地下水基本知识

Contents地下水的基本理论含水介质的基本性质地下水运动的基本理论1地下水的基本概念1.1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

1.2地下水的赋存

地球上的水：大气水——空气中（蒸汽、云）地表水——海洋、河流、湖泊、冰雪地下水——地质介质的空隙中(孔隙度)

固态：冻土水、结合水液态：毛细水、重力水气态：水汽（地下空气）迁移转化1．包气带水

1.3地下水的分类

地表被水充满饱和带(潜流带)潜水面未饱和带（包气带/渗流带）水和空气●包气带：地下水面以上部分岩层空隙中的气体与大气相通，含不饱和液态水。●饱水带：地下水面以下的岩层空隙中充满水。饱水带的顶面就是地下水面。2．潜水定义:潜水PhreaticWater

饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。潜水的上表面为潜水面(phreaticsurface)。泉地表水隔水层含水层埋深含水层厚度(可变)三维流动潜水的特征

基本特征：埋藏浅、具有自由水面，因此与大气、地表水密切联系，积极参与水循环。(1)潜水含水层上部不存在完整的隔水或弱透水顶板，与包气带直接连通;(2)接受大气降水、地表水补给；通过径流排泄向地表排出，也通过蒸发蒸腾排泄。(3)潜水面的高低很容易受到地形、气象、水文因素的影响。(4)容易受到污染。潜水面在潮湿气候区，潜水面的位置较高（离地面较近）潮湿气候区干旱气候区在干旱气候区，潜水面的位置较低（离地面较远）潜水面的位置在雨季较高而在旱季较低潜水面位置的季节性变化季节变动带或暂时饱和带地形与潜水面3．承压水定义:承压水ConfinedGroundWater

两个隔水层或弱透水层之间的饱和含水层的水。上部隔水层或弱透水层与含水层交界面：顶板；下部隔水层或弱透水与含水层交界面层：底板。承压的含义:(1)含水层被顶板、底板封闭；(2)地下水测压水位高于顶板。当封闭的含水层出现自由水面时，仍然为潜水。承压水的特征埋藏深，与大气、地表水联系差，水循环缓慢，不易污染。隔水层承压水潜水上层滞水PerchedWater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。可能是季节性的存在；容易受到污染。可以转化。潜水上层滞水包气带中的水受重力影响自上往下运动；潜水：从高处往低处运动。多以泉的形式直接出露地表。承压水：从水头高处向水头低处运动。各种地下水的运动方向是不相同的

第二章含水介质岩土中的空隙：孔隙、裂隙和岩溶孔洞。2.1孔隙松散岩石颗粒间的空隙，称为孔隙。孔隙介质的性质，包括孔隙度、给水度、持水度和渗透系数，直接影响地下水的分布和运移特征。一、孔隙度指某一体积岩土(包括孔隙在内)中孔隙体积所占的比例。

松散岩土平均孔隙度影响孔隙度的因素

1、颗粒的大小及颗粒排列方式。等粒径的最松散排列方式和最紧密排列方式。

2、松散岩土的分选性岩土的分选性愈差，颗粒大小愈悬殊的松散岩土，孔隙度便愈小。细小颗粒充填于粗大颗粒之间的孔隙中，大大降低孔隙度。

3、岩土颗粒形状岩土颗粒形状愈不规则，棱角愈明显，通常排列就愈松散，孔隙度也愈大。

4、粘土粘土的孔隙度往往可以超过上述理论上最大孔隙度值。粘土颗粒表面常带有电荷，构成颗粒集合体，可形成直径比颗粒还大的结构孔隙。此外，还发育有虫孔、根孔、干裂缝等次生空隙。

二、

渗透系数即透水性，是指岩石透水的能力。表征岩土透水性的定量指标是渗透系数。

影响岩土透水性的因素

1、孔隙大小松散岩土孔隙通道边缘上是不运动的结合水，其余是重力水。边缘上的水流速为零，中心处流速最大。孔隙直径愈小，结合水所占据的空间愈大，中心处最大流速愈小，实际渗流断面平均流速就愈小，透水性就愈差。孔隙直径小于两倍结合水层厚度时不透水。

然而，岩土的透水能力并不取决于平均孔隙直径，而在很大程度上取决于最小的孔隙直径。

2、孔隙通道弯曲性此外，孔隙通道愈弯曲，流程就愈长，流动阻力愈大。颗粒的大小与分选性，是通过响孔隙大小和通道直径的沿程变化和曲折性影响透水性的。

2.2裂隙

裂隙按成因分为成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。

成岩裂隙是岩石在成岩过程中由于冷凝收缩(岩浆岩)或固结(沉积岩)而产生的。岩浆岩中成岩裂隙比较发育，尤以玄武岩中柱状节理最有意义。

构造裂隙是岩石在应力作用下产生的裂隙，具有方向性，大小悬殊(由隐蔽的节理到大断层)，分布不均一。

风化裂隙是风化营力作用下，岩石产生的裂隙。

裂隙率(Kr)是裂隙体积(Vr)与包括裂隙在内的岩石体积(V)的比值，裂隙的方向、宽度、延伸长度、充填情况等，对水的运动具有重要影响。

2.3溶穴

溶穴(隙)可溶的沉积岩（岩盐、石膏、石灰岩、白云岩等）在地下水溶蚀下产生的空洞。

岩溶率溶穴的体积与岩石总体积比值溶穴的规模十分悬殊，大的溶洞长达几十公里；而小的溶孔直径仅几毫米。岩溶发育带岩溶率可达百分之几十，而其附近岩石的岩溶率几乎为零。

空隙类型和特点与地下水类型岩石中的空隙，连接成网络，成为地下水有效的储容空间和运移通道。孔隙连通良好，分布均匀，在不同方向上，孔隙通道的大小和多少很接近。地下水分布与流动都比较均匀。裂隙具有一定的方向性，连通性较差。地下水分布不均匀，水力联系差。溶穴空隙大小悬殊且分布极不均匀。地下水分布与流动通常极不均匀。三种类型地下水：孔隙水、裂隙水和岩溶水。第三章地下水的运动

地下水的运动：地下水在岩层空隙中流动过程的特征和规律。

研究地下水运动规律的科学称为地下水动力学。目前