大氣降水是地下水最主要的補給來源。其補給的一般過程是：如雨前土壤相當干燥，則到達地面的降水先被土壤顆粒表面吸附力所吸引，形成薄膜水，可稱薄膜下滲。當土壤吸附的薄膜水達最大持水量時，繼續下滲的雨水將被吸入細小的毛管孔隙，形成毛管懸著水，形成毛管下滲，當包氣帶土層中的結合水、毛管懸著水達到極限以后，后續的雨水將在重力作用下，通過靜水壓力的傳遞，不斷而穩定地補給地下水。在地下水埋藏較深的地方，這一過程需要很長時間才能完成。由此可見，降水的入滲過程是在分子力、毛管力以及重力的綜合作用下進行的。而地下水自降水獲得的補給量除了與降水本身的強度、降水總量等有關外，還與土層蓄水能力有關。只有降水入滲量超過土層的蓄水能力，多余的降水才能補給潛水。如土層的蓄水能力以W。表示，則

　　Wv=(Δ-hn)(Wm　a　x-　Wo) (5-7)

　　式中，Δ為降雨前地下水埋深（米）；hn為地下水面以上毛管水上升高度（米）；Wm　a　x為田間持水率，以體積比計；Wo為土層雨前平均含水率。

　　對于一次降水，其入滲補給量Xr為：

　　Xr=P-Rr-(Δ-　hn)(Wm　a　x-　Wo) (5-8)

　　式中，P為降水量（毫米）；R　r為地表徑流量（毫米）。

　　降水入滲補給量亦可根據降水入滲系數進行估算。所謂降水入滲系數，即是在同一面積上降水入滲量占降水量的百分數。即a　=　Xr/P。

　　在有比較充足的地下水動態觀測資料情況下，a值可用下式計算：

　　式中，H為降水前井孔中的水柱高度（米）；Hm　a　x為降水后井孔中最大水柱高度（米）；Δh為降水前地下水位天然的平均降速（米/日）；t為井孔水柱從H增高到Hm　a　x的時間（日）；μ為土層的給水度；Pi為觀測期間的降水量（米）。

　　a亦可采用經驗數值。如根據北京水文地質一大隊在北京西郊地下水均衡試驗，得出如下降水入滲系數a值。

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