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27降雨渗入系数计算与分析

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降雨渗入系数计算与分析
张焕智
[摘 要] 利用地下水动态观测及降雨量观测资料计算降雨渗入系 数 ,以 采 用 有 效 降 雨 量 参 加 计 算 较 为 合 适 ,并 应 充 分 考 虑 分 析 表 层 岩 性及地下水埋深等的影响. [关键词] 降雨渗入系数 有效降雨量 动态观测 地下水

在 地 下 水 资 源 计 算 与 评 价 中 ,降 雨 渗 入 系 数 是 非 常 重 要 的一项参数.随着地下水动态长期观测工作的展开,为合理 确定降雨渗入系数积累了丰富的资料,奠定了良好的基础.

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计算公式 利用地下水动态观测及降雨量观测资料确定降雨渗入

系数,应选择无开采,无侧向补给和排泄地区(距河流和沟 渠较远)的观测孔资料,并应充分分析观测孔所在地段的表 层岩性及地下水埋深等情况;另外,降雨补给地下水量尚与 本时段(或本次)降雨前地下水位以上土层中蓄存水量的多 少有关.计算公式如下:
α =
1

Pr P

;

α =
2

Pr P + Pa

式中: α——降雨渗入系数; Pr— — 降 雨 渗 入 量 ( mm) ; Pr = μ △ h μ—变幅带岩性给水度;


h— 地 下 水 上 升 值 ( mm) .

P — — 相 应 水 位 上 升 时 段 降 雨 量 ( mm) ; Pa— — 水 位 上 升 时 段 前 期 影 响 雨 量 ( mm) .
1

Pa = ∑ Pt n K n
n =1

t

P t - n — 计 算 时 段 前 第 n 天 发 生 的 降 雨 量 ( mm) ; K — 递 减 系 数 , 一 般 为 0.85— 0.95. 计 算 中 ,应 选 取 确 因 降 雨 而 引 起 的 地 下 水 位 连 续 上 升 段 的 水 位 上 升 值 及 其 相 应 的 降 雨 量 观 测 资 料 ;前 期 影 响 雨 量 时 间 及 递 减 系 数 应 根 据 当 地 实 际 资 料 计 算 分 析 后 选 定 ;变 幅 带 不 同 岩 性 给 水 度 应 采 用 相 应 的 试 验 方 法 分 析 计 算 确 定 ,或 进 行室内实验确定.

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降雨渗入系数计算 1981 年 — 1982 年 在 萝 北 地 区 进 行 农 田 供 水 水 文 地 质 勘

察 工 作 中 进 行 了 地 下 水 动 态 长 期 观 测 , 本 次 利 用 其 中 长 10, 长 11, 57, 21, 22, 23 等 6 个 观 测 孔 的 地 下 水 位 观 测 资 料 及相应时段降雨量资料进行降雨渗入系数的计算.计算中, 水 位 上 升 值 根 据 水 位 观 测 动 态 曲 线 进 行 分 析 ,选 取 确 因 降 雨 而 引 起 的 比 较 完 整 的 地 下 水 位 连 续 上 升 段 的 累 积 上 升 值 ,并 选 取 相 应 时 段 的 降 雨 量 ;前 期 影 响 雨 量 时 间 及 递 减 系 数 根 据 本 区 长 10, 长 11 孔 观 测 资 料 进 行 计 算 分 析 后 , 分 别 选 取 30 天 与 0.90; 变 幅 带 不 同 岩 性 给 水 度 采 用 室 内 实 验 成 果 . 降 雨 渗 入 系 数 计 算 结 果 综 合 列 于 表 1.

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讨论与分析 从以上计算结果分析可见: ( 1) 降 雨 渗 入 系 数 与 有 效 降 雨 量( P+Pa)关 系 较 密 切 .

在某一时段,单以该时段降雨量计算降雨渗入系数,有时得 出 明 显 不 符 合 实 际 的 结 果 如 : 10 孔 个 别 时 段 α 1 为 0.53, ( 长
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长 11 孔 个 别 时 段 α 1 达 1.10) .
表 1 孔 号 时
日 期

降雨深入系数计算成果表



日 26 12 7 23 3 3 15 3 5 21 15 25 10 6 6 10 6 13 5 3 3 11 3 6 15 9 12 9 6 6 10

h

(mm ) 470 170 60 520 10 40 170 20 10 490 120 340 60 30 20 170 70 60 30 10 20 110 10 30 150 70 80 90 80 60 100

μ

Pr
(mm ) 67.7 24.5 8.60 74.88 1.44 5.76 24.25 2.88 1.44 70.5 17.28 48.96 8.64 4.32 2.88 24.48 10.08 8.64 4.32 1.05 2.10 11.55 1.58 4.74 23.7 11.06 12.64 14.22 11.52 8.64 14.40

P
(mm ) 195.5 53.7 28.9 141.7 5.7 15.9 96.5 11.0 19.6 189.5 42.5 167.1 8.2 22.6 24.7 85.7 19.9 62.4 19.6 16.9 8.8 41.7 16.9 24.7 96.5 62.1 95.8 62.1 30.4 60.3 62.1

Pa
(mm ) 4.4 62.4 35.8 34.2 24.4 14.9 21.6 44.1 5.2 7.5 74.5 33.3 33.8 24.4 9.9 21.6 36.7 20.3 5.2 22.7 9.9 21.6 22.7 9.9 21.6 20.3 21.6 20.3 21.6 25.4 20.3

P+Pa
(mm ) 199.9 116.1 64.7 175.9 30.1 30.8 118.1 55.1 24.8 197.0 117.0 200.4 42.0 47.0 34.6 107.3 56.6 82.7 24.8 39.6 18.7 63.3 39.6 34.6 118.1 82.4 117.4 82.4 52.0 85.7 82.4

α1
0.35 0.46 0.30 0.53 0.25 0.36 0.25 0.26 0.07 0.37 0.41 0.29 1.10 0.19 0.12 0.29 0.51 0.14 0.22 0.06 0.24 0.28 0.09 0.19 0.25 0.18 0.13 0.23 0.38 0.14 0.23

α2
0.34 0.21 0.13 0.43 0.05 0.19 0.21 0.05 0.06 0.36 0.15 0.24 0.21 0.09 0.08 0.23 0.18 0.10 0.17 0.03 0.11 0.18 0.04 0.14 0.20 0.13 0.11 0.17 0.22 0.10 0.17

81: 6.5 - 30 7: 4 - 15 22 - 28 8:10 - 9.1 长 10 82: 7.16 - 18 8.10 - 12 19 – 9:2 9.24 - 26 10.15 - 19 81: 6.10 - 30 7: 7 - 21 29 – 8:22 10:10 - 19 82: 7.16 - 21 长 11 8.7 - 12 19 - 28 9:6 – 11 18 - 30 10.15 - 19 82: 7.19 - 2 57 8.7 - 9 19 - 29 82:7.19 - 21 8:7 - 12 21 19 – 9:2 18 - 26 82:8.19 - 30 22 9:18 - 26 82:8.19 - 24 23 28 – 9:2 18 – 27

0.144

0.144

0.105

0.158

0.158 0.144

( 2) 降 雨 渗 入 系 数 与 年 降 雨 量 有 一 定 关 系 .年 降 雨 量 大 的 年 份 降 雨 渗 入 系 数 较 大 如 1981 年 年 降 雨 量 为 724.2mm; ( 降 雨 渗 入 系 数 * 均 值 长 10 孔 计 算 的 为 0.28,长 11 孔 计 算 的 为 0.24) ,年 降 雨 量 小 的 年 份 降 雨 渗 入 系 数 较 小( 如 1982 年 年 降 雨 量 为 445.7mm;降 雨 渗 入 系 数 * 均 值 长 10 孔 计 算 的 为
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0.11, 长 11 孔 计 算 的 为 0.14, , 反 映 出 降 雨 渗 入 补 给 地 下 ) 水的强度具有差异性. ( 3) 降 雨 渗 入 系 数 与 地 下 水 埋 深 有 一 定 关 系 .地 下 水 埋 深 浅 时 , 降 雨 渗 入 系 数 较 大 ( 如 地 下 水 埋 深 在 2— 3m 时 ; 降 雨 渗 入 系 数 * 均 值 长 10 孔 计 算 的 为 0.19,23 孔 计 算 的 为 0.18) 地 下 水 埋 深 大 时 , 降 雨 渗 入 系 数 较 小 ( 如 地 下 水 埋 , 深 在 3— 4m 时 ;降 雨 渗 入 系 数 * 均 值 长 11 孔 计 算 的 为 0.18, 22 孔 计 算 的 为 0.14) . ( 4) 表 层 岩 性 对 降 雨 渗 入 系 数 的 影 响 也 比 较 明 显 .粗 颗 粒 直 接 裸 露 的 , 降 雨 渗 入 系 数 较 大 ( 如 23 号 孔 为 砾 质 中 砂 直 接 裸 露 , 降 雨 渗 入 系 数 * 均 值 为 0.18) 表 层 为 细 颗 粒 , 覆 盖 的 , 降 雨 渗 入 系 数 较 小 ( 如 57 号 孔 表 层 为 砂 质 亚 粘 土 , 以 下 为 砾 质 中 砂 , 降 雨 渗 入 系 数 * 均 值 为 0.11) . 综上所述,在选择某一时段计算降雨渗入系数时,以采 用 有 效 降 雨 量 参 加 计 算 较 为 合 适 .最 好 在 有 多 年 观 测 资 料 的 基 础 上 ,分 别 不 同 岩 性 组 成 ,不 同 地 下 水 埋 深 进 行 计 算 分 析 , 并 分 别 绘 制 " P+Pa) — △ h( Pr/μ ) 及 " P+Pa) — α " 关 ( " ( 系 图 , 然 后 根 据 所 求 年 份 不 同 时 段 的 P+Pa 值 , 由 以 上 关 系 图 中 直 接 查 取 △ h( Pr/μ ) 及 α 值 , 参 加 计 算 降 雨 入 渗 补 给 量.

注:本文 1999 年前完成,曾联名发表于《黑龙江水利科技》 (2002.2)

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