地下水的赋存课件

1、5 地下水的赋存,5.1 包气带与饱水带,5.1.1包气带概念及特征 （1）包气带 地表以下一定深度上，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面。地下水面以上称为包气带；地下水面以下称为饱水带。 （2）包气带水 1）结合水：空隙壁面吸附有结合水 2）毛细水：细小空隙中含有毛细水 3）气态水：未被液态水占据的空隙中包含空气及气态水,（3）特征,1）包气带自上而下可分为土壤水带、中间带和毛细水带 2）包气带水来源于大气降水的入渗，地表水体的渗漏 3）包气带的赋存与运移受毛细力与重力的共同影响 4）包气带的含水量及其水盐运动受气象因素影响极为显著 5）包气带又是饱水带与大气圈、地表水圈联系必经的通道

2、,饱水带通过包气带获得大气降水和地表水的补给，又通过包气带蒸发与蒸腾排泄到大气圈。研究包气带水盐的形成及其运动规律对阐明饱水带水的形成具有重要意义,饱水带岩石空隙全部为液态水所充满。饱水带中的水体是连续分布的，能够传递静水压力，在水头差的作用下，可以发生连续运动。 饱水带中的重力水是开发利用或排除的主要对象。,5.1.2 饱水带概念及特征,5.2 含水层、隔水层与弱透水层,岩层按其渗透性可分为透水层与不透水层。饱含水的透水层便是含水层。不透水层通常称为隔水层。 (1) 含水层 含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。 (2) 隔水层 隔水层是不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩

3、层。 必须注意，含水层、隔水层没有给出区分含水层与水层的定量指标，它们定义具有相对性。,(3) 弱透水层 所谓弱透水层是指那些渗透性相当差的岩层，在一般的供排水中它们所能提供的水量微不足道，似乎可以看作隔水层；但是，在发生越流时，由于驱动水流的水力梯度大且发生渗透的过水断面很大(等于弱透水层分布范围)。 相邻含水层通过弱透水层交换的水量相当大，这时把它称作隔水层就不合适了。松散沉积物中的粘性土，坚硬基岩中裂隙稀少而狭小的岩层(如砂质页岩、泥质粉砂岩等)都可以归入弱透水层之列。,自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层。 诺曼与威瑟斯庞Cneuman and Witherspoon 1969曾经指出

4、（图32）：有5个含水层被4个弱透水层所阻隔。当在含水层3中抽水时， 短期内相邻的含水层2与4的水位均未变动，图中所示d的范围构成一个有水力联系的单元。 但当抽水持续时，最终影响将波及图中凸所示范围，这时5个含水层与4个弱透水层构成一个发生统一水力联系的单元。,5.3 地下水分类,(1) 广义的地下水是指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水均属之。 (2) 狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。 鉴于目前有关地球深层圈水的情况知之不多，地下水分类只限于对地壳浅层地下水分类。 地下水的赋存特征对其水量、水质时空分布有决定意义，其中最重要的是埋藏条件与含水介质

5、类型。,(3) 地下水的埋藏条件 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(弱透水层)限制的情况。据此可将地下水分为包气带水、潜水及承压水。 (4) 含水介质(空隙)类型 按含水介质(空隙)类型可将地下水区分为孔隙水、裂隙水及岩溶水。,表41 地下水分类表,表51 地下水分类表,5.4 潜 水,5.4.1 一些基本概念 （1）潜水 饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称作潜水。潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板。 （2）潜水面 潜水的表面为自由水面，称作潜水面。 （3）潜水含水层厚度 从潜水面到隔水底板的距离。,（4）潜水理藏深度 潜水面到地面的距离。潜水含水层厚度

6、与潜水面潜藏深度随潜水面的升降而发生相应的变化。,1含水层，2隔水层，3高水位期潜水面，4低水位期潜水面：5大气降水入渗：6蒸发，7潜水流向 8泉,5.4.2 基本特征,(1) 潜水的补给 潜水含水层在其分布范围可以通过包气带接受大气降水、地表水的补给。 (2) 潜水的径流 在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方径流。 (3) 潜水的排泄 1）流入其它含水层 2）泄入大气圈与地表水圈,径流排泄：径流到地形低洼处，以泉、泄流等形式向地表或地表水体排泄； 蒸发排泄：通过土面蒸发或植物蒸腾的形式进入大气； （4）潜水与大气圈及地表水圈的密切联系性 气象、水文因素对潜水影响显著。丰水季节或年份，潜水

7、接受的补给量大于排泄量，潜水面上升，含水层厚度增大，埋藏深度变小。干旱季节排泄量大于补给量，潜水面下降，含水层厚度变小，埋藏深度变大。,（5）潜水的动态有明显的季节变化特点 潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复，但受气候影响，且含水层厚度一般比较有限，其资源通常缺乏多年调节性。 （6）潜水的水质与气候、地形及岩性条件有关 在湿润气候及地形切割强烈的地区，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候下由细颗粒组成的盆地平原，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。,5.4.3 潜水等水位线图,(1) 潜水位 潜水面任一点的高程。 （2）潜水等水位线 潜水位相等的各点连线。 （3）潜

8、水面坡度 相邻两条等水位线的水位差除以其水平距离。 （4）潜水埋藏深度 地表到潜水面的距离。,（5）潜水等水位线图 能反映潜水面形状洼直等水位线由高到低为潜水流向(严格地说，这是潜水流向的水平投影)。当潜水面坡度不大时，即可视为潜水水力梯度利用同一地方的潜水等水位线图与地形图可以求取各处的，并判断沼泽、泉的出露与潜水面的关系以及潜水与地表水体的相互补给关系等。,5.5 承 压 水,4.5.1 一些基本概念 （1）承压水 充满于两个隔水层(弱透水层)之间的含水层中的水。 （2）隔水顶板 含水层上部的隔水层(弱透水层) 称作隔水顶板。 （3）隔水底板 含水层下部的隔水层(弱透水层)称作隔水底板。,

9、（4）承压含水层厚度 隔水顶底板之间的距离为承压含水层厚度。 （5）承压高度 钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。 （6）测压水位 井中静止水位的高程即是承压水在该点的测压水位。测压水位高于地表的范围是承压水的自溢区，在这里井孔能够自喷出水。,5.5.2 承压水特征,（1）承压水具有承压性,（2）承压水参与水循环都不如潜水积极 主要通过含水层出露于地表的补给区(潜水分布区)获得补给，并通过范围有限的排泄区以泉或其它径流方式向地表或地表水体泄出。 （3）承压水动态比较稳定，资源往往具有多年调节性能 气象、水文因素的变化对承压水的影响较小，承压水的资源不容易补充、恢复，其资源往往具有多年调节性能

10、。,（4）承压水的水质与埋藏条件及其与外界联系的程度有关 与外界联系愈密切，参加水循环愈积极，承压水的水质就愈接近于入渗的大气降水与地表水，通常为含盐量低的淡水。与外界联系差，水循环缓慢，水的含盐量就高。 （5）等水压线图 将某一承压含水层测压水位相等的各点连线，即得等水压线图（等测压水位线图）。,根据等测压水位线可以确定承压水的流向和水力梯度。承压水的测压水面只是一个虚构的面，并不存在这样一个实际的水面，只有当钻孔穿透上覆隔水层达到含水层顶面时孔中才见水；孔中水位上升到测压水位高度静止不动。因此，为了打井取水等目的，等测压水位线图通常要附以含水层顶板等高线图(图57)。,仅仅根据等测压水位线

11、图，无法判断承压含水层和其它水体的补给关系。 任一承压含水层接受其它水体的补给必须同时具备两个条件：第一，其它水体(地表水、潜水或其它承压含水层)的水位必须高出此承压含水层的测压水位；第二，其它水体与该含水层之间必须有联系通道。 潜水获得补给或进行排泄时，随着水量增加或减少，潜水位抬高或降低，含水层厚度加大或变薄。承压含水层接受补给时，测压水位上升，压强增大使含水层中水的密度加大；孔隙水压力增大，有效应力降低，含水层骨架发生少量回弹。,（6）贮水系数 承压含水层的贮水系数是指其测压水位下降(或上升)一个单位深度，单位水平面积含水层释出(或储存)的水的体积(图38)。,在形式上，潜水含水层的给水

12、度(也有人称之为潜水含水层的贮水系数y与承压含水层的贮水系数S(也有人称之为弹性释水(给水度)非常相似，但是在释出(或储存水的机理方面是很不相同的。 水位下降时潜水含水层所释出的水来自部分空隙的排水。而测压水位下降时承压含水层所释出的水来自含水层体积的膨胀及含水介质的压密(从而与承压含水层厚度有关)。 测压水位下降时承压含水层以此种形式释出的水，远较潜水含水层水位下降时释出的为小。 承压含水层的贮水系数为0.0050.00005，常较潜水含水层小13个数量级。开采承压含水层往往会形成大面积测压水位大幅度下降。 （7）承压水不易污染，一旦污染难以净化,5.6 潜水与承压水的相互转化,所有承压水最终都是由潜水转化