在水力学中，总水头H为

式中　Z——位置高度；

　　　α——动能修正系数；

　　　g——重力加速度；

　　　u——地下水的实际速度。

自然界中地下水的实际速度是很小的，式（4-5）中的第三项与第一、二项比较起来可以忽略不计。例如当地下水的实际速度为1000m/d时，u2/2g=6.83×10-6m，显然该值相对于前二项来说是极其微不足道的。因此，在研究渗流时，可以认为地下水的总水头在数值上等于测压管水头，即。在实用时不再区分总水头和测压管水头，统称为水头，用H表示（图4-3）。同理，渗流中的总水头线也就是测压管水头线，统称为水头线。对于潜水来说，其潜水面与水流方向的剖面相交的曲线就是水头线，也称为浸润曲线。

地下水在渗透过程中，由于不断克服阻力而消耗机械能，出现水头损失。沿渗流方向单位渗透途径上的水头损失值叫水力坡度（J），通常用导数形式表示，即

图4-3　承压含水层和潜水含水层的渗透压强、渗流水头表示法

（a）承压含水层；（b）潜水含水层

由于水头沿水流方向不断下降，而J是一个无量纲值，故在式（4-6）中等号右边之前加一负号。

由图4-4可见，对于潜水，浸润曲线上某点的水力坡度即为该点处浸润曲线切线倾角α的正弦。一般情况下，α值很小，故通常用其正切值作为水力坡度，即(www.daowen.com)

式中　dL——微分水平距离。

对于承压水，当含水层水平埋藏时，水头线上某点切线倾角的正切值就是相应断面的水力坡度值，其水头线为直线（图4-5），线上各点处的水力坡度值均相等，水力坡度可表示为

式中　H1——上游断面处的水头值；

　　　H2——下游断面处的水头值；

　　　L——上、下游断面间的距离。

图4-4　潜水含水层剖面图

图4-5　承压含水层剖面图

如果在空间取一直角坐标系，水力坡度在x、y、z三个方向上的分量分别为Jx、Jy、Jz，根据式（4-6）可写出它们的表达式如下：