第四章-地下水的储存与循环

第四章地下水的储存与循环第四章地下水的储存与循环•5.1地下水的储存•5.2地下水的类型•5.3与地下水有关的工程和环境问题5.1地下水的储存•一．岩石中的空隙•二．地下水的储存•三．岩石的水理性质•四．含水层与隔水层1.岩石的空隙和空隙性a、岩石的空隙：指存在于松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶隙的总称。b、空隙性：指空隙的大小、多少、形状、分布特点及连通情况等。对地下水的分布和运动具有重要影响。一．岩石中的空隙•2.空隙分类•岩石空隙可分为三类：•（1）松散岩石中的孔隙；•（2）坚硬岩石中的裂隙；•（3）可溶岩石中的溶隙。•空隙的多少、大小、形状、连通情况与分布规律，对地下水的分布与运动具有重要影响。•岩溶洞穴也叫喀斯特溶洞。来源于南斯拉夫的喀斯特高原，因那里的地貌景观奇特，在石灰岩中有洞穴形成而引起科学家的注意。•岩溶洞穴是可溶性岩石特别是碳酸岩类的石灰岩和白云岩岩层中，由于水的长期溶解作用而形成的。自然界的水中含有二氧化碳，当含有二氧化碳的水遇到石灰岩时，在石灰岩的裂隙中流动就会发生碳酸化反应，生成碳酸钙，因碳酸钙溶解于水，故而被水带走，久而久之，裂隙被溶蚀成洞穴。二.地下水的储存•1.岩石中水的存在形式•埋藏在地表以下空隙(孔隙、裂隙、溶隙)中的水称之为地下水•岩石空隙中的水的主要形式为：•（1）结合水(吸着水、薄膜水)•（2）重力水•（3）毛细水••(1)结合水•结合水——受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水称为结合水，强结合水又称为吸着水，弱结合水称为薄膜水•(2)重力水•重力水——重力的影响大于固体表面的吸引力，在自身重力下能运动的那部分水。•岩土空隙中的重力水能够自由流动,重力水可以传递静水压力，有冲刷、侵蚀作用，能溶解岩石。井泉取用的地下水，都属于重力水。（3）毛细水松散岩石中细小的孔隙通道构成毛细带，在地下水面以上的包气带中广泛存在毛细水。•2.地下水的分带自地表向下依次为：包气带：地下水面以上称为包气带，或非饱和带。气态水、结合水、毛细水•饱水带：地下水面以下称为饱水带，或饱和带。重力水三、含水层、隔水层饱水带岩层按其透过和给出水的能力，可划分为含水层和隔水层。含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层。（砂砾岩、空隙度大的岩石）隔水层：不透水或微透水的岩层。（致密粘土、页岩、泥岩等）含水层与隔水层的划分是相对的。形成含水层的基本条件为：(a)岩层要具有能容纳重力水的空隙(b)具有储存和聚集地下水的地质条件(c)具有充足的补给来源（位于地下水位以下）•含水层的类型•A、按空隙类型分：•孔隙含水层、裂隙含水层、岩溶含水层•B、按埋藏条件分：•潜水含水层、承压含水层5.2地下水的类型•一.地下水的分类汇总•二.上层滞水•三.潜水•四.承压水•一.地下水的分类汇总•（1）按埋藏条件分：•（2）按空隙特性分：承压水潜水上层滞水岩溶水裂隙水孔隙水•（3）按物理状态分：•（4）按水的存在形式分：—重力水—自由水—毛细管水—半自由水弱结合水（薄膜水）强结合水（吸着水）结合水固态水液态水气态水（5）按硬度分（caco3)（6）按总矿化度分（总溶解固体TDS）（7）按酸碱度分：极硬水硬水弱硬水软水极软水卤水盐水咸水微咸水淡水强碱性水弱碱性水中性水弱酸性水强酸性水二.上层滞水埋藏条件—指地下水在垂直剖面上所处的位置及在含水层中的分布及运动特点上层滞水：包气带中局部隔水层之上具有自由水面的重力水。它是大气降水或地表水下渗时,受包气带中局部隔水层的阻托滞留聚集而成。上层滞水埋藏的共同特点:在透水性较好的岩层中夹有不透水岩层.上层滞水因完全靠大气降水或地表水体直接渗入补给,水量受季节控制特别明显。这种水的矿化度一般较低，因接近地表，水质容易被污染。三.潜水潜水—指饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。它的上部没有完整连续的隔水顶板，潜水的水面为自由水面，称为潜水面。常用指标：1.层厚H：潜水面至隔水底板的距离2.埋深T：潜水面至地表的距离称为潜水位埋深3.潜水位标高：潜水面上任意一点距基准面的绝对标高称为潜水位(h)，亦称潜水位标高。主要特征：（1）位于第一个稳定的隔水层之上，具自由水面＿＿潜水面；（2）潜水在重力作用下，由潜水位较高处向潜水位较低处流动，流动的快慢取决于含水层的渗透性能和水力剃度。（3）潜水通过包气带与地表连通，大气降水、凝结水、地表水通过包气带的空隙通道直接渗入补给潜水，所以一般情况下，潜水的分布区与补给区是一致的。（4）潜水的水位、流量和化学成分都随着地区和时间的不同而变化潜水在自然界分布范围大，补给来源广，所以水量一般较丰富，特别是潜水与地表常年性河流相连通时，水量更为丰富。加之潜水埋藏深度一般不大，因而是便于开采的供水水源。但由于含水层之上无连续的隔水层分布，水体容易受污染和蒸发，水质容易变坏。四、承压水承压水—指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。承压水的特点：有稳定的隔水顶板存在，没有自由水面，水体承受静水压力。常用指标：含水层厚度（M）：隔水顶板到底板的距离初见水位（H1）：打井时，在隔水顶板被凿穿之前见不到承压水，凿穿后水便立即自含水层上升到隔水顶板的底面之上，最后稳定在一个高程上。隔水顶板底面的高程，即为该点的初见水位，钻孔钻进到这个高程，可开始见到地下水。承压水位（H2）：承压水沿钻孔上升最后稳定的高程，即为该点的承压水位或称测压水位。承压水位埋深（H）：地面至承压水位的距离承压水头（h）：自隔水顶板底面到承压水位之间的垂直距离显然：hHH12承压水的特征•A、无自由的水面，•B、水位可沿井筒上升一定的高度，具有承压性；•C、分布区与补给区不一致；•D、受上覆隔水层作用，受大气和地表水影响较小，动态较稳定。5.3与地下水有关的工程与环境问题一、与地下水有关的工程问题1．地面沉降；2．地石塌陷；3．渗流变形；4．基坑突涌与基坑排水5地下水对建筑材料的侵蚀性二．与地下水有关的环境问题1．区域地下水位下降与水源枯竭2．地面沉降与塌陷3．海（咸）水入侵4．土壤盐淡化和沼泽化5．地下水污染思考题1.岩石的空隙及空隙性2.衡量孔隙、裂隙、溶隙大小的指标3.地下水自地表向下可分为哪几个带？每个带中包含地下水的类型？4.岩石水理性质指标有哪些？5.何为含水层、隔水层？6.形成含水层的基本条件？7.何为潜水？表示潜水的指标？潜水的主要特征？从潜水等水位线图可以解决哪些问题？9.何为承压水？表示承压水的指标、承压水的特征？10.地下水的循环？11.地下水的补给源有哪些？12.地下水的排泄方式有哪些？研究泉水的意义？13.地下径流产生的原因及影响因素、表示方法？14.地下水运动的特征、基本规律？15.水文地质勘察的任务内容？16.水文地质测绘的目的？17.水文地质钻探的目的？18.抽水试验的目的、任务？19.地下水动态观测的目的？影响地下水动态的因素？地下水动态观测的内容？