第二章第二章 含水层中及河渠间地下水运动含水层中及河渠间地下水运动肖 长 来 88502287水工203吉林大学环境与资源学院2009-10第2章 含水层中及河渠间地下水运动2.1 含水层中地下水的稳定运动2.2 河渠间地下水的稳定运动2.3 河渠间地下水的非稳定运动2.4 库坝区地下水运动研究地下水在含水层中的运动规律。河流对地下水的补给和排泄是地下水均衡计算的重要组成部分，在地下水资源评价中具有重要的意义。河渠水位和流量的变化是影响河渠附近地区地下水动态的重要因素，通过研究河渠附近地下水运动规律，对地下水资源评价、人工排水和灌溉等都具有重要的指导作用。研究库坝区地下水运动。水文地质概念模型水文地质概念模型（conceptual hydro-conceptual hydro-geological modelgeological model）：）：把含水层实际的边界性质、内部结构、渗透性质、水力特征和补给排泄等条件概化为便于进行数学与物理模拟的基本模式。 本章的研究意义2.1 含水层中地下水的稳定运动含水层中地下水的稳定运动2.1.1 潜水稳定流运动潜水稳定流运动 在降水入渗补给和蒸发等的影响下，含水层中潜水的运动是非稳定的。若存在入渗补给，且补给均匀分布，为了简化计算，可以把潜水的运动作为稳定运动进行研究。假设条件：(1) 含水层为均质各向同性，底部隔水层水平分布，上部有均匀入渗（用入渗强度W表示，为常数）；(2)潜水流为一维流；(3)潜水流是渐变流并趋于稳定。如图2-1所示，潜水含水层底板取作x坐标轴，左端起始断面即上游断面1取作纵轴（表示水头h），潜水由左向右运动。*潜水稳定流运动图图2-1 2-1 潜水含水层中地下水运动潜水含水层中地下水运动有入渗或蒸发（W）时一维稳定流的数学模型：式中, h距离左端起始断面x处的潜水含水层厚度，m； h1，h2上游断面（左端起始断面）1、下游断面2处的潜水含水层厚度，m； K含水层的渗透系数，m/d； W源汇项（补、排强度），补给为正，排泄为负，m/d 。（2-1）（2-2）（2-3）对（2-1）式积分，得（2-4）式中C1、C2为积分常数，把（2-2）和（2-3）式代入（2-4）式得：将C1、C2代入（2-4）得： （2-5）式（2-5）为有入渗（W0）或蒸发（W0）或蒸发（W0时，为椭圆曲线； 当W h2，则，则a l/2，分水岭靠近左河；，分水岭靠近左河； 若若h1 l/2，分水岭靠近右河。，分水岭靠近右河。由此可见，分水岭的位置总是靠近高水位河渠的。分水岭的位置总是靠近高水位河渠的。（2-19）（2）排水渠合理间距的确定在排水渠设计中，为了避免产生河渠间的盐渍化或沼泽化，需要把分水岭水位hmax控制在一定标高，这时排水渠的间距就是合理的。根据（2-5）式，令x=a，h=hmax，得: 上式中的l，a都是待求量，可同(2-19)式结合起来，用试算法解出合理间距 l。其方法为：按分水岭移动规律给出a值，由（2-19）式算出l值；（2-20） 再代入(2-20)式，看是否满足等式。如不满足，重复上述过程，直到满足条件。此时l即为所求的合理间距。 在两渠水位相等的特殊条件下，即hl l=h2 2=hw w，分水岭位置a=l/2，这时（2-20）式可简化为： 由此可见，当水位条件一定时，在入渗强度愈大和渗透性愈弱的含水层中，排水渠间距愈小，反之则愈大。（3）河渠间单宽流量的计算 河渠间的单宽流量取决于是否存在分水岭，如果存在分水岭的话，它的位置在哪儿? 当a0时，说明河渠间存在分水岭。 此时，q1= -Wa (负号表示流向左河)， q2=W(l-a) (流向右河)。 当a=0时，分水岭位于左河边的起始断面上， 此时，ql=0，左河既不渗漏也得不到入渗补给； q2=Wl，全部入渗量流入右河。 当a0时，不存在分水岭。此时不仅全部入渗量流入右河，而且水位高的左河还要发生向水位低的右河渗漏。 从左河流出的渗漏量： 右河得到的补给量： 从上述分析可知，若左河为水库时，它的渗漏量由于存在入渗而减少，减少量等于整个库渠间入渗量的一半，即Wl /2。因此，在选择库址时，除了要考虑岸边岩石的渗透系数K和河渠(库)之间的宽度l外，还要考虑入渗量W的大小等，以预测水库蓄水后分水岭存在的可能性和渗漏量的大小。