地质大水文地质学课件第4章 地下水的赋存

第四章地下水的赋存4.1岩层依渗透性分类4.2地下水分类4.3包气带水4.4潜水4.5承压水4.6本章小结4.1岩层依渗透性分类>>岩层按其渗透性可分为透水层含水层弱透水层/相对隔水层不透水层隔水层4.1.1岩层分类

>>含水层依赖隔水层的存在而存在，没有隔水层的滞水作用，含水层是不能构成的。

>>由隔水层或相对隔水层圈闭的，具有统一水力联系的一个或若干个含水层，称为含水系统。4.1.2概念的相对性

>>定义中“相当水量，微不足道，较大水力梯度”是模糊的。这说明含水层与隔水层的划分是相对的。

>>实际工作中，区分含水层与隔水层应考虑岩层给出水的数量是否具有实际意义。

>>从理论意义来看，岩层是否透水还取决于时间尺度。4.1.3小结

>>某组地层是含水层还是隔水层？其界定要根据研究目的灵活处理！

>>现代水文地质模拟计算，不再简单地划分为含水层、隔水层，而是把不同岩层赋予不同的渗透参数。第四章地下水的赋存4.1岩层依渗透性分类4.2地下水分类4.3包气带水4.4潜水4.5承压水4.6本章小结4.2地下水分类4.2.1地下水分类依据

>>地下水的赋存特征对其水量、水质的时空分布有决定意义，其中最重要的是埋藏条件、含水介质类型。

>>因此，地下水按埋藏条件和含水介质类型综合分类是目前应用最为普遍的分类方法。4.2.2地下水的分类

>>按含水介质类型可将地下水分为：

孔隙水、裂隙水、岩溶水。

>>按埋藏条件可将地下水分为(表3-1、图3-3)：

包气带水、潜水、无压水、承压水。>>所谓地下水的埋藏条件是指含水岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层限制的情况。埋藏条件含水介质类型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、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饱水带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岩层中的水承压水层间无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表3-1地下水分类表图3-3地下水的赋存示意图包气带水地下水位地下水位饱水带水承压水潜水上层滞水4.2.3小结

任何分类都不可能不带有某些人为性，因而不可能完全概括复杂的自然现象。削足适履，力图将一切客观的事物套到简单的分类中，是不足取的！第四章地下水的赋存4.1岩层依渗透性分类4.2地下水分类4.3包气带水4.4潜水4.5承压水4.6本章小结4.3包气带水4.1.1包气带与饱水带的划分

>>地下水面——地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充满，形成的一个自由水面。

>>地下水面之上称为包气带(Unsaturatedzone)，之下称为饱水带(Saturatedzone)(图3-1)。图3-1包气带与饱水带4.1.2包气带与饱水带的区别4.1.2.1包气带的特点>>岩石空隙未被水充满；>>固、液、气三相介质并存；>>水的存在形式多样：结合水、毛细水、重力水(过路重力水、上层滞水)等。以各种形式存在于包气带中的水统称为包气带水。

>>包气带的垂直分带：土壤水带、中间带(过渡带)，毛细水带。4.1.2.2饱水带的特点：

>>岩石空隙被水完全充满，是固、液二相介质；>>空隙中水的存在形式：①重力水，②结合水。图3-1包气带与饱水带4.1.3包气带水的特点>>包气带水的来源：大气降水的入渗，地表水体的渗漏，由地下水面通过毛细上升输送的水分，地下水蒸发形成的气态水。

>>包气带水的赋存和运移受毛细力和重力的共同影响：重力使得水分下移，毛细力则将水分输向空隙细小的与含水量低的地方。

>>包气带的水、溶质的时空分布及迁移转化规律受边界条件影响很大：气象因素，天然和人工植被、人类的生活和生产。

>>包气带水是水文循环的一个重要通道：饱水带水通过包气带获得降水、地表水的入渗补给(补充)，又通过包气带将水分传输，蒸发，消耗出去。因此，研究包气带水及其中的溶质的迁移转化规律和时空分布特征对阐明饱水带水的形成具有重要意义。第四章地下水的赋存4.1岩层依渗透性分类4.2地下水分类4.3包气带水4.4潜水4.5承压水4.6本章小结4.4潜水含水层厚度潜水含水层隔水层潜水面潜水埋深图3-4潜水泉河蒸发4.4.1概念

潜水--地表以下第一个具有自由表面的含水层中的水。含水层厚度潜水含水层隔水层潜水面潜水埋深图3-4潜水泉河降雨4.4.2基本要素含水层厚度潜水含水层隔水层潜水面潜水埋深图3-4潜水泉河降雨>>埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，饱水带中第一个具有自由表面的含水层称为潜水含水层。含水层厚度潜水含水层隔水层潜水面潜水埋深图3-4潜水泉河降雨>>埋藏在地表以下的第一个稳定隔水层称为隔水底板。潜水只有隔水底板。含水层厚度潜水含水层隔水层潜水面潜水埋深图3-4潜水泉河降雨>>从潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。含水层厚度潜水含水层隔水层潜水面潜水埋深图3-4潜水泉河降雨>>从潜水面到地面的距离为潜水埋藏深度。4.4.3主要特征

>>补给：其它含水层，降水入渗，河湖水入渗。>>排泄：其它含水层，泉，河，腾发。>>动态：含水层接收补给或排泄，使厚度变化而储水与释水！受气象、水文因素影响明显，变化快(水量、水位、水质季节性变化)，受人为因素影响也显著，易污染。

>>水循环：交替迅速，水循环周期短，更新恢复快，资源缺乏调节性。>>水质特点：主要取决于气候、地形及岩性条件。湿润气候及地形切割强烈的地区，有利于潜水的径流、排泄，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候条件下由细颗粒组成的盆地平原，潜水的排泄方式以蒸发为主，常形成含盐高的咸水。潜水容易受到污染，对潜水水源应注意卫生防护。

总上，潜水的基本特点是与大气圈、地表水圈联系紧密，积极地参与水循环。决定这一特点的根本原因是其埋藏特征----位置浅！第四章地下水的赋存4.1岩层依渗透性分类4.2地下水分类4.3包气带水4.4潜水4.5承压水4.6本章小结4.5承压水(ConfinedWater)4.5.1定义充满于2个隔水层(弱透水层)之间含水层中的水。4.5.2基本要素>>承压含水层：赋存承压水的岩层；>>隔水顶板；>>隔水底板；>>承压含水层厚度(M)；

>>承压高度(H)：含水层某点的承压高度等于该点的测压高度；>>测压水位线(面)：测压水位的连线(面)，此线是虚拟的；>>补给区和排泄区；>>承压区；>>自溢区—测压水位线与地形等高线的交点连接区。>>承压含水层：位于2个隔水层(弱透水层)之间，且充满水的含水层。>>隔水顶板：位于承压含水层上部的隔水层(弱透水层)。>>隔水底板：位于承压含水层下部的隔水层(弱透水层)。>>承压含水层厚度：隔水顶板、隔水底板之间的距离。>>承压区：含水层中心部分埋没于隔水水层之下，而且其顶面的水承受大气压强以外的附加压强。>>非承压区：含水层出露于地表的部分。出露位置较高的部分为补给区；出露位置较低的部分为排泄区。>>承压高度：当钻孔揭穿隔水顶板时，钻孔的水位将上升到含水层顶部以上一段距离才静止下来，钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。>>测压水位：井中静止水位的高程就是承压水在该点的测压水位。>>自溢区：测压水位高于地表的范围就是承压水的自溢区。4.5.3主要特征

>>补给与排泄：有限区域与外界联系，水循环交替慢，平均滞留时间长(年龄老)，可恢复性差。

>>水化学特征：变化较大，可以是淡水，也可能是卤水。不易污染，一旦污染，很难净化！

>>动态变化：较稳定，如果分布面积大，厚度稳定，则调节能力很强。4.5.4承压含水层的储水与释水

>>弹性给水度μe：承压含水层中当测压水位下降1个单位，单位水平面积含水层柱体所释放的水量。

>>测区水位降低导致：

*含水层孔隙中水的压力降低→水体积膨胀释水；

*孔隙水压力降低，含水层颗粒间有效应力增加→骨架被压缩(颗粒不变→骨架压缩→空隙体积减小)→发生释水。

这两部水是很有限的，所以μe很小(较μd小10-2-10-3)。4.5.4不同类型的水相互转化

在自然与人为条件下，潜水与承压水经常处于相互转化之中。显然，除了构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水层外，所有承压水最终都是由潜水转化而来；或由补给区的潜水测向流入，或通过弱透水层接受潜水的补给。第四章地下水的赋存4.1岩层依渗透性分类4.2地下水分类4.3包气带水4.4潜水4.5承压水4.6本章小结4.6本章小结4.6.1学习要求>>理解含水层、隔水层、弱透水层、含水系统的概念及其涵义。>>理解地下水的分类；

>>掌握不同埋藏条件的地下水的特征及其相关专业术语；>>理解不同埋藏条件的地下水的相互转化。4.6.2习题(1)对比以下概念：

毛细水带与包气带；隔水层与弱透水层；排泄区与补给区；上层滞水与潜水。(2)潜水含水层的给水度和承压含水层的给水度存在很大的区别，你知道为什么吗？(3)请对以下陈述作出辨析：在排泄区，地下水不接受大气降水的补给；只有测压水位高于地面的地下水才叫承压水；地面的污染物可以通过包气带扩散到潜水中，但不会影响承压水。(4)在地下水的补给、径流、排泄