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第三章地下水的赋存 本章内容 包气带与饱水带 含水层和隔水层 地下水的分类 潜水承压水上层滞水 第一节包气带与饱水带 一 包气带与饱水带划分在地表以下一定深度 岩石中的孔隙被重力水所充满 形成地下水面 称潜水面 潜水面以上称包气带 潜水面以下称饱水带 二 包气带的结构土壤水带中间过渡带毛细带水 包气带 地表以下 地下水面以上 未被水充满的岩土层 包气带中地下水的存在形式 气态水 结合水 毛细水和重力水等多种形式 研究意义 1 包气带是包水带与大气圈 地表水圈联系的通道 2 对人类生产影响较大 三 饱水带饱水带是岩石空隙全部为液态水所充满 第二节含水层 隔水层与弱透水层 一 概念1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 2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 二 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 三 弱透水层指渗透性较差的岩土层 在排供水中 提供较少的水量 在发生越流时在水头差的作用下 可透过该层 四 含水层的形成条件 要有空隙大 且连通性好的储水空间 要有有利于地下水储存的地质构造 蓄水构造 要有充足的补给来源 五 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 均质和非均质含水层 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 第三节地下水分类 一 地下水概念1 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 2 狭义地下水 赋存于饱水带岩土空隙中的液态水或重力水 二 地下水分类 表3 1按照介质类型和埋藏条件 三 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 划分意义 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 图3 2地下水类型组合图 一 潜水1 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 2 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 第四节潜水 二潜水等值线应用 1 可以判断与地表水的关系 补给还是排泄 2 判断地下分水岭的分布位置 与地形是否吻合 3 可以确定潜水面的坡度和潜水水力梯度 4 结合地形图 确定潜水位埋深 5 确定含水层厚度 推断含水层岩性和厚度的变化 6 确定给水和排水工程的位置 图3 4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 注释 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 确定潜水与河水的互补关系 确定潜水面埋藏深度 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顶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 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 第五节承压水 一 承压水1 定义 充满于两个隔水层 弱透水层 之间的含水层中的水 2 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 图3 4承压水要素图 二 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 承压水的基本要素 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 图3 5岩性变化形成的承压斜地 图3 6断层构造形成的承压斜地 三 承压水等水压线 1 概念将某一承压含水层测压水位相等的各点进行连线 即得等水压线 2 绘制与潜水等水位线图一致 注 用同一个时期资料绘制 3 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 图3 7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 四 承压水与潜水的释水机理对比 图3 7重力释水和弹性释水示意图 给水度 重力给水度 潜水位下降一个单位 单位面积含水层释放水的体积 来自部分空隙的排水 贮水系数 弹性给水度 测压水位下降一个单位 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 五 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 图3 8潜水和承压水之间关系 第六节上层滞水 1 概念当包气带存在局部隔水层 弱透水层 时 局部隔水层 弱透水层 上会积聚具有自由水面的重力水 为上层滞水