水文地质参数是反映含水层或透水层水文地质性能的指标，如渗透系数、导水系数、水位传导系数、压力传导系数、给水度、释水系数、越流系数等。水文地质参数是进行各种水文地质计算时不可缺少的数据。水文地质参数常通过野外试验、实验室测试，以及根据地下水动态观测资料采用有关理论公式计算，数值法反演求参等求取。

3.1.3.1　介质渗透能力的参数

渗透系数（K）又称水力传导系数，是表征介质导水能力的重要水文地质参数，定义为：水力坡度为1时，地下水在介质中的渗透速度。根据达西定律：

式中：v为渗透速度；H为地下水水头；I为渗透距离；K为介质的渗透系数，量纲为（L/T）。当水力梯度为定值时，渗透系数愈大，渗透流速愈大；渗透流速为定值时，渗透系数愈大，水力梯度愈小。由此可见，渗透系数可定量说明介质的渗透能力。渗透系数愈大，介质的渗透能力愈强。

（1）渗透率的概念。水流在介质空隙中运动，需要克服空隙壁与水及水质点之间的摩擦阻力，所以渗透系数不仅与介质的空隙性质（如粒度成分、颗粒排列、充填情况、裂隙性质及其发育程度）有关，还与流体的某些物理性质（容重、黏滞性）有关。

理论分析表明，空隙大小对K值其主要作用。但黏滞性不同的两种液体在相同的介质中运动，黏滞性大的液体（如油）的渗透系数会小于黏滞性小的液体（如水）。考虑到介质与水流本身性质，引入渗透率k（permeability）表征岩层对不同流体的固有渗透能力，渗透率k仅仅取决于岩石的空隙性质，与渗流的液体性质无关。所以渗透系数可以表示为

式中：ρ为液体密度；g为重力加速度；μ为液体动力黏滞系数；k为渗透率。

从式中可知，渗透系数与渗透率成正比；与液体的动力黏滞系数成反比。后者随温度增高而减小，因此渗透系数随温度增高而增大。一般情况下，地下水的容重和黏滞性改变不大，可以把渗透系数近似当作表示岩层透水性的常数。在地下水温度变化较大时，应作相应的换算。在地下水矿化度显著增高时，水的比重和黏滞系数均增大，渗透系数则随之而变化。在这种情况下，一般采用与液体性质无关的渗透率较为方便。

（2）渗透能力的空间特征。根据介质透水性随空间坐标的变化情况，可把介质分为均质和非均质两类。如果渗流场中，所有点都具有相同的渗透系数，则称该介质是均质的；否则为非均质的。自然界中绝对均质的介质是没有的，均质与非均质是相对概念。非均质介质有两种类型：一类透水性是渐变的，如山前洪积扇，有山口至平原，K逐渐变小；另一类透水性是突变的，如在砂层中夹有一些小的黏土透镜体。

根据介质透水性与渗流方向的关系，可以分为各向同性和各向异性两类。如果渗流场中某一点的渗透系数不取决于方向（即不管渗流方向如何都具有相同的渗透系数），则介质是各向同性的；否则为各向异性的。各向同性与各向异性也是相对而言的。某些扁平形状的细粒沉积物，水平方向的渗透系数常较垂直方向大，该介质虽然是均质但却是各向异性。

介质渗透空间变化与方向变化的组合，构成如图3.5所示的4种类型。

图3.5　岩土体渗透性能的几种组合

（3）渗透系数张量。渗透张量概念首先由费兰顿（Ferrandon，1948）提出，其后斯诺（Snow，1965）和罗姆（POMM，1966）应用于裂隙介质，提出了裂隙岩体的渗透张量概念。田开铭等（1986）则建立了包含有裂隙系统连通性和切穿性参量的渗透张量模型，能较好反映导水裂隙网络展布特征，使渗透张量更符合地质实际。

岩体渗透张量的获得主要有以下两种方法：①现场专门压水试验（Louis三段压水试验，Hsich&Neuman交叉孔压水试验）；②根据裂隙几何参数计算渗透张量，此法不仅在理论上是完备的，而且在实际应用中按照一定的抽样原则大量测量裂隙几何参数，就可获得大量的岩体渗透张量数据，值得进一步推广应用。

根据近几年在相关水电工程的应用情况，采用现场裂隙统计断面分析、计算所获得的渗透张量能较好地反映裂隙岩体的渗透特性，为渗流数值模拟提供较可靠的渗流参数。

假设在统计上为规则和均质的单纯裂隙岩体介质中，展布有由m个方向裂隙组成的导水裂隙网络。以bi表示第i组裂隙的隙宽（张开度），以si表示第i组裂隙的隙间距，以表示第i组裂隙的法向单位矢量，则可推导出如下以裂隙几何参数表达的渗透张量公式：

式中：αxi，αyi，αzi为i组裂隙面法向的方向余弦。若i组裂隙的倾向为βi，倾角为γi，则由空间解析几何学可导出：

正因为渗透张量的结构式由裂隙系统的三个几何参数（α、b、s）组成，所以也将这三个几何参数叫做裂隙系统的水力参数，矩阵可称为裂隙系统的方向矩阵，它表明裂隙岩体介质在渗透性方面所具有的各向异性特点，是由介质的系统结构具有方向性这个基本水文地质特征所决定的。岩体渗透性与裂隙隙宽的3次方成正比，而只与裂隙间距的1次方成反比，表明隙宽是决定岩体渗透性能的最重要的水力参数。

岩体的水力参数在野外现场能够较方便的取得，因此渗透张量便能很方便的求得。

（4）相关参数。渗透系数（K）虽然能说明岩层的透水性，但它不能单独说明含水层的出水能力。一个渗透系数较大的含水层，如果厚度非常小，它的出水能力也是有限的。为此，就引出了导水系数的概念。

导水系数（T）表示含水层全部厚度导水能力的参数。通常，可定义为水力坡度为1时，地下水通过单位含水层垂直断面的流量。导水系数T等于含水层渗透系数K与含水层厚度M的乘积。

3.1.3.2　含水介质的储水（释水）能力参数

当考虑承压含水层水头降低，含水层释出水的特征时，我们用释水率（Ss）又称储水率来表示。其定义为：水头下降1个单位时，从单位面积、厚度为1个单位的承压含水层的柱体中，由于水的膨胀和岩层的压缩而释放出的水量；或者水头上升1个单位时，其所储入的水量。它是表征承压含水层（或弱透水层）释水（储水）能力的参数。由于水头降低引起的承压含水层释水现象称为弹性释水。相反，当水头升高时，会发生弹性储存过程。把储水率（Ss）乘上含水层厚度（M）称为储水系数（S）或释水系数。它表示在面积为1个单位、厚度为含水层整个厚度（M）的含水层柱体中，当水头改变1个单位时弹性释放或储存的水量，无量纲。

含水层释水系数S等于含水层厚度M与释水率Ss的乘积，即

对于承压含水层，只要水头不降低到相对隔水顶板以下，水头降低只引起含水层的弹性释水，可用储水系数（S）表示这种释水能力。对于潜水含水层，当水头下降时，可引起两部分水的排出。在上部潜水面下降引起重力排水，用给水度（μ）表示重力排水的能力；下部饱水部分则引起弹性释水，用储水率（Ss）表示这一部分的释水能力。

对潜水含水层总释水系数：(www.daowen.com)

式中：μ为给水度；M为含水层厚度；Ss为潜水含水层释水率。一般因μ≫SsM，所以通常以给水度μ近似代表潜水含水层的总释水系数S。

3.1.3.3　与其他水体交换参数

（1）降水入渗系数。降雨入渗系数（α）是指降水渗入量Pr与降水总量P的比值，值的大小取决于地表土层的岩性和土层结构、地形坡度、植被覆盖、降水量的大小和降水型式等，一般情况下，地表土层的岩性对值的影响最显著。降水入渗系数可分为次降水入渗补给系数、年降水入渗补给系数、多年平均年降水入渗补给系数，它随着时间和空间的变化而变化。降水入渗系数是一个无量纲系数，其值在0～1。

（2）地表水体入渗参数。由于在天然条件下，地表水与地下水之间构成一个水资源系统，地表水、地下水的交换作用动态地发生变化，可能是地表水补给地下水，也可能是地下水补给地表水；对于河道流量变化较大的河流，如山溪性河流，这种现象尤其明显。河道渗流量与河道断面形状、河道水位、河床床质的透水性和厚度、地下水水位以及含水层的渗透性能等特性有关，其关系为

式中：C为反映水量交换能力的系数（河床入渗系数），它决定于含水层和河床的性质，Morel-seytoux推导得：

式中：L为河段长度；P为河道过水断面的湿周；b为潜水含水层厚度；Z为河段处的地表水位。

地表水体按空间分布可分为线状水体（如河流、渠道等）和面状水体（如水库、湖泊等），不同的地表水体与地下水交换能力各不相同，需要进行现场试验获得水文地质参数。

3.1.3.4　其他参数

（1）越流系数。当抽水（或注水）含水层的顶板或（和）底板为弱透水层时，在垂向水头差作用下，相邻含水层或（和）顶底板弱透水层中的水就会流入抽水含水层（或者相反，由注水含水层流出），这一现象称为越流。这种情况下，包括抽水（或注水）含水层、弱透水层和相邻含水层在内的含水层系统，称为越流系统。在天然条件下，只要越流系统中存在垂向水头差，就可以发生越流。越流系数（σ）表征弱透水层垂直方向上传导越流水量能力的参数。定义为当抽水含水层（主含水层）与上部（或下部）补给层之间的水头差为一个单位时，垂直渗透水流通过弱透水层与抽水含水层单位界面的流量。换言之，是指含水层顶（底）板弱透水层的垂直渗透系数K′与其厚度M′之值，即

（2）影响半径。影响半径（R）是指抽水时，水位下降漏斗在平面上投影的半径。它表征地下水位下降的影响范围。实际上，水位下降漏斗的周边并不是圆形，而是接近椭圆形。在地下水上游方向向下降漏斗的坡度较陡，影响半径较小；地下水下游方向向下降漏斗的坡度较缓，影响半径较大。影响半径（R）的大小与含水层的透水层、水位降深、抽水延续时间等因素有关。

（3）有效空隙率。空隙率是指岩土的空隙体积与岩石体积（包括骨架和空隙体积）之比。孔隙、裂隙和岩溶化岩层的空隙率，分别称为孔隙率、裂隙率和岩溶率（喀斯特率）。然而，对于地下水的储存、释出和运动，并非全部空隙都起作用，因此提出有效空隙率的概念。

从不同角度赋予有效空隙率以不同涵义：

孤立空隙对于地下水的储存、释出和运动都是无效的，从这个角度出发，将岩土中相互连通的空隙体积与岩土体积之比称为有效空隙率，有的文献将此种涵义的有效空隙率称为空隙率。

饱水岩土在重力作用下释水时，结合水和部分毛管水所占据的那部分空隙是不能释出水的。因此，从释水角度，有效孔隙率是指重力作用下能够释水的那部分空隙体积与岩土体积之比。

对于重力地下水的运动来说，结合水所占据的那部分空隙基本不起作用。这种情况下，有效空隙率是指重力地下水能够通过的那部分空隙体积（空隙体积减去结合水所占据的体积）与岩土体积之比。

3.1.3.5　参数获取方法

水文地质参数的获取方法见表3.8。

表3.8　水文地质参数获取方法一览

3.1.3.6　水文地质参数的经验数值

常用水文地质参数的经验值见表3.9～表3.12。

表3.9　渗透系数经验值（据中国地质调查局，2012）

表3.10　岩石和岩体的渗透系数K值（据Serafim，1968）

表3.11　给水度μ的经验值（据中国地质调查局，2012）

表3.12　入渗系数α的经验数值表（据中国地质调查局，2012）