第三章--地下水類型及特征

1、地下水的類型及特征地下水的類型及特征第一節(jié)第一節(jié) 不同埋藏條件下的地下水不同埋藏條件下的地下水第二節(jié)第二節(jié) 不同介質(zhì)中的地下水不同介質(zhì)中的地下水地地 下下 水水 的的 類型類型第一節(jié)第一節(jié) 不同埋藏條件下的地下水不同埋藏條件下的地下水一、上層滯水一、上層滯水二、潛水二、潛水三、承壓三、承壓水水一、上層滯水及其特征一、上層滯水及其特征位于地位于地下水面下水面以上的以上的地帶稱地帶稱為包氣為包氣帶，帶，包氣帶包氣帶中的水中的水主要有主要有(1)(1)土壤水土壤水是指位于地表以下土是指位于地表以下土壤中的水，主要以結(jié)合水和毛壤中的水，主要以結(jié)合水和毛細(xì)水的形式存在，它主要靠大細(xì)水的形式存在，它主要靠

2、大氣降水的滲入、水汽的凝結(jié)及氣降水的滲入、水汽的凝結(jié)及潛水補(bǔ)給潛水補(bǔ)給(2)(2)上層滯水上層滯水是存在于是存在于包氣帶中局部隔水層包氣帶中局部隔水層之上的重力水，之上的重力水，一般分布不廣。一般分布不廣。圖圖3-1 3-1 上層滯水埋藏圖上層滯水埋藏圖1-透水層;2-隔水層;3-含水層（B-上層滯水;r-潛水）上上 層層 滯滯 水水 特特 征：征：(1(1）最接近于地表，和氣候、水文條件的變化密切。接受大氣）最接近于地表，和氣候、水文條件的變化密切。接受大氣降水與地表水的補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致（范圍很?。┙邓c地表水的補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致（范圍很?。? ,排排泄體現(xiàn)蒸發(fā)和向下滲透補(bǔ)給潛

3、水。水量隨季節(jié)變化，在補(bǔ)給泄體現(xiàn)蒸發(fā)和向下滲透補(bǔ)給潛水。水量隨季節(jié)變化，在補(bǔ)給量較多的季節(jié)水量多，在干旱季節(jié)枯竭。量較多的季節(jié)水量多，在干旱季節(jié)枯竭。（2 2）與土壤水區(qū)別，底部有隔水層，作村民供水水源；土壤水）與土壤水區(qū)別，底部有隔水層，作村民供水水源；土壤水多以懸掛毛細(xì)水的狀態(tài)存在于土壤中，一般僅能作垂直方向多以懸掛毛細(xì)水的狀態(tài)存在于土壤中，一般僅能作垂直方向運(yùn)動運(yùn)動( (滲入和蒸發(fā)滲入和蒸發(fā)) )，不能保持重力水，無供水意義，僅對植，不能保持重力水，無供水意義，僅對植物生長有作用。物生長有作用。（3）上層滯水形成：在某些風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙中，局部巖性）上層滯水形成：在某些風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂

4、隙中，局部巖性變化；在可溶巖中夾有非可溶性透鏡體變化；在可溶巖中夾有非可溶性透鏡體(或透鏡層或透鏡層)時(shí)；在松散時(shí)；在松散沉積物（沖積、洪積）中，夾有粘土層或亞粘土層透鏡體；沉積物（沖積、洪積）中，夾有粘土層或亞粘土層透鏡體；一般地形坡度較小的地區(qū)，地表徑流較弱，大氣降水較少隨一般地形坡度較小的地區(qū)，地表徑流較弱，大氣降水較少隨地表水排走，易形成；在坡度較陡峻的山區(qū)，由于巖性的突地表水排走，易形成；在坡度較陡峻的山區(qū)，由于巖性的突變及人為因素的影響，如滑坡、坡積物及廢石堆下部變及人為因素的影響，如滑坡、坡積物及廢石堆下部（4）動態(tài)變化極不定，動態(tài)變化極不定，動態(tài)決定于氣候和隔水層的位置、分布動

5、態(tài)決定于氣候和隔水層的位置、分布范圍、厚度及透水性等。當(dāng)隔水層的分布范圍小，厚度不大，范圍、厚度及透水性等。當(dāng)隔水層的分布范圍小，厚度不大，隔水性不強(qiáng)及離地表較近時(shí)，變化大隔水性不強(qiáng)及離地表較近時(shí)，變化大（5）礦化度較低，易受到污染，對工程建筑有妨害，其上直接）礦化度較低，易受到污染，對工程建筑有妨害，其上直接與地表相通與地表相通二、潛水二、潛水（一）潛水的概念及其特征（一）潛水的概念及其特征潛水是埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定的隔水層以上，具潛水是埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定的隔水層以上，具有自由水面的重力水（如圖）。一般多埋藏在地表的第有自由水面的重力水（如圖）。一般多埋藏在地表的第四紀(jì)松散沉積物中

6、，也可以形成于基巖中。四紀(jì)松散沉積物中，也可以形成于基巖中。潛水的自由水面稱為潛水面潛水面，潛水面至地表的距離稱為潛潛水埋藏深度水埋藏深度，潛水面上任一點(diǎn)的標(biāo)高稱為該點(diǎn)的潛水位潛水位，潛水面至隔水底板的距離稱為含水層厚度含水層厚度。潛潛水水特特征征 ：具有自由水面的潛水流。當(dāng)用鉆孔揭露潛水時(shí)，初具有自由水面的潛水流。當(dāng)用鉆孔揭露潛水時(shí)，初見水位與穩(wěn)定水位一致，潛水可能有局部承壓現(xiàn)象。見水位與穩(wěn)定水位一致，潛水可能有局部承壓現(xiàn)象?？恐亓α鲃?，一般潛水流的水力坡度都很小，常為千靠重力流動，一般潛水流的水力坡度都很小，常為千分之幾至百分之幾分之幾至百分之幾 分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)一致：潛水通過包氣帶與地表相

7、聯(lián)分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)一致：潛水通過包氣帶與地表相聯(lián)通。大氣降水、凝結(jié)水、地表水通過包氣帶滲入，直通。大氣降水、凝結(jié)水、地表水通過包氣帶滲入，直接補(bǔ)給潛水。接補(bǔ)給潛水。有季節(jié)性變化的特點(diǎn)：潛水易受各種氣象因素的影有季節(jié)性變化的特點(diǎn)：潛水易受各種氣象因素的影響，即潛水的水位、流量、化學(xué)成分等。水質(zhì)易受人響，即潛水的水位、流量、化學(xué)成分等。水質(zhì)易受人為因素或其它因素的影響。為因素或其它因素的影響。潛水常為民用水源及工農(nóng)業(yè)供水水源。潛水常為民用水源及工農(nóng)業(yè)供水水源。（二）潛水面的形狀及其表示方法二）潛水面的形狀及其表示方法 形狀反映各種外界因素的影響；也反映潛水流的特點(diǎn)形狀反映各種外界因素的影響；也反映潛

8、水流的特點(diǎn)( (如流如流向、水力坡度、流速及潛水埋藏深度等向、水力坡度、流速及潛水埋藏深度等) )。影響影響潛水潛水面形面形狀的狀的因素因素（1 1）地形地貌的影響）地形地貌的影響 （2 2）大氣降水的滲入及水文網(wǎng)特征的影響）大氣降水的滲入及水文網(wǎng)特征的影響 （3 3）含水層的巖性及其厚度的影響）含水層的巖性及其厚度的影響 （4 4）隔水底板的形狀對潛水面的影響）隔水底板的形狀對潛水面的影響1 1潛水面的形狀及影響潛水面形狀的因素潛水面的形狀及影響潛水面形狀的因素圖圖3-9 3-9 甘肅古浪保和附近水文地質(zhì)剖面示意圖甘肅古浪保和附近水文地質(zhì)剖面示意圖 1-亞砂土; 2-砂礫卵石層; 3-礫巖;

9、 4-泥巖; -淺變質(zhì)的礫巖及砂巖; 6-逆斷層; 7-地下水水位圖圖 3- -10某壩址左岸枯水期等水位線圖某壩址左岸枯水期等水位線圖1-地形等高線; 2-潛水等水位線; 3-潛水埋藏深度等值線; 4-小溪溝; 5-潛水流向確定地下水的流向確定地下水的流向( (即地下水面坡度最大的方向即地下水面坡度最大的方向) )。確定潛水面的坡度確定潛水面的坡度( (水力坡度水力坡度) )。 確定地下水的埋藏深度。確定地下水的埋藏深度。 確定潛水與地表水確定潛水與地表水的補(bǔ)給關(guān)系的補(bǔ)給關(guān)系確定含水層厚度及其確定含水層厚度及其變化情況。變化情況。 可以用等水位線圖分析推斷含水層透水性、厚度的變化及地下隱狀構(gòu)

10、造。可以用等水位線圖分析推斷含水層透水性、厚度的變化及地下隱狀構(gòu)造。 確定地下水給水工程位置，及其它工程施工是否需要采取排水措施確定地下水給水工程位置，及其它工程施工是否需要采取排水措施 圖圖3-113-11從潛水等水位線圖上判讀潛水與地表水補(bǔ)給關(guān)系從潛水等水位線圖上判讀潛水與地表水補(bǔ)給關(guān)系(a)潛水補(bǔ)給河水，(b)河水補(bǔ)給潛水，(c)河水一側(cè)補(bǔ)給，一側(cè)排泄?jié)撍ㄈ撍难a(bǔ)給和排泄（三）潛水的補(bǔ)給和排泄?jié)撍畬幼酝饨绔@得水量的過程稱為補(bǔ)給。水質(zhì)隨之變潛水含水層自外界獲得水量的過程稱為補(bǔ)給。水質(zhì)隨之變化，補(bǔ)給包括補(bǔ)給來源、補(bǔ)給量、影響補(bǔ)給的因素等內(nèi)容?；?，補(bǔ)給包括補(bǔ)給來源、補(bǔ)給量、影響補(bǔ)給的

11、因素等內(nèi)容。1 1潛水的補(bǔ)給條件潛水的補(bǔ)給條件潛水含水層失去水量的過程稱為潛水排泄。在排泄過程中，潛水含水層失去水量的過程稱為潛水排泄。在排泄過程中，潛水的水量，水質(zhì)、水位都隨之發(fā)生變化。潛水的水量，水質(zhì)、水位都隨之發(fā)生變化。 2 2潛水的排泄條件潛水的排泄條件自然界地下水從補(bǔ)給到排泄是通過徑流來完成的，因此，自然界地下水從補(bǔ)給到排泄是通過徑流來完成的，因此，地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄組成了地下水循環(huán)。地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄組成了地下水循環(huán)。3 3潛水的潛水的徑流徑流（三）潛水的補(bǔ)給和排泄（三）潛水的補(bǔ)給和排泄圖圖3-123-12地表水與潛水在各種不同情況下之關(guān)系地表水與潛水在各種不同情況下之

12、關(guān)系(a)枯水季節(jié)潛水面傾向河流,洪水季節(jié)潛水面背向河流; (b)潛水面背向河流,潛水由河水補(bǔ)給; (c)潛水和地表水沒有水力聯(lián)系; (d)在高水位時(shí),潛水和地表水有水力聯(lián)系; (e)僅在狹窄的沿岸地帶河流對潛水位有影響.1-透水層; 2-隔水層; 3-潛水位三、承壓三、承壓水水承壓水是充滿在兩隔水層或弱透水層之間含承壓水是充滿在兩隔水層或弱透水層之間含水層中的地下水。水層中的地下水。當(dāng)這種含水層中未被水充滿時(shí)，其性質(zhì)與潛當(dāng)這種含水層中未被水充滿時(shí)，其性質(zhì)與潛水相似，稱為無壓層間水。水相似，稱為無壓層間水。承壓含水層承壓含水層 隔水頂板隔水頂板 隔水底板隔水底板 承壓含水層厚度承壓含水層厚度（

13、M） 測壓水位線（面）：測壓水位線（面）： 承壓水頭承壓水頭-H 補(bǔ)給區(qū)補(bǔ)給區(qū) 承壓區(qū)承壓區(qū) 排泄區(qū)排泄區(qū) 自溢區(qū)自溢區(qū)（一）承壓水的概念和特（一）承壓水的概念和特征征承承壓壓水水特特征征承壓水具有承壓性能。當(dāng)鉆孔揭露承壓含水承壓水具有承壓性能。當(dāng)鉆孔揭露承壓含水層時(shí)，在靜水壓力的作用下，穩(wěn)定水位高于初層時(shí)，在靜水壓力的作用下，穩(wěn)定水位高于初見水位見水位 承壓水的補(bǔ)給區(qū)常小于分布區(qū)。因具有隔水承壓水的補(bǔ)給區(qū)常小于分布區(qū)。因具有隔水頂板，大氣降水、地表水不能直接補(bǔ)給，補(bǔ)給頂板，大氣降水、地表水不能直接補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)處于地形較高的含水層出露位置，排泄區(qū)位區(qū)處于地形較高的含水層出露位置，排泄區(qū)位于地形

14、較低的位置于地形較低的位置 承壓水的水量、水質(zhì)、水溫等穩(wěn)定，受承壓水的水量、水質(zhì)、水溫等穩(wěn)定，受氣候的影響較小，僅補(bǔ)給區(qū)有點(diǎn)影響。氣候的影響較小，僅補(bǔ)給區(qū)有點(diǎn)影響。受地表污染少受地表污染少( (二二) )承壓水的補(bǔ)給、徑流、排泄承壓水的補(bǔ)給、徑流、排泄一般在承壓含水層出露地表，且在地形上和構(gòu)造上較高的一般在承壓含水層出露地表，且在地形上和構(gòu)造上較高的部位，有大氣降水補(bǔ)給，或地表水補(bǔ)給部位，有大氣降水補(bǔ)給，或地表水補(bǔ)給 1 1承壓水的補(bǔ)給條件承壓水的補(bǔ)給條件2 2承壓水的排泄條件承壓水的排泄條件形式：當(dāng)承壓水排泄區(qū)有潛水時(shí)，直接排入潛水；當(dāng)水文網(wǎng)下形式：當(dāng)承壓水排泄區(qū)有潛水時(shí)，直接排入潛水；當(dāng)水

15、文網(wǎng)下切時(shí)，承壓水可排泄于河流或泉；還可通過導(dǎo)水?dāng)鄬优判?。切時(shí)，承壓水可排泄于河流或泉；還可通過導(dǎo)水?dāng)鄬优判埂?承壓水的循環(huán)條件承壓水的循環(huán)條件承壓水的循環(huán)條件受地質(zhì)構(gòu)造的控制。承壓水的循環(huán)條件受地質(zhì)構(gòu)造的控制。地下水循環(huán)的快慢可用水交替系數(shù)描述。地下水循環(huán)的快慢可用水交替系數(shù)描述。 ( (三三) )承壓水等水壓線圖承壓水等水壓線圖承壓水的等水承壓水的等水壓線圖：分析承壓水的形線圖：分析承壓水的形成條件，掌握承壓水的補(bǔ)給、徑流、排成條件，掌握承壓水的補(bǔ)給、徑流、排泄的情況，如確定地下水流向、泄的情況，如確定地下水流向、水力坡水力坡度、各含水層及地表水之間的水力聯(lián)系、度、各含水層及地表水之間的水

16、力聯(lián)系、含水層厚度及透水性的變化等，同時(shí)對含水層厚度及透水性的變化等，同時(shí)對于工程建筑及供水都有很大的實(shí)際意于工程建筑及供水都有很大的實(shí)際意義義圖圖3 31515等水壓線圖等水壓線圖1-地形等高線；2-等水壓線；含水層頂板等高線繪制方法：繪制方法：等水壓線圖繪制的方法與潛水等水位線等水壓線圖繪制的方法與潛水等水位線圖相同。制作時(shí)，將各鉆孔及地下水的圖相同。制作時(shí)，將各鉆孔及地下水的天然露頭天然露頭(泉泉)的承壓水標(biāo)高，標(biāo)于一定的承壓水標(biāo)高，標(biāo)于一定比例尺的地形圖上，然后以內(nèi)插法求出比例尺的地形圖上，然后以內(nèi)插法求出各等間距的等水壓線，即得等水壓線圖。各等間距的等水壓線，即得等水壓線圖。第二節(jié)第

17、二節(jié) 不同介質(zhì)中的地下水不同介質(zhì)中的地下水一、孔隙水一、孔隙水是埋藏在第四紀(jì)松散沉積物孔隙中的地下水是埋藏在第四紀(jì)松散沉積物孔隙中的地下水。 由于孔隙孔隙具有分布密集，均勻且連通性好的特點(diǎn)特點(diǎn)，故孔隙水的基本特征水的基本特征:呈層狀分布，均勻連續(xù)、有統(tǒng)一的地下水面，透水性和給水性受巖性的控制。松散沉積物具有多種成因類型成因類型(洪積、沖積、湖積、風(fēng)積、冰積、海相沉積等)，其巖性和分布不同，導(dǎo)致孔隙水的埋藏、分布、水化學(xué)特征及富水程度不同根據(jù)裂隙水的埋藏和分布特征，分：根據(jù)裂隙水的埋藏和分布特征，分： 3脈狀或帶狀裂隙水1. 面狀裂隙水2層狀裂隙水二、裂隙水二、裂隙水 裂隙水是指儲存在堅(jiān)硬基巖裂

18、隙中的地下水。裂隙水是指儲存在堅(jiān)硬基巖裂隙中的地下水。具不均勻性:裂隙發(fā)育的地方含水可能豐富；裂隙不裂隙發(fā)育的地方含水可能豐富；裂隙不發(fā)育的地方含水就很少。發(fā)育的地方含水就很少。二、裂隙水二、裂隙水在各種基巖表部風(fēng)化裂隙中，及某些巨大的交叉裂隙帶聚集于成巖裂隙、粒間孔隙及區(qū)域構(gòu)造裂隙中的地下水它與一定的構(gòu)造部位及侵入體相一致，如沿背斜軸部的張裂帶、沿?cái)嗔褞А⒀厍秩塍w邊緣接觸帶等三、巖溶水三、巖溶水巖溶水巖溶水是貯存和運(yùn)動于可溶性巖層空隙中的地下水。 （一）巖溶發(fā)育的條件1巖性條件： （1）碳酸鹽巖類巖石成分 ； （2）碳酸巖石的結(jié)構(gòu)及原生孔隙和裂隙； （3）碳酸巖層與非碳酸巖層的組合 可溶巖的成分，結(jié)構(gòu)、原生孔隙、裂隙，以及可溶巖與非可溶巖層的組合等，對巖溶的發(fā)育具有重大影響 ?？扇艿V物的成分及含量的多少；溶解度和溶解速度。自云巖巖溶不發(fā)育，白云石的溶解速度低于方解石；泥質(zhì)白云石為膠結(jié)物的碎屑碳酸巖，由于顆粒之間連結(jié)力較弱，溶解破壞作用可沿顆粒之間及裂隙面進(jìn)行，常形成蜂窩狀溶孔的整層溶蝕 ；原生孔隙、裂隙的溶蝕就顯得特別突出，它成了深部巖溶作用的主要通道 ；碳酸巖層與非碳酸巖層的組合狀況不同，使巖溶發(fā)育有著明顯不同的特征 2構(gòu)造條件：巖石的透水性取決于巖石的孔隙性和裂隙性。對巖溶發(fā)育來說，裂隙是程度和方向。 水滲入地殼內(nèi)部的通道。它的密