水文地质学基础2

第二章地下水的赋存学习导航：地下水赋存赋存的介质赋存的形式第一节岩石的空隙第三节岩石的水理性质第五节含水层和隔水层第二节岩石中水的存在形式第四节饱气带和饱水带第六节地下水系统第一节岩石（土）的空隙空隙的意义：岩石（土）中存在着空隙，空隙是地下水渗入、储存、运移的场所和通道。空隙的类型：松散沉积物中的孔隙、坚硬岩石的裂隙和可溶岩的溶穴(隙）。见图2-1。孔隙：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒与颗粒之间或颗粒集合体与颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。裂隙：裂隙是坚硬岩石形成时或形成后由于各种内外营力的作用，使岩体遭受破坏而形成的空隙。溶穴（隙）：可溶性岩石经地下水的溶蚀和机械冲蚀作用产生的空隙。第一节岩石（土）的空隙孔隙孔隙多少：孔隙度：衡量孔隙多少的指标称孔隙度。一般用岩石中孔隙体积和岩石总体积之比表示：影响孔隙度大小的因素：（1）颗粒的排列情况：不同的排列方式，孔隙度可在25.95%~47.94%之间波动。见图2-2.（2）分选程度：乘法原则n=n1×n2（3）颗粒的形态、磨圆度（4）压实、胶结情况（5）结构和次生空隙孔隙度的测量：注水法、容重-比重法第一节岩石（土）的空隙孔隙大小孔隙大小的意义：孔隙大小对地下水的赋存和运动有很大影响，孔隙越大，赋存的重力水越多，地下水运动越通畅（以粘土为例说明,表2-1）。而空隙中，又是最细小的部分是影响水流的瓶颈（见图2-4）。孔隙大小的影响因素：颗粒大小（对孔隙大小影响很大，见图2-3）颗粒的排列方式（见图2-5）颗粒的分选程度颗粒的形态颗粒被胶结情况以及矿物成分洪积物，由山洪在坡脚处沉积而成，又称坡积物（大颗粒的孔隙）第一节岩石（土）的空隙裂隙裂隙的成因：内营力（岩浆岩的冷凝收缩、沉积岩的固结干缩）、外营力（构造作用、风化作用）裂隙的特点：不均一性（分布不均一，宽度、长度、密度、连通性差异很大）方向性实例细砂岩中发育的裂隙第一节岩石（土）的空隙裂隙的多少（体积）裂隙率：裂隙的体积（Vr）与包含裂隙在内的岩石的总体积（V）之比。面裂隙率：裂隙的总面积与岩层面总面积之比线裂隙率：裂隙的总宽度与岩芯总长度之比。裂隙的测量方法直接测量法饱水法第一节岩石（土）的空隙溶穴（隙）定义：可溶性岩石在原有空隙的基础上经过地下水长时间的差异溶蚀形成的空隙。溶穴的分类：溶孔、溶蚀裂隙、溶洞和暗河溶穴的特点：形态和大小变化很大，不均一性尤为突出。溶穴的多少（溶穴率）体积溶穴率面积溶穴率线溶穴率根据空隙类型对岩石的分类孔隙岩石（土）、裂隙岩石、溶穴岩石过渡类型：孔隙-裂隙岩石、裂隙-溶穴岩石等

溶蚀裂隙溶洞（无水）溶洞（有水）第二节岩石中水的存在形式地壳岩石中的水矿物结合水空隙中的水沸石水、结晶水结构水结合水液态水固态水气态水强结合水弱结合水重力水毛细水岩石中水的存在形式气态水：气态水即水蒸汽，它和空气一起分布于包气带岩石空隙中。结合水：由于静电引力作用而吸附在岩石颗粒上的水叫结合水。其中最靠近颗粒表面、受静电引力最大的那部分结合水称强结合水，其外层受静电引力较小的叫弱结合水。重力水：岩石空隙全部被充满、在重力作用下运动的液态水称为重力水。重力水是水文地质学研究的主要对象，也是能利用的主要部分，重力水在运动时有层流和紊流两种形式。三者的关系，见图2-6第二节岩石中水的存在形式毛细水：由于毛细力的作用而充满岩石毛细空隙中的水称为毛细水。孔隙要求（D<1mm)、裂隙要求（L<0.25mm）毛细水产生的原因：表面张力与重力的平衡因此，不同的空隙毛细水上升的高度不同，见表2-3。毛细水类型：支持毛细水、悬挂毛细水、孔角毛细水，见图2-7.图2-8固态水：以固体冰形式存在于岩石空隙中的水称固态水。一般在重力水凝结面成。矿物水：矿物水是存在于矿物晶体内部或晶格之间的水，又称化学水。沸石水、结晶水、结构水第三节岩石的水理性质定义：水进入岩石空隙后，岩石空隙所表现出的与地下水的贮存和运移有关的一些物理性质。空隙的大小是影响岩石水理性质的重要因素。容水性：容水性是指岩石能够容纳一定水量的性能。容水度：岩石所能容纳的水的体积与岩石总体积之比。容水度决定于岩石的空隙，在数值上等于有效的孔隙度、裂隙率、溶穴率第三节岩石的水理性质持水性：是指重力释水后，岩石能够保持住一定水量的性能。（主要是结合水和部分毛细水）持水度：在重力作用下，岩石能保持的水的体积与岩石总体积之比。分为毛细持水度和结合持水度。结合持水度大于取决于颗粒表面积，与颗粒大小有关，表2-4。给水性：饱水岩石在重力作用下，能自由给出一定水量的性能。给水度：地下水下降1个单位深度时，单位水平面积的岩石柱体在重力作用下释放出水的体积。（单位体积在重力作用下释放出水量）（注意与释水率的区别）第三节岩石的水理性质给水度的大小取决于岩石空隙的大小，其次才是空隙的多少，表2-5。持水性与容水性与给水性的关系，见图2-12.透水性：透水性指岩石可以被水透过的性能。透水性的影响因素1、空隙大小（主要决定因素）2、空隙的最小直径3、空隙的多少4、颗粒的分选性5、矿物成分6、结构构造第三节岩石的水理性质渗透系数（水力传导系数）：水力坡度为1时，渗透系数在数值上等于渗流速度。渗透系数不仅取决于岩石的性质，而且与渗透液体的物理性质有关。渗透率（内在透水率）：衡量岩石透水性大小的指标称渗透率。与渗透液体的性质无关。一般情况下，地下水的容重和粘滞性改变不大，可用渗透系数近似当作岩层的透水性指标。第四节包气带和饱水带饱气带：土壤中重力水水面以上部分称饱气带，饱气带的空隙中以汽态水和结合水为主。见图2-13土壤水带中间带毛细带饱水带：地下重力水水面以下部分称为饱水带。第五节含水层和隔水层含水层和隔水层含水层：能透过水并给出相当数量水的岩层。隔水层：不能透过并不能给水或只能透过与给出极少量水的岩层。指标：渗透系数小于0.001m/d(李义昌《水文地质与工程地质》）。含水层形成的条件岩层具有储存重力水的空间（孔隙、裂隙、溶隙）具备储存地下水的地质结构（透水-含水-隔水、隔水-含水-隔水）具有充足的补给水源含水层与透水层的区别，图2-14.含水层与隔水层具有相对性。第五节含水层和隔水层含水带、含水段和含水岩组含水带：是指空间延伸长度较大，而宽度有限的狭长带状地带。如：断层破碎带、岩溶径流带、岩脉含水带、侵入岩与围岩接触带含水岩段：某一厚度较大的含水层内，由于不同层段的含水性差异较大，而划分出的不同强、弱含水层段或相对隔水层段。含水岩组：指具有统一的水力联系和一定的水化学特征的多层含水层的空间组合。第六节地下水系统系统的定义系统的要点系统的分类系统的特征地下水系统地下水系统定义：是一个具有隔水或相对隔水边界的沉积单元或构造单元。地下水系统的子系统：其水流运移空间由补给区、径流区和排泄区三个区