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1、 水文地质学.酉地下水的研究对象：饱和带水和非饱和带水。 地下水的功能： 宝贵的资源、 重要的地质营力、 不可忽视的致灾因子、活跃灵敏的生态环境因子、 极具价值的信息载体。 浅部层圈水：以液态为主，部分为固态和气态。 深部层圈水：矿物中的水以及超临界状态水。 水文循环：水文循环是发生于大气水、地表水和地壳浅部地下水之间的水分交 换。 地质循环：水的地质循环即发生在大气圈到地幔之间的水分交换。 径流：是指降雨及冰雪融水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。 地下水与地表水优缺点对比：00优点：（1）分布广泛；（2）变化稳定；（3）具有天然调节性；（4）水质良好；（5）易于开发利用缺点：1)地下水隐
2、藏于地下，查明分布规律才能利用；2)一旦污染，需要花费相当长时间和耗费昂贵成本。 岩石空隙：是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，决定着岩土储容、滞留、 释出以及传输水的性能。孔隙 存在于松散的或未完全胶结的岩土颗粒之间或颗粒集合体之间的 空隙。 裂隙 岩石形成以后，由于各种内、外营力的作用，使岩石遭到破坏而 形成的空隙。 溶穴 可溶岩石在地下水的溶蚀作用下形成。必须在原有空隙、裂隙发育 基础上产生的。 孔隙度（n）：某一体积岩土（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。 影响因素：颗粒排列方式、 颗粒分选程度、 颗粒形状 、 胶结填充、对于粘性土，还与结构孔隙、
3、次生孔隙有关。 岩土中水存在形式： 结合水（矿物表面结合水（强结合水、弱结合水） ） 、 液态水（重力水、毛细水） 、 固态水、 气态水。 结合水：分布在颗粒表面受静电引力大于重力，而不能在自身重力作用下发生 运动的那部分水。 与水有关的岩土性质：空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，决定着岩土储容、滞留、 释出以及传输水的性能。 容水性：岩石能容纳一定数量水的性质。用容水度表示。给水性：饱水岩石在重力作用下能自由排出一定数量水的性质。用给水度表示。 持水性：岩石在重力释水后能在空隙中保持一定数量水的性质。用持水度表 示。渗透性：岩石允许让水通过的性质。用渗透系数或单位吸水量表示。 影响
4、给水度 u 大小的因素： 1.岩性影响，有三个方面： 组成岩石的矿物成分（决定空隙的大小、多少） 、颗粒大小、级配及分选程度 、空隙情况 2.初始地下水埋藏深度3.地下水位下降速率 影响渗透性大小的因素: 对松散层: 颗粒大小、形状、分选程度、密实度、胶结情况 水质、水温、液体类型。 对坚硬岩体 ：颗粒大小、形状、分选程度、密实度、胶结情况 更取决于裂隙的几何结构特征：延伸方向、宽度、密度、长度、连通性、 充填物、裂隙面的粗糙程度等。 如何解释岩土变形破坏现象：1.当由于抽取地下水引起地下水位下降时，孔隙水压力便相应的降低，此 时可近似地认为总应力不变，减小的这一部分浮托力必然要转由土层颗粒骨
5、架 承担，土层颗粒发生位移，排列更加紧密，孔隙度降低，土层受到压密，表现 为体积的减小，高程损失，即地面沉降变形。2.岩土体存在不连续面，当天然 因素或人为因素使得不连续面的地下水位抬升，孔隙水压力增加，有效应力降 低，不连续面的抗剪力降低，岩土体可能因重力作用，发生滑坡或坍塌等。地下水的分类： （潜水、承压水、上层滞水。 ）或（孔隙水、裂隙水、岩溶水。 ） 越流：是指相邻含水层通过其间的相对隔水层发生水量交换。 潜水等水位线图：将潜水位相等的各点连线，得到潜水等水位线图，可以说明 潜水流向及地表水的补给排泄关系等。 潜水位：潜水面上任一点的高程称为该点的潜水位 地下水运动规律： 1.地下水在
6、复杂的多孔介质中运动； 2.流速较缓慢； 3.稳定流与非稳定流（地下水的各个运动要素（水位、流速、流向等）不 随时间 改变时，称作稳定流。否则为非稳定流。 ） ； 达西定律达西定律：Q-渗透流量(L3T-1)； w-过水断面(L2)； h-水头损失(水头差，L)； L-渗透途径(L)； K-渗透系数(LT-1)； I-水力坡度(无量纲) 渗透系数（K）:岩石渗透性能的定量指标，在数值上等于单位水力梯度条件下 的渗流速度。ne为有效空隙度，即重力水流动的空隙体积（不包括结合水占据的空间）与岩石体积之比。由于重力释水时空隙中所保持的除结合水外，还有孔角毛细水乃至悬挂毛细水，因此，有nen (孔隙度
7、) neu （给水度）流网：在渗流场的某一典型剖面或切面上，由一系列等水位线与流线组成的网 格。注：a. 根据流线方向可以看出任一点的流向；b. 根据等水头线可以看出任一点水位的变化；c. 流线的密疏可以反映地下径流的强弱；d. 等水头线的密疏则说明水力梯度的大小，说明流速大小。 流网的性质 ：a. 在各向同性介质中，流网为正交网格。 （水沿水力梯度最大的方向运动）b. 对于稳定流，流线与迹线重合；c. 对于稳定流，流网不随时间变化。 流网按介质类型划分：（1）同一点各方向上渗透性相同的介质称为各向同性介质；（2）同一点各方向上渗透性不同的介质称为各向异性介质；均质、非均质：指渗透系数 K 与
8、空间坐标的关系，即不同点的渗透系数 K 是否相同；各向同性、各向异性：指同一点不同方向的渗透系数 K 是否相同； 流网的用途1）由等水头线可知地下水分布状况地下水位标高；埋深：注意河间地块水位变化特点。靠近分水岭打井，水位埋深随井深增 大而增大；靠近河谷打井，水位埋深随井深增大而减小。2）由流线可知地下水流动方向疏密变化可知流速变化，流线运动轨迹得知水质情况。3）判断水文地质条件含水层相对导水性能（厚度、渗透性）边界条件（隔水边界、补给和排泄边界）与河流的关系地下水的径流模式 地下水主要的气体成分常见的有 O2、 N2、CO2、CH4 及 H2S。主要离子成分七种：CO32- Cl-、SO42
9、-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+和 Mg2+。 地下水化学成分的形成作用： 溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用 、 混合作用。 溶滤作用：在水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中的过 程。溶滤作用的影响因素： 组成岩土的矿物盐类的溶解度。盐岩 NaCl 易溶，Si02 难溶解；岩土的空隙特征。致密基岩，水与矿物难以接触，难溶滤； 水的溶解能力。低矿化水的强，高矿化水的弱 水中 CO2、O2 等气体成分的含量。前者易溶碳酸盐、硅酸盐，后者易溶硫 化物；地下水的径流与交替强度。最关键的因素。 地下水补给方式：大气降水入渗、地表水入渗、凝结水入渗、其他含水
10、层或含水系统 、人 工补给。 地下水排泄方式：泉、泄流、蒸发、蒸腾、其他含水层、人工排泄等。泉的概念：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。 泉的分类：按补给泉的含水层或含水通道：上升泉、下降泉 按出露原因： 侵蚀泉、接触泉、溢流泉下降泉 侵蚀泉、断层泉、接触带泉上升泉 研究泉的意义：泉的分布：反映含水层或含水通道的分布及补给区和排泄区的位置；泉的动态：判断其补给水源类型，如上升泉为承压水补给，动态稳定；泉的标高：反映当地地下水位的标高；泉的化学成分、物理性质和气体成分：反映当地地下水水质特点和埋藏情况。 如果水温接近气温，说明含水层埋藏较浅，补给源较近；如果是
11、温泉，则来自 地下深部；泉的研究有助于判断隐伏地质构造：断层泉、接触带泉地下水含水系统：是由隔水或相对隔水边界圈围的、由含水层和相对隔水层组 合而成、内部具有统一水力联系的赋存地下水的岩系。 地下水流动系统：是指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地 下水体。 二者关系：一个大的含水系统可以包含若干个流动系统；两者都可以进一 步划分为子系统，子系统层次上，两者可以重叠；流动系统在人为活动影响下， 其规模、数量均会发生变化，变化受到大的含水系统边界的制约，通常不会越 出大的含水系统边界。 地下水动态类型 ：（根据排泄方式和水交替强度，潜水及松散沉积物浅部的承压水，可分三种 主要动态类型
12、） 渗入蒸发型：分布在干旱、半干旱地区，地形切割微弱的平原或山间盆地中 心。补给：降水、地表水入渗 （但不丰沛） 径流：微弱，水交替强度十分缓慢排泄：蒸发为主 。 动态特征：年水位变幅小而均匀；水质季节变化明显，向盐化方向发展； 土壤易盐渍化。 渗入径流型：分布在山前或山区，地形高差大，水位埋藏深。 补给：降水、地表水入渗 （丰沛） 径流：强烈，水交替强度大排泄：径流排泄为主动态特征：年水位变幅大而不均（由分水岭到排泄区，年水位变幅由大而 小） ；水质季节变化不明显，长期中地下水不断趋向淡化。渗入蒸发、径流型（弱径流型、过渡型）：分布在降水丰沛、气候湿润的平 原或盆地中心。 补给：降水、地表水
13、入渗 （丰沛） 径流：径流微弱，蒸发也微弱排泄：径流排泄为主动态特征：年水位变幅小而均匀；水质季节变化不明显，长期中地下水不 断向淡化方向发展，但发展慢。 水均衡方程式 主要考虑水量平衡，基本关系式： 储量变化 = 收入量 支出量 (W) (A) (B)洪积物：暂时性集中洪流在山前出山口地带堆积形成的一种堆积物。广泛分布 于山间盆地和山前倾斜平原地带。 地貌特征：以山口为中心，由山麓向平原盆地呈扇形展布，扇间为洼地。根据洪积扇中地下水埋深、径流条件以及水化学特征，分三个水文地质带：1、地下水深埋带（径流带、盐分溶滤带）（1）位置：扇顶；（2）地势高，潜水埋深大，强透水地层；（3）地形坡度大，水
14、力坡度大，径流强，水平排泄； （4）降水、地表水和山区基岩裂隙水补给量，动态变化大； （5） 化学成分以溶滤作用为主，HCO3Ca 型水。 2、地下水溢出带（盐分过路带） （1）位置：洪积扇中部；（2）地形变缓、颗粒变细、透水性变差，潜水雍高而接近地表，形成泉 或沼泽； （3）出现粘性土或夹层，地下水径流受阻，水平和垂直排泄； （4）接受降水与上游潜水的补给，动态变小； （5）由于蒸发，TDS 增大， HCO3-SO4 SO4- HCO3 3、地下水下沉带（垂直交替带、盐分堆积带） （1）位置：洪积扇的前缘； （2）以粘性土为主，夹有砂层， K 很小。既有潜水，又有多层承压水； （3）由于蒸发
15、和地表水的排泄，潜水埋深又略增大；（4）上部潜水接受降水补给，下部承压水接受前两个带侧向补给。径流微弱， 蒸发为主； （5） 上部潜水浓缩作用加强，TDS 增大；下部承压水水质相对好，水量大。 冲积物：经常性水流形成的堆积物。即河流沉积作用形成的堆积物。河流上、 中、下游沉积特征不同，冲积物的水文地质特征也不同。 冲积物厚度大，颗粒 细，岩性复杂，南北方差异大。裂隙水的一般特点 埋藏分布不均匀； 渗透性具有不均匀性和各向异性 ；形态多种多样：带状、脉状、网状 （带状：断层及岩浆岩接触带；网状： 若干个带状可能相互交切沟通） 运动性质十分复杂。 裂隙水的类型：成岩裂隙水、风化裂隙水、构造裂隙水。
16、 成岩裂隙水的特点 层状、脉状和带状 ；潜水，上覆有粘性土覆盖时可成为承压水 ；水质好，HCO3 型水 ；水量丰富 。 风化裂隙水特点 埋藏浅，分布广，层状裂隙水。 风化带构成潜水含水层，未风化母岩为隔水底板。被后期沉积物覆盖的古风化壳可赋存承压水。HCO3 型淡水 。水量小，就地补给就地排泄，旱季泉流量减小或干枯。 说明：寻找风化裂隙水：半风化带（充填少） ，全风化带，细粒会充填裂隙。 构造裂隙水特点 ：可形成层状、带状、脉状构造裂隙水 ；可形成潜水或承压水 ；岩溶：可溶性岩石在地下水和地面流水共同作用下，发育演化的过程以及所形 成的种种地质现象。 岩溶水：赋存并运移于岩溶化岩层中的水 岩溶发育应具备四个条件：可溶岩的存在（岩溶发育的前提） 可溶岩必须是透水的（没
