水文地质参数的计算综述课件.ppt

1、第二章第三节第二章第三节 水文地质参数的计算水文地质参数的计算2012.52012.5 降水入渗补给系数、河道渗漏补给系数、灌溉渠系降水入渗补给系数、河道渗漏补给系数、灌溉渠系渗漏补给系数、灌溉入渗补给系数（包括渠灌田间入渗渗漏补给系数、灌溉入渗补给系数（包括渠灌田间入渗补给系数和井灌回归系数）、潜水蒸发系数、给水度、补给系数和井灌回归系数）、潜水蒸发系数、给水度、渗透系数、导水系数、弹性释水率（系数）、压力传导渗透系数、导水系数、弹性释水率（系数）、压力传导系数及越流系数等。系数及越流系数等。1 水文地质参数水文地质参数1.1 降水入渗补给系数降水入渗补给系数概念概念 PPr 影响因素主要有

2、包气带岩性、地下水埋深、降水影响因素主要有包气带岩性、地下水埋深、降水量大小和强度、土壤前期含水量、气候条件、地形地量大小和强度、土壤前期含水量、气候条件、地形地貌、植被及地表建筑设施等。貌、植被及地表建筑设施等。 影响影响值大小的因素很多，主要有值大小的因素很多，主要有包气带岩性、地下包气带岩性、地下水埋深、降水量大小和强度、土壤前期含水量、气候条水埋深、降水量大小和强度、土壤前期含水量、气候条件、地形地貌、植被及地表建筑设施件、地形地貌、植被及地表建筑设施等。据相关实验站等。据相关实验站资料分析，降水入渗补给系数在埋深较小时，随埋深的资料分析，降水入渗补给系数在埋深较小时，随埋深的增加而增

3、大，至埋深增加而增大，至埋深34m时达到最大，之后随埋深的时达到最大，之后随埋深的增加而减小，逐步趋于稳定。在埋深大于增加而减小，逐步趋于稳定。在埋深大于6m以后，埋深以后，埋深影响很微弱，降水量的影响要大于埋深的影响。影响很微弱，降水量的影响要大于埋深的影响。1.1 降水入渗补给系数降水入渗补给系数影响因素影响因素 计算方法主要有计算方法主要有地下水水位动态资料法、地中渗透地下水水位动态资料法、地中渗透仪测定法和试验区水均衡法等仪测定法和试验区水均衡法等。其中尤以地下水水位动。其中尤以地下水水位动态资料法更为常用。态资料法更为常用。1.1 降水入渗补给系数降水入渗补给系数计算方法计算方法 在

4、侧向径流较微弱、地下水埋藏较浅的平原区，可根在侧向径流较微弱、地下水埋藏较浅的平原区，可根据降水后地下水水位升幅、变幅带相应埋深段给水度值据降水后地下水水位升幅、变幅带相应埋深段给水度值的乘积与降水量的关系计算值。计算公式为：的乘积与降水量的关系计算值。计算公式为：1.1 降水入渗补给系数降水入渗补给系数地下水动态法地下水动态法 年次年Ph 采用水均衡试验场地中渗透仪测定不同地下水埋深、岩性、采用水均衡试验场地中渗透仪测定不同地下水埋深、岩性、降水量的值，直观、快捷。但是，地中渗透仪测定的值是特定降水量的值，直观、快捷。但是，地中渗透仪测定的值是特定的地下水埋深、岩性、降水量和植被条件下的的地

5、下水埋深、岩性、降水量和植被条件下的 值，地中渗透值，地中渗透仪中地下水水位固定不变，与野外地下水水位随降水入渗而上仪中地下水水位固定不变，与野外地下水水位随降水入渗而上升的实际情况不同。因此，当将地中渗透仪测算的值移用到降升的实际情况不同。因此，当将地中渗透仪测算的值移用到降水入渗补给量均衡计算区时，要结合均衡计算区实际的地下水水入渗补给量均衡计算区时，要结合均衡计算区实际的地下水埋深、岩性、降水量和植被条件，进行必要的修正。当地下水埋深、岩性、降水量和植被条件，进行必要的修正。当地下水埋深不大于埋深不大于2m时，地中渗透仪测得的值偏大较多，不宜使用。时，地中渗透仪测得的值偏大较多，不宜使用

6、。1.1 降水入渗补给系数降水入渗补给系数地中渗透仪地中渗透仪 在浅层地下水开采强度大、地下水埋藏较深且已形成地在浅层地下水开采强度大、地下水埋藏较深且已形成地下水水位持续下降漏斗的平原区（又称超采区），可采用水量下水水位持续下降漏斗的平原区（又称超采区），可采用水量平衡法及多元回归分析法推求降水入渗补给系数值。平衡法及多元回归分析法推求降水入渗补给系数值。1.1 降水入渗补给系数降水入渗补给系数水均衡法水均衡法 分区包气带岩性水位埋深（m）8冲洪积平原区中砂、粗砂0.280.300.350.450.300.35细砂、粉砂0.260.280.280.320.280.30粉土0.140.230.

7、230.330.330.380.280.250.250.23粉质粘土0.110.160.160.240.220.180.180.160.160.14粘土0.090.130.140.160.160.120.140.100.120.10冲湖积平原及滨海平原细砂、粉砂0.250.360.360.400.400.280.280.240.240.22粉土0.140.240.200.280.290.220.260.200.180.16粉质粘土0.120.190.150.260.260.180.180.140.140.12粘土0.110.130.130.150.150.130.130.120.120.111

8、.1 降水入渗补给系数降水入渗补给系数经验值经验值 中国地质调查局中国地质调查局2004年在年在地下水流数值模拟技术要求地下水流数值模拟技术要求中以河北平原为中以河北平原为例给出的降水入渗系数参考值。例给出的降水入渗系数参考值。1.2 河道渗漏补给系数补给系数河道渗漏补给系数补给系数概念概念 损补河QQm1.2 道渗漏补给系数补给系数道渗漏补给系数补给系数计算计算 n常年有水的河流，可以近似地认为河道渗漏量全常年有水的河流，可以近似地认为河道渗漏量全部补给了地下水部补给了地下水n对于季节性河流，当前期无水时，河床及其周边对于季节性河流，当前期无水时，河床及其周边地下介质处于非饱和状态，河道渗漏

9、量中一部分地下介质处于非饱和状态，河道渗漏量中一部分要损耗于河道周边浸润，一部分补给地下水要损耗于河道周边浸润，一部分补给地下水1.3 渠系渗漏补给系数渠系渗漏补给系数 概念概念 渠引渠渗渠QQm 主要影响因素是渠道衬砌程度、渠道两岸包气带主要影响因素是渠道衬砌程度、渠道两岸包气带和含水层岩性特征、地下水埋深、包气带含水量、水和含水层岩性特征、地下水埋深、包气带含水量、水面蒸发强度以及渠系水位和过水时间面蒸发强度以及渠系水位和过水时间 1.3 渠系渗漏补给系数渠系渗漏补给系数 计算计算 消耗水量包括湿润渠道两岸包气带土壤（称消耗水量包括湿润渠道两岸包气带土壤（称浸润带浸润带下同）和浸润带蒸发的

10、水量、渠系水下同）和浸润带蒸发的水量、渠系水面蒸发量、渠系退水量和闸门漏水量面蒸发量、渠系退水量和闸门漏水量)1 (渠m1.3 渠系渗漏补给系数渠系渗漏补给系数 计算计算 消耗水量包括湿润渠道两岸包气带土壤（称消耗水量包括湿润渠道两岸包气带土壤（称浸润带浸润带下同）和浸润带蒸发的水量、渠系水下同）和浸润带蒸发的水量、渠系水面蒸发量、渠系退水量和闸门漏水量面蒸发量、渠系退水量和闸门漏水量)1 (渠m0.30.9 1.4 灌溉入渗补给系数灌溉入渗补给系数 概念概念 影响因素主要是包气带岩性、地下水埋深、影响因素主要是包气带岩性、地下水埋深、灌溉定额及耕地的平整程度。灌溉定额及耕地的平整程度。 灌入

11、渗QQ可根据灌水后地下水水位的平均升幅与变幅带给水度计算可采用引灌水量或根据次灌溉定额与年灌溉次数计算1.4 灌溉入渗补给系数灌溉入渗补给系数 计算计算n根据野外灌溉试验资料，确定不同土壤岩根据野外灌溉试验资料，确定不同土壤岩性、地下水埋深、次灌溉定额时的值性、地下水埋深、次灌溉定额时的值 n在缺乏地下水水位动态观测资料和有关试在缺乏地下水水位动态观测资料和有关试验资料的地区，可采用降水前土壤含水量验资料的地区，可采用降水前土壤含水量较低、次降水量大致相当于次灌溉定额情较低、次降水量大致相当于次灌溉定额情况下的次降水入渗补给系数值近似地代表况下的次降水入渗补给系数值近似地代表灌溉入渗补给系数值

12、灌溉入渗补给系数值1.4 灌溉入渗补给系数灌溉入渗补给系数 计算计算n根据野外灌溉试验资料，确定不同土壤岩根据野外灌溉试验资料，确定不同土壤岩性、地下水埋深、次灌溉定额时的值性、地下水埋深、次灌溉定额时的值 n在缺乏地下水水位动态观测资料和有关试在缺乏地下水水位动态观测资料和有关试验资料的地区，可采用降水前土壤含水量验资料的地区，可采用降水前土壤含水量较低、次降水量大致相当于次灌溉定额情较低、次降水量大致相当于次灌溉定额情况下的次降水入渗补给系数值近似地代表况下的次降水入渗补给系数值近似地代表灌溉入渗补给系数值灌溉入渗补给系数值1.4 灌溉入渗补给系数灌溉入渗补给系数 计算计算n在降水量稀少（

13、降水入渗补给量甚微）、田在降水量稀少（降水入渗补给量甚微）、田间灌溉入渗补给量基本上是地下水唯一补给间灌溉入渗补给量基本上是地下水唯一补给来源的干旱区，选取灌区地下水埋深大于潜来源的干旱区，选取灌区地下水埋深大于潜水蒸发极限埋深的计算时段（该时段内潜水水蒸发极限埋深的计算时段（该时段内潜水蒸发量可忽略不计），采用下式计算灌溉入蒸发量可忽略不计），采用下式计算灌溉入渗补给系数值渗补给系数值 灌开QhFQ 为计算时段初地下水水位较高（或地下水埋深较小）时取为计算时段初地下水水位较高（或地下水埋深较小）时取负值，计算时段末地下水水位较高（或地下水埋深较小）时取正负值，计算时段末地下水水位较高（或地下

14、水埋深较小）时取正值值 h1.4 灌溉入渗补给系数灌溉入渗补给系数 经验值经验值1.5 潜水蒸发系数潜水蒸发系数 概念概念 在影响潜水蒸发量的因素当中，以潜水埋在影响潜水蒸发量的因素当中，以潜水埋深和气象条件最为突出，气象条件通过水面蒸深和气象条件最为突出，气象条件通过水面蒸发量反映。发量反映。 潜水蒸发系数水面蒸发量nkECEE)1 (000潜水蒸发量地下水极限埋深地下水埋深1.5 潜水蒸发系数潜水蒸发系数 计算计算1.6 给水度给水度 概念概念 给水度是指饱和岩土在重力作用下自由排出给水度是指饱和岩土在重力作用下自由排出的重力水的体积与该饱和岩土体积的比值，是的重力水的体积与该饱和岩土体积

15、的比值，是衡量岩土给水性能大小的数量指标。给水度值衡量岩土给水性能大小的数量指标。给水度值的大小主要与岩性及介质的颗粒级配、孔隙度、的大小主要与岩性及介质的颗粒级配、孔隙度、裂隙发育程度及密实度等有关。裂隙发育程度及密实度等有关。 1.6 给水度给水度 计算方法计算方法n抽水试验法。抽水试验法适用于典型地段特抽水试验法。抽水试验法适用于典型地段特定岩性给水度测定。在含水层满足均匀无限定岩性给水度测定。在含水层满足均匀无限（或边界条件允许简化）的地区，可采用抽（或边界条件允许简化）的地区，可采用抽水试验测定的给水度成果。水试验测定的给水度成果。1.6 给水度给水度 计算方法计算方法n地中渗透仪测

16、定法和筒测法。通过均衡场地地中渗透仪测定法和筒测法。通过均衡场地中渗透仪测定（测定的是特定岩性给水度）中渗透仪测定（测定的是特定岩性给水度）或利用特制的测筒进行筒测，即利用测筒或利用特制的测筒进行筒测，即利用测筒（一般采用截面积为（一般采用截面积为3000cm2的圆铁筒）在的圆铁筒）在野外采取原状土样，在室内注水令土样饱和野外采取原状土样，在室内注水令土样饱和后，测量自由排出的重力水体积，以排出的后，测量自由排出的重力水体积，以排出的重力水体积与饱和土样体积的比值定量为该重力水体积与饱和土样体积的比值定量为该土样的给水度。土样的给水度。 1.6 给水度给水度 计算方法计算方法n实际开采量法。该

17、方法适用于地下水埋深较大实际开采量法。该方法适用于地下水埋深较大（此时，潜水蒸发量可忽略不计）且受侧向径（此时，潜水蒸发量可忽略不计）且受侧向径流补排、河道补排和渠灌入渗补给都十分微弱流补排、河道补排和渠灌入渗补给都十分微弱的地区的给水度值测定。根据无降水时段（称的地区的给水度值测定。根据无降水时段（称计算时段）内观测区浅层地下水实际开采量、计算时段）内观测区浅层地下水实际开采量、潜水水位变幅，采用下式计算给水度值：潜水水位变幅，采用下式计算给水度值：hFQ开1.6 给水度给水度 计算方法计算方法n其它方法。在浅层地下水开采强度大、地下水其它方法。在浅层地下水开采强度大、地下水埋藏较深或已形成

18、地下水水位持续下降漏斗的埋藏较深或已形成地下水水位持续下降漏斗的平原区（又称超采区），可采用年水量平衡法平原区（又称超采区），可采用年水量平衡法及多元回归分析法推求给水度值。及多元回归分析法推求给水度值。1.6 给水度给水度 计算方法计算方法n由于岩土组成与结构的差异，给水度值在水平、由于岩土组成与结构的差异，给水度值在水平、垂直两个方向变化较大。目前，给水度值的试垂直两个方向变化较大。目前，给水度值的试验研究与各种确定方法都还存在一些问题，影验研究与各种确定方法都还存在一些问题，影响给水度值的测试精度。因此，各地应尽量采响给水度值的测试精度。因此，各地应尽量采用多种方法计算，相互对比验证，并

19、结合相邻用多种方法计算，相互对比验证，并结合相邻地区确定的给水度值进行综合分析，合理定量。地区确定的给水度值进行综合分析，合理定量。 1.6 给水度给水度 经验值经验值岩性岩性冲洪积平原冲洪积平原冲湖积平原冲湖积平原滨海平原滨海平原砾石、卵石砾石、卵石0.230.26粗砂含砾石粗砂含砾石0.200.23粗砂粗砂0.180.210.100.06中砂中砂0.150.180.0750.12细砂细砂0.130.170.060.08粉砂粉砂0.090.130.050.07细粉砂细粉砂0.1050.150.0550.08粉土粉土0.060.080.0450.074粉土与粉质粘土互层粉土与粉质粘土互层0.0

20、450.070.0350.06粉土与粉质粘土互层粉土与粉质粘土互层0.050.0650.040.055粉质粘土粉质粘土0.030.060.0350.05粉质粘土与粘土互层粉质粘土与粘土互层0.040.050.030.045粘土粘土0.030.040.0250.031.7 渗透系数渗透系数 概念概念 渗透系数为水力坡度（又称水力梯度）等渗透系数为水力坡度（又称水力梯度）等于于1时的渗透速度。影响渗透系数值大小的主要时的渗透速度。影响渗透系数值大小的主要因素是岩性及其结构特征。因素是岩性及其结构特征。 1.7 渗透系数渗透系数 计算方法计算方法 确定渗透系数值有确定渗透系数值有抽水试验抽水试验、室

21、内试验测室内试验测定定、野外同心环野外同心环或或试坑注水试验试坑注水试验以及颗粒分析、以及颗粒分析、孔隙度计算等方法。其中，采用稳定流或非稳孔隙度计算等方法。其中，采用稳定流或非稳定流抽水试验，并在抽水井旁设有水位观测孔，定流抽水试验，并在抽水井旁设有水位观测孔，确定的值效果最好。确定的值效果最好。1.7 渗透系数渗透系数 计算方法计算方法水利水电工程注水试验规程水利水电工程注水试验规程双环注水试验装置1.7 渗透系数渗透系数 计算方法计算方法 渗透系数一般具有各向异性。在冲积平原渗透系数一般具有各向异性。在冲积平原地区，水平方向的值和垂直方向上的值往往相地区，水平方向的值和垂直方向上的值往往

22、相差数倍至十余倍，水平方向的值明显大于垂直差数倍至十余倍，水平方向的值明显大于垂直方向上的值。方向上的值。1.7 渗透系数渗透系数 经验值经验值岩岩性性粘土粘土亚粘亚粘亚砂亚砂粉砂粉砂粉细砂粉细砂细砂细砂中细砂中细砂值值 0.831.302.505.008.1010.7020.00岩岩性性中砂中砂 中粗砂中粗砂 粗砂粗砂 砂砾石砂砾石砾石砾石卵砾石卵砾石值值 52.6123.5187.1343.8773.2975.21.8导水系数、弹性释水系数、压力传导系数及越流系数导水系数、弹性释水系数、压力传导系数及越流系数 1.9缺乏有关资料地区水文地质参数缺乏有关资料地区水文地质参数的确定的确定 缺乏地下水水位动态观测资料、水均衡试验缺乏地下水水位动态观测资料、水均衡试验场资料和其它野外的或室内的试验资料的地区，场资料和其它野外的或室内的试验资料的地区，可根据类比法原则，移用条件相同或相似地区可根据类比法原则，移用条件相同或相似地区的有关水文地质参数。移用时，应根据移用地的有关水文地质参数。移用时，应根据移用地区与被移用地区间在水文气象、地下水埋深、区与被移用地区间在水文气象、地下水埋深、水文地质条件等方面的差异，进行必要的修正。水文地质条件等方面的差异，进行必要的修正。