地下水的赋存

关于地下水的赋存第1节包气带与饱水带地下水面：地表以下一定深度，岩土体中的孔隙被重力水所充满，形成地下水面。包气带：地下水面以上，未被水充满的岩层。包气带中地下水的存在形式：土壤水（结合水与毛细水—支持毛细水与悬挂毛细水）上层滞水饱水带：地下水面以下。饱水带中地下水存在形式：饱水带岩石空隙全部为液态水所充满。第2页,共31页，2024年2月25日，星期天第2节含水层、隔水层与弱透水层一、概念含水层定义：饱含水的透水层，或能够透过并给出相当数量水的岩层。辨异：饱含水的弱透水层（粘土、亚粘土等）；不含水的透水层（沙漠、被疏干的含水层等）隔水层定义：不透水的岩层，或不能透过并给出一定水量的岩层。辨异：隔水层的相对性，并非完全隔水－弱透水层第3页,共31页，2024年2月25日，星期天实际工作中，含、隔水层划分时注意的问题含、隔水层是相对概念，划分时要根据研究区的需水要求，即考虑岩层所能给出水的数量大小是否具有实际意义。例：同一目的，同一岩层，在不同地区有不同的划分；同一地区，同一岩层，不同的目的有不同的划分。弱透水层一定条件下，潜水可通过隔水层（弱透水层）进入承压水中，即“越流”，当研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时，任何岩层都可视为可渗透的。例如：在讨论油气二次运移时，流体能够穿越所有的地层。第4页,共31页，2024年2月25日，星期天短期水力单元长期水力单元岩层渗透性与时间尺度的关系第5页,共31页，2024年2月25日，星期天二、含水层的形成条件

1、要有空隙大，且连通性好的储水空间。

2、要有有利于地下水储存的地质构造（蓄水构造）。

3、要有充足的补给来源。第6页,共31页，2024年2月25日，星期天三、含水层的分类

1、按含水层空间形态分：松散岩层（层状）；坚硬基岩（块状、带状、脉状）

2、按含水介质分：孔隙、裂隙、岩溶

3、按埋藏条件分：潜水含水层、承压含水层

4、按渗透性特征（渗透系数）分：

ⅰ均质和非均质含水层；

ⅱ各向同性（如松散岩石构成的孔隙含水层）和各向异性含水层（如裂隙含水层）。第7页,共31页，2024年2月25日，星期天第3节地下水分类一、概念GroundWater

广义地下水：赋存于地面以下岩土空隙中的水，包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的液态水和气态水。狭义地下水：赋存于饱水带岩土空隙中的液态水。第8页,共31页，2024年2月25日，星期天

含水介质类型埋藏条件孔

隙水裂

隙

水岩

溶水

包

气

带

水土壤水局部粘性土隔水层上季节性存在的重力水（上层滞水）过路及悬留毛细水及重力水裂隙岩层浅部季节性存在的重力水及毛细水

裸露岩溶化岩层上部岩溶通道中季节性存在的重力水

潜

水各类松散沉积物浅部的水

裸露于地表的各类裂隙岩层中的水裸露于地表的岩溶化构造中的水承

压

水山间盆地及平原松散沉积物深部的水组成构造盆地、向斜构造或单斜断块的被掩覆的各类裂隙岩层中的水

组成构造盆地、向斜构造或单斜断块的被掩覆的岩溶化岩层中的水

岩土介质的空隙类型地下水埋藏条件:埋深、地质构造、封闭条件广义、地壳浅层地下水分类表第9页,共31页，2024年2月25日，星期天二、划分意义

1、埋藏条件：含水层岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层（弱透水层）限制的情况。按埋藏条件划分的意义：可以了解地下水与外界联系程度，更有利于说明地下水的形成。（补给区、排泄区及动态特征）。

2、含水介质：岩石的空隙类型。划分意义：含水介质是地下水分布和运移的通道，更有利于说明地下水的分布、富集和运动。目前孔隙水的研究已经很清楚，裂隙水研究还不是很好。

第10页,共31页，2024年2月25日，星期天地下水类型组合图潜水位承压水测压水位潜水位上层滞水上升泉潜水承压水潜水隔水层隔水层第11页,共31页，2024年2月25日，星期天第4节潜水

定义：赋存在地面以下，第一个区域性隔水层之上，而且有自由水面的水称作潜水。特点：无隔水顶板；积极参与水循环（补给、排泄）；动态随季节变化明显；重力释水；易受污染；一般情况下，潜水面与地形起伏相一致。第12页,共31页，2024年2月25日，星期天潜水的几个基本要素：潜水面（潜水的自由水面）、潜水的埋深、潜水含水层厚度、潜水位（潜水面的高程）。三维流动含水层隔水层泉地表水埋深含水层厚度（可变）高水位期潜水面低水位期潜水面大气降水入渗蒸发第13页,共31页，2024年2月25日，星期天潜水与河流间不同关系的等水位线图

潜水的水力特征(1)可以判断与地表水的关系：补给还是排泄？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流，则潜水接受河水补给。第14页,共31页，2024年2月25日，星期天

潜水的水力特征(1)可以判断与地表水的关系：补给还是排泄？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流，则潜水接受河水补给。潜水等水位线图、平面流向图图中线条为等水位线，数字为潜水位标高（m），箭头为潜水流向第15页,共31页，2024年2月25日，星期天

潜水的水力特征(2)判断地下分水岭的分布位置，与地形是否吻合。地下分水岭潜水等水位线图（比例尺1:10000）1－地形等高线；2－等水位线；3－等埋深线；4－潜水流向；5－埋深为零区（沼泽）；6－埋深为0～2m区；7－埋深为2～4m区；8－埋深大于4m区第16页,共31页，2024年2月25日，星期天潜水等水位线图、平面流向图图中线条为等水位线，数字为潜水位标高（m），箭头为潜水流向HL

（3）确定潜水的流向及水力坡度。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。在流动方向上，取任意两点的水位高差，除以两点间在平面上的实际距离，即为此两点间的平均水力坡度。第17页,共31页，2024年2月25日，星期天

（4）结合地形图，确定潜水面埋藏深度。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值，可绘出潜水等埋深线。潜水等水位线图（比例尺1:10000）1－地形等高线；2－等水位线；3－等埋深线；4－潜水流向；5－埋深为零区（沼泽）；6－埋深为0～2m区；7－埋深为2～4m区；8－埋深大于4m区第18页,共31页，2024年2月25日，星期天

（5）确定含水层厚度，推断含水层岩性和厚度的变化。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底板标高之差即为含水层厚度。等水位线越疏，水力坡度越小，透水性越好，单位距离消耗的能量越小，含水层厚度越大。潜水等水位线图（比例尺1:10000）1－地形等高线；2－等水位线；3－等埋深线；4－潜水流向；5－埋深为零区（沼泽）；6－埋深为0～2m区；7－埋深为2～4m区；8－埋深大于4m区第19页,共31页，2024年2月25日，星期天（6）确定给水和排水工程的位置。

合理布置水井和其它集水建筑物，水井应布置在地下水流汇集的地方，排水沟（截水沟）应布置在垂直水流的方向上。潜水对建筑物的稳定性和施工均有影响。建筑物的地基最好选在潜水位深的地带或使基础浅埋，尽量避免水下施工。如潜水对施工有危害，宜用排水、降低水位、隔离（包括冻结法）等措施处理。第20页,共31页，2024年2月25日，星期天第5节承压水一、承压水（ConfinedGroundWater

）

定义：充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。

特点：承压性－承压含水层水头高于隔水顶板（辨异：层间水）；有隔水顶板，参与水循环不积极（补给、排泄），超采后不易恢复；动态随季节不变化明显；弹性释水；不易受污染。第21页,共31页，2024年2月25日，星期天潜水位承压水测压水位地下水流向承压高度含水层厚度自喷孔承压水、隔水顶板、隔水底板、承压含水层厚度、承压高度、测压水位（静止水面的高程）、自溢区。钻孔含水层第22页,共31页，2024年2月25日，星期天

二、承压水与潜水的释水机理对比承压含水层给水度贮水系数（弹性给水度）：测压水位下降1.0m，单位面积含水层释放水的体积。来自含水层体积的膨胀和含水介质的压密。潜水含水层给水度贮水系数（重力给水度）：潜水位下降1.0m，单位面积含水层释放水的体积。来自部分空隙的排水。第23页,共31页，2024年2月25日，星期天

三、承压水分类承压水主要受控于地质构造，其次是地形和岩性。1、形成地质构造，最有利于形成承压水的构造是向斜（自流盆地）和单斜（自流斜地）。2、分类根据构造和地形的关系分：自流盆地中承压水：正地形盆地，地形与构造形态一致。自流斜地中承压水：排泄区一般为点状排泄，上升泉。第24页,共31页，2024年2月25日，星期天

岩性变化形成的承压斜地断层构造形成的承压斜地第25页,共31页，2024年2月25日，星期天

四、承压水等水压线图1、概念将某一承压含水层测压水位相等的各点连线，即得等水压线图（等测压等水位线图）。2、用途：确定流向、水力梯度；结合地形图，确定承压水位的埋深、自溢区；结合含水层顶板等高线图，确定任一点承压高度，承压含水层的埋深、厚度和透水性变化；

第26页,共31页，2024年2月25日，星期天

确定承压水水头大小、与其它含水层或地表水之间的水头关系等。但是却无法判断承压含水层和其它水体的补给关系。因为任何一个承压含水层，必须具备以下两个条件才能接受其它水体的补给：①其它水体的水位必须高出承压水的测压水位；②其它水体与含水层必须有联系通道。因此，仅仅根据其它水体与承压含水层之间的水头关系并不能判断它们的补给关系。同样，当其它水体的水位低于承压水的测压水头且有联系通道时，则承压水向其它水体排泄。第27页,共31页，2024年2月25日，星期天承压水等水压线图1-地形等高线(m)；2-含水层顶板等高线(m)；3-等测压水位线(m)；4-地下水流向；5-承压水自溢；6-钻孔；7-自喷孔；8-含水层；9-隔水层；10测压水位线11-钻孔；12-自喷孔第28页,共31页，2024年2月25日，星期天第6节潜水与承压水的相互转化

所有的承压水归根到底都是由潜水转化而来的。承压水从补给区到排泄区，一般经历的转化过程为:潜水

承压水

潜水山前平原区地下水基岩潜水强透水层承压水弱透水层潜水侧向流入，天窗，越流侧向流出，天窗，越流第29页,共31页，2024年2月25日，星期天第7节上层滞水1、概念当包气带存在局部隔