水文地质学基础共40页PPT课件.ppt
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- 水文地质学 基础 40 PPT 课件
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1、水文地质学基础Fundamentals of Hydrogeology石家庄经济学院工程学院第二章第二章 地下水的赋存地下水的赋存3.1 3.1 包气带与饱水带包气带与饱水带3.2 3.2 含水层、隔水层与弱透水层含水层、隔水层与弱透水层3.3 3.3 地下水分类地下水分类3.4 3.4 潜水潜水3.5 3.5 承压水承压水3.6 3.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化3.7 3.7 上层滞水上层滞水themegallery包气带与饱水带的划分包气带与饱水带的划分 地下水面(水位)地下水面(水位):地下一定深度岩石中的空隙被重地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充满力水所充满,形成
2、一个自由水面,形成一个自由水面,称为称为地下水面地下水面,以以海拔高度表示称之海拔高度表示称之地下水位地下水位 。(一般通过打井,地下开挖来确定)(一般通过打井,地下开挖来确定)地下水面以上部分,包括毛细水带、中间带和地下水面以上部分,包括毛细水带、中间带和土壤水带,岩石中的空隙未被水充满,称为土壤水带,岩石中的空隙未被水充满,称为包气带包气带。地下水面以下部分,岩石中的空隙被水充满,地下水面以下部分,岩石中的空隙被水充满,称为称为饱水带饱水带。Company Logothemegallery包包气气带带与与饱饱水水带带地下水位地下水位Company Logothemegallery包气带包气
3、带(zone of aeration or zone of unsaturation)v特点特点:岩石空隙未被水充满岩石空隙未被水充满 是固、液、气三相介质并存介质是固、液、气三相介质并存介质 v水的存在形式(多样)水的存在形式(多样)结合水、毛细水(各种)、气态水、结合水、毛细水(各种)、气态水、(过路)(过路)重力水重力水v包气带的垂直分带包气带的垂直分带 土壤水带土壤水带 毛细水带(支持毛细水带毛细水带(支持毛细水带、毛细饱和水带毛细饱和水带)中间带(过渡带)中间带(过渡带)v包气带水的包气带水的来源来源 大气降水的入渗、地表水体的渗漏、饱水带水分上移(毛大气降水的入渗、地表水体的渗漏、
4、饱水带水分上移(毛细水进入包气带、地下水蒸发进入包气带)细水进入包气带、地下水蒸发进入包气带)Company Logothemegallery包气带包气带(zone of aeration or zone of unsaturation)v包气带水的赋存与运移包气带水的赋存与运移 受毛细力与重力的共同影响受毛细力与重力的共同影响 雨季及雨后的影响雨季及雨后的影响v包气带水的影响因素包气带水的影响因素 除受除受包气带岩性、地下水位埋深、植被发育情况及人类生包气带岩性、地下水位埋深、植被发育情况及人类生活与生产活动活与生产活动影响外,影响外,气象因素气象因素的影响极为显著。的影响极为显著。v研究包
5、气带水的重要意义研究包气带水的重要意义 包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要通道通道;“重力水重力水”通过包气带获得降水、地表水的入渗通过包气带获得降水、地表水的入渗补给补给(补充),(补充),部分水又通过包气带将水分传输,部分水又通过包气带将水分传输,蒸发蒸发,消耗出去。研究包气,消耗出去。研究包气带水盐的形成及其运动规律对阐明饱水带水的形成具有重要意带水盐的形成及其运动规律对阐明饱水带水的形成具有重要意义。义。Company Logothemegallery饱水带饱水带(saturation zone)v岩石空隙被水完全充满岩石空隙被水完
6、全充满 是二相介质(固相是二相介质(固相+液相水)液相水)v空隙中水的存在形式:空隙中水的存在形式:重力水重力水 结合水结合水 重力水:连续分布(孔隙是连通)重力水:连续分布(孔隙是连通)传递静水压力传递静水压力在水头差作用下,地下水(空隙中的水)可以连续运动在水头差作用下,地下水(空隙中的水)可以连续运动。饱水带中的重力水是开发利用或者排除的主要对象,饱水带中的重力水是开发利用或者排除的主要对象,是水文地质学研究的重点。是水文地质学研究的重点。地下开挖,坑道,巷道,基坑,打井在此带均有重地下开挖,坑道,巷道,基坑,打井在此带均有重力水涌出来力水涌出来 Company Logothemegal
7、lery 饱水岩层中,根据岩层饱水岩层中,根据岩层而进行的划分:而进行的划分:v 含水层含水层(AquiferAquifer):):是能够是能够透过透过并并给出给出相当数量水的岩层相当数量水的岩层各类砂土,砂岩等各类砂土,砂岩等 v 隔水层隔水层(AquifugeAquifuge):不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层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)裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土(致密)v 弱透水层弱透水层(AquitardAquitard):):渗透性很差,给出的水量微不足道,但在较大水力梯度渗透性很差,给出的水量微不
8、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作用下,具有一定的透水能力的岩层各种粘土,泥各种粘土,泥质粉砂岩、砂质页岩质粉砂岩、砂质页岩Company Logothemegallery定义中的模糊概念定义中的模糊概念“相当水量,微不足道,较大水力梯度相当水量,微不足道,较大水力梯度”等等 严格的严格的“是与非是与非”的逻辑思维,在很多情况下是的逻辑思维,在很多情况下是相对的和模糊相对的和模糊的概念的概念相对性的意义:相对性的意义:v 从实际应用角度来看划分的相对性从实际应用角度来看划分的相对性相当水量相当水量 满足需要就可以了。满足需要就可以了。如在某处一口井出水量如在某处一口井出水
9、量80m80m3 3/d/d,作为,作为1 1万人的万人的供水,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泉水流量0.11/s8.6m0.11/s8.6m3 3/d/d,大厂,大厂非,村用非,村用是。是。v 从理论意义来看从理论意义来看微不足道微不足道 微不足道,有时空尺度的制约微不足道,有时空尺度的制约。如华北平原早期地下水开采就是典型的例子,深层水与浅层水如华北平原早期地下水开采就是典型的例子,深层水与浅层水的开采有一粘土隔水层;开采深层,水量大,水位降低快,浅的开采有一粘土隔水层;开采深层,水量大,水位降低快,浅
10、层水向深层层水向深层“越流越流”-粘土层成为粘土层成为“透水层透水层”。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,给个隶属度糊学的研究方法,给个隶属度1 1,0 0之间,可以为之间,可以为 0.8,0.7,0.8,0.7,0.3,0.3,表示表示“透水性透水性”?岩岩层层渗渗透透性性与与时时间间尺尺度度的的关关系系54321Company Logothemegallery A B 大坝大坝 这组地层是含水层还是隔水层?这组地层是含水层还是隔水层?2.2.煤层开采,巷道(矿坑)会否有水?煤层开采,巷道(矿坑)会否有
11、水?3.3.如果需要修水库,建坝后库水是否渗漏?如果需要修水库,建坝后库水是否渗漏?4.4.从供水的需要从供水的需要如何布置勘探?如何布置勘探?含水系统含水系统Groundwater aquifer system 地下水含水系统:地下水含水系统:v 是指由隔水或相对隔水岩层圈闭的,具有统一水力联系是指由隔水或相对隔水岩层圈闭的,具有统一水力联系的含水岩系的含水岩系 v 含水系统:包含多个含水层和弱透水层,或局部隔水层含水系统:包含多个含水层和弱透水层,或局部隔水层 v 含水系统:可以进行子系统划分含水系统:可以进行子系统划分 v 含水系统的定义是从大的空间尺度研究含水层、隔水层含水系统的定义是
12、从大的空间尺度研究含水层、隔水层、与弱透水层的组合关系,是从地质成因角度对岩层与弱透水层的组合关系,是从地质成因角度对岩层的水文地质特征进行划分的分析方法的水文地质特征进行划分的分析方法(或给出的概念或给出的概念)Company LogothemegalleryABCompany Logothemegallery丘陵丘陵 倾斜平原区倾斜平原区 低平原低平原 themegalleryv 广义地下水广义地下水:赋存于地面以下岩石空隙中的水赋存于地面以下岩石空隙中的水(包气带、饱水带中的水包气带、饱水带中的水)狭义地下水:狭义地下水:地表以下饱水带岩层空隙中的水地表以下饱水带岩层空隙中的水重力水重力
13、水 v 地下水分类地下水分类:主要依据主要依据含水介质的类型(赋存空间)含水介质的类型(赋存空间)埋藏条件(赋存部位)埋藏条件(赋存部位)地下水的埋藏条件:指含水岩层在地质剖面中所处的部位及地下水的埋藏条件:指含水岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层(弱透水层)限制的情况。受隔水层(弱透水层)限制的情况。v表表3-13-1含水介质三类,埋藏三分,组合共分为含水介质三类,埋藏三分,组合共分为9 9类类 孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水包气带包气带上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水潜水潜水孔隙潜水孔隙潜水裂隙潜水裂隙潜水岩溶潜水岩溶潜水承压水承压水孔隙承压水孔隙承压水裂隙承压水裂
14、隙承压水岩溶承压水岩溶承压水 上层滞水上层滞水(a)、潜水、潜水(b)、承压水、承压水(c)abcCompany Logothemegallery一、潜水与潜水含水层概念一、潜水与潜水含水层概念 v潜水潜水:饱水带中第一个具有饱水带中第一个具有自由表面自由表面的的稳定稳定含水层中的含水层中的水。水。自由表面自由表面没有隔水顶板没有隔水顶板或或只有局部隔水顶板只有局部隔水顶板,与大,与大气直接相通,除大气压强外不受其它任何附加压强气直接相通,除大气压强外不受其它任何附加压强。稳定稳定具有一定的具有一定的空间连续性空间连续性(范围),以与(范围),以与上层滞上层滞水水区分。区分。v潜水含水层:潜水
15、含水层:赋存潜水的岩层。赋存潜水的岩层。建筑建筑房房屋时的基坑排水,大堤堤角处的散浸渗漏(潜水)屋时的基坑排水,大堤堤角处的散浸渗漏(潜水)Company Logothemegallery二、基本要素(专业术语)二、基本要素(专业术语)v潜水面潜水面(water table):潜水表面是一个自由的水面。:潜水表面是一个自由的水面。v潜水位潜水位(water level):潜水面上任一点的海拔高程。:潜水面上任一点的海拔高程。v潜水含水层厚度潜水含水层厚度:从潜水面到隔水底板的垂直距离。:从潜水面到隔水底板的垂直距离。v潜水埋藏深度潜水埋藏深度:潜水面到地面的垂直距离。:潜水面到地面的垂直距离。
16、潜水含水层厚度与潜水埋藏深度随潜水面的升降而潜水含水层厚度与潜水埋藏深度随潜水面的升降而发生相应的变化。发生相应的变化。Company Logothemegallery2 3 4 5 6 7 8 D 1 M 潜水与潜水含水层图潜水与潜水含水层图1-1-潜水含水层潜水含水层 2-2-隔水层隔水层 3 3、4 4 潜水面潜水面 潜水面潜水面 M-M-含水层厚度含水层厚度 D-D-潜水埋深潜水埋深 5-5-大气降水入渗大气降水入渗 6-6-蒸发蒸发 7-7-流向流向 8-8-泉泉 三、主要特征三、主要特征学习学习P30,总结,总结 v分布特征分布特征:分布广泛、均匀,埋藏深度小、水面自由。分布广泛、
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