影响地下水的水文因素

地表水主要以河流、湖泊和海洋的形式出现。这里的水文因素主要是指河流。在自然界中,几乎所有的河流都与地下水密切相关。在自然情况下,地下水通常由河流上游排出,由下游补充。所以河流对地下水的形成有很大的作用。

1.水系和流域的概念

从地下涌出地面的降水或水在地面低洼处聚集,在重力作用下,往往或周期性地沿着流水本身造成的槽形凹地流动。这是一条河。河流沿途接受许多支流,水量不断增加。这个由干流和支流组成的系统称为水系。相邻两个不同水系的分界线(即最高点的连线)称为分水岭或分水岭。由分水岭或分水岭围成的区域称为分水岭(图1-2)。流域内的平面面积称为河流(或水系)的流域面积或汇水区。每条河流(水系)都有它的流域,流域是河流的任何一条支流,也有它对应的流域。在同一个流域中,不仅所有的地表水汇集在一个水系中,而且其他的地下水也常常汇集到这个水系中。有大大小小的排水区域。中国第一大河长江流域面积170×104km2,黄河流域面积74.5×104km2。

图1-2流域情况图

研究地下水时,往往需要地下水盆地的概念。地下水分水岭所包围的区域称为地下水盆地。地下水流域往往与地表水流域一致(图1-3ⅰ)。但是,在某些情况下,可能会不一致(图1-3 II和III以及1-4)。这种不一致不仅受地质构造因素的影响,还与河流间分水岭岩石的透水性和地下水渗流方向上两条河流的水位高程有关。

2.径流及其表征

径流是指流域内的降水,不包括蒸发消耗的所有水。径流可分为地表径流和地下径流。一般来说,径流常指地表径流。

径流的表示方法:在水文学中,常用流量、总径流、径流深、径流模数、径流系数等特征值来表示地表径流。在水文地质学中,有时用相应的特征值来表示地下径流。

(1)流量(q)单位时间内通过河流某一断面的水量用以下公式表示:

水文地质学基础

其中:V为水的平均流速(米/秒);f是水的横截面积(m2);q是流量(m3/s)。

(2)总径流量(w)代表该断面以上集水区内某一时段从T开始的总水流量,单位为m3。可以通过下面的公式获得

水文地质学基础

图1-3流域地表径流与地下径流的关系

ⅰ—地表径流与地下径流一致;ⅱ、ⅲ—地表径流和地下径流流域不一致。

AB——地表径流盆地;a B-地下径流盆地

1—沙子;2—含水砂;3-粘土;4-跳水级别;5-潜水流向;6-弹簧

图1-4地表流域和地下流域不一致的几种情况

1-地表水流域;2-地下水流域;3-河流水位

(a)具有不对称地形的透水性河流间地块;(b)含水层导致地下水流域偏离;(c)喀斯特地区的盲谷有时地下水位很高;(d)岩溶地区地下排水盆地广阔,局部无分水岭;(e)基岩山区的地表水流域与地下水流域不一致;(f)人为改变当地地面水位造成的地下水流域偏差

ⅰ-地表水盆地;ⅱ—地下水盆地

(3)径流模数(m)指单位流域面积的平均流量F(km2)。其单位用L/s·km2表示,计算公式为

水文地质学基础

(4)径流深度(y)某一时段(年、季、月)河流总径流量w均匀分布在测流断面以上流域面积上形成的水层厚度,单位为mm,其计算公式为

水文地质学基础

(5)径流系数(α)在一定时期内,径流深度Y(mm)与同期降水量X(mm)的比值,用小数或百分数表示。也就是

水文地质学基础