第7講_地下水埋藏

1、 含水層與隔水層含水層與隔水層地下水的類型地下水的類型潛水與承壓水相互轉(zhuǎn)化潛水與承壓水相互轉(zhuǎn)化Company L 飽水巖層中，根據(jù)巖層飽水巖層中，根據(jù)巖層而進行的劃分而進行的劃分 v 含水層含水層（AquiferAquifer）：）： 是能夠是能夠透過透過并并給出相當數(shù)量給出相當數(shù)量水的巖層水的巖層各類砂土，砂巖等各類砂土，砂巖等 v 隔水層隔水層（AquifugeAquifuge) )： 不能透過與給出水或透過與給出的水量微不足道的巖不能透過與給出水或透過與給出的水量微不足道的巖層層裂隙不發(fā)育的基巖、頁巖、板巖、粘土（致密）裂隙不發(fā)育的基巖、頁巖、板巖、粘土（致密） v 弱透水層弱透水層（A

2、quitardAquitard）：）： 滲透性很差，給出的水量微不足道，但在較大水力梯度滲透性很差，給出的水量微不足道，但在較大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的巖層作用下，具有一定的透水能力的巖層各種粘土，泥各種粘土，泥質(zhì)粉砂巖質(zhì)粉砂巖Company Logo定義中義中“相當水量、微不足道，較大水力梯度相當水量、微不足道，較大水力梯度”是模糊表述，是模糊表述，區(qū)分區(qū)分 含水層與隔水層應考慮巖層給出的水量是否具有實際意義。含水層與隔水層應考慮巖層給出的水量是否具有實際意義。另外還要考慮時間尺度。另外還要考慮時間尺度。思考題思考題： A- A-粉砂巖，粉砂巖，B-B-頁巖，頁巖，C-C-斷裂，

3、斷裂，D-D-礦道。礦道。 AB大壩大壩DC回答：回答：A、B這組地層是含水層還是隔水層？這組地層是含水層還是隔水層？ 煤層開采，巷道煤層開采，巷道(礦坑礦坑)會否有水？會否有水？ 如果需要修水庫，建壩后庫水是否滲漏？如果需要修水庫，建壩后庫水是否滲漏？ 如供水的需要是否為含水層？如供水的需要是否為含水層？ 這組地層是含水層還是隔水層？這組地層是含水層還是隔水層？ 粉砂巖為含水層，頁巖為弱偷水層粉砂巖為含水層，頁巖為弱偷水層! !煤層開采，巷道煤層開采，巷道( (礦坑礦坑) )會否有水？會否有水？ 會有水會有水, ,因為斷層和粉砂巖導水因為斷層和粉砂巖導水! !如果需要修水庫，建壩后庫水是否滲

4、漏？如果需要修水庫，建壩后庫水是否滲漏？ 會滲漏會滲漏, ,粉砂巖透水性好粉砂巖透水性好! !如供水的需要是否為含水層？如供水的需要是否為含水層？ 粉砂巖為含水層粉砂巖為含水層! !Company L一、包氣帶與飽水帶的劃分一、包氣帶與飽水帶的劃分 地下水面（水位）：地下一定深度巖石中的空隙被重力水所充地下水面（水位）：地下一定深度巖石中的空隙被重力水所充滿，形成一個自由水面，以海拔高度表示稱之地下水位。滿，形成一個自由水面，以海拔高度表示稱之地下水位。 包包氣氣帶帶與與飽飽水水帶帶Company Lv地下水分類地下水分類： 主要依據(jù)主要依據(jù)含水介質(zhì)的類型（賦存空間）含水介質(zhì)的類型（賦存空間）

5、 埋藏條件（賦存部位）埋藏條件（賦存部位） v表表3-13-1含水介質(zhì)三類，埋藏三分，組合共分為含水介質(zhì)三類，埋藏三分，組合共分為9 9類類 孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水巖溶水巖溶水包氣帶包氣帶上層滯水上層滯水上層滯水上層滯水上層滯水上層滯水潛水潛水孔隙潛水孔隙潛水裂隙潛水裂隙潛水巖溶潛水巖溶潛水承壓水承壓水孔隙承壓水孔隙承壓水裂隙承壓水裂隙承壓水巖溶承壓水巖溶承壓水 Company Logo包氣帶包氣帶（zone of aeration or zone of unsaturation） v特點：特點： 巖石空隙未被水充滿巖石空隙未被水充滿 是固、液、氣三相介質(zhì)并存介質(zhì)是固、液、氣三相介質(zhì)并存介質(zhì)

6、 v水的存在形式（多樣）水的存在形式（多樣） 結(jié)合水、毛細水（各種）、重力水、氣態(tài)水結(jié)合水、毛細水（各種）、重力水、氣態(tài)水 v包氣帶水的垂直分帶包氣帶水的垂直分帶 土壤水帶，土壤水帶， 中間帶（過渡帶）中間帶（過渡帶） 支持毛細水帶，毛細飽和水帶支持毛細水帶，毛細飽和水帶（其中毛細水帶的下部也是飽和的，受毛細負壓作用，壓（其中毛細水帶的下部也是飽和的，受毛細負壓作用，壓強小于大氣壓強，不能進入井中）強小于大氣壓強，不能進入井中） 包氣帶是飽水帶中地下水參與水文循包氣帶是飽水帶中地下水參與水文循環(huán)的一個重要環(huán)的一個重要通道通道；“重力水重力水”通過包氣通過包氣帶獲得降水、地表水的入滲帶獲得降水、

7、地表水的入滲補給補給（補充），（補充），部分水又通過包氣帶將水分傳輸，部分水又通過包氣帶將水分傳輸，蒸發(fā)蒸發(fā)，消耗出去。消耗出去。Company L飽水帶飽水帶（saturation zone） v巖石空隙被水完全充滿巖石空隙被水完全充滿 是二相介質(zhì)（固相是二相介質(zhì)（固相+液相水）液相水） v空隙中水的存在形式：空隙中水的存在形式： 重力水重力水 結(jié)合水結(jié)合水 重力水：連續(xù)分布（孔隙是連通）重力水：連續(xù)分布（孔隙是連通）傳遞壓力傳遞壓力在水在水頭差作用下，地下水（空隙中的水）可以連續(xù)運動。頭差作用下，地下水（空隙中的水）可以連續(xù)運動。 地下開挖，坑道，巷道，基坑，打井在此帶均有重地下開挖，坑道

8、，巷道，基坑，打井在此帶均有重力水涌出來！力水涌出來！ Company L2上層滯水上層滯水當包氣帶存在局部當包氣帶存在局部隔（弱透）水層時隔（弱透）水層時,局部隔局部隔(弱透）水弱透）水層上會積聚具有自層上會積聚具有自由水面的重力水由水面的重力水上層滯水。上層滯水。這部水有實際利用這部水有實際利用價值的重力水。價值的重力水。Company Logo2.1上層滯水的補給、徑流、排泄上層滯水的補給、徑流、排泄上層滯水分布最接近地表上層滯水分布最接近地表,接受大氣降水的補給接受大氣降水的補給給給,通過蒸發(fā)或向隔水底板通過蒸發(fā)或向隔水底板(弱透水層底板弱透水層底板)的邊的邊緣下滲排泄。緣下滲排泄。

9、雨季獲得補充雨季獲得補充,積存一定水量。旱季水量逐漸積存一定水量。旱季水量逐漸耗失。當分布范圍小且補給不很經(jīng)常時耗失。當分布范圍小且補給不很經(jīng)常時,不能終不能終年保持有水。年保持有水。2.2上層滯水的特征上層滯水的特征水量小水量小, ,動態(tài)變化顯著動態(tài)變化顯著, ,只有在缺水地區(qū)才能成只有在缺水地區(qū)才能成為小型供水水源或暫時性供水水源。為小型供水水源或暫時性供水水源。包氣帶中的上層滯水包氣帶中的上層滯水, ,對其下部的潛水的補給對其下部的潛水的補給與蒸發(fā)排泄與蒸發(fā)排泄, ,起到一定的滯后調(diào)節(jié)作用。起到一定的滯后調(diào)節(jié)作用。上層滯水極易受污染上層滯水極易受污染, ,利用其作為飲用水源時利用其作為飲

10、用水源時要格外注意衛(wèi)生防護。要格外注意衛(wèi)生防護。Company L3.1 3.1 潛水與潛水含水層概念潛水與潛水含水層概念 v潛水潛水： 地表以下，第一個具有地表以下，第一個具有自由表面自由表面的的穩(wěn)定穩(wěn)定含水層中的含水層中的水水 自由表面自由表面即設有隔水層限制，與大氣直接相通，即設有隔水層限制，與大氣直接相通，除大氣壓強外不受其它力。除大氣壓強外不受其它力。 穩(wěn)定穩(wěn)定具有一定的空間連續(xù)性（范圍）以示區(qū)分上具有一定的空間連續(xù)性（范圍）以示區(qū)分上層滯水層滯水 v潛水含水層潛水含水層 -賦存潛水的巖層賦存潛水的巖層 屋建筑時的基坑排水，大堤堤角處的散浸滲漏（潛水）屋建筑時的基坑排水，大堤堤角處的

11、散浸滲漏（潛水） Company L 潛水面：潛水面：潛水的表潛水的表面為自由水面，稱面為自由水面，稱作潛水面；作潛水面； 潛水位：潛水位：潛水面上潛水面上任一點的高程。任一點的高程。潛水含水層厚度：潛水含水層厚度：從潛水面到隔水底從潛水面到隔水底板的距離；板的距離；潛水埋藏深度：潛水埋藏深度：潛潛水面到地面的距離水面到地面的距離Company Logo3.43.4潛水面的形狀：潛水面的形狀： 自由表面；自由表面； 因其埋藏條件的差異，潛水面的形狀呈因其埋藏條件的差異，潛水面的形狀呈傾斜傾斜的、水平的、拋物線型的，或各種形狀的組合的、水平的、拋物線型的，或各種形狀的組合； 潛水面的區(qū)域輪廓與地

12、形的變化基本一致而潛水面的區(qū)域輪廓與地形的變化基本一致而較緩和。與地層、巖性和隔水底板形狀有關。較緩和。與地層、巖性和隔水底板形狀有關。地表地形影響地表地形影響潛水面的起伏經(jīng)常與地形一致，只是比地形起伏平緩一些，潛水面與地表面的形態(tài)具有相似性。含水層厚度的影響含水層厚度的影響當含水層厚度變大時，潛水面坡度變緩。巖層透水性的影響巖層透水性的影響巖層透水性變好，潛水面坡度變緩。v繪制潛水等水位線圖繪制潛水等水位線圖獲取信息獲取信息-資料的手資料的手段段調(diào)查、調(diào)查、勘探勘探，分析，分析 。v潛水等水位線：潛水等水位線：潛水面的等高線圖，根據(jù)潛潛水面的等高線圖，根據(jù)潛水面上各點的水位標高并按水面上各點

13、的水位標高并按一定間距一定間距把把某一某一時間時間潛水位相等的各點連接成線而成。潛水位相等的各點連接成線而成。3.5 3.5 潛水研究基本方法潛水研究基本方法Company L某地潛水等水位線圖（平面）某地潛水等水位線圖（平面）河河河河流流流流Company L通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題確定潛水流向；垂直于等水位線由高確定潛水流向；垂直于等水位線由高低低求潛水水力坡度；確定潛水位埋深；求潛水水力坡度；確定潛水位埋深；推斷含水層巖性和厚度變化；等水位線越推斷含水層巖性和厚度變化；等水位線越密，水力梯度越大，表征含水層厚度變小密，水力梯度越大，表征含水層厚

14、度變小或滲透性能變差?；驖B透性能變差。確定地下水與地表水的補給關系。確定地下水與地表水的補給關系。Company L通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題確定潛水流向；垂直于等水位線由高確定潛水流向；垂直于等水位線由高低低通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題求潛水水力坡度；確定潛水位埋深；求潛水水力坡度；確定潛水位埋深；當潛水面當潛水面坡度不大坡度不大時，潛時，潛水面坡度水面坡度可視為潛水可視為潛水水力梯度。水力梯度。水力梯度水力梯度：沿滲透途徑水頭損失與：沿滲透途徑水頭損失與相應滲透途徑長度相應滲透途徑長度的比值的比值水面坡度水面

15、坡度：相鄰兩條等水位線的水位差除以其：相鄰兩條等水位線的水位差除以其水平距離水平距離SLhCompany L通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題確定地下水與地表水的補給關系。確定地下水與地表水的補給關系。Company L通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題地下水補給地表水Company L通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題100989694100989694地表水補給地下水Company L通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題100989694100989694河

16、流右側(cè)地下水補給地表水，左側(cè)地表水補給地下水通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題推斷含水層巖性和厚度變化；等水位線越密，水力梯度越大，表征含推斷含水層巖性和厚度變化；等水位線越密，水力梯度越大，表征含水層厚度變小或滲透性能變差。水層厚度變小或滲透性能變差。通過潛水等水位線圖可以解決以下問題通過潛水等水位線圖可以解決以下問題確定泉水出露位置和沼澤化范圍確定泉水出露位置和沼澤化范圍。 取水工程取水工程最好布置在潛水流匯合的地區(qū)（最好布置在潛水流匯合的地區(qū)（點點工程取水）工程取水）;或潛水集中排泄的地段。取水建筑物排列方向一般應垂直地或潛水集中排泄的地段。取水建筑物排

17、列方向一般應垂直地下水流向，即與等水位線相一致。（下水流向，即與等水位線相一致。（線狀線狀工程取水）工程取水）一、一、承壓水定義承壓水定義 充滿于充滿于2個隔水層（或弱透水層）之間的含水層中的水，個隔水層（或弱透水層）之間的含水層中的水，稱之稱之承壓水承壓水。Company L二、承壓水基本要素二、承壓水基本要素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 承壓含水層承壓含水層厚度（厚度（M M） 埋深（埋深（D D） 測壓水位線測壓水位線（面）：（面）： 承壓高度承壓高度-H -H 補給區(qū)補給區(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)承壓水測壓水位潛水位自噴孔概念概念隔水頂板隔

18、水頂板承壓含水層上部的隔水層(弱透水層)稱作隔水頂板隔水頂板；隔水底板隔水底板下部的隔水層(弱透水層)稱作隔水底板隔水底板。承壓含水層厚度承壓含水層厚度隔水頂?shù)装逯g的距離為承壓含水層厚度承壓含水層厚度。承壓高度承壓高度鉆孔中靜止水靜止水位到含水層頂面之間的距離測壓水位測壓水位井中靜止水位的高程靜止水位的高程就是承壓水在該點的測壓水位測壓水位。自溢區(qū)自溢區(qū)測壓水位高于地表的范圍是承壓水的自溢區(qū)自溢區(qū) 承壓水位即承壓水的水壓面，它與潛水面不同，潛水面是承壓水位即承壓水的水壓面，它與潛水面不同，潛水面是一個實際存在的水面，而承壓水面實際并不存在，水壓面的一個實際存在的水面，而承壓水面實際并不存在，

19、水壓面的深度不能反映承壓水的埋藏深度。深度不能反映承壓水的埋藏深度。Company Lv 特征特征： 補給與排泄補給與排泄 有限區(qū)域與外界聯(lián)系，水循環(huán)遲緩些，水交替慢，平均滯留有限區(qū)域與外界聯(lián)系，水循環(huán)遲緩些，水交替慢，平均滯留時間長（年齡老或長）時間長（年齡老或長）恢復性差恢復性差 水化學水化學 礦化度一般要高點，可以保留礦化度一般要高點，可以保留“古老古老”的水的水 動態(tài)動態(tài) 要穩(wěn)定些，如果分布面積大，厚度穩(wěn)定要穩(wěn)定些，如果分布面積大，厚度穩(wěn)定則調(diào)節(jié)能力很強則調(diào)節(jié)能力很強 v 問題？問題？承壓含水層的變化：在儲水與釋水時，含水層厚承壓含水層的變化：在儲水與釋水時，含水層厚度是不變的，承壓含

20、水層的儲水與釋水是如何進行的？！度是不變的，承壓含水層的儲水與釋水是如何進行的？！Company L 儲水構(gòu)造是指能夠儲存地下水的地質(zhì)構(gòu)造。承壓水的蓄水構(gòu)造大體可分為兩大類：向斜盆地型（承壓盆地或自流盆地）蓄水構(gòu)造型，單斜型蓄水構(gòu)造。v承壓盆地一般具有三個部分：即補給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)Company L 單斜型蓄水構(gòu)造又稱承壓斜地或自流斜地。主要單斜巖層組成。 巖性變化形成的承壓斜地巖性變化形成的承壓斜地 斷層構(gòu)造形成的承壓斜地斷層構(gòu)造形成的承壓斜地 v承壓水面通常用承壓水面通常用等水壓線圖表示。等水壓線圖表示。 v通過這個圖可獲通過這個圖可獲知承壓水流向和水知承壓水流向和水力坡度。力坡度。 在自然與人為條件下在自然與人為條件下,潛水與承壓水經(jīng)常處于相潛水與承壓水經(jīng)常處于相互轉(zhuǎn)化之中?；マD(zhuǎn)化之中。 除了構(gòu)造封閉條件下與外界沒有聯(lián)系的承