飽和帶

流域上沿垂向的土柱結構如圖《土柱結構》所示。可以看出，以地下水面為界，土柱被劃分為兩個不同的土壤含水帶：地下水面以下，土壤處於飽和含水狀態，是土壤顆粒和水分組成的二相系統，稱為飽和帶或飽水帶；地下水面以上，土壤含水量未達飽和，是土壤顆粒、水分和空氣同時存在的三相系統，稱為包氣帶或非飽和帶。在包氣帶中，水壓力小於大氣壓力，而在飽和帶中則相反，只有在地下水面處，水壓力才等於大氣壓力 ^[2]  。

地下水位以下是飽和帶。地下水位是指這樣一個面，在這個面上，土體的孔隙水壓力或流體的壓力水頭都正好等於零。從這個定義出發，飽和帶有以下性質 ^[3]  ：

（1）它存在於地下水位以下；

（2）土體的孔隙被水充滿，因此，土的體積含水量ω等於土的孔隙度n；

（3）隨着深度增加，流體壓力大於大氣壓力，壓力水頭大於零；

（4）水力水頭可以用地下水位計或者孔壓計來量測；

（5）對於同一種土來説，滲透係數是一個常量。

飽和帶水流指的是飽和壤中流，在水文循環中起到了重要作用。在乾旱缺水期，它能以基流的形式向河流供水補給；而在暴雨期，它有助於形成暴雨徑流，並且影響由於地下水位的上升而產生的坡面流的大小 ^[4]  。

地下水水頭的時空變化通過求解三維地下水流的偏微分方程得到，如下所示：

式中：h（x_i）—地下水水頭；

x_i—空間座標；

K（i,j）—水力傳導率；

Ss（X_ij）—貯水系數；

R(X_ij)—單位面積上的源漏項。