【正文】 也稱水力傳導(dǎo)度。它是表示巖土透水性能的一個重要指標(biāo)。滲透系數(shù)的大小主要取決于含水層中相連通的空隙的尺度。具有較大空隙的含水層，滲透系數(shù)也較大。同時，滲透系數(shù)也和流動的液體的容重、粘滯度等有關(guān)。 滲透系數(shù)的測定方法很多，可以歸納為室內(nèi)測定和野外測定兩類。室內(nèi)測定法主要是對從現(xiàn)場取來的試樣進行滲透試驗；野外測定法則是依據(jù)穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流理論，通過抽水試驗等方法，求得滲透系數(shù)。 Zuo Qiting 彈性釋水系數(shù) 由于承壓含水層水頭的降低，含水層中的水體膨脹、土體受到壓縮釋放出水，稱之為彈性釋水。彈性釋水系數(shù)是指承壓含水層中降低單位水頭時，從單位面積的含水層柱體中所釋出的水的體積與該柱體的體積之比值。 彈性釋水系數(shù)的測定通常采用抽水試驗法。抽水試驗可分為單孔抽水、多孔抽水、群孔干擾抽水和試驗性開采抽水等。單孔抽水試驗采用穩(wěn)定流抽水試驗方法，多孔抽水、群孔干擾抽水和試驗性開采抽水試驗一般采用非穩(wěn)定流抽水試驗方法。在特殊條件下也可采用變流量抽水試驗方法。 Zuo Qiting 導(dǎo)水系數(shù)和壓力傳導(dǎo)系數(shù) 導(dǎo)水系數(shù)是滲透系數(shù)與含水層厚度的乘積，表征含水層的輸水能力。對某一垂直于地下水流向的斷面來說，導(dǎo)水系數(shù)相當(dāng)于水力坡度等于 1時流經(jīng)單位寬度含水層的地下水流量。導(dǎo)水系數(shù)大，表明在同樣條件下，通過含水層斷面的水量大，反之則小。導(dǎo)水系數(shù)只有當(dāng)?shù)叵滤S流動時才有意義，對于三維流動是沒有意義的。 壓力傳導(dǎo)系數(shù)是指巖土的滲透系數(shù)與釋水系數(shù)之比，它反映含水層中任一點的水位或壓力有所變動時，在一定距離外的其他地點受到影響所需時間的長短。 Zuo Qiting 越流系數(shù) 當(dāng)承壓含水層與相鄰含水層之間存在水頭差時，地下水便會通過弱透水層從高水頭含水層流向低水頭含水層，這種現(xiàn)象稱越流。該承壓含水層稱為越流含水層。 弱透水層的垂向滲透系數(shù)與該層厚度之比，稱為越流系數(shù)。越流系數(shù)的測定方法同彈性釋水系數(shù)。 Zuo Qiting 地下水可開采系數(shù) 在一定的儲存、補給和開采條件下，多年平均允許開采利用的地下水量叫做地下水可開采量。地下水可開采量與該區(qū)域內(nèi)地下水總量的比值稱為地下水可開采系數(shù)。其測定方法也是通過實驗方法測定。 Zuo Qiting 地下水的運動及數(shù)學(xué)模型 地下水流運動規(guī)律 非線性滲流定律： Forchheimer（ 1901年）提出在雷諾數(shù) 時，滲透流速與水力坡度之間的關(guān)系式。 10?eR2BvAvJ ?? () 式中： J—— 水力坡度； v—— 滲流速度； A、 B—— 參數(shù)。 Zuo Qiting 綜合水均衡方程（根據(jù)質(zhì)量守恒建立的滲流連續(xù)方程）、水和多孔介質(zhì)的壓縮方程（根據(jù)虎克定律建立的）和達(dá)西線性滲透定律（適用于的流動條件），便可以建立以水頭為因變量的滲流基本微分方程。 22222222tHzHKyHKxHKszzyyxx ??????????? ?() 式中： H—— 水頭； Kxx、 Kyy、 Kzz—— 分別為 x、 y、 z方向上的滲透系數(shù)； —— 彈性給水度或單位儲水系數(shù)，表示下降單位水頭時，從單位體積空隙介質(zhì)中釋放的水量（體積）。 Zuo Qiting 地下水?dāng)?shù)學(xué)模型 地下水的運動過程十分復(fù)雜，通常借助數(shù)學(xué)模擬方法進行研究。地下水?dāng)?shù)學(xué)模型按描述對象可以分為水頭（水位）模型、水質(zhì)模型和水溫模型。按描述各變量之間的關(guān)系，可以分為確定性模型和隨機性模型。 求解地下水流的方法有：解析法、數(shù)值法和物理模擬法。其中，數(shù)值法是地下水模型的主要求解方法。 目前，地下水模型的發(fā)展十分迅速，出現(xiàn)了大量模擬軟件，比較著名的有： MODFLOW、 GMS、PHREEQC、 HST3D等。 Zuo Qiting 產(chǎn)匯流原理 產(chǎn)匯流理論 產(chǎn)流機制 (1) 超滲產(chǎn)流 Horton產(chǎn)流理論： 當(dāng) i（降雨強度） ≤ fp（地面下滲能力）， I－ E ≤ D時，無徑流產(chǎn)生，河流處于原先的退水狀態(tài)； 當(dāng) i ＞ fp， I－ E ≤ D 時，河流中將出現(xiàn)尖瘦且漲落洪段大致對稱的洪水過程線，它是由單一地面徑流所形成； Zuo Qiting 當(dāng) i ≤ fp ， I－ E ＞ D時，河流中將出現(xiàn)矮胖且漲落洪段大致對稱的洪水過程線，它是由單一地下水徑流所形成； 當(dāng) i ＞ fp ， I－ E ＞ D時，河流中將出現(xiàn)漲洪快速、落洪緩慢、具有明顯不對稱的洪水過程線，它顯然是由地面和地下兩種徑流成分混合所形成。 Horton產(chǎn)流理論正確地闡明了均質(zhì)包氣帶情況下超滲地面徑流和地下水徑流產(chǎn)生的物理條件。在某種程度上講，他指出了徑流產(chǎn)生的最基本規(guī)律。 Zuo Qiting (2) 蓄滿產(chǎn)流 20世紀(jì) 70年代初， Kirkby等在大量水文實驗研究基礎(chǔ)上提出了一種新的產(chǎn)流理論，稱為山坡水文學(xué)產(chǎn)流理論。 山坡水文學(xué)產(chǎn)流理論的基本內(nèi)容為：在兩種透水性有差別的土層形成的相對不透水界面上，可形成臨時飽和帶，其側(cè)向流動即成為壤中徑流；如果該界面上土層的透水性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其下面土層的透水性，則隨著降雨的繼續(xù)，這種臨時飽和帶容易向上發(fā)展，直至上層土壤全部達(dá)到飽和含水量，這時如仍有降雨補給，則將出現(xiàn)地面徑流現(xiàn)象。 山坡水文學(xué)產(chǎn)流理論揭示了蓄滿產(chǎn)流的機制。 Zuo Qiting （ 3）界面產(chǎn)流 剖析超滲地面徑流、地下水徑流、壤中水徑流和飽和地面徑流等 4種基本徑流成分的產(chǎn)生機制，可以發(fā)現(xiàn)任何一種徑流成分都是在兩種不同透水性介質(zhì)的界面上形成的。這就是所謂的界面產(chǎn)流規(guī)律。此時，如果將界面作為下滲面，則任何徑流量都是這種界面的“超滲量”；但如果著眼于界面以上土層的水量平衡，則又可以得知，任何徑流量都是該水量平衡方程式中的“余額”。 Zuo Qiting 流域產(chǎn)流分析 據(jù)觀察，流域產(chǎn)流面積的變化過程一般可描述如下：降雨開始前，河流中的水量主要來自流域中包氣帶相對較厚的中、下游地區(qū)的地下水補給，在流域上游地區(qū)，由于土層淺薄，一般是沒有地下水補給枯季徑流的。降雨開始后，流域中易產(chǎn)流的地區(qū)先產(chǎn)流，這時河溝開始向上游延伸，河網(wǎng)密度開始增加。隨著降雨的繼續(xù)，河網(wǎng)密度不斷增加，產(chǎn)流面積不斷擴大，組成了流域出口斷面漲洪段不同時刻的流量。降雨停止后，流域中河網(wǎng)密度逐步減小，河中流量處于消退階段。 Zuo Qiting 流域產(chǎn)流面積變化（引自芮孝芳， 1997） ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 土 層淺薄 (a)降雨開始前 。(b)降雨初期 。(c)和 (d)繼續(xù)降雨 Zuo Qiting 匯流理論 匯流過程 降落在流域上的雨水，從流域各處向流域出口斷面匯集的過程稱為流域匯流。流域匯流包含坡面流、壤中流、地下水流以及河道匯流等多種水流的匯集，可分為坡面匯流和河網(wǎng)匯流兩個階段。 Zuo Qiting 匯流的概化 一般對流域的概化主要有兩種途徑：一是單位線，二是等流時線。 單位線是將流域設(shè)想成一種自然積分器，凈雨進入其中，形成一條光滑的出流過程，單位凈雨得到單位線。當(dāng)假定積分器是線性時，則可以利用迭加原理，通過單位線將凈雨過程轉(zhuǎn)變?yōu)榱髁窟^程。 等流時線則把流域設(shè)想成按照相同匯流時間勾繪出的若干等流時面積，每塊面積上的凈雨按各自的匯流時間平移到流域出口，同時利用迭加原理，將各等流時塊的凈雨轉(zhuǎn)變成流量過程線。 Zuo Qiting ZHENGZHOU UNIVERSITY