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第七章地下水的分类及其特征潜水承压水定义特征研究方法定义特征研究方法第一节地下水分类第二节潜水与潜水含水层第三节承压水与承压含水层广义地下水：地表以下岩石空隙中的水(包气带、饱水带中的水）狭义地下水：地表以下饱水带岩层空隙中的水—重力水地下水分类：主要依据—含水介质的类型（赋存空间）埋藏条件（赋存部位）含水介质三类，埋藏三分，组合共分为9类孔隙水裂隙水岩溶水包气带上层滞水上层滞水上层滞水潜水孔隙潜水裂隙潜水岩溶潜水承压水孔隙承压水裂隙承压水岩溶承压水煤矿水文地质最关心煤矿生产中常用分类方法：按地下水的埋藏条件和含水层性质综合分类。见表7-1第一节地下水分类地下水分类地下水分类表岩溶水abc1—隔水层；2—透水层；3—饱水部分；4—潜水位；5—承压水测压水位；6—泉（上升泉）；7—水井，实线表示井壁不进水；上层滞水、潜水及承压水地下水分类上层滞水承压水潜水上层滞水埋藏在离地表不深、包气带中局部隔水层之上的重力水。见图7-1这是包气带中唯一有实际利用价值的重力水–特点：一般分布不广，呈季节性变化，雨季出现，旱季消失，其动态变化与气候、水文因素的变化密切相关。–利用及危害情况：只能作小型或暂时性供水水源，对矿山建设无影响第二节潜水与潜水含水层一、潜水与潜水含水层概念潜水：•地表以下，第一个具有自由表面的稳定含水层中的重力水。见图7-2•自由表面—即没有隔水层限制，与大气直接相通，除大气压强外不受其它力。稳定含水层—指具有一定的空间连续性（范围）以示区分上层滞水潜水含水层——赋存潜水的岩层屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）二、基本要素（专业术语）隔水层潜水面大气降水入渗蒸发流向泉潜水埋深h1潜水含水层含水层厚度h潜水位H基准面•潜水面：潜水的上表面是一个自由水面，称为潜水面•含水层：从潜水面至隔水层之间、充满重力水的部分称为含水层。•含水层的厚度(h)：潜水面至隔水层的距离称为含水层的厚度•埋深(h1)：地表到潜水面之间的距离称为潜水的埋深•潜水位(H)：潜水面上任意一点的绝对标高，称为潜水位三、主要特征A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给；B）潜水面不承受静水压力；C）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关；D）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流。•潜水面的形态及影响水面变化的因素–潜水面形态：倾斜的、抛物线形状的、各种形状组合的曲面、水平面–影响水面变化的因素•地形影响：潜水面的起伏与地形接近一致，但坡度小于地形坡度•潜水面的变化与含水岩层的透水性和厚度的变化也有一定的关系（见图7-3）•气象水文因素和人为因素对潜水特征的变化•潜水面的表示方法和意义–水文地质剖面图，见图7-4–等水位线图，即潜水面等高线图，见图7-5•做法：根据潜水面上标高相同的点连接而成的河河流流某地潜水等水位线图（平面）利用潜水等水位线图，可以解决以下实际问题：（1）确定潜水流向（2）确定潜水面的水力坡度（3）判断地表水与潜水的相互补给关系图7-6（4）确定潜水埋藏深度（5）推断含水层岩性或厚度的变化（6）确定引水工程的位置潜水面的形状含水层厚度增大等水位线由密变疏岩石颗粒由细变粗三、主要特征补给(来源)：降水入渗，河湖入渗排泄(汇)：泉，（河）泄流，蒸发补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水！动态：受气象，水文因素影响明显，变化快（水量、水位季节性变化）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，更新恢复快潜水研究基本方法—绘制潜水等水位线图—获取信息-资料的手段——通过调查、勘探和分析绘制第三节承压水与承压含水层一、基本要素与特征•静止水位（测压水位）：在承压水的承压区，如果施工钻孔或水井，其内稳定的水的位置称为静止水位。•承压水头：从静止水位到隔水顶板底面的垂直距离。•含水层厚度：隔水顶板到隔水底板之间的垂直距离，称为含水层的厚度。•正水头：如果静止水位高于该点地形高程时，此时的承压水头称为正水头。•负水头：如果静止水位低于该点地形高程时，此时的承压水头称为负水头。充满于2个稳定隔水层（或弱透水层）之间的含水层中的重力水，称之承压水。一、基本要素与特征主要特征：（1）承受静水压（2）补给区与分布区不一致（3）动态变化不显著（4）其运动方式是在静水压力的作用下，以水交替的形式进行运动一、基本要素与特征补给与排泄:有限区域与外界联系，水循环迟缓些，水交替慢,平均滞留时间长（年龄老或长）——恢复性差水化学变化较大，矿化度一般要高点，可以保留“古老”的水动态要稳定些，如果分布面积大，厚度稳定—则调节能力很强承压水的含水量大小的影响因素：含水层的分布范围、厚度、透水性、水的补给来源等二、地质构造条件与承压水形成的关系1、承压盆地：储存地下水的向斜构造，在水文地质学中称为承压盆地。•补给区：一般直接接受大气降水或地表水补给，径流条件好，不承压，为无压区。•承压区：承压含水层上具有不透水层覆盖的地区称为承压区，整个承压区范围内地下水均承受静水压力。•排泄区：通常位于承压盆地地形较低的一侧，或在盆地中间地形低洼且发育有导水断层处，地下水通过泉或其它方式由此排出。二、地质构造条件与承压水形成的关系•根据排泄形式对承压盆地的分类–开放型承压盆地：承压区内的隔水层顶板被断层或河流切割，形成通道，承压水沿这些通道泄出。见图7-8–封闭型承压盆地：含水层完全封闭，承压水只通过上覆弱透水的隔水层或“天窗”以越流方式进行缓慢水交替。见图7-9二、地质构造条件与承压水形成的关系根据地形与构造的关系：正地形盆地负地形盆地2、承压斜地–承压斜地：储存承压水的单斜构造称为承压斜地。–承压斜地的两种形式：•断块构造形成的承压斜地，见图7-11：又分为断层导水和断层不导水两种•岩性变化形成的承压斜地，见图7-12•地堑或地垒组成的储水构造单元：即由多个承压斜地–等水压线图：等水压线图就是承压水测压水位等高线图，是反映承压水面特征的一种基本图件。见图7-13•编制方法：根据承压水面上测压水位标高相同的点连接而成的。•应用：–确定承压水的流向、–水力坡度(见图7-13）、–判断含水层岩性和厚度的变化（见图7-14）–可以确定测压水位的埋藏深度和承压水的水头大小–可以确定潜水与承压水之间的相互关系（见图7-15）等水压线图（1）判断含水层岩性和厚度的变化（2）确定测压水位的埋藏深度和承压水的水头（3）确定潜水与承压水间的相互关系地形等高线（m）等测压水位线含水层顶板等高线（m）三、承压含水层的储水与释水问题：承压含水层的变化：在储水与释水时，含水层厚度是不变的，承压含水层的储水与释水是如何进行的？！弹性给水度μe承压含水层中当测压水位下降(或上升)1个单位，单位水平面积含水层柱体所释放(或储存)的水量测压水位降低导致（1）含水层孔隙中水的压力降低—水体积膨胀释水，水的膨胀系数约为1/20000（2）孔隙水压力降低，岩层颗粒间承受压力增加—骨架被压缩，当颗粒不变时，骨架压缩=空隙体积减小（排列改变）——发生释水（挤出来）水这两部水很有限，所以μe很小；与重力给水度μd相比要小10-1~10-3承压含水层的贮水系数与潜水含水层给水度的比较承压水含水层潜水含水层三、承压含水层的储水与释水承压含水层的弹性给水度从理论上来看：•弹性给水度是可以恢复的•实际上弹性是有限恢复的•越过含水层弹性范围（限定），将产生一次性的变形—即永久性不可恢复的变形•最终导致含水层的弹性给水与释水能力降低在自然或实际条件下，潜水与承压水的划分也是相对的在复杂条件下，很难将某些含水层中的水划定为潜水或承压水几个例子：山区基岩互层一个较厚的含水层一个封闭的含水层—潜水？开采前—潜水含水层开采后—承压含水层四、潜水与承压水的相互转化开采潜水与承压水的转化例：潜水与承压水的转化类型潜水承压水埋藏条件埋藏在第一个隔水层之上的地下水埋藏在上下两个隔水层之间，承受一定压力的地下水补给来源大气降水和地表水渗入补给大气降水和地表水通过潜水补给承压水排泄方式露出地表成泉或直接补给地表水或蒸发补给潜水或补给地表水或露出地表成泉主要特点1.具有自由水面2.受制于地形的坡度，在重力作用下，顺着倾斜方向从高处流向低处3.分布区与补给区基本一致4.埋藏较浅，流量不稳定5.受气候因素影响大，易受污染1.受隔水层顶的限制，承受静水压力2.水的运动取决于静水压力3.分布区、补给区、排泄区基本不在同一地区4.埋藏较深，直接受气候影响较小，流量稳定5.不易受污染，水质比较好按埋藏条件划分的地下水类型的理想模型见图7-16