地下水基本概念PPT课件

1、 地下水的基本概念和地质作用地下水的基本概念和地质作用 地下水的类型及其特征地下水的类型及其特征 地下水资源地下水资源 岩溶地貌岩溶地貌 地下水、岩溶与农业资源地下水、岩溶与农业资源第1页/共64页8.1 The Basic Concepts of Groundwater8.2 The Types and the relevant Properties of Groundwater8.3 Groundwater Resources8.4 Karst Landscape8.5 Groundwater、Karst and Agricultural Resources第2页/共64页groundwa

2、ter: 地下水infiltrate:渗入porosity:孔隙度pore:孔隙fissure(fracture):裂隙cavity:溶穴第3页/共64页 permeability（渗透性（渗透性)aquifer（含水层）aquitard（弱透水层、半隔水层）aquiclude（隔水层）unconfined aquifer（无压含水层）confined aquifer（承压含水层） water table（潜水面）spring(泉泉)第4页/共64页recharge（补给）（补给）discharge（排泄）（排泄）precipitaion(降水）降水）combined water(结合水）结合

3、水）gravitational water(重力水）重力水）第5页/共64页8. 1 The Basic Concepts of Groundwater第6页/共64页1.The Spaces and Moisture in Rocks2. Recharge（补给）（补给）and Discharge（排泄）（排泄） of Groundwater3.The Physical Properties and Chemical Composition第7页/共64页(a)Winter Park,Florida,sinkhole;(b)sinkhole lakes in central Florida,

4、as seen from a high altitude.第8页/共64页 地下水（地下水（groundwatergroundwater）：是指）：是指存在于地面以下沉积物孔隙中或岩存在于地面以下沉积物孔隙中或岩石裂隙、溶穴中的水。石裂隙、溶穴中的水。 地下水的作用主要包括：资源、地质营力、生态环境因子、灾害因子等 第9页/共64页1. The Spaces and Moisture in Rocks（1）岩石中的空隙）岩石中的空隙 1）孔隙：）孔隙： 松散沉积物是由大小不等的颗粒组成，颗粒或颗粒集合体之间的空隙称为孔隙。 孔隙体积的多少用孔隙度表示。孔隙度是指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔

5、隙体积所占的比例。若以n表示孔隙度。第10页/共64页注意：孔隙度大小与孔隙大小不同!第11页/共64页 孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，颗粒形状及胶结充填情况。 孔隙大小取决于颗粒大小。 第12页/共64页 问题：问题： 分选性好者与分选性差者，分选性好者与分选性差者，哪个孔隙度大？哪个孔隙度大？第13页/共64页2）裂隙 裂隙是岩石的裂缝，即岩石中的节理，是在各种力作用下岩石破裂变形产生的。 按裂隙的成因可分为成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙。裂隙的多少以裂隙率表示。裂隙率（Kf）是裂隙体积Vf与包括裂隙在内的岩石体积V的比值，即Kf = (Vf / V) 100%。 第14页/

6、共64页Fractures in a rock 第八章 地下水、岩溶地貌第15页/共64页3）溶穴 可溶性岩石在地下水溶蚀下产生的空洞称溶穴。 溶穴的体积（Vk）与包括溶穴在内的岩石体积（V）的比值称岩溶率（Kk），即Kk = Vk / V 100%。第16页/共64页Spaces in rocks第17页/共64页(a)Isolated, nonconnected pores in an impermeable material;(b)pores connected to one another by a network of conduits in permeable material.第

7、18页/共64页Various kinds of porosity in rock. Porosities are indicated as percentages.第19页/共64页（2）岩石中水的存在形式）岩石中水的存在形式 岩石“骨架”中的水： 吸附水（矿物结合水） 结晶水 结构水 岩石空隙中的水：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 第20页/共64页 我们通常所说的地下水是指岩石空隙中的水。第21页/共64页1）结合水：受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水，称为结合水 。这部分水束缚于固相表面，不能在自身重力影响下运动。第22页/共64页2

8、）重力水 ： 距离固体表面更远的那部分水分子。 重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力下运动，这部分水就是重力水 第23页/共64页Combined water and gravitational water左图中椭圆形小粒代表水分子，结合水部分的水分子带正电荷一端超向颗粒；右图中箭头代表水分子所受合力方向。第24页/共64页（3）岩石的水理性质）岩石的水理性质1）容水性 指岩石能容纳一定水量的 性能。用容水度表示。 2）含水性 岩石空隙中含有水的特性。 3）给水性 4）持水性 5）透水性 指岩石允许水透过的能力。 第25页/共64页 按岩石的透水性划分为： （1） 透水层：

9、透水的岩层，如砂、砾石层。含水层（aquifer）：能透水并给出相当数量水的岩层。第26页/共64页（ 2 2 ） 隔 水 层 （ 不 透 水 层 ）（aquiclude）：不能给出水的岩层，或给出微不足道水的岩层，如粘土层。（3）半透水层：介于上两者之间， 第27页/共64页several basic concepts:(1)Permeability（渗透性）（渗透性）:The ability of a material to allow fluids to pass through an interconnected network of pores is a characteristic

10、 known as permeability.A permeable material（透水物质）（透水物质） is one through which water flows easily,whereas an impermeable material is one through which water flows slowly or not at all.The permeability of a material depends on several factors:第28页/共64页Number of available conduitsSize of the conduitsStr

11、aightness of the conduits第29页/共64页(2)aquifers and aquitardsAquifers（含水层）:sediment or rocks that transmit water easily.Aquitards（弱透水层）:sediment or rocks that do not transmit water easily and therefore retard the motion of water.第30页/共64页Aquicludes（隔水层）:sediment or rocks that do not transmit water at

12、all.unconfined aquifers（无压含水层）:aquifers that intersect the surface of the Earth .confined aquifers（承压含水层）:aquifers that are separated from the surface by an aquitard or aquiclude ,as the water they contain is isolated from the surface.第31页/共64页An aquifer is a high-porosity, high-permeability rock.If

13、 it has access to the ground surface,its an unconfined aquifer.If its trapped below an aquitard,a rock with low permeability,its a confined aquifer.第32页/共64页(3)Water table（潜水面或地下水面）: geologists define a boundary ,above which pore spaces and cracks contain mostly air and below which they contain only

14、 water.The region of the subsurface above the water table is called the unsaturated zone, and the region below the water table is the saturated zone, 第33页/共64页Water table(a) The geometry of the water table, illustrating the saturated zone, the unsaturated zone, and the capilary fringe.第34页/共64页Water

15、 table(b) The surface of a permanent pond is the water table.(c) During the dry season, the water table can drop substantially, causing the pond to dry up.第35页/共64页The shape of a water table beneath hilly topography第36页/共64页 描述岩石渗透性能的参数是渗透系数（K）。 1 8 5 6 年 ， 法 国 水 利 学 家 达 西（HDarcy）通过大量的实验，得出线性渗透定律， 即

16、达西定律：Q=Kh/L=KIK-渗透系数；-过水断面；I-水力梯度Q-渗透流量；h-水头损失（上下游过水断面的水头差）；L-渗透路径。第37页/共64页从水力学知识可以推出达西定律的另一种表达式： Q= VV=Q/ = KI/ V=KI 水力梯度I是无因次的，故渗透系数K的因次与渗透速度相同，一般采用m/d或cm/s为单位。 第38页/共64页3. Recharge（补给）and discharge（排泄） of groundwater （1）地下水的补给 1）大气降水的补给 2）地表水的补给 3）凝结水的补给 4）含水层之间的补给 第39页/共64页（2）地下水的排泄）地下水的排泄 1）泉

17、：是地下水的天然露头。 2）其它排泄方式 泄流 蒸发 蒸腾 人工排泄(井）第40页/共64页abh:侵蚀泉 c:接触泉 defg：溢流泉 i:断层泉 The types of springs第41页/共64页Spring form第42页/共64页济南泉的形成主要是由于济南泉的形成主要是由于:地形地形地貌地貌岩性岩性地质构造地质构造气象条件气象条件第43页/共64页1.地形地貌地形地貌:济南位于鲁中山地与华济南位于鲁中山地与华北平原过渡带。南高北低北平原过渡带。南高北低,济南泉济南泉处在低山丘陵与华北平原相接的山处在低山丘陵与华北平原相接的山前倾斜平原上。前倾斜平原上。第44页/共64页2.岩

18、性和地质构造岩性和地质构造:济南位于泰山穹隆济南位于泰山穹隆构造的北斜面上构造的北斜面上.前寒武纪的泰山片麻前寒武纪的泰山片麻岩组成基底岩组成基底.在基底岩层上覆盖着寒武在基底岩层上覆盖着寒武纪和奥陶纪石灰岩纪和奥陶纪石灰岩,白云质石灰岩白云质石灰岩,并微并微向北倾斜向北倾斜.在千佛山以北济南市区在千佛山以北济南市区,O纪纪白云质灰岩倾伏于地下白云质灰岩倾伏于地下,被被Q纪松散沉纪松散沉积物覆盖积物覆盖,在市区北部有大片岩浆岩分在市区北部有大片岩浆岩分布。这种单斜构造及岩性分布有利于济布。这种单斜构造及岩性分布有利于济南泉的形成。南泉的形成。第45页/共64页The geological se

19、ction drawing of the spring origion in Jinan第46页/共64页The geological sketch map of Jinan springs origin 第47页/共64页3.气象条件气象条件:大气降水是济南泉水的大气降水是济南泉水的主要补给来源。济南地处温带主要补给来源。济南地处温带,北北距渤海距渤海160km,东南距黄海东南距黄海250km。平均年降雨量平均年降雨量631mm.第48页/共64页Features of geothermal regions.a. Mud pots in Yellowstone National Park;b

20、. Travertine terraces at Mammoth Hot Springs, Yellowstone.第49页/共64页In the city of Bath, England, the Romans built an elaborate spa around an artesian hot spring. The spring formed along a fault that tapped a supply of deep groundwater that still flows today.The baths of Bath have remained popular th

21、rough the ages, and are currently undergoing renovation.第50页/共64页Geysers（间歇泉） and hot springs form where groundwater, heated at depth, rises to the surface第51页/共64页Geysers in the geothermal region of Rotorua, New zealand.第52页/共64页The base of an ordinary well penetrates below the water table第53页/共64页

22、The water has to be brought up by bucket 第54页/共64页Cross section showing regional-scale groundwater flow in a sedimentary basin第55页/共64页1. The physical properties and chemical composition（1）地下水的物理性质 主要包括温度、透明度、颜色、气味、味道、导电性、放射性。 第56页/共64页 （2）地下水的化学成分 1)地下水中主要气体成份 地下水中常见的气体成分有O2、N2、CO2、CH4及H2S等，以前三种为主 。 2) 地下水中主要离子成分 地下水中分布最广、含量较多的离子共七种，即Cl-、SO42