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1、Hydrologic Science第6章 地下水Hydrologic Science 地下水:指埋藏在地面以下岩土空隙中的水体,包括气态的、液态的和固态的水。 地下水是自然界水体存在的一种重要方式,也是自然界水量的重要组成部分。一、岩土的空隙一、岩土的空隙 自然界的岩土,无论是松散的堆积物还是巩固的岩石,皆具有大小不一、多少不等和外形各异的空隙。通常将岩土空隙的大小、多少、外形、联通程度以及分布情况等性质统称为岩土的空隙性。1 概述概述 岩土的空隙是地下水存在的空间、容器。饱水岩土是指岩层的孔隙或裂隙被水饱和的岩土。非饱和岩土中,除了地下水外,还有地下气体。 岩石的空隙包括溶隙(地下岩溶洞)
2、、岩体裂隙(节理)和岩石内部的孔隙;而土体普通只思索孔隙。(1)溶隙 地下水和有些地表水长期溶解可溶性岩石而构成的较大体积的一种特殊空隙。岩溶洞(喀斯特Karst)是很大的地下岩体空隙,除了已干枯的外,岩溶洞经常是地下水大量埋藏的地方,往往构成地下河流或湖泊。有的岩溶洞那么相当于不规那么的地下承压水管线。1 概述概述衡量溶隙多少的定量目的是岩溶率: %100kkVVnVk 岩石中溶隙的体积(m3);V 岩石的总体积(m3);nk 岩石的岩溶率、溶隙率。(2)裂隙 存在于巩固岩石中的裂痕状空隙。衡量裂隙多少的定量目的为裂隙率: %100ffVVnVf岩石中裂隙的体积(m3;nf岩石的裂隙率。1
3、概述概述(3)孔隙 松散岩石或土体是由大小不等的颗粒组成的,在颗粒或颗粒集合体之间普遍存在着孔隙。 衡量孔隙多少的定量目的为孔隙率度:%100vvVVnVv岩石或土体中孔隙的体积(m3);nv岩石或土体的孔隙率。 孔隙率的大小,取决于岩土颗粒本身的大小、颗粒之间的陈列方式、颗粒的外形和胶结的情况等。1 概述概述称号称号孔隙率孔隙率% %称号称号孔隙率孔隙率% %称号称号孔隙率孔隙率% %砾石层砾石层25254545砾岩砾岩1 13535花岗岩花岗岩0.050.051.91.9砂层砂层17174848砂岩砂岩1 14242辉长岩辉长岩0.60.62 2黄土黄土35355959石灰岩石灰岩0.20
4、.23434正长岩正长岩0.50.52.82.8粘土粘土20209090页岩、页岩、板岩板岩1.21.210.310.3玄武岩玄武岩0.50.56 6常见堆积物和岩石的孔隙率常见堆积物和岩石的孔隙率 岩石与水作用时,表现出不同的容水性、持水性、给水性、透水性等特性,这就是岩石的水理性质。二、岩石的水理性质二、岩石的水理性质1 概述概述1.容水性 指在常压情况下岩土空隙可以包容水量的性能。%100 vvwnn 容水度数值的大小取决于岩土空隙的多少和连通程度。在充溢水的条件下,容水度在数值上与孔隙率、裂隙率或岩溶率相等。但对于具有膨胀性的粘土来说,充水后体积扩展,容水度可以大于孔隙率。1 概述概述
5、 通常用容水度(wn)来衡量岩石容水性的大小。 容水度就是在常温常压的自然条件下,单位体积岩石中其空隙所能包容水分的最大含量。也就是说,容水度是岩土包容水的最大体积(vn)与岩土总体积(v)之比:2.持水性 在重力作用下,岩石依托分子力和毛管力在其空隙中坚持一定水量的性质,称为持水性,通常以持水度表示。 在重力影响下岩石空隙中所能坚持的水量与岩石总体积之比,就是岩石的持水度。 在重力影响下,岩石空隙中尚能坚持的主要是结合水。因此,持水度实践上阐明了岩石中结合水的含量。岩石颗粒外表面积愈大,结合水含量愈多,持水度愈大。颗粒细小的黏土,总外表积大,持水度就大。砂的持水度较小,具有宽大裂隙或溶穴的岩
6、石,持水度更小。1 概述概述3.给水性 在重力作用下,饱水岩石可以自在流出一定水量的性能,为岩石的给水性,通常用给水度来表示其大小。 给水度是指在单位饱和岩土体积中由于重力作用所能释放出的水量份额,或定义为在某个饱和岩土体积中,依托重力所能释放的重力水体积与该岩土的体积之比。 颗粒较粗的岩石给水度较大,细粒岩石给水度那么很小。1 概述概述4.透水性 岩土体因有空隙而可透过水的性能称透水性。衡量透水性的定量目的是浸透系数。 岩石透水性的好坏,首先决议于岩石空隙的大小、外形、多少、连通程度。粘土的孔隙度有时虽然可达50以上,但透水性很差,砂的孔隙度普通只需30,但孔隙大,故透水性良好。给水度的大小
7、在很大程度上可以反映透水性的好坏。1 概述概述三、岩土层的宏观水文特性三、岩土层的宏观水文特性 岩土的透水性决议于岩土中空隙的大小、数量和岩土的透水性决议于岩土中空隙的大小、数量和连通程度。岩土按其透水性的好坏分为透水岩土、连通程度。岩土按其透水性的好坏分为透水岩土、半透水岩土和不透水岩土三类。半透水岩土和不透水岩土三类。1 1、隔水层、隔水层 不能给水或不透水的岩层称为隔水层。不能给水或不透水的岩层称为隔水层。 含水层与隔水层是相对而言的,其间并无截然的含水层与隔水层是相对而言的,其间并无截然的界限和绝对的定量目的。界限和绝对的定量目的。1 概述概述2 2、透水层、透水层 可以允许地下水在重
8、力作用下流动的岩土层就是可以允许地下水在重力作用下流动的岩土层就是透水岩土透水岩土( (有时包括半透水的有时包括半透水的) ),这类岩土层称作透,这类岩土层称作透水层;当透水层被水充溢时就称为含水层。水层;当透水层被水充溢时就称为含水层。3 3、含水层、含水层 可以储存和供应并透过相当数量水的岩土层称为可以储存和供应并透过相当数量水的岩土层称为含水层。含水层的构成,需求岩层具有蓄水的空间,含水层。含水层的构成,需求岩层具有蓄水的空间,存水的地质构造和充足的补给来源,三个条件缺一存水的地质构造和充足的补给来源,三个条件缺一不可。不可。1 概述概述包气带包气带1 概述概述 普通情况下,从地表向下、
9、第一个稳定隔水层以上,土层可以分为两个不同的含水带。 潜水面之下,土壤处于饱和含水量形状,是土壤颗粒与水分组成的二相系统,称为饱和带或饱水带。 潜水面以上,土壤含水量未到达饱和,是土壤颗粒、水分、空气同时存在的三相系统,称为包气带或非饱和带。1 概述概述 包气带内,接近潜水面处存在毛管上升带,接近地面处存在毛管悬着水带,位于两者之间为中间带。但值得留意:悬着毛管水带只需在地面供水时才出现。 某些地域土壤中并不存在潜水面,因此也就不存在饱和带。这时不透水基岩即隔水层以上整个土层全属包气带。 在特殊情况下,当潜水出露地表,或不透水基岩出露地表时,包气带厚度为零,也就是不存在包气带。四、地下水的来源
10、与出路四、地下水的来源与出路1 概述概述1、温度 地下水的温度因自然条件不同而不同。极地、高纬和山区的地下水温度很低;地壳深处和火山活动区的地下水温度很高。地下水温度通常与当地气温、地温有一定的关系,温带和亚热带平原区的浅层地下水,年平均温度比所在地域年平均气温高12。 GhHTTBH TH 为H 深处地下水温度;TB 为该地域年平均气温;H 为地下水深度;h 为地温年恒温带深度(20-130m);G 为地热增温率33m2 地下水的理化性质地下水的理化性质一、地下水的物理性质一、地下水的物理性质 地下水的温度变化较大,高的到达100以上,低的只需-5左右。地下水温度的差别,主要受各地的地温条件
11、所控制,通常随埋藏深度不同而异,埋藏越深水温越高。埋藏深度不同的地下水,还具有不同的温度变化特点。埋深35m,即日常温带内的地下水,具昼夜变化规律。埋深550m的地下水,即年常温带以内,具年变化规律。年常温带以下,地下水温度随深度添加而增高,其变化规律取决于地热增温率。 地热增温率是指在年常温带以下,温度每升高1度所需添加的深度,单位为m。整个地壳的地热增温率的平均值为33m。2 地下水的理化性质地下水的理化性质泉水:冷泉20; 温泉2137;热泉38 42 ;高温泉43;沸泉当地沸点地下水:0 过冷水;020 冷水;2050 温水;50 热水。2、颜色 地下水普通是无色透明的,但有时因含某种
12、离子、富集悬浮物或含胶体物质,显出各种各样的颜色。例如含亚铁离子或硫化氢气体的水为浅蓝绿色,含腐殖质或有机物的呈浅黑色,含黑色矿物质或碳质悬浮物的为灰色,含粘土颗粒或淡色矿物质悬浮物的为土色等。2 地下水的理化性质地下水的理化性质3、透明度 地下水的透明度取决于水中所含盐类、悬浮物、有机质和胶体的数量。透明度可以分为透明、微混浊、混浊和极混浊四级。 透明度水深cm 参照物3mm粗黑线透明60明晰可见微混浊3060明晰可见混浊30明晰可见极混浊很小难以看清4、比重 地下水的比重取决于水的温度和水中溶解的盐类。地下淡水的比重经常接近于1,溶解的盐分愈多比重愈大,普通最大可达1.21.3t/m3。2
13、 地下水的理化性质地下水的理化性质5、嗅感和味感 取决于地下水的化学成分和溶解的气体。如H2S的臭鸡蛋味、有机质的鱼腥味;含氯化钠的水味咸,而含氯化镁或硫化镁的水那么昧苦,含碳酸氢钙、碳酸氢镁Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2经常有甜味,含CO2多那么清凉爽口。 味道的明显程度与温度有关,低温时不明显,温度在2030时味最显著。6、导电性 地下水导电性取决于所含电解质的数量与性质。离子含量愈多,离子价位愈高,那么水的导电性愈强。此外,温度对导电性也有一定的影响。2 地下水的理化性质地下水的理化性质二、地下水的化学性质二、地下水的化学性质 自然界有的岩石(如石灰岩、白云岩)可溶于水,因此地下
14、水不是化学纯水,而是复杂的混合溶液。地下水中包含有几十种元素,其中主要成分有四类: 离子形状:阴离子Cl-、SO42-、HCO3-阳离子:Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 、H+化合物形状:Fe2O3、Al2O3等气体形状:N2、O2、CO2、CH4、H2S等 普通以阴阳离子来表征地下水的化学类型。假设地下水主要阴离子成分为HCO3-、阳离子为Ca2+时,称为碳酸钙型水;假设主要阴离子成分为SO42-、阳离子为Na+时,称为硫酸钠型水。2 地下水的理化性质地下水的理化性质1、气体 地下水中溶解的气体主要有CO2、O2、N2、CH4、H2S,还有少量的惰性气体和H2、CO、NH3等,这些气体的来
15、源按其成因可以分为四类:1生物化学成因的气体:有机物和矿物在微生物作用下分解构成CH4、CO2、N2、H2S、O2和碳氢化合物等气体即属此类。2空气溶解成因的气体:由空气进入岩石圈和地下水中直接溶解构成,如N2、O2和惰性气体。3放射性成因气体:由放射性元素蜕变构成,如氦(He)、氩(Ar)、氡(Rn)、钍(Th)、氙(Xe)等。2 地下水的理化性质地下水的理化性质4化学成因的气体:一部分是在常温常压下化学反响过程中天然构成的,如CO2、H2S等;另一部分那么是在岩石圈高温高压下发生蜕变作用构成的,包括CO2、H2S、H2、CH4、CO、N2、HCl等。 CO2、O2是地下水中的主要气体。氧主
16、要是从大气进入水中、以溶解分子方式存在。氧的含量随地下水深度添加而减少,在一定深度以下,不存在溶解氧。氧的存在构成了氧化环境,使很多物质被氧化,从而引起一系列物理-化学反响,对地下水化学成分和元素迁移带来宏大的影响。2 地下水的理化性质地下水的理化性质2、氢离子浓度 水的酸碱度主要取决于水中氢离子浓度,氢离子浓度普通用pH值表示(pH=-lgH+)。根据pH值可将水分为: 地下水的氢离子浓度主要取决于水中含有HCO3-、CO32-和H2CO3的数量。自然界中地下水的pH值绝大多数情况下都在6.58.5之间。 酸性地下水可分解水泥及混凝土中的CaCO3,呵斥酸性侵蚀。因此氢离子浓度可作为地下水酸
17、性侵蚀性的目的。 酸碱性酸碱性 强酸水强酸水 弱酸水弱酸水 中性水中性水 弱碱水弱碱水 强碱水强碱水 pH pH值值 5 5 99 92 地下水的理化性质地下水的理化性质 普通地,泉水的PH值在6.857.0之间,根本为中性;河水、溪水、自来水PH值在7.8以上,为弱碱性水。河水、溪水PH值较高,主要是受地表植被影响,植被可以释放植物生物碱,提高了水的PH值。 PH值还是水质净化的重要控制目的。我国的饮用水PH值规范定为6.5-8.5。过低的PH值会腐蚀金属管道和容器,过高那么容易引起结垢,影响加氯消毒效果。酸性水促进金属溶解,对金属有腐蚀性,因此有能够引起金属急慢性中毒;碱性水能促进金属的析
18、出,影响水的感官性状,也有腐蚀作用。 2 地下水的理化性质地下水的理化性质 人体需求弱碱性水! 营养专家指出,弱碱性水有利于预防人体体液酸化,维持酸碱平衡。人体的衰老过程其实就是体液的酸化过程。婴儿时人体血液呈弱碱性,pH值为7.35-7.45,中年时7.25-7.35,老年时7.20-7.30。这是由于肉食、油腻和环境污染等的影响,人体体液随着年龄的增长而逐渐转为酸性。饮水的功能不仅在于解渴降暑、补充体液,更承当着维护安康、调理人体酸碱平衡的重担。2 地下水的理化性质地下水的理化性质 纯真水不适宜长期饮用! 纯真水是运用反浸透膜将水中99%以上的矿物质除去,加工消费的一种人造水,自然界不曾有
19、过,对人体细胞来说是个“异物。纯真水在失去矿物元素以后,它的水构造和功能也发生了相应的变化。水分子过分串联,变成线团化构造,成为大分子团水,不仅不易经过细胞膜被人体吸收,相反,细胞内的离子还会逆向浸透到细胞膜外侧,进到纯真水的线团中,致使人体内有益的生命元素向体外流失。有些敏感的人觉得纯真水越喝越渴,长久下去觉得四肢无力,降低了人的免疫功能。 美国环境维护署EPA的研讨阐明,纯真水不含矿物质,是一种活泼的吸收剂,当它与空气接触时,会吸收空气中的二氧化碳,迅速溶解后变成酸性。饮用纯真水越多,人体的酸性物质就会越多。所以说,纯真水是一种功能退化、异化的水,是一种不安康的水。2 地下水的理化性质地下
20、水的理化性质3、地下水的总矿化度和硬度(1)总矿化度 指水中离子、分子和各种化合物的总含量。通常以水烘干后获得的残渣量来确定,单位为克/升。矿化度阐明了水中含盐分的多少,矿化度高,阐明地下水的循环条件差,盐分大;矿化度低,地下水的循环条件好,盐分小。 根据矿化度的大小,天然水可以分为五类:类型淡水弱矿化水(微咸水)中等矿化水(咸水)强矿化水(盐水)卤水矿化度g/L1-313-1010-50502 地下水的理化性质地下水的理化性质 当水煮沸时,一部分钙镁离子的碳酸盐因失去CO2和H2O而成为碳酸盐沉淀,沉淀部分的Ca2+、Mg2+叫做暂时硬度。总硬度减去暂时硬度即为永久硬度即水煮沸后依然溶解在水
21、中的Ca2+、Mg2+的数量。 通常有两种方法表示水的硬度:一是“德国度,以1升水中含10毫克CaO为1度;二是用每升水含有Ca2+、Mg2+离子的“毫克当量数来表示,1毫克当量硬度等于德国度2.8。 2硬度 水中钙、镁离子的总量称为水的总硬度。2 地下水的理化性质地下水的理化性质根据水的总硬度可以把水分为五类:级别德国度毫克当量数极软水4.21.5软水4.28.41.53.0弱硬水8.416.83.06.0硬水16.825.26.09.0极硬水25.29.02 地下水的理化性质地下水的理化性质 地下水因重力作用,在岩土空隙中的运动,称为浸透或渗流。其运动方式,随水流速度不同而分为层流运动和紊
22、流运动两种方式。 地下水在岩石空隙中的运动速度要比地表水的速度慢得多,除了在宽大裂隙或空洞中具有较大速度而成为紊流外,普通都为层流。(1)层流运动 水在岩土空隙中流动时,水质点有次序地、互不混杂(流束近于平行)地流动。3 地下水的运动地下水的运动层流运动遵照达西(H.Darcy)直线浸透定律:IKAQv (2)紊流运动 水在岩土空隙中流动时,水质点无次序地、相互混杂的流动(流束相互混杂),称为紊流运动。dLdHI v为浸透流速;Q为流量;A为水流截面积;K为浸透系数;I为水头梯度。可见,浸透流速v或浸透流量Q与水力坡度I成正比水头梯度(水力坡度),就是水流沿浸透途径方向流动时产生的总水头的损失
23、率,即浸透单位长度L水头高度H的减小率:3 地下水的运动地下水的运动IKAQv 非直线浸透定律(克拉斯诺波里斯基,1912):IKv 式中m的变化范围为12,当m1时,即为达西定律;当m2时,为非直线浸透定律。mIKv1 混合流:即浸透流速与水力坡度的1/2次方成正比。 有时地下水的运动形状介于层流与紊流之间,称为混合流运动。其运动规律可以用下式表示: 当地下水流速较大( )时,其运动主要就是紊流运动,遵照非直线浸透定律。smdkmv/012. 0/1 3 地下水的运动地下水的运动 在自然条件下,地下水流速较小,其浸透速度普通都小于1km/d,因此可视为层流运动。只需在大裂隙、大溶洞中或水位高
24、差极大的情况下,地下水的浸透才出现紊流运动。地下水的运动方式:以层流为主、紊流次之。 研讨地下水的运动规律,有助于讨论地下水工程问题。如地下水引起的浸透破坏问题(流土与潜蚀)、人工降低地下水位引起地面沉降(地下水开采)、地下水对构造物的浮力作用、地下水对钢筋混凝土的腐蚀 、地下海水入侵等问题。水力学、水利工程的课题! 3 地下水的运动地下水的运动地下水开采呵斥地面沉降地下水开采呵斥地面沉降 案例不胜枚举!墨西哥案例不胜枚举!墨西哥城开采利用地下水历史较早,城开采利用地下水历史较早,18981956年累计地年累计地面沉降达面沉降达8m;日本发生地面沉降的地域已超越;日本发生地面沉降的地域已超越1
25、0个,个,其中东京在其中东京在19601970年大量抽取地下水,为了治理年大量抽取地下水,为了治理地面沉降,破费的支出达地面沉降,破费的支出达820亿日元亿日元(等于每吨水费等于每吨水费的的46倍倍)。我国华北、长三角的。我国华北、长三角的46座城市,也发生了座城市,也发生了不同程度的地面沉降,天津不同程度的地面沉降,天津1980年初沉降量已超越年初沉降量已超越2.92m,京津塘地域的沉降范围已有,京津塘地域的沉降范围已有8000km2,目前,目前的沉降率依然到达的沉降率依然到达3.518.8cm/a 。苏州、无锡、常。苏州、无锡、常州近十年来已下沉州近十年来已下沉1m以上,上海以上,上海19
26、93年的沉降量已年的沉降量已达达2.63m。台北市有深井。台北市有深井2880眼,开采地下水已呵眼,开采地下水已呵斥地下水位大幅度的下降,地面沉降也达斥地下水位大幅度的下降,地面沉降也达1.7m,沉,沉降率降率20cm/a。 3 地下水的运动地下水的运动 地面沉降的缘由是复杂的,主要是由于超量抽取地下水,特别是开采承压水而引起的。由于承压水含水层是由含水层(砂、砾石等)及隔水层(粘土质土层)组成的,当大量开采承压水时,水头降落,水位下降,当水位高度低于隔水层底板时,含水层中的水就根本被抽光,这样土层上部荷载(包括建筑物分量及上覆土层自重),将全部由土的骨架颗粒承当,孔隙水压力消逝,承压水的隔水
27、层及含水层将被脱水、紧缩、固结,并产生一定量的垂直变形,这种变形的集结,就可呵斥大面积的地面沉降。3 地下水的运动地下水的运动地下海水入侵问题:普通情况下,陆地淡水含水地下海水入侵问题:普通情况下,陆地淡水含水层的水位比海水含水层水位高。长期大量抽取地下层的水位比海水含水层水位高。长期大量抽取地下水,淡水抽水量超越它的补给量,会使地下淡水水水,淡水抽水量超越它的补给量,会使地下淡水水位低于海水水位,海水与淡水之间的水动力平衡被位低于海水水位,海水与淡水之间的水动力平衡被破坏,导致海水经过透水层渗入陆地含水层中,从破坏,导致海水经过透水层渗入陆地含水层中,从而破坏了地下淡水资源,这就是海水入侵。
28、海水入而破坏了地下淡水资源,这就是海水入侵。海水入侵可以延伸到内陆几十公里。侵可以延伸到内陆几十公里。 防止或控制海水入侵的方法:防止或控制海水入侵的方法:1严厉控制滨海地域地下水的开采量,减少抽水、严厉控制滨海地域地下水的开采量,减少抽水、防止过分抽水可以防止海水入侵;防止过分抽水可以防止海水入侵;3 地下水的运动地下水的运动2在受海水入侵要挟的滨岸、河口地带,建筑拦河闸和防潮闸、防潮堤坝,提高河水和河口两侧孔隙含水层中地下淡水水位,阻挠海水扩侵;3限制滨海挖沙,减弱海水倒灌强度,缩短潮水沿河道上溯间隔,减小海水入渗时机;防止盐场和海产养殖输水过程中的咸水下渗,改善地下水补给条件;4拦蓄地表
29、水或建筑地下水库,添加地下淡水补给量,提高淡水含水层水位。5必要时经过帷幕灌浆以及地下修坝混凝土坝、粘土坝、粉煤灰坝等阻断海水入侵通道,防止海水入侵。3 地下水的运动地下水的运动 地下水包括岩土中储存的一切方式的水。岩土中有气态水、液态水和冻土中的固态水三种不同形状的水。作用在这些不同形状的地下水上的力,包括重力、吸附力和毛管力。 根据作用力的不同,可以将地下水分为重力水、结合水吸附力为主、毛管水三种类型。 地下水的分类,经常根据按照地下水的埋藏条件,或按照岩土的贮水空隙的差别来分类。4 地下水的类型地下水的类型一、按地下水的埋藏条件分类包气带水潜水承压水土壤水上层滞水1、包气带水 位于潜水面
30、以上包气带中的地下水,按其存在方式又可分为存在于土壤空隙中的土壤水和位于部分隔水层或弱透水层上的饱和水即上层滞水,其中比较有实践意义的是上层滞水。(1)土壤水 埋藏在包气带土层中的水,主要以结合水和毛管水的方式存在。靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水由下而上的毛细管作用补给。 大气降水或灌溉水向下渗入时经过土层,其中一部分坚持在土壤层中,成为田间持水量,多余部分成为重力水下渗补给潜水。4 地下水的类型地下水的类型 土壤水主要耗费于蒸发,受大气条件的影响显著,水分变化猛烈。当土壤层透水性很差,气候潮湿多雨或地下水位接近地表时,易构成沼泽。假设地下水埋藏不深,毛细水带可到达地表时,由于土壤水分剧烈
31、蒸发,盐分不断积累于土壤表层,那么会构成土壤盐渍化。(2)上层滞水 上层滞水是存在于包气带中部分隔水层之上的重力水。它是大气降水或地表水在下渗途中,遇到部分不透水层的阻挠后,在其上聚积而成的地下水。4 地下水的类型地下水的类型河流河流饱和带饱和带隔水层隔水层潜水面潜水面上层滞水上层滞水包气带包气带含水层含水层4 地下水的类型地下水的类型 上层滞水接近地表,补给区与分布区一致,接受当地大气降水或地表水的补给,以蒸发的方式排泄。雨季获得补充,积存一定水量,旱季水量逐渐耗费,甚至干涸。 松散堆积层、裂隙岩层及可溶性岩层中皆可埋藏有上层滞水。但由于其水量不大,季节变化剧烈,故只能作为暂时性小型供水水源
32、。 上层滞水的特点:分布范围小,水量小,季节变化猛烈;补给区与分布区一致;补给源是大气降水和地表水;耗损方式是蒸发和浸透。4 地下水的类型地下水的类型2、潜水 潜水是埋藏在地表之下第一个稳定隔水层上具有自在外表的重力水。这个自在外表就是潜水面,潜水面用高程表示潜水位(h),从地表到潜水面的间隔称为潜水的埋藏深度(L)。由潜水面往下至隔水层顶板之间充溢重力水的岩层称潜水含水层,两者之间的间隔称含水层厚度。4 地下水的类型地下水的类型(1)根据潜水的埋藏条件,潜水具有以下特征: 潜水面是自在水面,沿程度方向由高处向低处流动。潜水面的外形受地形、地质、气候、水文等自然要素控制,与地形有一定程度的一致
33、性。潜水面坡度普通随地形坡度变陡而变陡,但潜水面坡度总小于地面坡度。 潜水面以上无稳定的隔水层,大气降水、凝结水或地表水可以经过包气带补给潜水,因此,潜水的补给区和分布(径流)区是一致的。 潜水的水位、水量、水质随季节不同而有明显的变化。在雨季,潜水可以得到充沛补给,潜水位上升,含水层厚度增大,埋藏深度变小;而在枯水季节正好相反。4 地下水的类型地下水的类型 潜水的特点:潜水面不接受静水压力;补给区与分布区一致;动态变化较不稳定,有明显的季节变化;潜水补给条件好,水量丰富;水质容易遭污染。(2)潜水等水位线 潜水面的外形可用等高线图表示,即潜水等水位线图。绘制时,不同丈量点应在大致一样的时间内
34、测定,点绘在地形图上,衔接水位等高的各点,即为等水位线图。由于水位有季节性变化,图上必需注明测定水位的日期。普通应有最低水位和最高水位不同时期的等水位线图。 4 地下水的类型地下水的类型潜水等水位线图 就是潜水面各点水位高程的等值线图。利用等水位线图,可以确定潜水的流向:垂直于潜水等水位线、从高水位指向低水位的方向,就是潜水的流向。 4 地下水的类型地下水的类型(3)根据等水位线可以确定以下问题: 确定潜水流向。潜水由高水位流向低水位,故垂直于等水位线、由高水位指向低水位的方向就是潜水的流向。 确定潜水的水力梯度。在潜水的流向上,相邻两等水位线的高程差与程度间隔之比值,即为该段间隔内潜水的水力
35、梯度。 确定潜水的埋藏深度。任一点的潜水埋藏深度就是该点地形等高线的标高与该点等水位线标高之差。 确定潜水与地表水的补排关系。潜水与河水的补给关系普通有三种不同情况:4 地下水的类型地下水的类型a.潜水补给河水,潜水面倾向河流,这种情况多见于河流中上游山区或河流的枯水期。b.河水补给潜水,潜水面背向河流,这种情况多见于河流下游地域或河流的丰水期。4 地下水的类型地下水的类型c.河水一侧补给潜水一侧排泄潜水。这种情况多发生于山前地域的一些河流。4 地下水的类型地下水的类型 潜水与河水之间的水力联络4 地下水的类型地下水的类型 确定泉眼的位置。等水位线与地形等高线高程一样处,潜水出露即为泉。 选择给水建筑物的位置。汇流处打井。3、承压水 充溢于两个隔水层之间的水为承压水。承压水存在上下两个稳定的隔水层,上面的称为隔水层顶板,下面的称为隔水层底板,两板之间的间隔称为含水层厚度。4 地下水的类型地下水的类型 承压水具有静水压力。当钻孔打穿隔水层顶板至含水层时,承压水在静水压力作用下就会上升到含水层顶板以上一定高度承压水位。假设此高度大于地面高程,就会构成自流井。 隔水顶板妨碍了含水层直接从地表得到补给,故承压水的补给区和分布区往往不一致,可以分为不在同一地点的补给区、承压
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