32地下水的主要类型与特征华电.ppt

3.2地下水的主要类型与特征地下水的主要类型与特征地球上的水以不同的物质状态（固态、液态、气态）地球上的水以不同的物质状态（固态、液态、气态）存在于地球大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中。通常存在于地球大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中。通常把大气圈中的水降落到地面称为把大气圈中的水降落到地面称为大气降水大气降水；地表上的地表上的江河、湖泊、海洋中的水称为江河、湖泊、海洋中的水称为地表水地表水；而而把埋藏在地把埋藏在地表以下岩（土）体的孔隙、裂隙、溶隙中的水表以下岩（土）体的孔隙、裂隙、溶隙中的水称为称为地地下水下水。一、地下水的基本概念一、地下水的基本概念.岩土的空隙及地下水的存在形式岩土的空隙及地下水的存在形式随着岩石性质和受力作用的不同，岩土体中各种空隙随着岩石性质和受力作用的不同，岩土体中各种空隙的形状、多少及其连通与分布具有很大的差别，它们的形状、多少及其连通与分布具有很大的差别，它们对地下水的分布和运动具有重要影响。根据岩土空隙对地下水的分布和运动具有重要影响。根据岩土空隙的成因不同，可把空隙分为的成因不同，可把空隙分为孔隙、裂隙和溶隙孔隙、裂隙和溶隙三大类三大类。地球上水的分布地球上水的分布（1）孔隙）孔隙 松散岩土由大小不等的颗粒组成，颗粒或松散岩土由大小不等的颗粒组成，颗粒或颗粒集合体之间的空隙，呈小孔状颗粒集合体之间的空隙，呈小孔状，称为，称为孔隙孔隙。岩土。岩土中孔隙的发育程度常用孔隙度来表示，它是影响地下中孔隙的发育程度常用孔隙度来表示，它是影响地下水储存能力的重要因素。水储存能力的重要因素。（2 2）裂隙）裂隙 坚硬岩石（沉积岩、岩浆岩和变质岩）坚硬岩石（沉积岩、岩浆岩和变质岩）颗粒之间基本上不存在孔隙，仅存在颗粒之间基本上不存在孔隙，仅存在由于地壳运动及由于地壳运动及其它内外地质营力作用下岩石破裂变形产生的空隙其它内外地质营力作用下岩石破裂变形产生的空隙，称之为称之为裂隙裂隙。岩石的裂隙一般呈裂缝状，其长度、宽。岩石的裂隙一般呈裂缝状，其长度、宽度、数量、分布及连通性等空间上差异很大，与孔隙度、数量、分布及连通性等空间上差异很大，与孔隙相比，裂隙具有明显的不均匀性。相比，裂隙具有明显的不均匀性。（3 3）溶隙）溶隙 可溶岩（盐岩、硬石膏、石膏、石灰岩、可溶岩（盐岩、硬石膏、石膏、石灰岩、白云岩等）中的各种裂隙，白云岩等）中的各种裂隙，由于地下水流长期溶蚀而由于地下水流长期溶蚀而形成的空隙形成的空隙称为称为溶隙溶隙，这种地质现象称，这种地质现象称岩溶（喀斯岩溶（喀斯特）。特）。岩石的空隙性岩石的空隙性（）地下水的存在形式（）地下水的存在形式地下水有地下水有气态、液态和固态气态、液态和固态三种形式。三种形式。根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作用等特征，可将地下水的相互作用等特征，可将地下水存在的形式存在的形式分为五种分为五种，即：，即：气态水、结合水、重力水、气态水、结合水、重力水、毛细水、固态水毛细水、固态水。其中主要的是岩土中的。其中主要的是岩土中的毛毛细水和重力水细水和重力水，因为这两种水对地下水的工，因为这两种水对地下水的工程特性有很大的作用。程特性有很大的作用。岩土的水理性质是指岩石与水作用时所具有的特征，主岩土的水理性质是指岩石与水作用时所具有的特征，主要有要有容水性、持水性、给水性和透水性容水性、持水性、给水性和透水性。1）容水性）容水性岩土的岩土的容水性容水性是指岩土所能容纳一定水量的能力是指岩土所能容纳一定水量的能力。容水。容水性用容水度来表示，性用容水度来表示，容水度容水度是指岩土空隙完全被水充满是指岩土空隙完全被水充满时的含水量，时的含水量，可表示为岩土所能容纳的水的体积与岩土可表示为岩土所能容纳的水的体积与岩土体积之比体积之比。2）持水性）持水性岩岩土土的的持水性持水性指在重力作用下，岩指在重力作用下，岩土土依靠分子力和毛细依靠分子力和毛细力，能够保持一定液态水的能力。力，能够保持一定液态水的能力。常用持水度来表示，常用持水度来表示，持水度持水度是指受重力作用时岩土仍能是指受重力作用时岩土仍能保持的水的体积与岩土体积之比保持的水的体积与岩土体积之比。.岩土的水理性质岩土的水理性质3）给水性给水性 岩土的岩土的给水性给水性指岩土中保持的水在重力作用下能够指岩土中保持的水在重力作用下能够自由流出一定数量水的自由流出一定数量水的能力能力，用给水度，用给水度表表示。示。给水给水度度是指岩土给出的水量与岩土体积之比值是指岩土给出的水量与岩土体积之比值。给水度。给水度在数值上等于容水度减去持水度。在数值上等于容水度减去持水度。）透水性）透水性指岩土能使水下渗、通过的性能指岩土能使水下渗、通过的性能。通常用。通常用渗透系数渗透系数表示。表示。空隙的大小和多少决定着岩土透水性的好坏，空隙的大小和多少决定着岩土透水性的好坏，但两者的影响并不相等，空隙大小经常起主要作用。但两者的影响并不相等，空隙大小经常起主要作用。透水层透水层 指指 可以透水，渗透系数较大的地层，但可以透水，渗透系数较大的地层，但(目目前前)不一定含水不一定含水。岩土透水性分级岩土透水性分级.含水层与隔水层含水层与隔水层根据岩石赋留地下水的相对状况分出根据岩石赋留地下水的相对状况分出含水层和含水层和隔水层隔水层。在重力作用下能够给出并且通过相当数量水的在重力作用下能够给出并且通过相当数量水的饱水岩层或土层称饱水岩层或土层称含水层含水层。含水层必须有良好的含水层必须有良好的透水性能，同时又必须有一定的地质构造条件和透水性能，同时又必须有一定的地质构造条件和地形条件，使地下水聚集和储存起来。此外，含地形条件，使地下水聚集和储存起来。此外，含水层必须有一定的补给水量。水层必须有一定的补给水量。隔水层隔水层是指在常压条件下，由于重力作用不能是指在常压条件下，由于重力作用不能给出并通过相当数量水的岩层或土层给出并通过相当数量水的岩层或土层。通常由黏。通常由黏土、粉质黏土和页岩、泥灰岩等透水性能差的岩土、粉质黏土和页岩、泥灰岩等透水性能差的岩石组成的岩层构成隔水层。隔水层对地下水的运石组成的岩层构成隔水层。隔水层对地下水的运动起着阻碍作用动起着阻碍作用。.包气带及饱水带包气带及饱水带.降水转变通道降水转变通道.地下水的运移地下水的运移.地下水的特征（地下水的特征（1）.地下水的特征（地下水的特征（2）二、地下水分类表二、地下水分类表埋藏条件埋藏条件含水层性质含水层性质 孔隙水孔隙水 裂隙水裂隙水 岩溶水岩溶水包气带水包气带水土壤水土壤水上层滞水上层滞水 地表裂隙岩体中地表裂隙岩体中季节性存在的水季节性存在的水 垂直入渗垂直入渗带中的水带中的水 潜水潜水各种成因的松各种成因的松散沉积物中水散沉积物中水基岩上部裂隙中基岩上部裂隙中的水的水 裸露的岩裸露的岩溶化岩层溶化岩层中的水中的水 承压水承压水松散沉积物构松散沉积物构成的承压盆地成的承压盆地和承压斜地中和承压斜地中的水的水构造盆地、向斜构造盆地、向斜或单斜构造中的或单斜构造中的层状裂隙水，断层状裂隙水，断裂破碎带中的深裂破碎带中的深部水部水 构造盆地、构造盆地、向斜或单向斜或单斜岩溶岩斜岩溶岩层中的水层中的水 包气带水包气带水是存在于包气带中以各种形式出现的水，是存在于包气带中以各种形式出现的水，它是一种局部的、暂时性的地下水它是一种局部的、暂时性的地下水。其中既有分子水、。其中既有分子水、结合水、毛细水等非重力水，也有属于下渗的水流和结合水、毛细水等非重力水，也有属于下渗的水流和存在于包气带中局部隔水层上的重力水存在于包气带中局部隔水层上的重力水（又称（又称上层滞上层滞水水）。）。包气带包气带是指潜水位以上未被水饱和的岩土层。包气带水的特征包气带水的特征是：是：完全依靠大气降水或地表水流完全依靠大气降水或地表水流直接下渗补给，因而多位于距地表不深的地方，以蒸直接下渗补给，因而多位于距地表不深的地方，以蒸发或逐渐下渗的形式排泄；发或逐渐下渗的形式排泄；分布范围有限分布范围有限；补给区与补给区与分布区一致；分布区一致；水量随季节变化，雨季出现，旱季消失，水量随季节变化，雨季出现，旱季消失，极不稳定。极不稳定。1.包气带水上层滞水包气带水上层滞水上层滞水和潜水上层滞水和潜水.潜水潜水（）（）潜水潜水是埋藏在地表以下第一个连续稳定是埋藏在地表以下第一个连续稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水。的隔水层以上，具有自由水面的重力水。（）潜水的（）潜水的主要特征主要特征1)潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水和地表水可直接渗入补给，成为潜水的主要补和地表水可直接渗入补给，成为潜水的主要补给来源。因此，给来源。因此，在大多数的情况下潜水的分布在大多数的情况下潜水的分布区与补给区是一致的区与补给区是一致的，因而，因而某些气象、水文要某些气象、水文要素的变化能很快影响潜水的变化素的变化能很快影响潜水的变化，潜水的水质潜水的水质也易于受到污染也易于受到污染。2)潜水自水位较高处向水位较低处渗流潜水自水位较高处向水位较低处渗流。在山脊地带潜水位的最高处可形成潜水在山脊地带潜水位的最高处可形成潜水分水岭。分水岭。潜水面的形状是因时因地而异潜水面的形状是因时因地而异的，它受地形地质、气象水文等自然因的，它受地形地质、气象水文等自然因素控制，并常与地形有一定程度的一致素控制，并常与地形有一定程度的一致性。性。潜水埋藏特征示意图潜水埋藏特征示意图（）潜水等水位线图（）潜水等水位线图 潜水面常以潜水潜水面常以潜水等水位线图等水位线图表示，其绘制方法表示，其绘制方法与绘制地形等高线图一样。将研究地区的很多潜水与绘制地形等高线图一样。将研究地区的很多潜水人工露头（钻孔、探井、水井）和天然露头（泉等）人工露头（钻孔、探井、水井）和天然露头（泉等）的水位同时测定，绘在地形图上，连接水位等高的的水位同时测定，绘在地形图上，连接水位等高的各点即是等水位线图。该图的用途如下：各点即是等水位线图。该图的用途如下：A.A.确定潜水的流向及水力坡度。确定潜水的流向及水力坡度。垂直于等水位线，垂直于等水位线，自高等水位线指向低等水位线的方向即为流向自高等水位线指向低等水位线的方向即为流向。在。在流动方向上，取任意两点的水位高差，除以两点间流动方向上，取任意两点的水位高差，除以两点间在平面上的实际距离，即为此两点间的在平面上的实际距离，即为此两点间的平均水力坡平均水力坡度度。B.确定潜水与河水的相互关系确定潜水与河水的相互关系。如果潜水流向指。如果潜水流向指向河流，则潜水补给河水；如果潜水流向背向河向河流，则潜水补给河水；如果潜水流向背向河流，则潜水接受河水补给。流，则潜水接受河水补给。C.C.确定潜水面埋藏深度。确定潜水面埋藏深度。潜水面的埋藏深度等于潜水面的埋藏深度等于该点的地形标高减潜水位。根据各点的埋藏深度该点的地形标高减潜水位。根据各点的埋藏深度值，可绘出潜水等埋深线值，可绘出潜水等埋深线。D.确定含水层厚度。确定含水层厚度。当等水位线图上有隔水层顶当等水位线图上有隔水层顶板等高线时，同一测点的潜水水位与隔水层顶板板等高线时，同一测点的潜水水位与隔水层顶板标高之差即为含水层厚度。标高之差即为含水层厚度。E.确定给水和排水工程的位置。确定给水和排水工程的位置。水井应布置在地水井应布置在地下水流汇集的地方，排水沟（截水沟）应布置在下水流汇集的地方，排水沟（截水沟）应布置在垂直水流的方向上。垂直水流的方向上。3.潜水的补给、排泄和径流潜水的补给、排泄和径流含水层从外界获得水量的过程叫做含水层从外界获得水量的过程叫做补给补给，耗失水量的，耗失水量的过程叫过程叫排泄排泄，地下水由补给区向排泄区流动的过程便，地下水由补给区向排泄区流动的过程便是地下水的是地下水的径流径流。（）潜水的补给（）潜水的补给补给来源：大气降水、地表水、承压水、凝结水对潜补给来源：大气降水、地表水、承压水、凝结水对潜水的补给以及农田灌溉水、城市工矿的生活用水和工水的补给以及农田