水文地质学基础

1、地下水的赋存地下水的赋存 主讲人主讲人：老师：老师 地下水的赋存地下水的赋存岩层的水文地质划分岩层的水文地质划分 含水层、隔水层与弱透水层含水层、隔水层与弱透水层 含水系统含水系统地下水的分类地下水的分类 包气带与饱水带包气带与饱水带 包气带水包气带水 潜水潜水 承压水承压水地下水的赋存地下水的赋存岩层的水文地质划分岩层的水文地质划分岩层的水文地质划分主要依据岩石的储水、释水和透水能力来划分。岩层的水文地质划分主要依据岩石的储水、释水和透水能力来划分。含水层、隔水层与弱透水层含水层、隔水层与弱透水层含水层（含水层（Aquifer）：）：能够透过并给出相当数量水的岩层。能够透过并给出相当数量水的

2、岩层。给水度给水度要大；要大；透水性好，透水性好，K大。大。各类砂土、砂岩、裂隙或岩溶发育的岩层等。隔水层（隔水层（Aquifuge）：）：不能透过与给出水，或透过及给出水的数量微不不能透过与给出水，或透过及给出水的数量微不足道的岩层。足道的岩层。给水度给水度很小；很小；透水性差，透水性差，K很小很小;如裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、致密粘土等。如裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、致密粘土等。弱透水层（弱透水层（ Aquitard ）：渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较：渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定透水能力的岩层。大水力梯度作用下，具有一定透水能力的岩层。如

3、粘性土、泥质粉砂岩等。如粘性土、泥质粉砂岩等。 概念划分的相对性概念划分的相对性定义定义中中 “相当水量，微不足道，较大水力梯度相当水量，微不足道，较大水力梯度”是模糊是模糊的；的；含水层与隔水层的划分是相对的。含水层与隔水层的划分是相对的。从实际应用来看，区分含水层与隔水层应考虑从实际应用来看，区分含水层与隔水层应考虑岩层给出的岩层给出的水量是否具有实际意义水量是否具有实际意义( (地域差别地域差别 用途用途) )。岩性相同地层，研究目的不同岩性相同地层，研究目的不同，可划分为含水层或隔水层。，可划分为含水层或隔水层。从理论上来看，岩层的水文地质划分还取决于从理论上来看，岩层的水文地质划分还

4、取决于时空尺度时空尺度。现代水文地质模拟计算现代水文地质模拟计算，不再简单地划分为含水层、隔水，不再简单地划分为含水层、隔水层，而是把层，而是把不同岩层赋予不同渗透参数。不同岩层赋予不同渗透参数。总之，含水层与隔水层的划分是根据总之，含水层与隔水层的划分是根据一定的研究对象、一一定的研究对象、一定的时间尺度和具体的空间范围而言的。定的时间尺度和具体的空间范围而言的。 含水系统含水系统（Groundwater aquifer system / Groundwater bearing system）是指有是指有隔水隔水或或相对隔水岩层相对隔水岩层圈闭的，具有圈闭的，具有统一或潜统一或潜在统一水力联

5、系在统一水力联系的的含水岩系含水岩系。一个含水系统往往由一个含水系统往往由若干个含水层若干个含水层和和相对隔水层相对隔水层（弱透水层）（弱透水层）组成；组成；突破了把单个含水层作为功能单元的传统，把包含突破了把单个含水层作为功能单元的传统，把包含若干个含水层和相对隔水层的整体若干个含水层和相对隔水层的整体作为所研究的系作为所研究的系统。统。地下水的分类（地下水的分类（Classification of Subsurface Water） 地下水的概念地下水的概念狭义地下水（狭义地下水（Groundwater）：赋存于：赋存于饱水带饱水带岩石空隙岩石空隙中的水。中的水。广义地下水（广义地下水（S

6、ubsurface Water, Underground Water）：）：赋存于地面以下岩石空隙中的水。赋存于地面以下岩石空隙中的水。 地下水的分类地下水的分类依据依据含水介质类型：含水介质类型：孔隙水、裂隙水及岩溶水；孔隙水、裂隙水及岩溶水；地下水的埋藏条件地下水的埋藏条件（指含水岩层在地质剖面中所处的（指含水岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层或弱透水层限制的情况）：部位及受隔水层或弱透水层限制的情况）：包气带水、包气带水、饱水带水（潜水和承压水）。饱水带水（潜水和承压水）。分类分类地下水分类表地下水分类表孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水包气带水包气带水上层滞水上层滞水上层滞水上层滞

7、水上层滞水上层滞水潜水潜水孔隙潜水孔隙潜水裂隙潜水裂隙潜水岩溶潜水岩溶潜水承压水承压水孔隙承压水孔隙承压水裂隙承压水裂隙承压水岩溶承压水岩溶承压水含水介含水介质类型质类型埋藏条件埋藏条件空隙中并没有完全被水充满，空隙空隙中并没有完全被水充满，空隙中含有空气，中含有空气，固、液、气三相介质并存。赋存形式赋存形式：结合水、各种毛细水、：结合水、各种毛细水、气态水、重力水。气态水、重力水。分带性分带性：土壤水带、毛细水带、中：土壤水带、毛细水带、中间带间带 包气带是连接大气水、地表水、饱包气带是连接大气水、地表水、饱水带水的桥梁和纽带水带水的桥梁和纽带，它对地下水，它对地下水的补给和排泄有着极其重要

8、的作用；的补给和排泄有着极其重要的作用；是是农业和环境保护研究的重点对象农业和环境保护研究的重点对象之一。之一。包气带包气带饱水带饱水带 包气带与饱水带包气带与饱水带包气带（包气带（Zone of Aeration）饱水带饱水带岩石空隙被水完全充满，是岩石空隙被水完全充满，是固、液固、液二相介质；二相介质；赋存形式：赋存形式：结合水、重力水。结合水、重力水。饱水带中的重力水是开发或利用的主要对象。定义定义：当包气带存在：当包气带存在局部隔水层（弱透水层）局部隔水层（弱透水层）时，局时，局部隔水层（弱透水层）上会积聚具有自由水面的部隔水层（弱透水层）上会积聚具有自由水面的重力重力水水，这便是上层

9、滞水。，这便是上层滞水。特点特点分布接近地表，接受大气降水的分布接近地表，接受大气降水的补给补给，通过蒸发或向，通过蒸发或向隔水底板（弱透水层底板）的边缘下渗隔水底板（弱透水层底板）的边缘下渗排泄。排泄。分布范围小分布范围小，水量有限，水量有限，动态变化显著动态变化显著，可作为小型，可作为小型供水水源或暂时性供水水源。供水水源或暂时性供水水源。可对其下部潜水的补给与蒸发排泄起到一定的可对其下部潜水的补给与蒸发排泄起到一定的滞后调滞后调节作用。节作用。极易受污染极易受污染，注意水源的卫生防护。，注意水源的卫生防护。 包气带水（包气带水（Unsaturated Water）上层滞水（上层滞水（Pe

10、rched Water） 潜水（潜水（Unconfined Water/Phreatic Water）有关概念有关概念潜水潜水（Phreatic ）：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。潜水含水层潜水含水层（Phreatic aquifer/unconfined aquifer) ：赋存潜水的含水层。：赋存潜水的含水层。潜水面潜水面（Water Table）潜水位潜水位( (Water Level) 含水层厚度含水层厚度 (Thickness of aquifer)潜水埋藏深度潜水埋藏深度 (Depth to water table)00潜水位

11、潜水位含水层厚度含水层厚度潜水埋深潜水埋深潜水面潜水面潜水的特点潜水的特点潜水动态潜水动态：变化大，具有季节变化特点，受气象、水文因素影响显著；易受：变化大，具有季节变化特点，受气象、水文因素影响显著；易受人为因素影响，容易污染人为因素影响，容易污染;水循环水循环：交替迅速，水循环周期短，更新恢复快；：交替迅速，水循环周期短，更新恢复快；埋藏特点埋藏特点：位置浅且上面没有连续的隔水层；：位置浅且上面没有连续的隔水层；补给补给：水量增加：水量增加潜水位抬高潜水位抬高含水层变厚含水层变厚;排泄排泄：水量减少：水量减少潜水位降低潜水位降低含水层变薄含水层变薄;径流径流：潜水位高：潜水位高潜水位低；潜

12、水位低；有关概念有关概念承压水承压水：充满于两个隔水层（弱透水层）之间含水层的水；：充满于两个隔水层（弱透水层）之间含水层的水；承压含水层承压含水层：赋存承压水的含水层。：赋存承压水的含水层。 承压水（承压水（Confined Water） 00含水层厚度含水层厚度承压高度承压高度测压水位测压水位基本要素基本要素隔水顶板隔水顶板隔水底板隔水底板承压含水层厚度承压含水层厚度测压水位（线）测压水位（线）承压高度承压高度补给区与排泄区补给区与排泄区承压区承压区自溢区自溢区补给区补给区承压区承压区排泄区排泄区自溢区自溢区隔水底板隔水底板隔水顶板隔水顶板 埋藏特点埋藏特点：上部受到隔水层或弱透水层的隔离，：上部受到隔水层或弱透水层的隔离，埋藏较深，具承压性；埋藏较深，具承压性； 补给补给：出露于地表的补给区；越流补给。：出露于地表的补给区；越流补给。 排泄排泄：排泄区范围有限，以泉或其它径流方式：排泄区范围有限，以泉或其它径流方式向地表或地表水体排泄；越流排泄。向地表或地表水体排泄；越流排泄