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1、1,地下水知识补充,一.包气带与饱水带的划分 二.含水层与隔水层 三.地下水分类 四.地下水的补给、排泄与径流,2,一、包气带与饱水带的划分 地下水面：岩石中的空隙被重力水所充满，形成一个自由水面，称为地下水面。 地下水位：地下水面至基准面的高度，一般用海拔高程来表示。 地下水面通过打井或地下开挖来确定 包气带：地表以下到地下水面之上，岩石中的空隙未被重力水所充满。 饱水带：地下水面以下，岩石中的空隙被重力水所充满的带。,3,包气带 特点： 岩石空隙未被水充满 是固、液、气三相介质并存 水的存在形式多样：结合水、毛细水（各种）、重力水、气态水 作用：包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要
2、通道；“重力水”通过包气带获得降水，地表水的入渗补给（补充），部分水又通过包气带将水分传输，蒸发，消耗出去。,土层含水量垂直分带,4,饱水带,特点：岩石空隙被水完全充满是二相介质（固相+液相水） 空隙中水的存在形式：重力水，结合水 重力水：连续分布（孔隙是连续的） 传递压力 在水头差作用下，地下水（空隙中的水）可以连续运动。 意义：地下开挖，坑道，巷道，基坑，打井在此带均有重力水涌出来！,5,二.含水层与隔水层,划分原则：在地下水位以下，饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行划分 含水层：是能够透过并给出相当数量水的岩层，如各类砂土、砂岩等。 隔水层：不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足
3、道的岩层，如裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密） 弱透水层：渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层（驱动），如各种粘土，泥质粉砂岩。,7,从实际应用角度来看划分是相对的，满足需要就可以了， 在某处打一口井，出水量80m3/d ，作为小规模的供水，不能满足需要，地层定为隔水层； 但作为饮料厂的装瓶生产，水量又能够满足需要，该地层就会定为含水层。 再如，某种岩层的渗透性比较低，从供水的角度，它可能被看作隔水层，而从水库渗漏的角度，由于水库的周界长，渗漏时间长，此类岩层的渗漏水量不能忽视，这时又必须将它看作含水层。,8,严格地说，自然界中并不存在绝对不
4、发生渗透的岩层，只不过某些岩层(如缺少裂隙的致密结晶岩)的渗透性特别低罢了。从这个角度说，岩层之是否透水（即地下水在其中是否发生具有实际意义的运移）还取决于时间尺度。当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时，任何岩层都可视为可渗透的。,9,随着模拟技术的发展，现代水文地质学在分析与模拟时，不再将地层简单的划分为“含水或隔水层”的了，采用模糊数学的研究方法，给个相当于隶属度的1和0之间的任一个数，如0.8，0.75，0.7，0.3等等；引用地层的“透水性”描述地层，具有重要的理论意义。,10,三.地下水分类,广义地下水：地表以下岩石空隙中的水称之，包括包气带中和饱水带中的所有水。 狭
5、义地下水：地表以下饱水岩层空隙中的水（饱水带中重力水）。 地下水分类依据 含水介质的类型（赋存空间）：孔隙水、裂隙水和岩溶水 埋藏条件（赋存部位）：包气带（上层滞水）、饱水带（潜水和承压水）,11,地下水分类表,12,按含水介质（空隙）类型与埋藏条件划分地下水的图示,13,1.潜水及潜水含水层,地表以下，第一个具有自由表面的稳定含水层中的重力水。 潜水的水面为自由水面，称作潜水面。 潜水不承压，通常在重力作用下由位置高的地方向位置低的地方作下降运动，发生径流。 潜水含水层：赋存潜水的岩层。一般地，房屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏多为潜水,14,15,潜水 1含水层；2隔水层；3高水位
6、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,16,潜水特征,1）补给：降水入渗，河湖入渗 2）排泄：泉，河，蒸发 3）动态：补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水！ 4）水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快 5）影响因素： 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 潜水的基本特点是与大气圈、地表水圈联系密切，积极参与水循环；决定这一特点的根本原因是其埋藏特征位置浅且上面没有连续的隔水层。 潜水研究方法之一：绘制潜水等水位线,17,2.承压水,承压水：充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。 承压含水层：赋
7、存承压水的岩层,18,19,基本要素与特征,承压含水层：赋存承压水的岩层 隔水顶板 隔水底板 承压含水层厚度（H） 埋深（D） 测压水位线（面）：测压水位线的连线（面），此线是虚拟的（如图有压管） 承压高度：含水层某点的承压高度数值上等于该点的测压高度 补给区：仅分布于出露区 承压区：含水层中具有承压高度的分布区 排泄区： 自溢区测压水位线与地形等高线的交点连接区,20,1隔水层；2含水层；3潜水位及承压水测压水位；4地下水流向；5泉；6钻孔，虚线为进水部分；7自喷井；8大气降水补给；H承压高度；M含水层厚度,21,主要特征（与潜水相比）：,补给与排泄：有限区域与外界联系，水循环迟缓，水交替慢
8、，平均滞留时间长（年龄老或长）恢复性差。 水化学：变化较大，一般矿化度较高，可以保存很“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。承压含水层的厚度不变，储水与释水时，厚度是如何进行的？ 研究方法之一：绘制承压含水层的等测压水位线图（加地形等高线） 承压水的基本特征是由于上部受到隔水层或弱透水层的隔离，承压水与大气圈、地表水圈的联系较差，水循环也缓慢得多。承压水不像潜水那样容易污染，但是一旦污染后则很难使其净化。,22,潜水与承压水的相互转化,在自然或实际条件下，潜水与承压水的划分也是相对的。有时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。 如在山区多层地
9、层结构时，强烈的切割作用，往往会形成多个地下水面 在厚度很大的含水层中，部分地段可能为承压水，部分段就会出现无压水（也有称层间水） 一个封闭的含水层有时也很难给出是潜水？还是承压水？的划分， 如图。开采前为潜水含水层；开采后转变为承压含水层。,23,1含水层；2隔水层；3阻水断层；4天然地下水位；5开采后的地下水位；6潜水流线； 7承压水流线；8泉；9开采钻孔,24,上层滞水,上层滞水：分布在包气带，局部隔水层（弱透水层）上，积聚的具有自由水面的重力水。 上层滞水是包气带中有实际利用价值的重力水。 特点：最接近地表，接受大气降水的补给，通过蒸发或向隔水底板（弱透水层底板）的边缘下渗排泄。雨季积
10、存一定水量，旱季逐渐耗失；不能终年保持有水；动态变化显著。 作用：只有在缺水地区才能成为小型供水水源或暂时性供水水源。 上层滞水极易受污染，利用其作为饮用水源时要格外注意卫生防护,25,四. 地下水的补给与排泄,1.地下水的补给 2.地下水的排泄 3.地下水的径流,26,1.地下水的补给,补给：含水层自外界获得水量的作用过程 含水层的补给来源： 大气降水 地表水：河流、海洋、湖泊、水库 凝结水 灌溉回归水 来自其它含水层的水 人工补给,27,地表水与地下水的补给关系 1基岩；2松散沉积物；3地表水位（纵剖面）；4地下水位；5地表水位（横剖面）,28,2.地下水的排泻,排泄：含水层失去水量的作用
11、过程。 地下水排泄方式： 泉（点状排泄） 向河流泻流（线状排泄） 蒸发（面状排泄） 一个含水层向另一个含水层排泄 人工排泄：井、钻孔、渠道,29,泉,泉是地下水的天然露头，在地形面与含水层或含水通道相交点地下水出露成泉。 根据补给泉的含水层性质分类：上升泉和下降泉两大类。 上升泉由承压含水层补给，下降泉由潜水或上层滞水补给。 根据出露原因下降泉可分为：侵蚀泉、接触泉与溢流泉。 沟谷切割潜水含水层时，形成侵蚀（下降）泉地形切割达到含水层隔水底板时，地下水被迫从两层接触处出露成泉，这便是接触泉,30,31,1透水层；2隔水层；3坚硬基岩；4岩脉；5风化裂隙；6断层；7潜水位；8测压水位；9地下水流
12、向；10下降泉；11上升泉,32,33,3.地下水的径流,地下水由补给区流向排泄区的作用过程称作径流。 除某些构造封闭的自流水盆地及地势十分平坦地区的潜水外，地下水处于不断的径流过程中。 径流是连接补给与排泄的中间环节，地下水的水量与盐量由补给区传递到排泄区； 径流的强弱影响着含水层的水量与水质的形成过程。 研究地下水的径流包括： 径流方向、径流强度、径流量等,34,Ch3 岩溶工程地质研究,1 概述 2 碳酸盐岩的溶蚀机理 3 影响岩溶发育的因素 4 岩溶区水库渗漏问题 5 岩溶地基稳定问题 6 岩溶区环境问题,35,36,1 概述,定义 岩溶:地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫
13、岩溶作用.这种作用及其所产生的地貌现象和水文地质现象的总称叫作岩溶,国际上通称喀斯特(Karst).,37,岩溶作用的表现,1.形成地下和地表的各种奇特的地貌形态 2.形成特殊的水文地质现象,38,岩溶湖形成过程,1、岩溶地区，地表上长草并有沙碎石覆盖，草和沙碎石底下是很厚的一层碳酸盐类地层。 2、岩溶-碳酸盐类地层很容易受水的溶蚀，无论来自地表渗透下来的水，还是地下水，迂到此类地层都会起着溶蚀作用。 3、岩层经溶蚀后成空洞，溶蚀愈来愈严重，空洞相应就愈来愈大，大到一定程度，因承受不了地上植被与泥沙碎石的压力时，便发生溶洞崩塌。 4、崩塌后的溶洞，逐渐的积水、储水，从而形成岩溶湖。典型的岩溶湖
14、是由碳酸盐类地层经流水的长期溶蚀所产生的岩溶,39,岩溶湖泊排列无一定方向，形状或圆形或椭圆形，有时也可呈长条形。岩溶湖一般面积不大，水深也较浅。我国岩溶湖大多分布在岩溶地貌较发育的黔、桂和滇等省（区）。,40,草海,贵州省咸宁的草海，它原是一个构造下陷而成的盆地，早期的湖泊大约形成于15万年以前，当时湖面面积达90km2以上。此后，湖面开始收缩，大约距今12000年前，湖面缩小到60km2；至距今约5900年前，湖面又缩小至30-40km2；大约距今2000-4000年间，因湖水从地下暗河流出，湖泊消亡。据史料记载，明洪武年间“诏卫兵屯兵其中”、“迄今鞠为牧草，郡民牧草其中”，说明当时已成可
15、耕可牧的坝区。19世纪50年代，草海又重现。据称“清咸丰七年（1857），七月落雨40余昼夜，山洪暴发，夹沙抱木，大部落水洞被堵，洪水无法宣泄，盆地东部被掩成湖”。因湖中滋生繁茂的水生植物，故名草海。当湖水位为海拔2170米时，水深为2-5米，湖面积为45.5km2，容积为1.4108米3。草海是我国湖面面积最大的构造岩溶洞，素有高原明珠之称。,41,路南石林,素有“天下第一奇观”之称的石林风景区。位于路南县境内，距昆明市100公里，景区由大、小石林、乃古石林、大叠水、长湖、月湖、芝云洞、奇风洞7个风景片区组成。全县共有石林面积400平方公里，是一个以岩溶地貌为主体的，在国内外知名度较高的风景
16、名胜区。,42,新疆岩溶地貌,在阿尔金山自然保护区的阿尔格山中，有一片古老的岩溶地貌，东起布喀达坂山峰，西止阿其克库勒湖，长350公里,宽2030公里，面积约1万平方公里，深藏在海拔4400米5000米的崇山峻岭之中。 那一片古老的石灰岩山经过千百年的风吹雨打，溶解分化，呈现出千奇百怪的形状。林立的石峰，有的拔地而起，直插蓝天，有的像“骆驼”、“大象”、“苍龙”、“卧虎”、“笔架”、“天桥”、“庙宇”、“点将台”、“仙人掌”、“石旗杆”、“拴马桩”，维妙维肖；还有那溶沟、石芽、甬道、走廊，更是千姿百态。 更有意思的是，阿尔格山的岩溶地貌，由于局部地区受到第四纪冰川的影响，形成了“静扫群山出，突兀撑青空”的角峰。保护区的岩溶地貌套叠冰川地貌，崖壁奇峭，幽谷深壑，冰川悬挂，气象万千。,43,地下岩溶,地下的岩溶地貌是各种溶洞，地下水中含有的碳酸钙在过饱和条件下沉积而成各种化学堆积物：从洞顶往下悬挂的叫石钟乳；从洞底往上生长的叫石笋；石钟乳和石笋相接叫石柱；洞壁上的片状沉积叫石幕。,44,统计资料,可溶性岩石在地球上的分布以碳酸盐岩最广 我国碳酸盐岩的分布面积2*106km2,占国
