第四章地下水的赋存选编课件.ppt

1、 第四章第四章第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.1 包气带与饱水带包气带与饱水带4.2 含水层、隔水层（弱透水层）含水层、隔水层（弱透水层）4.3 含水系统及含水系统及地下水分类地下水分类4.4 潜水潜水4.5 承压水承压水4.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化4.7 上层滞水上层滞水第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存1）包气带的分层）包气带的分层 土壤水带土壤水带：接近地表，植：接近地表，植物根系发育，微生物活动较频物根系发育，微生物活动较频繁繁 毛细水带毛细水带：包气带底部由：包气带底部由地下水面支持的毛细水构成毛地下水面支持的毛细水构成毛细水带细水带 中间带中间

2、带：包气带厚度较大：包气带厚度较大时，在土壤水带与毛细水带之时，在土壤水带与毛细水带之间还存在中间带间还存在中间带4.1 包气带与饱水带包气带与饱水带4.1.1 包气带包气带2）包气带水的成分）包气带水的成分 空隙壁面吸附的空隙壁面吸附的结合水结合水 细小空隙中含有细小空隙中含有毛细水毛细水 未被液态水占据的空隙未被液态水占据的空隙中包含中包含空气空气及及气态水气态水第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存3）包气带水的）包气带水的补给补给与与排泄排泄补给补给大气大气降水降水补给补给地表水体的地表水体的渗漏渗漏地下水面（饱水带）通过地下水面（饱水带）通过毛毛细上升输送细上升输送的水分的水分地下水

3、蒸发形成的地下水蒸发形成的气态水气态水 包气带水的赋存与运移受包气带水的赋存与运移受毛细力与重力毛细力与重力的共同影响。的共同影响。毛细力毛细力将水分输向空隙细小与含水量较低的部位，在蒸发将水分输向空隙细小与含水量较低的部位，在蒸发影响下，影响下，毛细力毛细力常将水分由包气带下部输向常将水分由包气带下部输向上部上部；重力重力则使水分则使水分下移下移。降雨以后，一定深度以下的包气带。降雨以后，一定深度以下的包气带水下渗补给饱水带。水下渗补给饱水带。排排泄泄第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4）影响）影响包气带包气带厚度厚度、含水量含水量及其及其水盐水盐运动运动的因素的因素气象气象水文水文因素

4、因素：气温；气温；降水，蒸发降水，蒸发 影响包气带的含水量及其水、盐运动影响包气带的含水量及其水、盐运动植被植被：天然天然的的湿地湿地、森林森林、人工草坪人工草坪。一方面，一方面，滞留地表坡流滞留地表坡流，有利于降水入渗；另一方面，有利于降水入渗；另一方面，植物蒸腾消耗植物蒸腾消耗包气带水。包气带水。人类活动人类活动：灌溉、人工抽取地下水灌溉、人工抽取地下水岩性：岩性：控制毛细上升高度与速度从而影响潜水蒸发控制毛细上升高度与速度从而影响潜水蒸发第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存5）研究包气带的意义）研究包气带的意义通道作用：通道作用：包气带是包气带是饱

5、水带饱水带与与大气圈、地表水圈大气圈、地表水圈联系必经的通道。联系必经的通道。饱水带通过包气带获得大气降水和地表水的补给，又饱水带通过包气带获得大气降水和地表水的补给，又通过包气带蒸发与蒸腾排泄到大气圈。通过包气带蒸发与蒸腾排泄到大气圈。意义意义：研究包气带水盐的形成及运动规律对研究包气带水盐的形成及运动规律对阐明饱水带水阐明饱水带水的形成的形成具有重要意义具有重要意义；对研究对研究农作物的需水、环境地质等问题农作物的需水、环境地质等问题也有重要意也有重要意义义第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.1.2 饱水带饱水带特征特征：岩石空隙全部为岩石空隙全部为液态水所充满液态水所充满。饱水带中

6、的饱水带中的水体是连续分布水体是连续分布的，能够的，能够传递静水压力传递静水压力，在水头差的作用下，可以在水头差的作用下，可以发生连续运动发生连续运动。饱水带岩层按其透过和给出水的能力，可分为饱水带岩层按其透过和给出水的能力，可分为含水层含水层和和隔水层隔水层、弱透水层。、弱透水层。岩层岩层渗透性渗透性透水层透水层不透水层不透水层饱含水饱含水含水层含水层隔水层隔水层弱透水层弱透水层本身不给水本身不给水垂向透水垂向透水第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.1 包气带与饱水带包气带与饱水带4.2 含水层、隔水层（弱透水层）含水层、隔水层（弱透水层）4.3 含水系统及含水系统及地下水分类地下水分

7、类4.4 潜水潜水4.5 承压水承压水4.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化4.7 上层滞水上层滞水 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（Aquifer）：）：是能够是能够并并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（Aquiclude)：不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层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（Aquitard）：）：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、砂质页岩第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存Company L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“是与非”的逻辑思维，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。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0.1

9、1/s8.6m3/d，大厂非，村用是。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。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”？第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存 对于一些对于一些渗透性相当差的岩层，在一般的渗透性相当差的岩层，在一般的供水排水供水排水中中他们所能他们所能提供的水量提供的水量微不足道，视乎可以看作微不

10、足道，视乎可以看作隔水层隔水层；但是，当发生但是，当发生越流越流（相邻含水层通过其间的弱透水层发生水相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换量交换）时，由于驱动水流的时，由于驱动水流的水力梯度大水力梯度大且发生渗透的且发生渗透的过水过水断面断面很大，越流交换的很大，越流交换的水量相当可观水量相当可观，此时，此时，再称作隔水再称作隔水层就不合适了。层就不合适了。【代表】代表】在平原区：在平原区：粉质粘土层粉质粘土层，粉质亚粘土层粉质亚粘土层，淤淤泥质粉质粘土层泥质粉质粘土层和和亚砂土层亚砂土层等；等；在坚硬岩石地区：一些在坚硬岩石地区：一些微裂隙、节理发育微裂隙、节理发育的的泥岩层泥岩层、页岩层

11、、砂砾岩层页岩层、砂砾岩层等。等。弱透水层（相对隔水层）弱透水层（相对隔水层）第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存含水层、隔水层概念的含水层、隔水层概念的相对性相对性（岩层（岩层渗透性能渗透性能的相对性）的相对性）利用利用地下水的工作地下水的工作供水水源供水水源（需要需要水量水量）A）在利用地下水供水时，某一岩层能够给出的水量）在利用地下水供水时，某一岩层能够给出的水量较小，对于较小，对于水源丰沛、需水量很大的地区水源丰沛、需水量很大的地区，由于远不能满，由于远不能满足供水需求，而被足供水需求，而被视为隔水层视为隔水层；B）在）在水资源匮乏、需水量较小的地区水资源匮乏、需水量较小的地区，就可

12、以被，就可以被视视为含水层为含水层。满足需要就可以了。如在某处一口井出水量满足需要就可以了。如在某处一口井出水量80m3/d，作为，作为1万人的供水，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，大厂非，村用非，村用是。是。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存含水层、隔水层概念的含水层、隔水层概念的相对性相对性（岩层（岩层渗透性能渗透性能的相对性）的相对性）排除排除地下水的工作地下水的工作工程防渗工程防渗（杜绝杜绝水量）水量）如某种岩层的渗透性较低，从如某种岩层的渗透性较低

13、，从供水的角度供水的角度来说，它被来说，它被视作隔水层；但是从视作隔水层；但是从水库渗漏、核废料渗漏的角度水库渗漏、核废料渗漏的角度出发，出发，这种渗漏量就不容忽视，依旧视作隔水层就不合适了。这种渗漏量就不容忽视，依旧视作隔水层就不合适了。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存时间尺度时间尺度：m3tIKtVtQWm3/sm/sm/sm2ssm2s 在讨论油气二次运移这种时间尺度很大的水文地质过在讨论油气二次运移这种时间尺度很大的水文地质过程时，流体能够穿越所有的地层。从整体上说，地层具有程时，流体能够穿越所有的地层。从整体上说，地层具有水力连续性。水力连续性。如上图：如上图：有有5个含水层被

14、个含水层被4个弱透水层所阻隔。个弱透水层所阻隔。当在含水层当在含水层3中抽水时，中抽水时，短期内短期内相邻的含水层相邻的含水层2与与4的的水位均未变动，图中所示水位均未变动，图中所示a的范围构成一个有水力联系的的范围构成一个有水力联系的单元。单元。当当抽水持续抽水持续时，最终影响将波及图中时，最终影响将波及图中b所示范围，这所示范围，这时时5个含水层与个含水层与4个弱透水层构成一个发生统一水力联系的个弱透水层构成一个发生统一水力联系的单元。单元。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存岩石的各向异性岩石的各向异性：以沉积岩为例，由于不同岩性层的互层，有的层次发以沉积岩为例，由于不同岩性层的互层，

15、有的层次发育裂隙或溶穴，垂直方向上是隔水的，但在顺层的方向上育裂隙或溶穴，垂直方向上是隔水的，但在顺层的方向上都是透水的。都是透水的。例如，例如，薄层页岩薄层页岩和和石灰岩石灰岩互层时，页岩中互层时，页岩中裂隙接近闭裂隙接近闭合合，灰岩中，灰岩中裂隙与溶穴发育裂隙与溶穴发育，便成为典型的顺层透水而垂，便成为典型的顺层透水而垂直层面隔水的岩层。直层面隔水的岩层。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存含水层、隔水层概念的含水层、隔水层概念的相对性相对性（岩层（岩层渗透性能渗透性能的相对性）的相对性）研究区太原组一-四灰灰岩对比图 第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.2.3构成含水层必须具备的

16、构成含水层必须具备的3 3个条件个条件岩层必须有岩层必须有储水空间储水空间 即应有孔隙、裂隙和溶隙（穴）等即应有孔隙、裂隙和溶隙（穴）等空隙空隙。这是储存地下。这是储存地下水的前提条件。水的前提条件。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存具备保存住地下水的地质构造（具备保存住地下水的地质构造（储水构造储水构造）在透水性良好的岩层下有隔水层（弱透水层）的存在，在透水性良好的岩层下有隔水层（弱透水层）的存在，以免重力水以免重力水向下向下全部漏失；全部漏失；或在或在水平方向水平方向上有隔水层阻挡，以免全部漏空。上有隔水层阻挡，以免全部漏空。要有足够的水源（要有足够的水源（良好的补、排条件良好的补、排

17、条件）使储水空间能不断地获得补给，方能成为含水层。使储水空间能不断地获得补给，方能成为含水层。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.1 包气带与饱水带包气带与饱水带4.2 含水层、隔水层（弱透水层）含水层、隔水层（弱透水层）4.3 含水系统及含水系统及地下水分类地下水分类4.4 潜水潜水4.5 承压水承压水4.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化4.7 上层滞水上层滞水1 1地下水系统概念的产生地下水系统概念的产生系统的思想与方法系统的思想与方法渗入到水文地质领域渗入到水文地质领域地下水系统地下水系统。水文地质的发展水文地质的发展：水量（稳定流：水量（稳定流非稳定流非稳定流越流

18、）越流）水质水质生态环境问题。生态环境问题。研究范围研究范围：一口井附近：一口井附近整个含水层整个含水层相邻的含水层和弱透相邻的含水层和弱透水层水层地下水系统地下水系统生态环境系统。生态环境系统。将若干个含水层连同期间的弱透水层（相对隔水层）合在一将若干个含水层连同期间的弱透水层（相对隔水层）合在一起看作一个完整的单元起看作一个完整的单元系统系统含水层系统（含水系统）。含水层系统（含水系统）。近年来，随着地下水的污染、水环境的恶化，人们愈来愈重近年来，随着地下水的污染、水环境的恶化，人们愈来愈重视地下水中溶质运移的研究，与此相关，提出了视地下水中溶质运移的研究，与此相关，提出了地下水流地下水流

19、动系统。动系统。4.3.1 含水系统含水系统2 2地下水系统的概念地下水系统的概念地下水含水系统地下水含水系统是指由隔水或相对隔水岩层圈闭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。（含水层组）的，具有统一水力联系的含水岩系。（含水层组）含水系统含水系统是包容的容器。赋存于含水系统中的地下水是一是包容的容器。赋存于含水系统中的地下水是一个整体，含水系统任一部分加入水量个整体，含水系统任一部分加入水量(接受补给接受补给)或减少或减少(天然排泄和人为开采天然排泄和人为开采)水量，影响将波及此整体的各个部水量，影响将波及此整体的各个部分。由此可见，具有统一水力联系的含水系统，是一个分

20、。由此可见，具有统一水力联系的含水系统，是一个对对外界激励作出整体响应外界激励作出整体响应的系统，是相对独立而又统一的的系统，是相对独立而又统一的水水量、量、盐盐量和量和热热量均衡单元，是地下水资源评价、开发和管量均衡单元，是地下水资源评价、开发和管理的功能单元理的功能单元 。a a山前洪积平原含水系统山前洪积平原含水系统 b b基岩构成的独立的含水系统基岩构成的独立的含水系统c c岩相变化导致隔水层尖灭岩相变化导致隔水层尖灭d d多个含水层的水力联系多个含水层的水力联系a,c,da,c,d多个含水层构成的含水系统多个含水层构成的含水系统 e.e.构造封闭的含水系统构造封闭的含水系统只有通过各

21、种途径查明含水层之间的水力联系状况后，才可能正确地只有通过各种途径查明含水层之间的水力联系状况后，才可能正确地圈划含水系统。此外，含水系统存在级次性。圈划含水系统。此外，含水系统存在级次性。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.3.2 地下水分类地下水分类广义广义：指赋存于地面以下岩土空隙中的水：指赋存于地面以下岩土空隙中的水狭义狭义：指赋存于饱水带岩土空隙中的水：指赋存于饱水带岩土空隙中的水重力水重力水包括：包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水包括：包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水地下水地下水概念概念的从的从“狭义狭义”“”“广义广义”从只研究从只研究“重力水重力水”研究研究“包

22、气带水包气带水&重力水重力水”水文地质学从研究水文地质学从研究“地壳浅层地下水地壳浅层地下水”研究研究“地下水地下水圈圈”第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存埋藏条件埋藏条件：指含水岩层在：指含水岩层在地质剖面地质剖面中所处的部位及受隔中所处的部位及受隔水层（弱透水层）限制的情况。水层（弱透水层）限制的情况。上层滞水上层滞水(perched groudwater)、潜水、潜水(unconfined groudwater)、承压水、承压水(confined groudwater).第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存含水介质（空隙）特征：含水介质（空隙）特征：孔隙水、裂隙水、岩溶水孔隙水、裂

23、隙水、岩溶水孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水上层上层滞水滞水土壤水土壤水局部粘性土隔水层局部粘性土隔水层上上季节性季节性存在的重存在的重力水（上层滞水）力水（上层滞水）及悬留毛细水及重及悬留毛细水及重力水力水裂隙岩层浅部裂隙岩层浅部季节季节性性存在的重力水及存在的重力水及毛细水毛细水裸露岩溶化岩层上裸露岩溶化岩层上部岩溶通道中部岩溶通道中季节季节性性存在的重力水存在的重力水潜水潜水各类松散沉积物浅各类松散沉积物浅部的水部的水裸露于地表的裸露于地表的各类各类裂隙岩层裂隙岩层中的水中的水裸露于地表的裸露于地表的岩溶岩溶化岩层化岩层中的水中的水承压承压水水山间盆地及平原松山间盆地及平原松散沉积物

24、深部的水散沉积物深部的水组成构造盆地、向组成构造盆地、向斜构造或单斜断块斜构造或单斜断块的被掩覆的的被掩覆的各类裂各类裂隙岩层隙岩层中的水中的水组成构造盆地、向组成构造盆地、向斜构造或单斜断块斜构造或单斜断块的被掩覆的的被掩覆的岩溶化岩溶化岩层岩层中的水中的水第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.1 包气带与饱水带包气带与饱水带4.2 含水层、隔水层（弱透水层）含水层、隔水层（弱透水层）4.3 含水系统及含水系统及地下水分类地下水分类4.4 潜水潜水4.5 承压水承压水4.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化4.7 上层滞水上层滞水第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存第四章第

25、四章 地下水的赋存地下水的赋存4.4 潜水潜水1）概念）概念 潜水潜水：饱水带中第：饱水带中第一个具有一个具有自由表面自由表面且有且有一定规模一定规模的含水层中的的含水层中的水称作潜水。水称作潜水。潜水潜水没有隔水顶板没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板或只有局部的隔水顶板 潜水面潜水面：潜水的表面为自由水面，称作潜水面：潜水的表面为自由水面，称作潜水面 潜水潜水含水层厚度含水层厚度：从：从潜水面潜水面到到隔水底板隔水底板的距离的距离 潜水埋藏潜水埋藏深度深度：潜水面潜水面到到地面地面的距离的距离第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存2）补给补给(大气降水、地表水大气降水、地表水下伏含水层越流、

26、下伏含水层越流、人工补给人工补给)3）排泄：排泄：径流排泄径流排泄(泉溢流地表泉溢流地表)蒸发排泄、植物蒸腾蒸发排泄、植物蒸腾 潜水与大气圈及地表水圈的密切联系性，潜水与大气潜水与大气圈及地表水圈的密切联系性，潜水与大气圈及地表水圈的联系通道是包气带，影响包气带水分的因圈及地表水圈的联系通道是包气带，影响包气带水分的因素都影响潜水。气象、水文因素对潜水影响显著。素都影响潜水。气象、水文因素对潜水影响显著。4）动态变化）动态变化第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存5）潜水特征）潜水特征没有隔水顶板，具有自由的水面没有隔水顶板，具有自由的水面潜水分布区与补给区常常一致潜水分布区与补给区常常一致

27、湿润气候湿润气候（补给丰富）及（补给丰富）及地形切割强烈地形切割强烈（利于径流）的地区，有（利于径流）的地区，有利于潜水的径流排泄，往往形成含盐量不高的淡水。利于潜水的径流排泄，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候干旱气候下，由细颗粒组成的下，由细颗粒组成的盆地平原盆地平原，潜水的蒸发排泄为主，潜水的蒸发排泄为主，常形成含盐高的咸水。常形成含盐高的咸水。潜水缺乏上覆隔水层，容易污染；由于交替循环迅速，自净修潜水缺乏上覆隔水层，容易污染；由于交替循环迅速，自净修复能力强复能力强潜水的水位、水量、水质等动态潜水的水位、水量、水质等动态变化与气象水文、地形等因素密切变化与气象水文、地形等因素密切相关，

28、动态变化明显。相关，动态变化明显。埋藏浅，易于开发，重要水源埋藏浅，易于开发，重要水源第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存6）水文地质剖面图）水文地质剖面图第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存6）水文地质剖面图）水文地质剖面图第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存6）水文地质剖面图）水文地质剖面图7）潜水等水位线图）潜水等水位线图潜水等水位线图潜水等水位线图：将潜水位相等的各点连线，得到潜水等水位线图。：将潜水位相等的各点连线，得到潜水等水位线图。该图与各种等值线图，例如等高线图类似，能反映潜水面形状该图与各种等值线图，例如等高线图类似，能反映潜水面形状潜水位潜水位：潜水面上任一点的高程称

29、为该点的潜水位：潜水面上任一点的高程称为该点的潜水位陕西咸阳兴平市地形等高线图（三维）陕西咸阳兴平市地形等高线图（三维）*市地形等高线图（三维）市地形等高线图（三维）*市地形等高线图市地形等高线图*市市1990年潜水等水位线年潜水等水位线图图式中：两孔间的水平距离；插值点与k1孔（低水位孔）间的水平距离；两孔间的水位差；插值点与k1孔（低水位孔）间的水位差。1221yyxx2x1x2y1y第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存确定潜水的流向确定潜水的流向第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存水面坡度水面坡度：相邻两条等水位线的水位差除以其：相邻两条等水位线的水位差除以其水平距离水平距离水力梯度

30、水力梯度：沿渗透途径水头损失与：沿渗透途径水头损失与相应渗透途径长度相应渗透途径长度的比值的比值当潜水面当潜水面坡度不大坡度不大时，潜时，潜水面坡度水面坡度可视为潜水可视为潜水水力梯度水力梯度hLS确定潜水面的水面坡度确定潜水面的水面坡度第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存判断潜水和地表水的补排关系判断潜水和地表水的补排关系第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存确定泉水出露位置和沼泽化范围确定泉水出露位置和沼泽化范围第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存 确定潜水埋藏深度（结合地形等高线图）确定潜水埋藏深度（结合地形等高线图）确定含水层厚度（结合隔水底板

31、等高线图）确定含水层厚度（结合隔水底板等高线图）取水工程取水工程最好布置在潜水流汇合的地区（最好布置在潜水流汇合的地区（点点工程取水）工程取水）;或潜水集中排泄的地段。取水建筑物排列方向一般应垂或潜水集中排泄的地段。取水建筑物排列方向一般应垂直地下水流向，即与等水位线相一致。（直地下水流向，即与等水位线相一致。（线状线状工程取水）工程取水）第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.1 包气带与饱水带包气带与饱水带4.2 含水层、隔水层（弱透水层）含水层、隔水层（弱透水层）4.3 含水系统及含水系统及地下水分类地下水分类4.4 潜水潜水4.5 承压水承压水4.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压

32、水的相互转化4.7 上层滞水上层滞水第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存 承压水承压水：充满于两个：充满于两个稳定稳定隔水层（弱透水层）之间的隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水含水层中的水 隔水隔水顶顶板：承压含水层上部的隔水层（弱透水层）板：承压含水层上部的隔水层（弱透水层）隔水隔水底底板：下部的隔水层（弱透水层）板：下部的隔水层（弱透水层）承压承压含水层厚度含水层厚度：隔水顶板与隔水底板之间的距离：隔水顶板与隔水底板之间的距离 承压区与非承压区承压区与非承压区 承压承压高度高度：钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离：钻孔中静止水位到含水层顶面之间的

33、距离称称为承压高度为承压高度 测压水位测压水位：井中：井中静止静止水位的高程就是承压水在该点的水位的高程就是承压水在该点的测压水位测压水位4.5 承压水承压水1）概念概念第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存承压承压盆盆地：地：向向斜构造构成的向斜盆地蓄水构造。斜构造构成的向斜盆地蓄水构造。承压水的埋藏条件承压水的埋藏条件承压承压斜斜地：地：单单斜构造构成的单斜蓄水构造。斜构造构成的单斜蓄水构造。承压承压盆地盆地类型：正地形负地形类型：正地形负地形 当蓄水构造与地形一致时，称正地形，此时，下层承压水位高于上层当蓄水构造与地形一致时，称正地形，此时，下层承压水位高于上层承压水位。反之称负地形，其

34、下层承压水位低于上层承压水位。承压水位。反之称负地形，其下层承压水位低于上层承压水位。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存封闭封闭型向斜储水构造型向斜储水构造第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存开放开放型向斜储水构造型向斜储水构造第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存承压承压斜地斜地类型：断块构造类型：断块构造承压区承压区补给补给排泄区排泄区排排泄泄区区承压区承压区补补给给区区断层不导水断层不导水断层导水断层导水第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存承压承压斜地斜地类型：含水层尖灭类型：含水层尖灭第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存2）补给与排泄补给与排泄方式方式补给：大气降水及地表水体

35、入渗；补给：大气降水及地表水体入渗；从其它含水层从其它含水层越流越流补给补给排泄：泉；径流；向其它含水层排泄：泉；径流；向其它含水层越流越流排泄排泄注：无蒸发方式的排泄注：无蒸发方式的排泄3）水质：取决于水质：取决于埋藏条件埋藏条件及其及其与外界联系的程度与外界联系的程度 与外界联系愈密切，参加水循环愈积极，承压水的水与外界联系愈密切，参加水循环愈积极，承压水的水质就愈接近于入渗的大气降水与地表水，通常为含盐量低质就愈接近于入渗的大气降水与地表水，通常为含盐量低的淡水。与外界联系差，水循环缓慢，水的含盐量就高。的淡水。与外界联系差，水循环缓慢，水的含盐量就高。承压水不像潜水那样容易污染，但是一

36、旦污染后则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很难使其净化4）等测压水位线图等测压水位线图确定承压水的流向和水力梯度确定承压水的流向和水力梯度等测压水位线图通常要附以含水层顶板等高线图，为等测压水位线图通常要附以含水层顶板等高线图，为了满足打井取水等目的了满足打井取水等目的定义定义：将：将某一承压含水层某一承压含水层测压水位相等的各点连线测压水位相等的各点连线第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存5）判断承压含水层和其它水体的补给关系判断承压含水层和其它水体的补给关系 任一承压含水层任一承压含水层接受接受其它水体的其它水体的补给补给必须同时具备两必须同时具备两个条件：个条件

37、：其它水体（地表水，潜水或其它承压含水层）其它水体（地表水，潜水或其它承压含水层）的水位必须高出此承压含水层的测压水位的水位必须高出此承压含水层的测压水位其它水体与该含水层之间必须有联系通道其它水体与该含水层之间必须有联系通道反反之之第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存6）潜水含水层与承压含水层在接受补给或进行排泄时对潜水含水层与承压含水层在接受补给或进行排泄时对水量增减的反应水量增减的反应不同之处不同之处水量增加（接受补给）水量增加（接受补给）水量减少水量减少（进行排泄）（进行排泄）潜水潜水含水层含水层潜水位抬高潜水位抬高、含水层厚度加大含水层厚度加大水位降低，厚水位降低，厚度变小度变小承

38、压承压含水层含水层测压水位上升，孔隙水压力增测压水位上升，孔隙水压力增加，受隔水顶板的限制，厚度加，受隔水顶板的限制，厚度增加不明显，水的密度加大，增加不明显，水的密度加大，有效应力降低，空隙度增大。有效应力降低，空隙度增大。增加的水量通过水的密度加大增加的水量通过水的密度加大及含水层空隙的增加而容纳及含水层空隙的增加而容纳测压水位降低，测压水位降低，水的密度变小，水的密度变小，含水介质空隙含水介质空隙减小减小第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存7）承压含水层的承压含水层的贮水系数贮水系数 VS 潜水含水层的潜水含水层的给水度给水度定义：定义：承压含水层测压水位下降（或上升）一个单位深承压含

39、水层测压水位下降（或上升）一个单位深度，单位水平面积含水层释出（或储存）的水的体积。度，单位水平面积含水层释出（或储存）的水的体积。承压水与潜水承压水与潜水释水机理不同点释水机理不同点：承压水与潜水相比，参数的定义相似，但释水的机理不同：承压水与潜水相比，参数的定义相似，但释水的机理不同：a.a.潜水：水位下降时，释出的水来自部分空隙的排水（水潜水：水位下降时，释出的水来自部分空隙的排水（水的疏干），含水层厚度变小，的疏干），含水层厚度变小，：0.02 0.350.02 0.35；b.b.承压水：测压水位下降时，释出的水来自水体积膨胀，承压水：测压水位下降时，释出的水来自水体积膨胀，含水介质的

40、压密，参数与厚度有关，含水介质的压密，参数与厚度有关，S S：0.005 0.000050.005 0.00005，较潜水小较潜水小1 31 3个数量级。开采承压含水层往往会形成大面个数量级。开采承压含水层往往会形成大面积的测压水位的大幅度下降积的测压水位的大幅度下降甚至形成大范围的水位甚至形成大范围的水位降落漏降落漏斗斗。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.1 包气带与饱水带包气带与饱水带4.2 含水层、隔水层（弱透水层）含水层、隔水层（弱透水层）4.3 含水系统及含水系统及地下水分类地下水分类4.4 潜水潜水4.5 承压水承压水4.6 潜水与承压

41、水的相互转化潜水与承压水的相互转化4.7 上层滞水上层滞水4 4.6 6 潜水与承压水的相互转换潜水与承压水的相互转换 在自然或实际条件下，潜水与承压水的划分是相对的。在自然或实际条件下，潜水与承压水的划分是相对的。在自然与人为条件下，潜水与承压水经常处于相互转在自然与人为条件下，潜水与承压水经常处于相互转化之中，除了构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水化之中，除了构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水层外，层外，所有承压水最终都是由潜水转化而来所有承压水最终都是由潜水转化而来；或；或由补给区由补给区的潜水侧向流入的潜水侧向流入，或，或通过弱透水层接受潜水的补给通过弱透水层接受潜水的补给。在

42、复杂条件下，很难将某些含水层中的水划定为潜水在复杂条件下，很难将某些含水层中的水划定为潜水或承压水或承压水 。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.6 潜水与承压水的潜水与承压水的相互转化相互转化如山前倾斜平原分布着潜水，进入平原后，弱透水的粘土层如山前倾斜平原分布着潜水，进入平原后，弱透水的粘土层与砂层互层，形成承压水。与砂层互层，形成承压水。在这类孔隙水系统中：从山前在这类孔隙水系统中：从山前平原（水平方向）；平原（水平方向）；潜水潜水承压水承压水潜水（排泄）。潜水（排泄）。平原区（垂向上）：承压性自上而下逐渐增强。平原区（垂向上）：承压性自上而下

43、逐渐增强。作为分类，潜水与承压水的界限是十分明确的，但自然作为分类，潜水与承压水的界限是十分明确的，但自然界的情况是复杂的，具体问题要具体分析（有过度：微承压界的情况是复杂的，具体问题要具体分析（有过度：微承压水）。水）。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存山前孔隙含水系统山前孔隙含水系统基岩组成的自流斜地基岩组成的自流斜地第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.1 包气带与饱水带包气带与饱水带4.2 含水层、隔水层（弱透水层）含水层、隔水层（弱透水层）4.3 含水系统及含水系统及地下水分类地下水分类4.4 潜水潜水4.5 承压水承压水4.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化4

44、.7 上层滞水上层滞水第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4.7 上层滞水上层滞水1）定义）定义当包气带存在局部隔水层（弱透水层）时，局部隔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）上会积聚具有自由水面的重力水，这层（弱透水层）上会积聚具有自由水面的重力水，这便是上层滞水。便是上层滞水。第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存 上层滞水分布局限。如松散沉积物的粘性透镜体，裂上层滞水分布局限。如松散沉积物的粘性透镜体，裂隙岩层局部风化壳，以及浅表岩溶发育带。隙岩层局部风化壳，以及浅表岩溶发育带。在岩溶地区，在岩溶地区，上层滞水的出现上层滞水的出现主要是主要是岩性变化岩性变化的

45、结果。的结果。当岩溶发育的岩层被较厚的非岩溶化岩层所隔开时，上下当岩溶发育的岩层被较厚的非岩溶化岩层所隔开时，上下两层岩溶化岩层可能各自发育一套溶洞系统。此时，上层两层岩溶化岩层可能各自发育一套溶洞系统。此时，上层的岩溶水就具有上层滞水的性质。的岩溶水就具有上层滞水的性质。2）补给排泄特点）补给排泄特点 上层滞水分布最接近地表，接受大气降水的补给，通上层滞水分布最接近地表，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。过蒸发或向隔水底板（弱透水层底板）的边缘下渗排泄。雨季获得补充，积存一定水量。旱季水量逐渐耗失。雨季获得补充，积存一定水量。旱季水量逐渐耗失。3）存在意

46、义（作为水源）存在意义（作为水源）第四章第四章 地下水的赋存地下水的赋存4）工程问题）工程问题 基坑开挖后，基坑涌水流砂现象，边坡坍塌，使得基坑开挖后，基坑涌水流砂现象，边坡坍塌，使得地基土很难处理，给施工造成了很大困难，给经济上造地基土很难处理，给施工造成了很大困难，给经济上造成了很大浪费。成了很大浪费。上层滞水易污染，污染后对建筑物钢筋及刚结构的上层滞水易污染，污染后对建筑物钢筋及刚结构的腐蚀。腐蚀。李光耀李光耀.浅析北京地铁苏州街站上层滞水处理经验及教训浅析北京地铁苏州街站上层滞水处理经验及教训J.J.大众科技大众科技.2006.2006（1 1）.人有了知识，就会具备各种分析能力，人有

47、了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。