[科普中国]-地下水补注

含水层中的地下水从外界获得水量补充的作用。地下水主要补给来源有降水入渗、灌溉水入渗、地表水入渗、侧向补给、越流和人工补给等。1

定义含水层从外界获得水量补给地下水的作用过程。补给的来源主要有：(1)大气降水。是地下水最普遍的补给源。降水量的大小和含水层上覆地层的透水性对补给量起着重要作用。降水量大，降水过程长，包气带地层透水性好，则降水补给地下水的量也大。(2)地表水。泛指河流、湖泊和水库等，在特定条件下补给地下水。如河水补给地下水，河道宽、河床和岸边岩石(土)透水性好，当河水位高于岸边地下水位时，便会补给地下水。(3)凝结水。在昼夜温差大的干旱区，高山区，当包气带孔隙中的水气超过饱和湿度时，凝结成液滴状重力水下渗补给地下水。(4)其它含水层越流补给。在天然状态和开采状态下，两层或多层含水层间，当存在水头差时，水头高的地下水垂直或侧向越流补给水头低的含水层。(5)灌溉回归水。农田水利设施区，灌溉水有相当数量渗漏补给地下水。田间灌溉渗漏补给量取决于每亩每次的灌水量。亩次灌水量大，补给也多。(6)地下水人工补给。通过工程设施，用地表水补充地下水，以达到增加地下水资源的目的。2

大气降水的补给大气降水是指从大气中呈液态或固态降落的水，主要为降雨和降雪，还有露、霜、雹等其他形式。落到地面的大气降水，归结起来有四个去向：转化为地表径流，蒸散发返回大气圈，入渗补足包气带水分亏缺形成土壤水，继续下渗形成地下径流。

大气降水入渗过程大气降水到达地表，如果降水强度小于土壤下渗能力，初始时段降水将全部渗入地下，不会产生地面径流；如果降水强度大于土壤下渗能力，则一部分降水形成地面径流，其余部分渗入地下。渗入地下的降水，先经过渗润阶段，即下渗水分主要在分子力的作用下，被土壤颗粒吸附形成薄膜水。当土壤初始含水量很小时，这一阶段非常明显；当土壤初始含水量大于田间持水量时，这一阶段不明显。此后水分继续向下入渗，经历渗漏阶段，即下渗水分主要受毛管力、重力作用，在土壤孔隙中向下作非稳定流动，并逐步充填土壤孔隙，直到全部孔隙为水充满而饱和。通常也把以上两个阶段统称为渗漏阶段。最后进入渗透阶段，即土壤孔隙被水分充满而饱和时，水分在重力作用下呈稳定流动，到达地下水面，补给地下水。总之，在此种下渗模式下，大气降水一般应首先补足包气带水分亏缺（捷径式下渗并非如此），多余的水分才能继续下渗补给地下水。

影响大气降水补给地下水的因素影响大气降水补给地下水的因素较为复杂，主要有：雨前土壤含水量、包气带岩性、地下水埋深、降水量、降水强度和持续时间、植被以及地形等。

雨前土壤含水量较小，干燥土将吸收大量渗入地表的降水，少量降水只能形成薄膜水而不能形成重力水，因而无法补给地下水；若雨前土壤含水量较大，并接近田问持水量，则渗入的降水几乎不再被土壤吸收而直接形成重力水，因而即便只有少量降水也会对地下水产生补给。此外，在次降水量相等的情况下，同一地区雨前土壤含水量较大时所引起的潜水位升幅明显大于雨前土壤含水量较小时所引起的潜水位升幅，且次降水量愈大，这种差别愈显著。

包气带岩性对降水入渗补给的影响主要反映在土壤的颗粒组成上。一般情况下，土壤粒径愈粗，其持水性愈小，透水性愈强，对入渗愈有利。砂性土透水性强，入渗速度大，田间持水能力低，蓄水能力小，包气带水分亏缺量小，在其他条件相同时，砂性土地区比黏性土地区降水入渗补给量要大。

地下水埋深的大小，直接决定地下水位以上包气带的蓄水能力，一般说来，包气带愈厚，意味着消耗于包气带的水量愈多。在降水相同时，入渗补给地下水的有效雨量将随地下水埋深的增大而减少，但这并不意味着地下水埋藏很浅时，地下水得到的降水补给量就多，事实上，此种情况得到的补给反而很少。因为这时土壤表层已处于毛细水饱和带范围内，降水无法或很少下渗，它的全部或大部分将成为地表径流流走。当地下水埋深增大后，包气带的蓄水能力才有所增大。因此，在地表以下一定深度范围内，降水入渗补给量随地下水埋深的增大而增加，超过一定深度，则随地下水埋深的增大而减小。

降水量的大小对地下水补给量大小起控制作用，一般随降水量增加，地下水得到的补给量将增加。短期的小雨小雪在入渗过程中主要润湿浅部的包气带，雨停后又很快耗失于蒸发，对地下水的补给作用很小。急骤的暴雨水量过于集中，使得包气带来不及吸收，尤其是在地形坡度大的地方，大部分降水以地表径流的方式流走，最终补给地下水的水量甚小。只有长时间连续的绵绵细雨最有利于地下水的补给。

森林、草地可阻滞降水转化为地表径流，防止水土流失；植物形成的有机质，有利于保护土层结构免受降水淋蚀。植物的根系还可增加表土的透水性，这些均有利于降水补给。但是浓密的植被，尤其是农作物，以蒸腾方式强烈消耗包气带水，造成大量水分亏缺。尤其在气候干旱的地区，农作物复种指数的提高，会使降水补给地下水的份额明显降低。

地形的陡缓明显影响着降水对地下水的补给：地形陡峻的山区，降水到达地表后不易蓄积而很快地沿地表流走，因而不利于对地下水的补给；平坦尤其是地形低洼处，有利于地下水接受补给。我国西北的黄土高原，由于地形陡，且缺乏植被覆盖，常常容易造成水土流失，不利于降水对地下水的补给。

应当注意，影响降水入渗补给地下水的因素是相互制约、互为条件的整体，不能孤立地割裂开来加以分析。例如，强烈岩溶化地区，即使地形陡峻，地下水位埋深达数百米，由于包气带渗透性极强，连续集中的暴雨也可以全部吸收，有时吸收量可达降水量的70%～90%。又如，地下水位埋深较大的平原、盆地，经过长期干旱后，一般强度的降水不足以补偿其包气带的水分亏缺，这时，集中的暴雨反而可成为地下水的有效补给来源。3

地表水对地下水的补给地表水是地球表面的各种形式天然水的总称。地表水补给是指地表水（水库、河流、湖泊、坑塘等）与地下水之间存在水头差，且地表水位高于沿岸地下水位时，地表水入渗补给地下水的过程。

河流是地表水体中最主要和最具代表性的水体，河流与地下水之间的补排关系，取决于河水位与地下水位（潜水位）之间的关系，这种关系一般是沿着河流纵断面变化的。山区河流深切，河水位常低于地下水位，起排泄地下水的作用，洪水期则河水补给地下水；山前由于河流堆积作用加强，河床抬高，地下水埋藏深度大，则河水常年补给地下水；冲积平原上游地区，河水位与地下水位接近，汛期河水补给地下水，非汛期河水排泄地下水，季节性变化较大；而在冲积平原的中下游部分，由于堆积作用强烈，形成所谓“地上河”，如黄河下游，此时河水常年补给地下水。

影响地表水补给地下水的因素河流补给地下水时，补给量的大小取决于下列因素：

透水河床长度与浸水周界（相当于过水断面）；

河床透水性；

河水位与地下水位的水头差（影响水力梯度）；

河床过水时间。

同时，河流对地下水的补给量可因人为因素的影响而发生变化。如傍河取水，人为地增大了河水位与地下水位的差值，从而增加了河水对地下水的补给。事实上人为因素的影响无非也是上述四个影响因素变化的反应。

河道愈宽广，河水位愈高，河床湿周愈长，河床过水时间愈长，越有利干补给地下水。

河床透水性对补给地下水影响很大。喀斯特发育地区往往整条河流转入地下。由卵砾石组成的山前洪积扇上缘，地表水呈辐射状散流，渗漏量相当大。当河床与下伏含水层之间存在隔水层时，河水对地下水的补给却很少。当地下水的侧向径流强烈，而河床透水性相对较差时，即使是常年有水的河流，也可以发生非饱和渗漏补给，水丘始终处于河床下一定深度，潜水位与河水位并不相连。

需要指出，河水的渗漏量中有一部分消耗于补足包气带的水分亏缺，若河流为过水时间很短的间歇性河流，这部分水所占的比例则不能忽略，此时不能简单地把河水渗漏量当作河水对地下水的补给量。3

凝结水的补给当空气中的湿度超过饱和湿度时，超过的那部分水汽将凝结成液态水，这种气态水转化为液态水的过程称为凝结作用。夏、秋季，气温变化较大。上午和中午，大气和土壤都吸热增温，下午到晚上主要为降温过程，土壤散热快，大气散热慢，地温首先降低，当降至一定程度时，土壤孔隙中水汽达到饱和，即凝结成水滴，绝对湿度随之降低。此时由于气温较高，大气中绝对湿度也较土壤中大，空气中水汽向土壤孔隙中运动，随着温度的不断降低，不断补充，在地下水面上也不断凝结。

温度越高，饱和湿度值越大。同时，温度又随时间而变化，当空气和土壤中水汽遇温度急剧降低时，空气和土壤中的非饱和水汽就可能变为饱和，而形成凝结水。凝结水补给即指水汽凝结形成重力水下渗补给地下水的过程。3

含水层之间的补给当两个含水层之间具有水力联系，且存在水头差时，则水头高的含水层向水头低的含水层补给，其补给方式通常有下列几种：

两含水层相互连通产生直接补给；

通过切穿隔水层的导水断层进行补给；

隔水层分布不稳定时，在其缺失部分，相邻的含水层便通过“天窗”发生水力联系；

越流补给，松散沉积物含水层之间的黏性土层并不完全隔水，具有一定水头差的相邻含水层通过此类弱透水层发生的渗透，称为越流；

穿越数个含水层的钻孔或止水不良的分层钻孔，往往成为含水层之间人为的联系通道。

由此可见，相邻含水层之间水头差愈大，弱透水层厚度愈小，其垂向透水性愈好，则单位面积越流量便愈大。弱透水层的垂向渗透系数虽然很小，越流强度也不大，但由于越流补给是相邻两含水层的整个平面范围，因此相邻两含水层间地下水的补给量仍是相当可观的，往往不能忽略。3

地下水的其它补给来源侧向补给侧向补给量是指计算区以外的地下水通过水平运动方式补给计算区的水量。在研究平原地区地下水资源时，应当计算来自山前的地下水补给量，即山前侧向补给量。如果研究对象是一个流域，应视流域是否闭合来确定有无侧向补给，闭合流域无侧向补给，流域不闭合时则有侧向补给。

人类活动造成的地下水补给修建灌溉工程以及对潜水采用地面、河渠、坑塘蓄水渗补，对承压水采用井、孔灌注等方式进行地下水人工补给等人类活动也会增加地下水的补给。利用河水灌溉农田的地区，一般灌溉水入渗在地下水总补给量中占很大比重，可分为两部分：一是渠系渗漏补给；二是田间渗漏补给。有的地区利用当地的水源（如抽取地下水）进行灌溉，灌溉水入渗后地下水得到的补给，称之为灌溉回渗，它是当地的水资源重复量。

冻融雪冻融水补给我国西北、东北高寒地区每年积雪时间长，包气带和部分饱水带土层温度常处于零度以下，形成冻土，在土层冻结期几乎无入渗补给；至夏季才开始逐渐消融，其人渗补给地下水量的大小与积雪的厚度、包气带冻土厚度、化冻时间长短及气温高低等因素有关。有些高寒地区在融冻期的入渗补给系数相对较大，有时竟高达0.8以上。但在我国大小兴安岭北部、青藏高原、阿尔泰山、天山等地的多年冻土区，由于季节解冻范围仅限于地表以下4～5m深度内，再向下直至50～60m深度内则常年处于负温，形成天然的隔水介质，往往得不到直接的入渗补给。3

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学