0.524.6細(xì)砂0.1~0.242.6淤泥0.05~0.1105.5松散巖土毛細(xì)管上升高度第二十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

由降水或灌溉水下滲，由毛細(xì)管引力作用而保持在土壤上層空隙中的水，其與地下水沒(méi)有水力聯(lián)系，呈現(xiàn)“掛懸”狀態(tài)，故稱(chēng)毛細(xì)管懸著水。毛管懸著水：

可見(jiàn)，毛細(xì)水在地下水與大氣水、地表水相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著重要的作用和影響。毛細(xì)管懸著水支持毛管帶地下水包氣帶地表第二十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

重力水：

是受重力作用而能自由運(yùn)動(dòng)的那一部分水，具有一般液態(tài)水性質(zhì)，如可以在重力作用下產(chǎn)生水流運(yùn)動(dòng)，能傳遞壓力等，因此，重力水不易保持在土壤上層，是形成地下水的重要來(lái)源。第二十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2）氣態(tài)水

氣態(tài)水指以水蒸氣狀態(tài)存在于非飽和含水巖土空隙中的水。氣態(tài)水在一定條件下可與液態(tài)水相互轉(zhuǎn)化，兩者之間保持動(dòng)平衡。當(dāng)巖土空隙內(nèi)水汽達(dá)飽和時(shí)，或溫度降至露點(diǎn)時(shí)，氣態(tài)水即開(kāi)始凝結(jié)形成液態(tài)水。氣態(tài)水對(duì)巖土中水的重新分布有一定影響。3）固態(tài)水

當(dāng)巖土溫度低于0oC時(shí)，巖土空隙中的液態(tài)即凝結(jié)為固態(tài)水，此時(shí)儲(chǔ)存地下水的巖土稱(chēng)為凍土。第二十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日3．與水分儲(chǔ)存運(yùn)移有關(guān)的巖土性質(zhì)

巖土空隙的大小和多少等有關(guān)的巖土性質(zhì)與水分的存在形式及儲(chǔ)存和運(yùn)移性能密切相關(guān)。1）容水性

巖土能容納一定水量的性能稱(chēng)為容水性，常用含水率這一指標(biāo)表示容水狀況，含水率有二種表示方法:體積含水率重量含水率

第二十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日⑴土壤重量含水率W（Weightratio）：式中，Mw～土壤中水的重量,g；Ms

～土壤中干土重量,g；M～土壤的濕重，

M=Ms+MwVaVwVsVMaMwMsM土壤三相圖第二十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中:

Vw～土壤中水的容積，cm3；

V～土樣總體積，cm3；

與W

的轉(zhuǎn)換：其中：rw=1為水的密度，r0為土壤干容重。⑵土壤容積含水率（Volumetricratio）VaVwVsVMaMwMsM土壤三相圖第二十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

用來(lái)度量巖土最大容水性的指標(biāo)，即指巖土完全飽水時(shí)所容納的最大水體積與巖土總體積之比。實(shí)際上，這時(shí)的巖土空隙已全部充滿(mǎn)水體，這時(shí)的含水率即稱(chēng)為飽和含水率s

。因此，容水度在數(shù)值上一般與孔隙度（裂隙率、巖溶率）相等。容水度：第二十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日飽和度：指含水體積與巖土空隙體積之比VW/VP，當(dāng)含水率達(dá)到飽和時(shí)，其飽和度應(yīng)為1；

此外，表征巖土容水狀況的水分指標(biāo)，還有飽和度和飽和差這二個(gè)指標(biāo)。第二十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2）持水性

含水巖土在重力作用下釋水后，由于固體顆粒表面的吸附力和毛管力的作用，使巖土空隙中能保持一定水量的性能，稱(chēng)為持水性。

度量持水性的指標(biāo)為持水度，即指飽水巖土在重力作用下，經(jīng)過(guò)2～3天釋水后，巖土空隙中尚能保持的水體積與巖土總體積之比，這時(shí)的巖土含水率也稱(chēng)為田間持水率。第二十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日田間持水量fc

（FieldCapacity）:

指土壤中所能保持的毛細(xì)管懸著水的最大量。當(dāng)土壤含水量超過(guò)田間持水量時(shí)，超過(guò)的部分不能為毛細(xì)管力所維持，則成為自由重力水。田間持水量是土壤水分運(yùn)動(dòng)性發(fā)生明顯變化的重要標(biāo)志，是劃分土壤持水或下滲的重要參數(shù)，對(duì)水文學(xué)及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上都具重要意義。水文學(xué)中田間持水量常以符號(hào)fc

表示。第三十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日3）給水性

含水巖土在重力作用下能自由釋出一定水量的性能，稱(chēng)為給水性。度量紿水性指標(biāo)為給水度，系指飽水巖土在重力作用下所釋出的水體積與巖土總體積之比，在數(shù)值上它等于容水度減去持水度，也即巖土的飽和含水率s與田間持水率fc之差：給水度=s-fc。給水度是對(duì)于潛水運(yùn)移起到重要的作用的一個(gè)參數(shù)。第三十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日給水度在地下水動(dòng)力學(xué)中的定義：

是指單位面積的潛水含水層柱體中，當(dāng)潛水位下降一個(gè)單位時(shí)，所排出的重力水體積。第三十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日4）儲(chǔ)水性

首先要弄清“彈性釋放”和“彈性?xún)?chǔ)存”概念。

土壤是由空隙和骨架組成的，屬于彈性－塑性體。水也屬于彈性－塑性體。若從潛水含水層中抽水，導(dǎo)致地下水面下降，被抽的水量是來(lái)自潛水含水層疏干的水量＝h。h被抽的水量＝h第三十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

但若從承壓含水層中抽水，導(dǎo)致壓力水頭面下降，但承壓含水層未被疏干，被抽的水量是來(lái)自含水層的彈性釋放。如果發(fā)生相反的過(guò)程，巖土體又能儲(chǔ)存部分的水，稱(chēng)彈性?xún)?chǔ)存，統(tǒng)稱(chēng)為儲(chǔ)水性。隔水層承壓含水層h基巖第三十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

注意：上述過(guò)程中，含水層空隙都充滿(mǎn)了水，那么水從哪里釋放出來(lái)的或貯存在哪里？當(dāng)承壓含水層上復(fù)附加壓力時(shí)，與之保持平衡的是：含水層骨架對(duì)它的反作用力’；

承壓水作用在隔水頂板上的水壓力P。當(dāng)抽水后，承壓水頭下降了H，即承壓水壓力降低了rH，則會(huì)發(fā)生如下的反應(yīng)：HP’P’隔水頂板承壓含水層第三十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日（1）空隙度發(fā)生變化

由于上復(fù)的荷載沒(méi)有變化，則原來(lái)由水壓力承擔(dān)的負(fù)荷rH轉(zhuǎn)移到由含水層的骨架來(lái)承擔(dān)，即作用在骨架的力相應(yīng)增加了rH。從而導(dǎo)致骨架壓縮變形造成孔隙度減少，一部分水被擠出。（2）水發(fā)生彈性膨脹

由于水壓力減少，作為彈塑性體的水體積會(huì)相應(yīng)膨脹增大，多余的水則會(huì)釋放出來(lái)。這二部分共同釋放出的水稱(chēng)為彈性釋放。第三十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日5）透水性

度量巖土透水性的指標(biāo)是滲透系數(shù)。滲透系數(shù)愈大，表明巖土的透水性愈強(qiáng)；反之，則愈弱。（后述）

巖土允許水體透過(guò)本身的性能稱(chēng)為透水性。

巖土的透水性主要取決于巖土空隙的大小、形狀、數(shù)量及聯(lián)通性。第三十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1）含水層：

是指能夠透過(guò)并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。故符合含水層定義的有二個(gè)條件：

儲(chǔ)存有水；

水可以在其中運(yùn)移。2）隔水層（不透水層）：

可以?xún)?chǔ)存有水但是不能透過(guò)和給出水，或透過(guò)和給出水的數(shù)量很小的巖層。4．含水層及隔水層第三十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

劃分含水層和隔水層的標(biāo)志并不在于巖層是否含水，關(guān)健在于所含水的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。含水層和隔水層的劃分又是相對(duì)的，并不存在截然的界限。含水層和隔水層在一定條件下還可以相互轉(zhuǎn)化。對(duì)于這類(lèi)兼具隔水和透水性能的巖層，一般就稱(chēng)為半含水～半隔水層。第三十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日不同埋藏條件下的地下水

埋藏條件是指含水層在地質(zhì)剖面中所處的部位及所受隔水層限制的情況。根據(jù)埋藏條件地下水分為三種類(lèi)型：1.包氣帶水(含上層滯水)2.潛水

3.承壓水第四十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日潛水含水層承壓含水層第四十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日包氣帶水：泛指貯存在包氣帶中的水，包括通稱(chēng)為土壤水的吸著水、薄膜水、毛細(xì)水，氣態(tài)水和過(guò)路的重力滲入水，以及上層滯水（由特定條件所形成的屬于重力水狀態(tài)的）。1．包氣帶水(含上層滯水)包氣帶：指地表以下地下水面以上的巖土層，其空隙未被水分所充滿(mǎn)，包含著部分空氣的土層即稱(chēng)為包氣帶或非飽和帶。第四十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日飽和帶地下水潛水面

上層滯水指在包氣帶中存在局部隔水層時(shí)，其上部可積聚具有自由水面的重力水，稱(chēng)之為上層滯水。上層滯水包氣帶（非飽和帶）第四十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、潛水（Phreaticwater）

潛水是指埋存于地表以下，第一個(gè)連續(xù)穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水。它主要的補(bǔ)給來(lái)源是降水和地表水的滲入。第一個(gè)隔水層h00Dh1L基準(zhǔn)面第四十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日有關(guān)潛水的幾個(gè)專(zhuān)有名詞:潛水面：潛水的自由水面；水力梯度：任意二點(diǎn)水位差與該二點(diǎn)的水平距離比值。J=(h-h1)/L埋深：潛水面與地面之間的距離；潛水位：潛水面上的任一點(diǎn)高程，與基準(zhǔn)面的相對(duì)高度；第四十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1）它具有自由水面（潛水面）通過(guò)包氣帶與大氣相通，因此潛水可以直接受到降水和地表水的補(bǔ)給（入滲補(bǔ)給），另一方面也可以通過(guò)蒸發(fā)、植物散發(fā)方式從包氣帶垂向向大氣排泄(垂向交替)。潛水的特點(diǎn)：潛水示意圖第四十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2）潛水大致沿潛水位較高處向水位較低處流動(dòng)，由于地形切割或巖性變化，潛水流可以泉的形式集中排泄于地表，或者直接泄流進(jìn)入河流、湖或海中（稱(chēng)為徑向排泄或水平交換）。潛水示意圖第四十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

承壓水是充滿(mǎn)于上下兩個(gè)隔水層之間含水層中的地下水，它承受一定的壓力，當(dāng)鉆孔打穿上覆隔水層時(shí)，水能從鉆孔內(nèi)上升到一定的高度。3、承壓水（Confined/artesiangroundwater）下隔水層上隔水層承壓水承壓水頭線第四十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日a.

補(bǔ)給區(qū)：補(bǔ)給區(qū)的上部沒(méi)有隔水層，該區(qū)地下水具有自由水面，實(shí)際上與潛水沒(méi)有區(qū)別，該區(qū)可以直接接受降水及地表水的補(bǔ)給。承壓水的特點(diǎn)：

具有承壓性質(zhì)，含水層可明顯地分為補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)及排泄區(qū)三個(gè)部分。第四十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

b.承壓區(qū)：系指上下均有隔水層被水充滿(mǎn)的含水層。其主要特征是：

承受靜水壓力具有壓力水頭；

由于承壓區(qū)與補(bǔ)給區(qū)在地域上不一致，故其性質(zhì)受當(dāng)?shù)貧庀笏囊蛩赜绊戄^小，參與水文循環(huán)遠(yuǎn)不如潛水積極，水流動(dòng)態(tài)較為穩(wěn)定，一旦過(guò)量開(kāi)采不易補(bǔ)充恢復(fù)。c.排泄區(qū)：系指承壓水流出地表或流向潛水的地段。承壓水常以地表水、潛水、泉水的形式排出。

承受靜水壓力具有壓力水頭；第五十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日承壓水含水層的補(bǔ)給與排泄示意圖基準(zhǔn)面承壓水位00A點(diǎn)的壓力水頭A補(bǔ)給區(qū)承壓區(qū)排泄區(qū)第五十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

地下水運(yùn)動(dòng)1．滲流的概念

地下水運(yùn)動(dòng)一般是指地下水受重力、毛細(xì)力、分子吸力等綜合作用下，在多孔介質(zhì)空隙中的滲透流動(dòng)。地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可區(qū)分為層流和紊流兩種流態(tài)。

層流：運(yùn)動(dòng)過(guò)程地下水的流線呈規(guī)則層狀流動(dòng)（質(zhì)點(diǎn)呈線狀運(yùn)動(dòng)，彼此不相參混）。

紊流：流線相互混雜呈無(wú)規(guī)則的流動(dòng)。第五十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中，V~地下水的滲流速度；

d~含水層顆粒的平均粒徑；v~地下水運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)。

地下水的流態(tài)可用無(wú)量綱的雷諾數(shù)來(lái)判別，其表達(dá)式為：

由層流過(guò)渡到紊流時(shí)的臨界雷諾數(shù)在60~150范圍內(nèi)。地下水在絕大多數(shù)實(shí)際流動(dòng)的雷諾數(shù)多數(shù)呈層流流態(tài)，只有在卵石層的大孔隙、大裂隙、溶洞及抽水井附近當(dāng)水力梯度很陡時(shí)，才出現(xiàn)紊流的流態(tài)。第五十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.滲流的基本定律

達(dá)西定律是揭示水在多孔介質(zhì)中滲流規(guī)律的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。它表達(dá)水在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)多孔介質(zhì)的滲流量Q與介質(zhì)滲流長(zhǎng)度l成反比，與滲流介質(zhì)的過(guò)水?dāng)嗝鍭及上、下兩測(cè)壓管的水頭差h成正比。表達(dá)式為：1）達(dá)西定律第五十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中，K~滲透系數(shù)。改寫(xiě)上式，得:V＝KJ

式中，J~水力梯度，，即滲透路徑中單位長(zhǎng)度上的水頭損失值；

V~滲透速度，V=Q/A。達(dá)西定律一般性表達(dá)式：

上式表明，水在多孔介質(zhì)中的滲透速度與水力梯度的一次方成正比，此即為著名的達(dá)西定律，也稱(chēng)線性滲透定律，它是研究滲流運(yùn)動(dòng)的理論基礎(chǔ)。第五十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

系假想的水流在整個(gè)過(guò)水?dāng)嗝鍭（包括不過(guò)水的固相斷面）上流動(dòng)，但實(shí)際上水流只能是在孔隙中流動(dòng)，因此，地下水在多孔介質(zhì)孔隙中的真正平均實(shí)際流速為：注意點(diǎn)：(1)達(dá)西定律式中的滲透速度V式中，n~巖土的空隙度；

A~過(guò)水?dāng)嗝妫òú贿^(guò)水的固相斷面和能過(guò)水的空隙斷面）。由于孔隙度n總是小于1，所以

滲透速度V<實(shí)際平均流速V實(shí)。第五十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

上式表示了多孔介質(zhì)孔隙中的真正平均實(shí)際流速與滲透流速的關(guān)系，上式成立有一個(gè)前提：AW即，體積的孔隙度＝面積的空隙度A第五十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、達(dá)西定律中的滲透系數(shù)的物理意義

由V=KJ可知，當(dāng)水力坡度=1，K在數(shù)值上等于滲透流速V，且與V同一量綱，[m/s]。K與介質(zhì)的幾何特征以及流體的特性有關(guān)：式中，稱(chēng)為滲透率，僅與介質(zhì)幾何特征有關(guān)。d~顆粒平均大?。粇形狀系數(shù)；~反映顆粒排列方式系數(shù)；~流體粘滯系數(shù)；~

流體密度；g~

重力加速度。第五十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日K的非均質(zhì)性和各向同性：（1）K的非均質(zhì)性均質(zhì)介質(zhì)：

在該介質(zhì)中，滲透系數(shù)K在某個(gè)方向的大小和空間位置無(wú)關(guān)，即含水層各點(diǎn)的K在同一方向均是相等的。根據(jù)多孔介質(zhì)的透水性與空間位置關(guān)系分為均質(zhì)介質(zhì)和非均質(zhì)介質(zhì)。第五十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）K的各向異性按介質(zhì)透水性和滲流方向的關(guān)系劃分：含水層中某點(diǎn)的Kx=Ky=Kz，則稱(chēng)為各向同性；含水層中某點(diǎn)的KxKyKz，則稱(chēng)為各向同性；如黃土由于垂向裂隙十分發(fā)育，故垂向的K>>水平向的K第六十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日地下水向井的運(yùn)動(dòng)研究地下水向井運(yùn)動(dòng)的目的：

1）計(jì)算井的開(kāi)采能力Q2）利用抽水壓水試驗(yàn)，求含水層有關(guān)參數(shù)，如K，SS等。

3）設(shè)計(jì)井的尺寸及其布局。

水井是開(kāi)采地下水最為常見(jiàn)的垂向集水建筑物。根據(jù)揭露含水層對(duì)象不同，分為：

潛水井

承壓井第六十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日基本概念潛水井a(chǎn)bc非完整井：水井只打穿部分含水層，或者打穿整個(gè)含水層但只在部分含水層中下了濾水管的，則稱(chēng)為非完整井。完整井：凡是水井打穿整個(gè)含水層，而且在整個(gè)含水層的厚度上都安置了濾水管的，稱(chēng)為完整井；1）完整井和非完整井ef承壓井第六十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2）降落漏斗：RR水位面水頭面SS

當(dāng)水井開(kāi)始抽水時(shí)，井中的水位迅速下降，井周?chē)牡叵滤灰搽S之下降，形成以井為軸心的同漏斗形狀相似水位面（潛水）或水頭面（承壓水），稱(chēng)降落漏斗。第六十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日3）影響半徑R：

井中心的水位下降值S稱(chēng)為降深，隨著抽水繼續(xù)進(jìn)行，降深S加大，漏斗逐漸擴(kuò)大，到相當(dāng)一段時(shí)間后，涌水量Q穩(wěn)定不變，S不再下降，漏斗范圍亦不擴(kuò)大，這時(shí)地下水向井的運(yùn)動(dòng)便是穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)。從井中心到漏斗邊緣的距離R，稱(chēng)影響半徑。理論上，R應(yīng)為無(wú)窮大，實(shí)際應(yīng)用上，定義為從井的軸線到水位降深S觀測(cè)不到的位置的水平距離。第六十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日R的影響因素：R的確定：

1）由野外試驗(yàn)確定；

抽水量Q：Q

R；滲透系數(shù)K：KR;井的最大降深SW

：SWR第六十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日承壓含水層：2）由經(jīng)驗(yàn)公式估算：潛水含水層：其中，SW~井中水位降深；H0~含水層厚度。細(xì)沙R＝25～200m中沙R＝100～500m粗沙R＝400～1000m不同巖性含水層的影響半徑經(jīng)驗(yàn)值：第六十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1．地下水向井的穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)已知：含水層水平、均質(zhì)、各向同性，含水層厚度為M，滲透系數(shù)K，起始水頭為H0，抽水穩(wěn)定后井內(nèi)的水位Hw，影響半徑R，井管半徑為rw。求：（1）抽水量Q

（2）承壓水頭線方程H(r)解：這是軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，由裘布依假定，過(guò)水?dāng)嗝婵捎么怪钡膱A柱代替，則井的涌水方程為：2)地下水向承壓完整井的運(yùn)動(dòng)第六十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日RHwSwH0MQr地下水向承壓完整井的運(yùn)動(dòng)示意圖00rrHsrw第六十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日對(duì)分離變量后積分（rw

R，Hw

H0）得：式中，H0~影響半徑R處的壓力水頭；

Hw、rw~抽水井內(nèi)的水位和井半徑。由上式可知，已知井的降深Sw則可求到Q。

Q與降深Sw為一次方關(guān)系。

求井的抽水量Q第六十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日由上式，已知Q，可求出承壓完整井任一徑向距離r與該處的壓力水頭H（或降深S）的關(guān)系式，稱(chēng)為降落漏斗曲面方程。求壓力水頭H或降深S與徑向距離r的關(guān)系改變積分上限變量（rw

r，Hw

H）得：由此得：承壓水降落曲線方程第七十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日已知：假設(shè)隔水底板水平，含水層為均質(zhì)、各向同性，初始含水層厚度為H，滲透系數(shù)K，抽水穩(wěn)定后井內(nèi)的水位hw，影響半徑R，井管半徑為rw。求：（1）潛水水位線方程h(r)

（2）抽水量Q

解：這是軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，由裘布依假定，過(guò)水?dāng)嗝婵捎么怪钡膱A柱代替，井的涌水方程為：2)地下水向潛水完整井的運(yùn)動(dòng)第七十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日潛水的裘布依方程為：地下水向潛水完整井的運(yùn)動(dòng)示意圖RhwSwHQrr1S1h1觀測(cè)井rwrh第七十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日分離變量，對(duì)潛水的裘布依方程由rw到R和由h0到H積分，得：式中，Q~井的出水量，m3/d；K~滲透系數(shù)，m/d；H~含水層厚度，m；

h0~井中水位降落后的水層厚度，m；r0~井的半徑，m；R~影響半徑，m。由公式（A），已知H，R，hw，K可求Q。得：（A）第七十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

如果在抽水井附近有一觀測(cè)井，離開(kāi)主井的距離為r1，井內(nèi)的水位為h1，對(duì)上式用分離變量法，由r1到R和由h1到H積分，得：得：

：（B）

由公式（B），已知H，R，觀測(cè)井距離r1和水位h1，可求Q。第七十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日已知H，hw，rw，

h1，r1，聯(lián)解式(A)及式(B)，則可推求出含水層的二個(gè)參數(shù)K及R。

為了求得漏斗狀水位曲線，可改變一下積分限：由rwr，hw

h積分，得計(jì)算公式：潛水水位曲線方程第七十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日討論：1、潛水含水層的井抽水量的Q與水位hw或降深Sw呈二次方關(guān)系，與承壓水情況不同。當(dāng)hw=0（即降深Sw為最大），Q為最大，但這時(shí)的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e=0，若要Q0，必須水力坡度無(wú)限大，這是不現(xiàn)實(shí)的。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因，是裘布依假定造成的。因?yàn)楫?dāng)Sw很大時(shí)，靠近井壁處的dh/dr也很大，即不能忽略垂直的流速分量，裘布依假定不成立。2、由公式可知：第七十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2．地下水向井的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)1)承壓水完整井的非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)已知：承壓含水層的厚度為M，滲透系數(shù)K，貯水系數(shù)S（S=SSM，SS為彈性給水度），若當(dāng)單井在抽水前，承壓水面假定為水平，初始水頭為H0，井半徑為r，承壓水完整井當(dāng)以定流量Q抽水。則對(duì)于初始抽水到一定時(shí)段內(nèi)，是一非穩(wěn)定流問(wèn)題。求：降深S隨時(shí)間t的變化關(guān)系第七十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日承壓水完整井非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)的定解問(wèn)題可描述為：經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)上的拉普拉斯變換，可得到非穩(wěn)定流的計(jì)算公式：壓力傳導(dǎo)系數(shù)第七十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日泰斯公式（Theis,1935)：非穩(wěn)定井流方程第七十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日泰斯公式（Theis,1935)：非穩(wěn)定井流方程第八十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中，S(r,t)~以流量Q抽水時(shí)與抽水井距離為r處任一時(shí)間t的水位降深值，m；

T~含水層的導(dǎo)水系數(shù)，T=KM，m2/d；

e

~承壓含水層的貯水系數(shù)；e=S=SSM

W(u)~井函數(shù)：

u~井函數(shù)自變量

a~壓力傳導(dǎo)系數(shù)，，m2/d～泰斯公式第八十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日井函數(shù)采用級(jí)數(shù)展開(kāi)得：實(shí)際應(yīng)用中，將井函數(shù)W(u)~u制成計(jì)算表，已知a,t,r值可求到u，再通過(guò)查表求到W(u)。

當(dāng)含水層參數(shù)a（壓力傳導(dǎo)系數(shù)）及T（導(dǎo)水系數(shù)）為已知時(shí)，即可根據(jù)泰斯公式來(lái)預(yù)報(bào)距抽水井任意距離處r在任意時(shí)刻t的水位降深S(r,t)。第八十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日根據(jù)井函數(shù)的展開(kāi)式，可知當(dāng)井函數(shù)自變量u很小時(shí)，則級(jí)數(shù)自第三項(xiàng)以后的值都非常小，可以忽略不計(jì)，故井函數(shù)可近似表達(dá)成：則，上式稱(chēng)為雅可布公式，適用于u0.01的條件代入泰斯公式第八十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

若已知含水層參數(shù)貯水系數(shù)e（即貯水率S=SSM）及T=KM值時(shí)，則可預(yù)報(bào)距抽水井任意距離r處在任意時(shí)刻t的水位降S(r,t)。反之，已知S(r,t)，可求抽水量Q。根據(jù)非穩(wěn)定流抽水資料（Q，S(r,t)），則可求出含水層的貯水系數(shù)S和導(dǎo)水系數(shù)T值。當(dāng)含水層厚度M已知時(shí)，還可確定滲透系數(shù)K值。

泰斯公式在地下水水文工作中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，通過(guò)泰斯公式可以解決如下問(wèn)題：第八十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日地下水的分布特征儲(chǔ)存地下水的巖土稱(chēng)含水介質(zhì)，按其性質(zhì)可分為孔隙、裂隙和溶隙。據(jù)此，將儲(chǔ)存于其中的地下水亦相應(yīng)分為：孔隙水

裂隙水巖溶水（喀斯特水）第八十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日我國(guó)的水資源狀況

降水總量地表水資源地下水資源總水資源6000026000871628047中國(guó)水資源略表（單位：億方/年）第八十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日地下水資源分類(lèi)表（單位：億方/年）分布地區(qū)地下水類(lèi)型地下水天然資源量占全國(guó)地下水資源（％）平原區(qū)孔隙水250329山區(qū)裂隙水417948巖溶水204023第八十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日全國(guó)平原孔隙水主要補(bǔ)給項(xiàng)統(tǒng)計(jì)表（單位：億方/年）降水滲入河流滲入渠道滲入灌溉回歸量山區(qū)側(cè)向補(bǔ)給總計(jì)156934536016960250364%13%14%7%2%100%第八十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日10．7地下水資源評(píng)價(jià)10．7．1概述地下水資源的特點(diǎn)：1、地下水資源是一種可恢復(fù)的資源。可持續(xù)開(kāi)采2、地下水資源具有較大的儲(chǔ)量和調(diào)蓄能力。以豐補(bǔ)歉，進(jìn)行水源調(diào)節(jié)。類(lèi)型全球河網(wǎng)水全球湖泊水全球地下水(600m深度以?xún)?nèi))儲(chǔ)量(1012m3)2.19110530占全球淡水儲(chǔ)量的比例(%)0.030.2630.1第八十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、地下水更新期長(zhǎng)，資源量比較穩(wěn)定。與地表水比較，降雨的多寡、河流的豐枯對(duì)地下水影響比較小。類(lèi)型地面河網(wǎng)水地面湖泊水地下水平均更新期16天17年1400年4、地下水水質(zhì)較好，不易受到污染。有利于地下水的保護(hù)。第九十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

地下水資源是水資源重要組成部分，其評(píng)價(jià)是為水資源的合理開(kāi)發(fā)利用和管理保護(hù)的重要前提。因此，從數(shù)量上，其評(píng)價(jià)主要是估算出地下水各種的補(bǔ)給量、儲(chǔ)存量及消耗量的基礎(chǔ)上作出評(píng)價(jià)分析。第九十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日10．7．2．地下水資源的組成

地下水資源由三部分組成，即補(bǔ)給量、消耗量和貯存量（按供水水文地質(zhì)手冊(cè)的分類(lèi)）

指單位時(shí)間內(nèi)匯入均衡單元含水層（具有補(bǔ)給、存儲(chǔ)和消耗獨(dú)立系統(tǒng)的含水層組合）的水量，用m3/d、萬(wàn)m3/a等單位表示。根據(jù)補(bǔ)給量形成條件的不同，分為天然補(bǔ)給量和人為補(bǔ)給量二種類(lèi)型。1．補(bǔ)給量第九十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1)天然補(bǔ)給量垂直補(bǔ)給：一般是指：

大氣降水的滲入補(bǔ)給；

地表水的入滲補(bǔ)給；

相鄰含水層的越流補(bǔ)給。

是指在未受到干擾的自然條件下進(jìn)入含水層中的水量。又按補(bǔ)給水進(jìn)入方向的不同分為：垂向補(bǔ)給和側(cè)向補(bǔ)給。第九十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日側(cè)向補(bǔ)給：2)人為補(bǔ)給量是指經(jīng)上游邊界流入含水層中的水量也稱(chēng)地下水天然徑流量。

指在人為活動(dòng)影響下，含水層增加的水量?？煞譃椋洪_(kāi)采補(bǔ)給量；人工補(bǔ)給量。第九十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日開(kāi)采補(bǔ)給量：（1）奪取地表水的補(bǔ)給量奪取河水補(bǔ)給指開(kāi)采條件下，除了取出部分天然補(bǔ)給量，尚能奪取的額外補(bǔ)給量，如：當(dāng)在靠近地表水體的地方由于強(qiáng)烈抽取地下水，造成地下水位大幅度下降，會(huì)造成地表水入滲量的增加。河水第九十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日（2）奪取相鄰含水層的補(bǔ)給量弱透水層

例，當(dāng)開(kāi)采區(qū)承壓水頭低于潛水位時(shí)，則發(fā)生潛水補(bǔ)給承壓含水層的現(xiàn)象。當(dāng)開(kāi)采層與相鄰的含水層有水力聯(lián)系時(shí)，可通過(guò)弱透水層從壓力水頭高的向低的含水層補(bǔ)給。潛水面承壓水位面第九十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日（3）奪取開(kāi)采地段以外含水層的補(bǔ)給量

由于開(kāi)采引起地下水位下降，造成原有的地下水分水嶺外移，使得原來(lái)流動(dòng)外區(qū)的地下水流到本區(qū)所增加的補(bǔ)給量。原有的分水嶺位置開(kāi)采后分水嶺位置第九十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日（4）奪取含水層消耗的補(bǔ)給量

地下水溢出帶或地下水埋深較淺的地段蒸發(fā)損失大，當(dāng)開(kāi)采后潛水位下降，造成蒸發(fā)損失減少，而原先要損失的量則變成了地下水補(bǔ)給量。

是開(kāi)采前，不參與研究區(qū)的水分循環(huán)，僅是在開(kāi)采后才被奪取過(guò)來(lái)。

其數(shù)量不僅取決于水文氣象條件和地質(zhì)條件，與開(kāi)采的程度有極大關(guān)系。

開(kāi)采補(bǔ)給量的特點(diǎn)：第九十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

人工補(bǔ)給量：人工回灌；灌溉水的滲漏補(bǔ)給（渠系和田間的）；2．消耗量（排泄量）單位時(shí)間從均衡單元含水層排出的水量（單位：m3/d，m3104/a）。按消耗方式分為天然消耗和人工消耗。第九十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日天然消耗量：

指開(kāi)采前或開(kāi)采后按天然方式從含水層排出的水量，包括：（3）排泄給相鄰含水層的越流量等。（2）地下水轉(zhuǎn)化成地表水和大氣水的量（泉水溢出、潛水面蒸發(fā)等）（1）從均衡單元含水層下游邊界流出的水量；第一百頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日人為消耗量：

指人類(lèi)活動(dòng)引起的地下水消耗量，包括實(shí)際和允許的開(kāi)采量。實(shí)際的開(kāi)采量：指某地區(qū)實(shí)際已經(jīng)開(kāi)采的地下水量。允許的開(kāi)采量:指采用技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上合理的取水建筑物，在單位時(shí)間里從含水層開(kāi)采的量，且要滿(mǎn)足：第一百零一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日A、地下水的動(dòng)水位在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)變化；可見(jiàn)，實(shí)際的開(kāi)采量允許的開(kāi)采量。D、地下水的水質(zhì)和水溫要保證在允許的范圍內(nèi)。C、不影響鄰近水源地的正常開(kāi)采；B、不會(huì)發(fā)生地面沉降塌陷等不良的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題；第一百零二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日3．貯存量

指地下水循環(huán)過(guò)程中，某個(gè)時(shí)期貯存在均衡單元含水層中的水量。按埋藏條件分為：（2）彈性貯存量：開(kāi)采時(shí)，在壓力水頭降低的條件下，能從承壓含水層中釋放出來(lái)的重力水體積量。（1）容積貯存量：指大氣壓力條件下，含水層空隙中的重力水體積量，如潛水量。第一百零三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日可變貯存量的補(bǔ)給來(lái)源為:

地表水體的垂直下滲；

相鄰含水層的越流補(bǔ)給；

側(cè)向流入。(1)可變貯存量(又稱(chēng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)量)最高水位最低水位Q調(diào)Q靜

貯存量又可按其是否參與天然條件下的水的轉(zhuǎn)化分為：

指潛水含水層最高水位與最低水位之間的重力水體積，m3/a。第一百零四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

可變貯存量可以轉(zhuǎn)化為地下徑流，也可因蒸發(fā)而排泄。開(kāi)采時(shí)也可被利用，它在消耗之后，可以在補(bǔ)給期得到恢復(fù)，具有明顯的季節(jié)性交化規(guī)律。

天然條件下，補(bǔ)給量大于消耗量時(shí)，可變儲(chǔ)存量增加，表現(xiàn)為正均衡，反之，表現(xiàn)為負(fù)均衡。因此，可變貯存量是反映地下水補(bǔ)排關(guān)系及調(diào)節(jié)均衡的一項(xiàng)重要指標(biāo)。第一百零五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)不變貯存量不變貯存量具也有流動(dòng)和更換性質(zhì)，一般情況下，不作為開(kāi)采資源。只在特殊情況下，可視部分不變貯存量為可變貯存量，以調(diào)節(jié)開(kāi)采水量，保證應(yīng)急供水。最高水位最低水位Q調(diào)Q靜指在可變貯存量界面以下的，漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期積累起來(lái)的不變水量。故又稱(chēng)永久儲(chǔ)量或靜儲(chǔ)量。第一百零六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日Q容＝FH式中，Q容

~容積貯存量，m3；

~含水層的給水度；

F~含水層的分布面積，m2；

H~含水層的厚度，m。適用于潛水含水層（1）容積貯存量1．貯存量的計(jì)算10．7．3．地下水資源量的計(jì)算第一百零七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日Q彈=SFH

式中，Q彈

~彈性貯存量，m3；S~彈性釋水系數(shù)，S=SSM

F~含水層的面積，m2)，

H~承壓水的壓力水頭高度，m。彈性給水度含水層厚度HM

彈性貯水量可視為承壓水頭從H降至含水層頂板所釋放出的水量。（2）彈性貯存量適用于承壓水含水層第一百零八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日Q調(diào)=F

△H

式中，Q調(diào)

~可交貯存量，m3；

~含水層變幅內(nèi)平均給水度；

F~含水層分布面積，m2；△H~地下水位變幅，m。潛水含水層Q調(diào)=SF

△H承壓水含水層在最高水位和最低水位之間變動(dòng)（3）可變貯存量（調(diào)節(jié)儲(chǔ)量）第一百零九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2．補(bǔ)給量的計(jì)算1)垂直補(bǔ)給量的計(jì)算式中，Q降

~降水入滲量，m3/a；~降水入滲系數(shù)，01；

P~降水量，m/a；

F~含水層分布面積，m2。Q降=PF（1）降水入滲補(bǔ)給量包括：降水入滲、越流補(bǔ)給、灌溉入滲等第一百一十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中，Q越

~單位時(shí)間的越流補(bǔ)給量，m3/d或m3/a；

F~越流補(bǔ)給面積，m2；H~弱透水層上下水頭差；

K’~開(kāi)采層與補(bǔ)給層之間的弱透水層的垂直滲透系數(shù)，m/d；

m’~弱透水層的厚度，m。（2）越流補(bǔ)給量第一百一十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日補(bǔ)給層開(kāi)采層H1補(bǔ)給層壓力水頭H2開(kāi)采層壓力水頭H=H1-H2（m’K）越流補(bǔ)給示意圖第一百一十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日Q渠=(1-)Q

或，Q渠=r(1-)Q

（3）灌溉水入滲補(bǔ)給量式中，Q渠

~灌溉渠系滲漏補(bǔ)給量，m3/d；

Q~灌溉渠系引水量，m3/d；

~渠系有效利用系數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)確定或利用經(jīng)驗(yàn)值。

r~修正系數(shù)，r1。

灌溉渠系滲漏補(bǔ)給量第一百一十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

田間灌溉水滲漏補(bǔ)給量：Q田=W式中，Q田~田間入滲補(bǔ)給量，m3；~田間入滲系數(shù)，與地下水埋深、巖性、灌水定額等有關(guān)；

W~灌渠進(jìn)入田間的水量，等于渠首引水量乘以渠系的有效利用系數(shù)。與降水入滲補(bǔ)給量的計(jì)算相似，即用入滲系數(shù)乘以灌溉水量。第一百一十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中，Q側(cè)

~側(cè)向補(bǔ)給量，m3/d；

K~含水層平均滲透系數(shù)，m/d；

J~地下水水力坡度（垂直地下水等水位線流向的水力坡度）；

F~過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2。2)水平方向（側(cè)向）補(bǔ)給量Q側(cè)=KJ

F（達(dá)西公式）h1

h2l第一百一十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中，QRC~河渠滲漏補(bǔ)給量；

Q上、Q下~河渠上下游水文斷面實(shí)測(cè)流量；

L’~兩測(cè)流斷面的河渠長(zhǎng)度；

L~計(jì)算河渠長(zhǎng)度；~修正系數(shù)，一般取0～0.2。3)河渠滲漏補(bǔ)給量河道及斗渠以上大型渠道滲漏特征相似時(shí)，可用實(shí)測(cè)流量、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)及工程比擬等方法求之。實(shí)測(cè)流量計(jì)算公式：第一百一十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日經(jīng)驗(yàn)公式法：式中，~渠道每公里滲漏損失率（％）；

Q~渠道流量，m3/s;A、m

~與土層滲透系數(shù)有關(guān)二個(gè)參數(shù)，可根據(jù)地質(zhì)條件的資料確定。（考斯加可夫經(jīng)驗(yàn)公式）第一百一十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日

Q庫(kù)補(bǔ)=Q入+P-E0-Q出Q

式中，Q庫(kù)補(bǔ)

~水庫(kù)年蓄水滲漏補(bǔ)給量；

Q入、Q出

~年內(nèi)水庫(kù)流入和流出水庫(kù)的量；

P、E0~湖庫(kù)水面的年降雨量和年蒸發(fā)量；Q~水庫(kù)年蓄變化量。4）水庫(kù)（湖泊）蓄水滲漏補(bǔ)給量當(dāng)水庫(kù)等蓄水體的水位高于地下水時(shí)，對(duì)地下水產(chǎn)生滲漏補(bǔ)給，其計(jì)算方法可采用與河渠滲漏補(bǔ)給量相同的公式，也可采用以下公式：第一百一十八頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中，E~潛水蒸發(fā)量；

E0~水面蒸發(fā)量；

n~與土質(zhì)和植被有關(guān)的指數(shù)，n＝1~3；△~潛水水位埋深，m；△0~地下水蒸發(fā)極限深度，m；3.天然消耗量的計(jì)算潛水蒸發(fā)量第一百一十九頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日潛水蒸發(fā)極限深度值表巖性潛水蒸發(fā)極限深度（m）亞粘土黃土質(zhì)亞粘土亞砂土粉細(xì)砂砂礫石5.165.103.954.102.38引自據(jù)北京水文地質(zhì)公司資料第一百二十頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日允許開(kāi)采量的計(jì)算方法很多，這里僅就在農(nóng)業(yè)供水規(guī)劃中經(jīng)常采用的水量均衡法作簡(jiǎn)要介紹。是根據(jù)某一均衡區(qū)的含水層水量均衡法的原理，在補(bǔ)給和消耗不均衡發(fā)展中，任一時(shí)間的補(bǔ)給量和消耗量之差，等于這個(gè)均衡區(qū)含水層中水體的變化量(即貯存量的變化)。據(jù)此原理可建立下列水量均衡方程式：4．允許開(kāi)采量的計(jì)算第一百二十一頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日式中，

~含水層的平均給水度；F~計(jì)算區(qū)面積(或含水層面積)(m2)；△t~計(jì)算時(shí)間，即均衡期(a)；△h~在△t時(shí)段內(nèi)含水層的水位允許的平均變幅(m)；

Qt~含水層的側(cè)向流入量(m3/a)；Qc

~含水層的側(cè)向流出量(m3/a)；Qk~預(yù)測(cè)開(kāi)采量(m3/a)；

W~垂直方向上含水層的補(bǔ)給量(m3/a)，包括：Wr~平均降水滲入量(m3/a)；Wd~平均地表水滲漏量(m3/a)；Wu

~平均越流補(bǔ)給量(m3/a)；Ww~灌溉水補(bǔ)給量(m3/a)；We~平均潛水蒸發(fā)量（負(fù)補(bǔ)給）(m3/a)。第一百二十二頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日地下水資源量的計(jì)算：

通常按不同的地下地貌特征，地下水類(lèi)型和水文條件，將評(píng)價(jià)區(qū)分為若干個(gè)不同類(lèi)型的計(jì)算分區(qū)，分別計(jì)算各個(gè)分區(qū)的地下水水資源量，然后在進(jìn)行匯總。主要按山區(qū)和平原區(qū)兩大類(lèi)型進(jìn)行計(jì)算：地下水資源量的計(jì)算的基本方法：

數(shù)理統(tǒng)計(jì)法；

數(shù)學(xué)物理法；水均衡法。第一百二十三頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1）數(shù)理統(tǒng)計(jì)法：開(kāi)采量W水位H是依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理來(lái)處理實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的一種方法。根據(jù)長(zhǎng)期觀測(cè)資料和統(tǒng)計(jì)資料，建立評(píng)價(jià)區(qū)地下水開(kāi)采量和地下水位下降值之間的相關(guān)關(guān)系，依據(jù)地下水位的合理下降值來(lái)估算出地下水合理的開(kāi)采量。該方法簡(jiǎn)單易行，但外延插值的精度不能保證，只能粗略的估算。第一百二十四頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日2）數(shù)學(xué)物理法：是依據(jù)地下水運(yùn)動(dòng)原理建立數(shù)學(xué)方程求解（解析解、數(shù)值解等）該法比較嚴(yán)格，但評(píng)價(jià)區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，則各種參數(shù)準(zhǔn)確估值以及計(jì)算的邊界條件等確定有一定難度。另需要較多的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的調(diào)參和驗(yàn)證。第一百二十五頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日3）水量均衡法：

該法一般將評(píng)價(jià)區(qū)分為山區(qū)和平原區(qū)分別進(jìn)行水量均衡計(jì)算。是進(jìn)行區(qū)域地下水資源評(píng)價(jià)最為常用的方法。以評(píng)價(jià)區(qū)的水量平衡分析為基礎(chǔ)，估算出各項(xiàng)補(bǔ)給量，排泄量和蓄變量，即可求出地下水資源量。該法概念明確，計(jì)算簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。第一百二十六頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日1）山區(qū)地下水資源量的計(jì)算

封閉的山丘區(qū)的地下水主要來(lái)自降水補(bǔ)給，由于山區(qū)含水層較薄，地下水蓄水能力有限，加之河流切割地下水容易排泄到河道或以泉水的形式溢出。另外，山區(qū)的水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，直接計(jì)算補(bǔ)給量的資料不充分，難以精確計(jì)算。因此，可根據(jù)水量平衡原理，用地下水排泄量近似作為補(bǔ)給量，并以此作為地下水資源量。

W補(bǔ)Wg=Rg+U潛+U測(cè)+U泉+Eg山+G山第一百二十七頁(yè)，共一百三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期日W補(bǔ)Wg=Rg+U潛+U測(cè)+U泉+Eg山+G山式中，Wg～山區(qū)地下水總排泄量；

Rg～河川基流量（由地下徑流補(bǔ)給河道的量）

U潛～河床潛流量；

U測(cè)～山前