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1、第三章 地下水的类型及特征,第一节 不同埋藏条件下的地下水,第二节 不同介质中的地下水,作业思考题,地 下 水 的 类型,第一节 不同埋藏条件下的地下水,一、上层滞水及其特征,二、潜水,三、承压水,一、上层滞水及其特征,位于地下水面以上的地带称为包气带， 包气带中的水主要有,(1)土壤水是指位于地表以下土 壤中的水，主要以结合水和毛 细水的形式存在，它主要靠大 气降水的渗入、水汽的凝结及 潜水补给,(2)上层滞水是存在于包气带中局部隔水层之上的重力水， 一般分布不广(图3-1)。,图3-1 上层滞水埋藏图 1-透水层;2-隔水层;3-含水层（B-上层滞水;r-潜水）,上 层 滞 水 特 征：,
2、(1）最接近于地表，和气候、水文条件的变化密切。接受大气降水与地表水的补给，补给区与分布区一致（范围很小）,排泄体现蒸发和向下渗透补给潜水。水量随季节变化，在补给量较多的季节水量多，在干旱季节枯竭。 （2）与土壤水区别，底部有隔水层，作村民供水水源；土壤水多以悬挂毛细水的状态存在于土壤中，一般仅能作垂直方向运动(渗入和蒸发)，不能保持重力水，无供水意义，仅对植物生长有作用。 （3）上层滞水形成：在某些风化裂隙及构造裂隙中，局部岩性变化；在可溶岩中夹有非可溶性透镜体(或透镜层)时；在松散沉积物（冲积、洪积）中，夹有粘土层或亚粘土层透镜体；一般地形坡度较小的地区，地表径流较弱，大气降水较少随地表水
3、排走，易形成；在坡度较陡峻的山区，由于岩性的突变及人为因素的影响，如滑坡、坡积物及废石堆下部 （4）动态变化极不定，动态决定于气候和隔水层的位置、分布范围、厚度及透水性等。当隔水层的分布范围小，厚度不大，隔水性不强及离地表较近时，变化大 （5）矿化度较低，易受到污染，对工程建筑有妨害，其上直接与地表相通,二、潜水,（一）潜水的概念及其特征,图3-2潜水埋藏图,潜水是埋藏在地表以下第一个稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水（如图）。一般多埋藏在地表的第四纪松散沉积物中，也可以形成于基岩中。,图3-2潜水埋藏图,潜水的自由水面称为潜水面，潜水面至地表的距离称为潜水埋藏深度，潜水面上任一点的标高称
4、为该点的潜水位，潜 水面至隔水底板的距离称为含水层厚度。,潜水特 征 ：,具有自由水面的潜水流。当用钻孔揭露潜水时，初见水位与稳定水位一致，潜水可能有局部承压现象。靠重力流动，一般潜水流的水力坡度都很小，常为千分之几至百分之几,分布区与补给区一致：潜水通过包气带与地表相联通。大气降水、凝结水、地表水通过包气带渗入，直接补给潜水。,有季节性变化的特点：潜水易受各种气象因素的影响，即潜水的水位、流量、化学成分等。水质易受人为因素或其它因素的影响。,潜水常为民用水源及工农业供水水源。,（二）潜水面的形状及其表示方法,形状反映各种外界因素的影响；也反映潜水流的特点(如流向、水力坡度、流速及潜水埋藏深度
5、等)。,影响潜水面形状的因素,（1）地形地貌的影响,（2）大气降水的渗入及水文网特征的影响,（3）含水层的岩性及其厚度的影响,（4）隔水底板的形状对潜水面的影响,1潜水面的形状及影响潜水面形状的因素,2潜水面的表示方法及潜水等水位线图的意义,潜水面在图上的表示：剖面图，等水位线图,（1）水文地质剖面图 剖面线方向，包含水位，含水层岩性、厚度、隔水层位置，以及它们的变化等。如图39。潜水面可以是倾斜曲线、水平线或上拱半椭圆曲线。,（2）潜水等水位线图（等高线图），图3-10,（3）潜水等水位线图的用途（1、2、3、4、5、6、7）,图3-9 甘肃古浪保和附近水文地质剖面示意图 1-亚砂土; 2-
6、砂砾卵石层; 3-砾岩; 4-泥岩; -浅变质的砾岩及砂岩; 6-逆断层; 7-地下水水位,图 3-10某坝址左岸枯水期等水位线图 1-地形等高线; 2-潜水等水位线; 3-潜水埋藏深度等值线; 4-小溪沟; 5-潜水流向,确定地下水的流向(即地下水面坡度最大的方向)。,确定潜水面的坡度(水力坡度)。,确定地下水的埋藏深度。,确定潜水与地表水的补给关系,确定含水层厚度及其变化情况。,可以用等水位线图分析推断含水层透水性、厚度的变化及地下隐状构造。,确定地下水给水工程位置，及其它工程施工是否需要采取排水措施,图3-11从潜水等水位线图上判读潜水与地表水补给关系 (a)潜水补给河水，(b)河水补给
7、潜水，(c)河水一侧补给，一侧排泄潜水,（三）潜水的补给和排泄,潜水含水层自外界获得水量的过程称为补给。水质随之变化，补给包括补给来源、补给量、影响补给的因素等内容。,1潜水的补给条件,潜水含水层失去水量的过程称为潜水排泄。在排泄过程中，潜水的水量，水质、水位都随之发生变化。,2潜水的排泄条件,自然界地下水从补给到排泄是通过径流来完成的，因此，地下水的补给、径流、排泄组成了地下水循环。,3潜水的径流,（三）潜水的补给和排泄,图3-12地表水与潜水在各种不同情况下之关系 (a)枯水季节潜水面倾向河流,洪水季节潜水面背向河流; (b)潜水面背向河流,潜水由河水补给; (c)潜水和地表水没有水力联系
8、; (d)在高水位时,潜水和地表水有水力联系; (e)仅在狭窄的沿岸地带河流对潜水位有影响. 1-透水层; 2-隔水层; 3-潜水位,图313 承压水埋藏分布图,三、承压水,承压水是充满在两隔水层或弱透水层之间含水层中的地下水。 当这种含水层中未被水充满时，其性质与潜水相似，称为无压层间水。,（一）承压水的概念和特征,承压水特征,承压水具有承压性能。当钻孔揭露承压含水层时，在静水压力的作用下，稳定水位高于初见水位,承压水的补给区常小于分布区。因具有隔水顶板，大气降水、地表水不能直接补给，补给区处于地形较高的含水层出露位置，排泄区位于地形较低的位置,承压水的水量、水质、水温等稳定，受气候的影响较
9、小，仅补给区有点影响。,受地表污染少,(二)承压水的补给、径流、排泄,一般在承压含水层出露地表，且在地形上和构造上较高的部位，有大气降水补给，或地表水补给,1承压水的补给条件,2承压水的排泄条件,形式：当承压水排泄区有潜水时，直接排入潜水；当水文网下切时，承压水可排泄于河流或泉；还可通过导水断层排泄。,3承压水的循环条件,承压水的循环条件受地质构造的控制。 地下水循环的快慢可用水交替系数描述。 是指含水层全年的排泄量与其贮水量之比。潜水，气候潮湿、水文网发育，此系数为0.11.0。承压水小于0.00001，对大型的承压盆地(或斜地)，水的全面交替需要很长时间。,(三)承压水等水压线图,承压水的
10、等水压线图：分析承压水的形成条件，掌握承压水的补给、径流、排泄的情况，如确定地下水流向、水力坡度、各含水层及地表水之间的水力联系、含水层厚度及透水性的变化等，同时对于工程建筑及供水都有很大的实际意义,。,图315等水压线图 1-地形等高线；2-等水压线；含水层顶板等高线,绘制方法： 等水压线图绘制的方法与潜水等水位线图相同。制作时，将各钻孔及地下水的天然露头(泉)的承压水标高，标于一定比例尺的地形图上，然后以内插法求出各等间距的等水压线，即得等水压线图(图3-15)。,第二节 不同介质中的地下水,一、孔隙水 是埋藏在第四纪松散沉积物孔隙中的地下水。 由于孔隙具有分布密集，均匀且连通性好的特点，
11、故孔隙水的基本特征:呈层状分布，均匀连续、有统一的地下水面，透水性和给水性受岩性的控制。 松散沉积物具有多种成因类型(洪积、冲积、湖积、风积、冰积、海相沉积等)，其岩性和分布不同，导致孔隙水的埋藏、分布、水化学特征及富水程度不同,二、裂隙水,三、岩溶水,一、孔隙水,空隙分?,（一）洪积层中地下水,1洪流堆积和洪积扇的特征：山区流域汇集地表径流大量水体，形成洪流，他侵蚀并携带大量碎屑物，一出山口，地貌著变（地形开阔，坡度变缓，水流脱离山沟束缚 ），水流分散，流速骤减，加之部分水体消耗于渗入和蒸发。能量骤减，大块碎屑物积于山前，形成轴厚边薄的扁平、上凸的锥状扇形体，称为洪积扇。 洪积扇的扇顶在山口
12、，扇缘向平原散开，面积大小不一，由数十至数千km2。如果有经常性的河流参与，就称为冲洪积扇。在山前地带，若干洪积扇互相叠连，形成山前倾斜平原。分布规律：,（2）在铅直方向上的规律,（1）纵向上(即沿扇形轴的方向上)的规律,（3）在成分上的规律,1纵向上(即沿扇形轴的方向上)的规律,洪积扇在从山口到平原的流向上，一般表现为由粗碎屑沉积渐变为细的碎屑沉积的水平分布规律。 在山口，先堆积粗大磨圆度差的砾、卵石，夹少量的砂和粘土成分；随着水流向外扩展、漫流、分叉，堆积物逐渐变细，形成砂土成分为主的沉积，其中夹有从扇顶伸延的舌状分布的、磨圆度较好的砾石层，再往外，到洪积扇的边缘，堆积物则是更细的粉砂、轻
13、亚粘土、亚粘土和粘土物质组成，其中也夹有砂的夹层，在洪积扇的外缘，便形成淤泥质的沼泽沉积，它是洪积扇边缘的标志。根据上述沉积规律，可把洪积扇从山口到平原的岩性特点划分为三个带： 即山口砂砾带，中间砂砾粘土交替带，边缘粘性土带.,（2）在铅直方向上的规律,由于洪流的季节反复性堆积，使洪积扇在纵向剖面上呈相互叠置的倾斜沉积层。洪积扇的上游铅直剖面上是以粗碎屑为主的厚层组合；下游铅直剖面上是粗粒与细粒的互层，其中粗粒物质往往愈来愈细而尖灭。,（3）在成分上的规律,洪流碎屑物质，一般搬运距离较近，所以常常是磨圆度和分选性都较差，在纵向上随着物质搬运距离愈来愈远，其磨圆度和分选性就愈来愈好。当为冲积扇时
14、，由于长期水流作用，故磨圆度及分选性较洪积物好。洪积扇中的水流经常集中的某些部位，也会出现分选性良好的粗粒碎屑透镜体或带状体。,2洪积扇水文地质特征,洪积扇的上述地质结构，决定了其中地下水的埋藏、分布、水质、水量等相应变化规律。据此，将洪积扇分成三个不同的水文地质带。,（1）埋藏带(或称补给径流带、溶滤带),（2）溢出带,（3）垂直交替带,3-16山前倾斜平原含水层埋藏条件图,（二）冲积层中地下水,河流是在河谷中常年流动的水流，河流作用形成的冲积层是地球上分布很广的一种沉积物。凡是有河流的地方都有冲积物的分布。随着河流的不同规模及地段不同，河流在沿河两岸形成大小不等，类型不同的河谷冲积阶地。冲
15、积层中地下水是重要的供水水源。,1冲积层的水文地质特征,（1）河流上游山区河谷冲积层水文地质特征 山区河流上游，河床纵向坡度大，水流急湍，河谷深切，河床狭窄，水流以侵蚀搬运为主，潜水主要受基岩裂隙水的补给及降水补给，且排泄于河水。含水层透水性强,水质良好，多为 HCO3-Ca型，矿化度常小于O.5 g/L 。,图317某河谷阶地剖面图 1-粘土；2-砂；3-亚粘土；4-砂及细砾石；5-基岩,（2）河流中游丘陵、半山区河谷冲积层水文地质特征河 床纵向坡度变缓，河流的垂向下切与侧向侵蚀同等重要 河流弯曲，河床加宽，冲积层逐渐加厚，阶地发育。阶 地常具有上部为细的粘性土层，下部砂砾石层这种典型 的双
16、层构造.下部砂砾石层中有丰富的地下水，且由于上 部粘性土的覆盖而具有承压水的性质。,（3）河流下游平原冲积层水文地质特征 地带地下水径流弱，以垂直交替为主，土壤盐渍化严重，地下水矿化度高。而近河地带(或古河道)由于沉积物较粗，透水性较好，接受地表水及大气降水补给，故水量丰富，水质良好。,318 黄河下游水文地质剖面示意图 1-粘土; 2-亚粘土; 3-砂; 4-地下水位线,根据裂隙水的埋藏和分布特征，分：,3脉状或带状裂隙水,1. 面状裂隙水,2层状裂隙水,二、裂隙水,裂隙水是指储存在坚硬基岩裂隙中的地下水。 具不均匀性:裂隙发育的地方含水可能丰富；裂隙不发育的地方含水就很少。,二、裂隙水,面状裂隙水,分布:在各种基岩表部风化裂隙中，及某些巨大的交叉裂隙带 水质:较好，多为低矿化的重碳酸型水；水量的大小，取决于气候条件、风化裂隙的密度、风化壳的厚度、补给面积的大小及所在地区的地貌特征；埋藏取决于风化壳的厚度(深度)及其组成，其埋藏不超过风化壳的深
