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1、水 文 學(xué) 基 礎(chǔ),第6章 地下水,1.概述,2.地下水的理化性質(zhì),3.地下水的運(yùn)動(dòng),4.地下水的類型,Hydrologic Science,地下水：指埋藏在地面以下巖土空隙中的水體，包括氣態(tài)的、液態(tài)的和固態(tài)的水,地下水是自然界水體存在的一種重要形式，也是自然界水量的重要組成部分,一、巖土的空隙,自然界的巖土，無論是松散的沉積物還是堅(jiān)硬的巖石，皆具有大小不一、多少不等和形狀各異的空隙。通常將巖土空隙的大小、多少、形狀、聯(lián)通程度以及分布狀況等性質(zhì)統(tǒng)稱為巖土的空隙性,1 概述,巖土的空隙是地下水存在的空間、容器。飽水巖土是指巖層的孔隙或裂隙被水飽和的巖土。非飽和巖土中，除了地下水外，還有地下氣體,

2、巖石的空隙包括溶隙(地下巖溶洞)、巖體裂隙(節(jié)理)和巖石內(nèi)部的孔隙；而土體一般只考慮孔隙,1)溶隙 地下水和有些地表水長(zhǎng)期溶解可溶性巖石而形成的較大體積的一種特殊空隙。巖溶洞(喀斯特Karst)是很大的地下巖體空隙，除了已干枯的外，巖溶洞常常是地下水大量埋藏的地方，往往形成地下河流或湖泊。有的巖溶洞則相當(dāng)于不規(guī)則的地下承壓水管線,1 概述,衡量溶隙多少的定量指標(biāo)是巖溶率,Vk 巖石中溶隙的體積(m3)；V 巖石的總體積(m3); nk 巖石的巖溶率、溶隙率,2)裂隙 存在于堅(jiān)硬巖石中的裂縫狀空隙。衡量裂隙多少的定量指標(biāo)為裂隙率,Vf巖石中裂隙的體積(m3）；nf巖石的裂隙率,1 概述,3)孔隙

3、 松散巖石或土體是由大小不等的顆粒組成的，在顆?；蝾w粒集合體之間普遍存在著孔隙。 衡量孔隙多少的定量指標(biāo)為孔隙率（度,Vv巖石或土體中孔隙的體積(m3)；nv巖石或土體的孔隙率,孔隙率的大小，取決于巖土顆粒本身的大小、顆粒之間的排列形式、顆粒的形狀和膠結(jié)的狀況等,1 概述,常見堆積物和巖石的孔隙率,巖石與水作用時(shí)，表現(xiàn)出不同的容水性、持水性、給水性、透水性等特性，這就是巖石的水理性質(zhì),二、巖石的水理性質(zhì),1 概述,1.容水性 指在常壓狀況下巖土空隙能夠容納水量的性能,容水度數(shù)值的大小取決于巖土空隙的多少和連通程度。在充滿水的條件下，容水度在數(shù)值上與孔隙率、裂隙率或巖溶率相等。但對(duì)于具有膨脹性的

4、粘土來說，充水后體積擴(kuò)大，容水度可以大于孔隙率,1 概述,通常用容水度(wn)來衡量巖石容水性的大小。 容水度就是在常溫常壓的自然條件下，單位體積巖石中其空隙所能容納水分的最大含量。也就是說，容水度是巖土容納水的最大體積(vn)與巖土總體積(v)之比,2.持水性 在重力作用下，巖石依靠分子力和毛管力在其空隙中保持一定水量的性質(zhì)，稱為持水性，通常以持水度表示。 在重力影響下巖石空隙中所能保持的水量與巖石總體積之比，就是巖石的持水度。 在重力影響下，巖石空隙中尚能保持的主要是結(jié)合水。因此，持水度實(shí)際上表明了巖石中結(jié)合水的含量。巖石顆粒表面面積愈大，結(jié)合水含量愈多，持水度愈大。顆粒細(xì)小的黏土，總表面

5、積大，持水度就大。砂的持水度較小，具有寬大裂隙或溶穴的巖石，持水度更小,1 概述,3.給水性 在重力作用下，飽水巖石能夠自由流出一定水量的性能，為巖石的給水性，通常用給水度來表示其大小。 給水度是指在單位飽和巖土體積中由于重力作用所能釋放出的水量份額，或定義為在某個(gè)飽和巖土體積中，依靠重力所能釋放的重力水體積與該巖土的體積之比。 顆粒較粗的巖石給水度較大，細(xì)粒巖石給水度則很小,1 概述,4.透水性 巖土體因有空隙而可透過水的性能稱透水性。衡量透水性的定量指標(biāo)是滲透系數(shù)。 巖石透水性的好壞，首先決定于巖石空隙的大小、形狀、多少、連通程度。粘土的孔隙度有時(shí)雖然可達(dá)50以上，但透水性很差，砂的孔隙度

6、一般只有30，但孔隙大，故透水性良好。給水度的大小在很大程度上可以反映透水性的好壞,1 概述,三、巖土層的宏觀水文特性,巖土的透水性決定于巖土中空隙的大小、數(shù)量和連通程度。巖土按其透水性的好壞分為透水巖土、半透水巖土和不透水巖土三類。 1、隔水層 不能給水或不透水的巖層稱為隔水層。 含水層與隔水層是相對(duì)而言的，其間并無截然的界限和絕對(duì)的定量指標(biāo),1 概述,2、透水層 能夠允許地下水在重力作用下流動(dòng)的巖土層就是透水巖土(有時(shí)包括半透水的)，這類巖土層稱作透水層；當(dāng)透水層被水充滿時(shí)就稱為含水層。 3、含水層 可以儲(chǔ)存和供給并透過相當(dāng)數(shù)量水的巖土層稱為含水層。含水層的形成，需要巖層具有蓄水的空間，存

7、水的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和充足的補(bǔ)給來源，三個(gè)條件缺一不可,1 概述,包氣帶,1 概述,一般情況下，從地表向下、第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上，土層可以分為兩個(gè)不同的含水帶,潛水面之下，土壤處于飽和含水量狀態(tài)，是土壤顆粒與水分組成的二相系統(tǒng)，稱為飽和帶或飽水帶,潛水面以上，土壤含水量未達(dá)到飽和，是土壤顆粒、水分、空氣同時(shí)存在的三相系統(tǒng)，稱為包氣帶或非飽和帶,1 概述,包氣帶內(nèi)，接近潛水面處存在毛管上升帶，接近地面處存在毛管懸著水帶，位于兩者之間為中間帶。但值得注意：懸著毛管水帶只有在地面供水時(shí)才出現(xiàn),某些地區(qū)土壤中并不存在潛水面，因此也就不存在飽和帶。這時(shí)不透水基巖即隔水層以上整個(gè)土層全屬包氣帶,在特殊情況下，當(dāng)潛

8、水出露地表，或不透水基巖出露地表時(shí)，包氣帶厚度為零，也就是不存在包氣帶,四、地下水的來源與出路,地下水的來源包括：降水入滲；河流、湖泊、沼澤等水體的側(cè)向或縱向補(bǔ)給；地質(zhì)史上巖石封存的水；結(jié)晶水等。 地下水主要來自大氣降水和地表水的下滲，小部分來自水汽在地下巖土中的凝結(jié)。 地下水的出路包括：蒸發(fā)；與河流、湖泊等水體的水交換；人類的開采,1 概述,1、溫度 地下水的溫度因自然條件不同而不同。極地、高緯和山區(qū)的地下水溫度很低；地殼深處和火山活動(dòng)區(qū)的地下水溫度很高。地下水溫度通常與當(dāng)?shù)貧鉁亍⒌販赜幸欢ǖ年P(guān)系，溫帶和亞熱帶平原區(qū)的淺層地下水，年平均溫度比所在地區(qū)年平均氣溫高12,TH 為H 深處地下水溫

9、度；TB 為該地區(qū)年平均氣溫；H 為地下水深度；h 為地溫年恒溫帶深度(20-130m)；G 為地?zé)嵩鰷芈剩?3m,2 地下水的理化性質(zhì),一、地下水的物理性質(zhì),地下水的溫度變化較大，高的達(dá)到100以上，低的只有-5左右。地下水溫度的差異，主要受各地的地溫條件所控制，通常隨埋藏深度不同而異，埋藏越深水溫越高。埋藏深度不同的地下水，還具有不同的溫度變化特點(diǎn)。埋深35m，即日常溫帶內(nèi)的地下水，具晝夜變化規(guī)律。埋深550m的地下水，即年常溫帶以內(nèi)，具年變化規(guī)律。年常溫帶以下，地下水溫度隨深度增加而增高，其變化規(guī)律取決于地?zé)嵩鰷芈省?地?zé)嵩鰷芈适侵冈谀瓿貛б韵?，溫度每升?度所需增加的深度，單位為m。

10、整個(gè)地殼的地?zé)嵩鰷芈实钠骄禐?3m,2 地下水的理化性質(zhì),泉水： 冷泉（20）； 溫泉（2137）； 熱泉（38 42 ）； 高溫泉（43）； 沸泉（當(dāng)?shù)胤悬c(diǎn),地下水： 0 過冷水； 020 冷水； 2050 溫水； 50 熱水,2、顏色 地下水一般是無色透明的，但有時(shí)因含某種離子、富集懸浮物或含膠體物質(zhì)，顯出各種各樣的顏色。例如含亞鐵離子或硫化氫氣體的水為淺藍(lán)綠色，含腐殖質(zhì)或有機(jī)物的呈淺黑色，含黑色礦物質(zhì)或碳質(zhì)懸浮物的為灰色，含粘土顆?；驕\色礦物質(zhì)懸浮物的為土色等,2 地下水的理化性質(zhì),3、透明度 地下水的透明度取決于水中所含鹽類、懸浮物、有機(jī)質(zhì)和膠體的數(shù)量。透明度可以分為透明、微混濁、混

11、濁和極混濁四級(jí),4、比重 地下水的比重取決于水的溫度和水中溶解的鹽類。地下淡水的比重常常接近于1，溶解的鹽分愈多比重愈大，一般最大可達(dá)1.21.3t/m3,2 地下水的理化性質(zhì),5、嗅感和味感 取決于地下水的化學(xué)成分和溶解的氣體。如H2S的臭雞蛋味、有機(jī)質(zhì)的魚腥味；含氯化鈉的水味咸，而含氯化鎂或硫化鎂的水則昧苦，含碳酸氫鈣、碳酸氫鎂Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2常常有甜味，含CO2多則清涼爽口。 味道的明顯程度與溫度有關(guān)，低溫時(shí)不明顯，溫度在2030時(shí)味最顯著,6、導(dǎo)電性 地下水導(dǎo)電性取決于所含電解質(zhì)的數(shù)量與性質(zhì)。離子含量愈多，離子價(jià)位愈高，則水的導(dǎo)電性愈強(qiáng)。此外，溫度對(duì)導(dǎo)電性也有一定

12、的影響,2 地下水的理化性質(zhì),二、地下水的化學(xué)性質(zhì),自然界有的巖石(如石灰?guī)r、白云巖)可溶于水，因此地下水不是化學(xué)純水，而是復(fù)雜的混合溶液。地下水中包含有幾十種元素，其中主要成分有四類： 離子狀態(tài)：陰離子Cl-、SO42-、HCO3- 陽離子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 、H+ 化合物狀態(tài)：Fe2O3、Al2O3等 氣體狀態(tài)：N2、O2、CO2、CH4、H2S等 一般以陰陽離子來表征地下水的化學(xué)類型。若地下水主要陰離子成分為HCO3-、陽離子為Ca2+時(shí)，稱為碳酸鈣型水；若主要陰離子成分為SO42-、陽離子為Na+時(shí)，稱為硫酸鈉型水,2 地下水的理化性質(zhì),1、氣體 地下水中溶解的氣體主要

13、有CO2、O2、N2、CH4、H2S，還有少量的惰性氣體和H2、CO、NH3等，這些氣體的來源按其成因可以分為四類： （1）生物化學(xué)成因的氣體：有機(jī)物和礦物在微生物作用下分解形成CH4、CO2、N2、H2S、O2和碳?xì)浠衔锏葰怏w即屬此類。 （2）空氣溶解成因的氣體：由空氣進(jìn)入巖石圈和地下水中直接溶解形成，如N2、O2和惰性氣體,3）放射性成因氣體：由放射性元素蛻變形成，如氦(He)、氬(Ar)、氡(Rn)、釷(Th)、氙(Xe)等,2 地下水的理化性質(zhì),4）化學(xué)成因的氣體：一部分是在常溫常壓下化學(xué)反應(yīng)過程中天然形成的，如CO2、H2S等；另一部分則是在巖石圈高溫高壓下發(fā)生變質(zhì)作用形成的，包括

14、CO2、H2S、H2、CH4、CO、N2、HCl等,CO2、O2是地下水中的主要?dú)怏w。氧主要是從大氣進(jìn)入水中、以溶解分子形式存在。氧的含量隨地下水深度增加而減少，在一定深度以下，不存在溶解氧。氧的存在形成了氧化環(huán)境，使很多物質(zhì)被氧化，從而引起一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，對(duì)地下水化學(xué)成分和元素遷移帶來巨大的影響,2 地下水的理化性質(zhì),2、氫離子濃度 水的酸堿度主要取決于水中氫離子濃度，氫離子濃度一般用pH值表示(pH=-lgH+)。根據(jù)pH值可將水分為,地下水的氫離子濃度主要取決于水中含有HCO3-、CO32-和H2CO3的數(shù)量。自然界中地下水的pH值絕大多數(shù)情況下都在6.58.5之間。 酸性地下水可

15、分解水泥及混凝土中的CaCO3，造成酸性侵蝕。因此氫離子濃度可作為地下水酸性侵蝕性的指標(biāo),2 地下水的理化性質(zhì),一般地，泉水的PH值在6.857.0之間，基本為中性；河水、溪水、自來水PH值在7.8以上，為弱堿性水。河水、溪水PH值較高，主要是受地表植被影響，植被能夠釋放植物生物堿，提高了水的PH值。 PH值還是水質(zhì)凈化的重要控制指標(biāo)。我國的飲用水PH值標(biāo)準(zhǔn)定為6.5-8.5。過低的PH值會(huì)腐蝕金屬管道和容器，過高則容易引起結(jié)垢，影響加氯消毒效果。酸性水促進(jìn)金屬溶解，對(duì)金屬有腐蝕性，因而有可能引起金屬急慢性中毒；堿性水能促進(jìn)金屬的析出，影響水的感官性狀，也有腐蝕作用,2 地下水的理化性質(zhì),人體

16、需要弱堿性水！ 營(yíng)養(yǎng)專家指出，弱堿性水有利于預(yù)防人體體液酸化，維持酸堿平衡。人體的衰老過程其實(shí)就是體液的酸化過程。嬰兒時(shí)人體血液呈弱堿性，pH值為7.35-7.45，中年時(shí)7.25-7.35，老年時(shí)7.20-7.30。這是由于肉食、油膩和環(huán)境污染等的影響，人體體液隨著年齡的增長(zhǎng)而逐漸轉(zhuǎn)為酸性。飲水的功能不僅在于解渴降暑、補(bǔ)充體液，更承擔(dān)著維護(hù)健康、調(diào)節(jié)人體酸堿平衡的重任,2 地下水的理化性質(zhì),純凈水不適合長(zhǎng)期飲用！ 純凈水是使用反滲透膜將水中99%以上的礦物質(zhì)除去，加工生產(chǎn)的一種人造水，自然界不曾有過，對(duì)人體細(xì)胞來說是個(gè)“異物”。純凈水在失去礦物元素以后，它的水結(jié)構(gòu)和功能也發(fā)生了相應(yīng)的變化。水

17、分子過分串聯(lián)，變成線團(tuán)化結(jié)構(gòu)，成為大分子團(tuán)水，不僅不易通過細(xì)胞膜被人體吸收，相反，細(xì)胞內(nèi)的離子還會(huì)逆向滲透到細(xì)胞膜外側(cè)，進(jìn)到純凈水的線團(tuán)中，致使人體內(nèi)有益的生命元素向體外流失。有些敏感的人感覺純凈水越喝越渴，長(zhǎng)久下去感覺四肢無力，降低了人的免疫功能。 美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）的研究表明，純凈水不含礦物質(zhì)，是一種活躍的吸收劑，當(dāng)它與空氣接觸時(shí)，會(huì)吸收空氣中的二氧化碳，迅速溶解后變成酸性。飲用純凈水越多，人體的酸性物質(zhì)就會(huì)越多。所以說，純凈水是一種功能退化、異化的水，是一種不健康的水,2 地下水的理化性質(zhì),3、地下水的總礦化度和硬度 (1)總礦化度 指水中離子、分子和各種化合物的總含量。通常以水烘

18、干后獲得的殘?jiān)縼泶_定，單位為克/升。礦化度表明了水中含鹽分的多少，礦化度高，說明地下水的循環(huán)條件差，鹽分大；礦化度低，地下水的循環(huán)條件好，鹽分小,根據(jù)礦化度的大小，天然水可以分為五類,2 地下水的理化性質(zhì),當(dāng)水煮沸時(shí)，一部分鈣鎂離子的碳酸鹽因失去CO2和H2O而成為碳酸鹽沉淀，沉淀部分的Ca2+、Mg2+叫做暫時(shí)硬度。總硬度減去暫時(shí)硬度即為永久硬度（即水煮沸后仍然溶解在水中的Ca2+、Mg2+的數(shù)量）。 通常有兩種方法表示水的硬度：一是“德國度”，以1升水中含10毫克CaO為1度；二是用每升水含有Ca2+、Mg2+離子的“毫克當(dāng)量數(shù)”來表示，1毫克當(dāng)量硬度等于德國度2.8,2）硬度 水中鈣、

19、鎂離子的總量稱為水的總硬度,2 地下水的理化性質(zhì),根據(jù)水的總硬度可以把水分為五類,2 地下水的理化性質(zhì),地下水因重力作用，在巖土空隙中的運(yùn)動(dòng)，稱為滲透或滲流。其運(yùn)動(dòng)形式，隨水流速度不同而分為層流運(yùn)動(dòng)和紊流運(yùn)動(dòng)兩種形式。 地下水在巖石空隙中的運(yùn)動(dòng)速度要比地表水的速度慢得多，除了在寬大裂隙或空洞中具有較大速度而成為紊流外，一般都為層流,1)層流運(yùn)動(dòng) 水在巖土空隙中流動(dòng)時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)有秩序地、互不混雜(流束近于平行)地流動(dòng),3 地下水的運(yùn)動(dòng),層流運(yùn)動(dòng)遵循達(dá)西(H.Darcy)直線滲透定律,2)紊流運(yùn)動(dòng) 水在巖土空隙中流動(dòng)時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)無秩序地、互相混雜的流動(dòng)(流束相互混雜)，稱為紊流運(yùn)動(dòng),v為滲透流速；Q為

20、流量；A為水流截面積；K為滲透系數(shù)；I為水頭梯度?？梢?，滲透流速v或滲透流量Q與水力坡度I成正比,水頭梯度(水力坡度)，就是水流沿滲透路徑方向流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的總水頭的損失率，即滲透單位長(zhǎng)度L水頭高度H的減小率,3 地下水的運(yùn)動(dòng),非直線滲透定律(克拉斯諾波里斯基，1912,式中m的變化范圍為12，當(dāng)m1時(shí)，即為達(dá)西定律；當(dāng)m2時(shí)，為非直線滲透定律,混合流,即滲透流速與水力坡度的1/2次方成正比,有時(shí)地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)介于層流與紊流之間，稱為混合流運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用下式表示,當(dāng)?shù)叵滤魉佥^大( )時(shí)，其運(yùn)動(dòng)主要就是紊流運(yùn)動(dòng)，遵循非直線滲透定律,3 地下水的運(yùn)動(dòng),在自然條件下，地下水流速較小，其滲透速

21、度一般都小于1km/d，因此可視為層流運(yùn)動(dòng)。只有在大裂隙、大溶洞中或水位高差極大的情況下，地下水的滲透才出現(xiàn)紊流運(yùn)動(dòng),地下水的運(yùn)動(dòng)形式：以層流為主、紊流次之,研究地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有助于探討地下水工程問題。如地下水引起的滲透破壞問題(流土與潛蝕)、人工降低地下水位引起地面沉降(地下水開采)、地下水對(duì)結(jié)構(gòu)物的浮力作用、地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕 、地下海水入侵等問題。水力學(xué)、水利工程的課題,3 地下水的運(yùn)動(dòng),地下水開采造成地面沉降 案例不勝枚舉！墨西哥城開采利用地下水歷史較早，18981956年累計(jì)地面沉降達(dá)8m；日本發(fā)生地面沉降的地區(qū)已超過10個(gè)，其中東京在19601970年大量抽取地下水，為了

22、治理地面沉降，花費(fèi)的支出達(dá)820億日元(等于每噸水費(fèi)的46倍)。我國華北、長(zhǎng)三角的46座城市，也發(fā)生了不同程度的地面沉降，天津1980年初沉降量已超過2.92m，京津塘地區(qū)的沉降范圍已有8000km2，目前的沉降率仍然達(dá)到3.518.8cm/a 。蘇州、無錫、常州近十年來已下沉1m以上，上海1993年的沉降量已達(dá)2.63m。臺(tái)北市有深井2880眼，開采地下水已造成地下水位大幅度的下降，地面沉降也達(dá)1.7m，沉降率20cm/a,3 地下水的運(yùn)動(dòng),地面沉降的原因是復(fù)雜的，主要是由于超量抽取地下水，特別是開采承壓水而引起的。因?yàn)槌袎核畬邮怯珊畬?砂、礫石等)及隔水層(粘土質(zhì)土層)組成的，當(dāng)大量

23、開采承壓水時(shí)，水頭降落，水位下降，當(dāng)水位高度低于隔水層底板時(shí)，含水層中的水就基本被抽光，這樣土層上部荷載(包括建筑物重量及上覆土層自重)，將全部由土的骨架顆粒承擔(dān)，孔隙水壓力消失，承壓水的隔水層及含水層將被脫水、壓縮、固結(jié)，并產(chǎn)生一定量的垂直變形，這種變形的集結(jié)，就可造成大面積的地面沉降,3 地下水的運(yùn)動(dòng),地下海水入侵問題：一般情況下，陸地淡水含水層的水位比海水含水層水位高。長(zhǎng)期大量抽取地下水，淡水抽水量超過它的補(bǔ)給量，會(huì)使地下淡水水位低于海水水位，海水與淡水之間的水動(dòng)力平衡被破壞，導(dǎo)致海水通過透水層滲入陸地含水層中，從而破壞了地下淡水資源，這就是海水入侵。海水入侵可以延伸到內(nèi)陸幾十公里。 避

24、免或控制海水入侵的方法： 1嚴(yán)格控制濱海地區(qū)地下水的開采量，減少抽水、避免過分抽水可以防止海水入侵,3 地下水的運(yùn)動(dòng),2在受海水入侵威脅的濱岸、河口地帶，修建攔河閘和防潮閘、防潮堤壩，提高河水和河口兩側(cè)孔隙含水層中地下淡水水位，阻擋海水?dāng)U侵； 3限制濱海挖沙，削弱海水倒灌強(qiáng)度，縮短潮水沿河道上溯距離，減小海水入滲機(jī)會(huì)；防止鹽場(chǎng)和海產(chǎn)養(yǎng)殖輸水過程中的咸水下滲，改善地下水補(bǔ)給條件； 4攔蓄地表水或修建地下水庫，增加地下淡水補(bǔ)給量，提高淡水含水層水位。 5必要時(shí)通過帷幕灌漿以及地下修壩（混凝土壩、粘土壩、粉煤灰壩等）阻斷海水入侵通道，防止海水入侵,3 地下水的運(yùn)動(dòng),地下水包括巖土中儲(chǔ)存的一切形式的水

25、。巖土中有氣態(tài)水、液態(tài)水和凍土中的固態(tài)水三種不同形態(tài)的水。作用在這些不同形態(tài)的地下水上的力，包括重力、吸附力和毛管力。 根據(jù)作用力的不同，可以將地下水分為重力水、結(jié)合水（吸附力為主）、毛管水三種類型,地下水的分類，常常根據(jù)按照地下水的埋藏條件，或按照巖土的貯水空隙的差異來分類,4 地下水的類型,一、按地下水的埋藏條件分類,包氣帶水 潛水 承壓水,1、包氣帶水 位于潛水面以上包氣帶中的地下水，按其存在形式又可分為存在于土壤空隙中的土壤水和位于局部隔水層或弱透水層上的飽和水即上層滯水，其中比較有實(shí)際意義的是上層滯水,1)土壤水 埋藏在包氣帶土層中的水，主要以結(jié)合水和毛管水的形式存在?？看髿饨邓臐B

26、入、水汽的凝結(jié)及潛水由下而上的毛細(xì)管作用補(bǔ)給,大氣降水或灌溉水向下滲入時(shí)經(jīng)過土層，其中一部分保持在土壤層中，成為田間持水量，多余部分成為重力水下滲補(bǔ)給潛水,4 地下水的類型,土壤水主要消耗于蒸發(fā)，受大氣條件的影響顯著，水分變化劇烈。當(dāng)土壤層透水性很差，氣候潮濕多雨或地下水位接近地表時(shí)，易形成沼澤。若地下水埋藏不深，毛細(xì)水帶可達(dá)到地表時(shí)，由于土壤水分強(qiáng)烈蒸發(fā)，鹽分不斷積累于土壤表層，則會(huì)形成土壤鹽漬化,2)上層滯水 上層滯水是存在于包氣帶中局部隔水層之上的重力水。它是大氣降水或地表水在下滲途中，遇到局部不透水層的阻擋后，在其上聚積而成的地下水,4 地下水的類型,4 地下水的類型,上層滯水接近地表

27、，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致，接受當(dāng)?shù)卮髿饨邓虻乇硭难a(bǔ)給，以蒸發(fā)的形式排泄。雨季獲得補(bǔ)充，積存一定水量，旱季水量逐漸消耗，甚至干涸。 松散沉積層、裂隙巖層及可溶性巖層中皆可埋藏有上層滯水。但由于其水量不大，季節(jié)變化強(qiáng)烈，故只能作為臨時(shí)性小型供水水源,上層滯水的特點(diǎn)：分布范圍小，水量小，季節(jié)變化劇烈；補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致；補(bǔ)給源是大氣降水和地表水；耗損形式是蒸發(fā)和滲透,4 地下水的類型,2、潛水 潛水是埋藏在地表之下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層上具有自由表面的重力水。這個(gè)自由表面就是潛水面，潛水面用高程表示潛水位(h)，從地表到潛水面的距離稱為潛水的埋藏深度(L)。由潛水面往下至隔水層頂板之間充滿重力水的巖層稱潛

28、水含水層，兩者之間的距離稱含水層厚度,4 地下水的類型,1)根據(jù)潛水的埋藏條件，潛水具有以下特征： 潛水面是自由水面，沿水平方向由高處向低處流動(dòng)。潛水面的形狀受地形、地質(zhì)、氣象、水文等自然因素控制，與地形有一定程度的一致性。潛水面坡度一般隨地形坡度變陡而變陡，但潛水面坡度總小于地面坡度,潛水面以上無穩(wěn)定的隔水層，大氣降水、凝結(jié)水或地表水可以通過包氣帶補(bǔ)給潛水，因此，潛水的補(bǔ)給區(qū)和分布(徑流)區(qū)是一致的。 潛水的水位、水量、水質(zhì)隨季節(jié)不同而有明顯的變化。在雨季，潛水可以得到充沛補(bǔ)給，潛水位上升，含水層厚度增大，埋藏深度變小；而在枯水季節(jié)正好相反,4 地下水的類型,潛水的特點(diǎn)：潛水面不承受靜水壓力

29、；補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致；動(dòng)態(tài)變化較不穩(wěn)定，有明顯的季節(jié)變化；潛水補(bǔ)給條件好，水量豐富；水質(zhì)容易遭污染,2)潛水等水位線 潛水面的形狀可用等高線圖表示，即潛水等水位線圖。繪制時(shí)，不同測(cè)量點(diǎn)應(yīng)在大致相同的時(shí)間內(nèi)測(cè)定，點(diǎn)繪在地形圖上，連接水位等高的各點(diǎn)，即為等水位線圖。由于水位有季節(jié)性變化，圖上必須注明測(cè)定水位的日期。一般應(yīng)有最低水位和最高水位不同時(shí)期的等水位線圖,4 地下水的類型,潛水等水位線圖 就是潛水面各點(diǎn)水位高程的等值線圖。利用等水位線圖，可以確定潛水的流向：垂直于潛水等水位線、從高水位指向低水位的方向，就是潛水的流向,4 地下水的類型,3)根據(jù)等水位線可以確定以下問題： 確定潛水流向。潛水由

30、高水位流向低水位，故垂直于等水位線、由高水位指向低水位的方向就是潛水的流向。 確定潛水的水力梯度。在潛水的流向上，相鄰兩等水位線的高程差與水平距離之比值，即為該段距離內(nèi)潛水的水力梯度。 確定潛水的埋藏深度。任一點(diǎn)的潛水埋藏深度就是該點(diǎn)地形等高線的標(biāo)高與該點(diǎn)等水位線標(biāo)高之差。 確定潛水與地表水的補(bǔ)排關(guān)系。潛水與河水的補(bǔ)給關(guān)系一般有三種不同情況,4 地下水的類型,a.潛水補(bǔ)給河水，潛水面傾向河流，這種情況多見于河流中上游山區(qū)或河流的枯水期,b.河水補(bǔ)給潛水，潛水面背向河流，這種情況多見于河流下游地區(qū)或河流的豐水期,4 地下水的類型,c.河水一側(cè)補(bǔ)給潛水一側(cè)排泄?jié)撍?。這種情況多發(fā)生于山前地區(qū)的一些河

31、流,4 地下水的類型,潛水與河水之間的水力聯(lián)系,4 地下水的類型,確定泉眼的位置。等水位線與地形等高線高程相同處，潛水出露即為泉。 選擇給水建筑物的位置。匯流處打井,3、承壓水,充滿于兩個(gè)隔水層之間的水為承壓水。承壓水存在上下兩個(gè)穩(wěn)定的隔水層，上面的稱為隔水層頂板，下面的稱為隔水層底板，兩板之間的距離稱為含水層厚度,4 地下水的類型,承壓水具有靜水壓力。當(dāng)鉆孔打穿隔水層頂板至含水層時(shí)，承壓水在靜水壓力作用下就會(huì)上升到含水層頂板以上一定高度（承壓水位）。若此高度大于地面高程，就會(huì)形成自流井,隔水頂板妨礙了含水層直接從地表得到補(bǔ)給，故承壓水的補(bǔ)給區(qū)和分布區(qū)往往不一致，可以分為不在同一地點(diǎn)的補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū),4 地下水的類型,承壓水的特點(diǎn)：承壓水具有一定的壓力水頭；補(bǔ)給區(qū)與承壓區(qū)不一致；水量、水位、水溫都較穩(wěn)定，受氣候、水文因素的直接影響較小，沒有明顯的季節(jié)變化；補(bǔ)給條件較差，大規(guī)模開采后，水的補(bǔ)充和恢復(fù)較緩