地下水的储存与循环

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1、 含水层含水层 隔水层隔水层 弱透水层弱透水层一、基本概念饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而划分为：v 1、含水层（Aquifer）能够透过并给出相当数量水的岩层各类砂土，砂岩等v 2、隔水层（Aquifuge)不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密）v 3、弱透水层（Aquitard）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各种粘土，泥质粉砂岩二、概念的相对性定义中的模糊概念“相当水量，微不足道，较大水力梯度 ”等。在很多情况下是相对的和模糊的概念，相对性的意义： v 从实际应用角度来看划分的相对的

2、性相当水量 满足需要就可以了。如在某处一口井出水量80m3/d，作为1万 人的供水，非含水层；作为饮料厂、装瓶生产则为含水层。又如一个 小泉水流量0.11/s8.6m3/d，大厂非，村用是。 v 从理论意义来看微不足道 微不足道，有时空尺度的制约。 如华北平原，早期开采浅层地下水，深层水与浅层水间有一粘 土隔水层；后期开采深层水，水量大，水位降低快，浅层水向深 层“越流”-粘土层成为“透水层”。 现在进行水文地质计算、模拟时，不再简单二分了，而是用模 糊学的研究方法，给个隶属度1，0之间，可以为 0.8,0.7, 0.3,表示“透水性”？2.2 2.2 含水层含水层 隔水层隔水层 弱透水层弱透

3、水层三、构成含水层必须同时具备的基本条件 v岩石要具有能容纳重力水的空隙岩层的空隙性是构成含水层的先决条件有空隙的岩层并不一定就是含水层v有储存和聚集地下水的地质条件空隙岩层下伏有隔水层使水不能向下漏失水平方向有隔水层阻挡以免水全部流空v3具有充足的补给来源2.2 2.2 含水层含水层 隔水层隔水层 弱透水层弱透水层2.2 2.2 含水层含水层 隔水层隔水层 弱透水层弱透水层四、含水层的类型v 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：地表以下饱水带岩石空隙中的水重力水v 地下水分类： 主要依据 ）含水介质的类型（赋存空间）按含水介质的类型，地下水分为孔隙水、裂隙水

4、与岩溶水 ）埋藏条件（赋存部位）埋藏条件：指含水层在地质剖面中所处的部位及受隔水 层（或弱透水层）限制的情况。按埋藏条件，地下水分为上层滞水、潜水、承压水。 2.3 2.3 地下水分类地下水分类把上述两种分类组合起来变可得到九种复合类型的地下水， 每种类型都有各自不同的特征潜水(b)、承压水(c)、上层滞水(a)a bc承压水测压水位潜水位2.3.1 2.3.1 上层滞水上层滞水v上层滞水：当包气带存在局部隔水层(弱透水层) 时，局部隔水层(弱透水层)之上所积聚的具有自由水 面的重力水 v形成原因：大气降水或地表水下渗时，阻滞、聚集 于包气带中局部隔水层水之上2.3.1 2.3.1 上层滞水上

5、层滞水上层滞水的形成条件埋藏条件：透水性较好的岩层中夹有不透水层v较厚的砂层或砂砾石层中夹有粘土或粉质粘土 透镜体v裂隙发育、透水性好的基岩中有顺层侵入的岩 床、岩盘v岩溶发育的岩层中夹有局部非岩溶化的岩层v黄土中夹有钙质板层v寒冷地区有永冻层2.3.1 2.3.1 上层滞水上层滞水上层滞水的形成条件岩层产状一般情况下，局部隔水层的倾角不应该太大分布范围隔水层的分布范围不能太小，要有一定的面 积才利于地下水聚集2.3.1 2.3.1 上层滞水上层滞水上层滞水的特点水量受季节影响显著矿化度一般较低水质易受污染一、 潜水与潜水含水层概念 v 潜水： 地表以下，饱水带中第一个具有自由表面的稳定含水层

6、 中的水自由表面即上部没有隔水层限制，与大气直接相通 ，除大气压强外不受其它力。稳定具有一定的空间连续性（范围）以示区分上层 滞水v 潜水含水层 -赋存潜水的岩层2.3.2 2.3.2 潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层二、基本要素（专业术语） v 潜水面 (water table)潜水的自由水面 。 v 潜水位 (water level )潜水面上任一点的高程，称之为该点的潜水位。 v 潜水含水层(free aquifer )赋存潜水的岩层。 v 含水层厚度( aquifer thickness)潜水面至隔水底板的间距。 v 潜水埋深潜水面至地面的距离。 2.3.2 2.3.2 潜水与潜水含水

7、层潜水与潜水含水层潜水要素图2345678D1M潜水与潜水含水层图1-潜水含水层 2-隔水层 3、4 潜水面 潜水位 M-含水层厚度 D-潜水埋深 5-大气降水入渗 6-蒸发 7-流向 8-泉三、主要特征由于潜水面之上一般无稳定的隔水层存在， 因此具有自由表面。潜水在重力作用下，由潜水位较高处向潜水 位较低处流动潜水的分布区与补给区是一致的潜水的水位、流量和化学成分都随着地区和 时间的不同而变化2.3.2 2.3.2 潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层四、潜水等水位线图 v潜水面的形状 ：是一个向排泄区倾斜的曲面，起 伏大体与地形一致，但比地形更缓和。v潜水等水位线图：潜水位相等的各点连线。v绘

8、制方法：利用潜水位数据按一定等差间距绘制潜 水位等值线即可。类似于地形等高线的绘制。注意问题：要利用同一时期的观测水位资料绘制， 因为潜水位动态变化较大，不同时期同一点处的水位 往往是有明显差异的。 2.3.2 2.3.2 潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层四、潜水等水位线图 v潜水位等值线图的作用 确定地下水的流向：潜水总是沿水力梯度变化最 大的方向流动，即垂直于等水位线方向流动。 确定水力梯度：沿流向上任取两点，两点之间水 位差除以两点在平面上的水平间距，即为两点间平均 水力梯度。 确定潜水位埋深 ：结合地形图可以求潜水位埋 深 提供合理的取水位置 2.3.2 2.3.2 潜水与潜水含水层潜

9、水与潜水含水层四、潜水等水位线图 v潜水位等值线图的作用 推断含水层渗透性与厚度的变化：等水 位线变密处，表征含水层渗透性能的变弱或 含水层厚度的变小。相反，等水位线变疏处 ，表征含水层渗透性能的增强或含水层厚度 的变大。 判断沼泽、泉的出露 确定潜水与地表水间的关系2.3.2 2.3.2 潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层某地潜水等水位线图（平面）河河流流一、承压水定义充满于2个隔水层（或弱透水层）之间的含水层中的 水（注意：“充满”二字，否则叫无压层间水） 二、基本要素 承压含水层； 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

10、虚拟的（如图有压管） 承压高度； 补给区； 承压区； 排泄区 自溢区测压水位线与地形等高线的交点连接区2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层 Confined aquiferConfined aquifer承压水要素2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层 Confined aquiferConfined aquifer三、特征v 承压性：钻孔揭穿承压含水层隔水顶板时，承 压水会沿钻孔上升到高出含水层顶面某一高度才 静止下来。 v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 ）恢复性差埋藏区与补给区不一致2.3.

11、3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层三、特征水化学：变化较大，矿化度一般要高点，可以 保留“古老”的水v动态：比较稳定，如果分布面积大，厚度稳定 则调节能力很强v 受人为因素影响不显著，不易污染2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层四、承压水的形成条件v不透水层覆盖在透水性好的岩层上面v透水层的下部还应有稳定的隔水底板v上下隔水层之间的地下水必须充满整个 含水层2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层几种可形成承压水的岩层组合 v粘土覆盖在砂层上； v页岩覆盖在砂岩上， v页岩覆盖在溶蚀灰岩上， v致密不纯的灰岩(如泥质灰岩、硅质灰岩等

12、 )覆盖在溶隙发育的灰岩上 v致密的岩流(喷出岩层)覆盖在裂隙发育的 基岩或多孔状岩流之上。2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层五、向斜盆地中的承压水2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层六、单斜地层中的承压水v 由透水岩层和隔水层互层所组成的单斜构造，在 适宜的地质条件下可以形成单斜承压含水层，也称 为承压斜地。一般由下列构造条件形成： v透水层和隔水层相间分布的承压斜地 v含水层发生相变或尖灭形成承压斜地 v含水层被断层所阻形成承压斜地 v侵入体阻截承压斜地2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层六、单斜地层中的承压水透水层

13、和隔水层相间分布的承压斜地2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层六、单斜地层中的承压水含水层发生相变或尖灭形成承压斜地2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层六、单斜地层中的承压水含水层被断层所阻形成承压斜地2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层六、单斜地层中的承压水侵入体阻截承压斜地2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层七、承压水的等水压线图v承压水等水压线图：平面图上水压相等的 各点连线。 绘制方法：根据若干个井孔中承压水位的 高程资料绘制，把同一时间测得的水压相 同的各点用线连接起来。2.3.3 2.3

14、.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层承压水等水压线图承压水等水压线图 A地形等高线含水层顶板等高线等测压水位线A承压水自溢区AAA 七、承压水的等水压线图v承压水等水压线图的用途 判断承压水的流向、含水层岩性和厚度的变化、 水压面的倾斜坡度等，以确定合理的取水地段。 对照等水压线和地形等高线就可得知自流区和承 压区的范围及承压水位的埋深， 再与顶板等高线对照可了解各地段压力水头及承 压含水层的埋藏深度。 与上覆潜水的等水位线图综合分析，初步可以分 析出承压水与潜水之间的相互补给关系。2.3.3 2.3.3 承压水与承压含水层承压水与承压含水层2.3.4 2.3.4 承压水与潜水的相互转化

15、承压水与潜水的相互转化自然或实际条件下，潜水与承压水的划分是相对的v有时很难将某些含水层中的水划为潜水或承压水开采前潜水含水层；开采后承压含水层v潜水转化为承压水的情况：除封闭构造条件外，其它情况下的所有承压 水均是由潜水转化而来：或是潜水的侧向流入；或 是通过弱透水层接受潜水的补给；或是通过“天窗 ”接受潜水的补给。2.3.4 2.3.4 承压水与潜水的相互转化承压水与潜水的相互转化v承压水转化为潜水的情况或是承压水的侧向流出转化为潜水；或是承压水通过弱透水层排泄转化为潜水；或是承压水通过“天窗”排泄转化为潜水。例：潜水与承压水的转化2. 4 2. 4 地下水的循环地下水的循环对于供水水文地

16、质的研究范畴，研究地下水自身循 环及影响其循环的内在和外在因素具有极为重要意义2. 4 2. 4 地下水的循环地下水的循环2.4.1地下水的补给含水层自外界获得水量的作用称为补给。地下水的补给来源：1）大气降水2）地表水的渗入3）大气中水汽和土壤中水汽的凝结4）在一定条件下尚有人工补给2. 4 2. 4 地下水的循环地下水的循环2.4.1地下水的补给1）大气降水 v在很多情况下大气降水是地下水的主要补给方式 v 大气降水补给地下水的数量与降水的强度、形式、植 被、包气带岩性、地下水的埋深等密切相关。v一般当降水量大、降水过程长、地形平坦、植被繁茂 、上部岩层透水性好、地下水埋藏深度不大时，大气降