地下水的赋存实用教案

1、第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.1 包气带与饱水带3.2 含水层(shu cn)、隔水层(shu cn)（弱透水层(shu cn)）3.3 地下水分类(fn li)3.4 潜水(qinshu)3.5 承压水3.6 潜水与承压水的相互转化3.7 上层滞水第1页/共67页第一页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存抽水(chu shu)前抽水(chu shu)后第2页/共67页第二页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存第3页/共67页第三页，共68页。3.1 包气带与饱水带3.1.1 包气带1）包气带水的成分(chng fn) 空隙壁面吸附的结合水 细小空隙中含

2、有毛细水 未被液态水占据的空隙中包含(bohn)空气及气态水第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存第4页/共67页第四页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存2）包气带的分层 土壤水带：接近(jijn)地表，植物根系发育，微生物活动较频繁 毛细水带：包气带底部由地下水面支持的毛细水构成毛细水带 中间带：包气带厚度较大时，在土壤水带与毛细水带之间还存在中间带第5页/共67页第五页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3）包气带水的补给(b j)与排泄第6页/共67页第六页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存补给(b j) 包气带水的赋存与运移受毛细力与重力的

3、共同影响。 毛细力将水分输向空隙细小与含水量较低的部位，在蒸发影响下，毛细力常将水分由包气带下部(xi b)输向上部； 重力则使水分下移。降雨以后，一定深度以下的包气带水下渗补给饱水带。大气降水补给地表水体的渗漏、地下水面（饱水带）通过毛细上升输送的水分地下水蒸发形成(xngchng)的气态水。排泄第7页/共67页第七页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存4）影响包气带厚度、含水量及其水盐运动(yndng)的因素第8页/共67页第八页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存4）影响(yngxing)包气带厚度、含水量及其水盐运动的因素气象水文因素：气温；降水(jings

4、hu)，蒸发 影响包气带的含水量及其水、盐运动植被(zhbi)：天然的湿地、森林、人工草坪。 一方面，滞留地表坡流，有利于降水入渗；另一方面，植物蒸腾消耗包气带水。人类活动：灌溉、人工抽取地下水岩性：控制毛细上升高度与速度从而影响潜水蒸发第9页/共67页第九页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存5）研究(ynji)包气带的意义通道作用： 包气带是饱水带与大气圈、地表水圈联系必经的通道。 饱水带通过包气带获得大气降水和地表水的补给，又通过包气带蒸发与蒸腾(zhngtng)排泄到大气圈。意义： 研究包气带水盐的形成及运动规律对阐明饱水带水的形成具有(jyu)重要意义； 对研究农作物的

5、需水、环境地质等问题也有重要意义第10页/共67页第十页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存参考文献1洪国华(u hu)，梁会圃，王宏珍.包气带水研究方向浅议J.地下水，2005，（5）2曾亦键，万力，苏中波等.浅层包气带水汽昼夜运移(yn y)规律及其数值模拟研究J.地学前缘.2008，（5）.3李金柱.包气带土壤水分动态分析J.山西(shn x)水利，2002，（6）.第11页/共67页第十一页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.1.2 饱水带特征： 岩石空隙全部为液态水所充满。 饱水带中的水体(shu t)是连续分布的，能够传递静水压力，在水头差的作用下，

6、可以发生连续运动。 饱水带岩层按其透过和给出水的能力(nngl)，可分为含水层和隔水层。岩层(yncng)渗透性透水层不透水层饱含水含水层隔水层第12页/共67页第十二页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.2 含水层(shu cn)、隔水层(shu cn)（弱透水层(shu cn)）含水层隔水层 透水性能好空隙大的岩层(yncng)。【代表】卵石、砾石、粗砂的沉积物（孔隙）；富含裂隙的岩层(yncng)；岩溶发育的岩层(yncng)aquifer kwif 定义：能够(nnggu)透过并给出相当数量水的岩层定义：不能透过与给出水，或者透过给出的水量微不足道的岩层【代表】致密的

7、基岩；压实性强的粘性土层。aquiclude kwiklu:d第13页/共67页第十三页，共68页。第14页/共67页第十四页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.2 含水层(shu cn)、隔水层(shu cn)（弱透水层(shu cn)） 对于一些渗透性相当差的岩层，在一般的供水排水中他们所能提供的水量微不足道，视乎可以看作隔水层； 但是，当发生越流（相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换）时，由于驱动水流的水力梯度大且发生渗透的过水(u shu)断面很大，越流交换的水量相当可观，此时，再称作隔水层就不合适了。 【代表】在平原区：粉质粘土层，粉质亚粘土层，淤泥质粉质粘土层

8、和亚砂土层等； 在坚硬岩石(ynsh)地区：一些微裂隙、节理发育的泥岩层、页岩层、砂砾岩层等。弱透水层（相对隔水层）第15页/共67页第十五页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存含水层、隔水层概念(ginin)的相对性利用地下水的工作供水水源（需要水量） A）在利用地下水供水时，某一岩层能够给出的水量较小，对于水源丰沛(fngpi)、需水量很大的地区，由于远不能满足供水需求，而被视为隔水层； B）在水资源匮乏、需水量较小的地区，就可以被视为含水层。排除(pich)地下水的工作工程防渗（杜绝水量） 如某种岩层的渗透性较低，从供水的角度来说，它被视作隔水层；但是从水库渗漏的角度出发，

9、这种渗漏量就不容忽视，依旧视作隔水层就不合适了。第16页/共67页第十六页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存时间尺度：m3tIKtVtQWm3/sm/sm/sm2ssm2s第17页/共67页第十七页，共68页。 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(suyu)的地层。从整体上说，地层具有水力连续性。如上图： 有5个含水层被4个弱透水层所阻隔。 当在含水层3中抽水时，短期内相邻的含水层2与4的水位均未变动，图中所示a的范围(fnwi)构成一个有水力联系的单元。 当抽水持续时，最终影响将波及图中b所示范围(fnwi)，这时5个含水层与4个弱透水层构成

10、一个发生统一水力联系的单元。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存第18页/共67页第十八页，共68页。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(tu shu)的。 例如，薄层页岩和石灰岩互层时，页岩中裂隙接近闭合，灰岩中裂隙与溶穴发育，便成为典型的顺层透水(tu shu)而垂直层面隔水的岩层。 下为示意图第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存第19页/共67页第十九页，共68页。岩石(ynsh)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

11、的。 例如，薄层页岩和石灰岩互层时，页岩中裂隙接近闭合，灰岩中裂隙与溶穴发育，便成为典型的顺层透水而垂直层面隔水的岩层。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存第20页/共67页第二十页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存构成含水层必须具备(jbi)的3个条件岩层必须(bx)有储水空间 即应有孔隙、裂隙和溶隙（穴）等空隙。这是储存地下水的前提条件。第21页/共67页第二十一页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存含水层存在(cnzi)的意义具备保存住地下水的地质(dzh)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，以免重力水向下全部漏失； 或在水平

12、方向上有隔水层阻挡，以免全部漏空。要有足够的水源（良好的补、排条件） 使储水空间能不断地获得补给，方能成为含水层。第22页/共67页第二十二页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存1高洪烈.弱含水层、隔水层在矿区排供水中的合理利用(lyng)J.煤田地质与勘探，1995，（10）.隔水层（弱透水层）存在(cnzi)的意义2杨建锋、李同斌、许颖.弱透水层(shu cn)水文地质参数确定方法的探讨J.世界地质，1995，（12）.3许传福.弱透水层饱和粘性土中水分渗透规律研究J.吉林地质，2008，（3）.第23页/共67页第二十三页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3

13、.3 地下水分类(fn li)广义：指赋存于地面(dmin)以下岩土空隙中的水狭义：指赋存于饱水带岩土空隙(kngx)中的水重力水包括：包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水地下水概念的从“狭义”“广义”从只研究“重力水”研究“包气带水&重力水”水文地质学从研究“地壳浅层地下水”研究“地下水圈”第24页/共67页第二十四页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存按矿化程度(chngd)不同：淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水按起源(qyun)不同：渗入水、凝结水、初生水和埋藏水【渗入水】降水渗入地下形成渗入水；【凝结水】水汽凝结形成的地下水称为凝结水。当地面的温度(wnd)低于空气的温度

14、(wnd)时，空气中的水汽便要进入土壤和岩石的空隙中，在颗粒和岩石表面凝结形成地下水；【初生水】既不是降水渗入，也不是水汽凝结形成的，而是由岩浆中分离出来的气体冷凝形成，这种水是岩浆作用的结果，成为初生水；【埋藏水】与沉积物同时生成或海水渗入到原生沉积物的孔隙中而形成的地下水成为埋藏水。第25页/共67页第二十五页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存埋藏条件：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(xinzh)的情况。包气带水、潜水、承压水第26页/共67页第二十六页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存含水(hn shu)介质（空隙）特征：孔隙水

15、、裂隙水、岩溶水孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水包气包气带水带水土壤水土壤水局部粘性土隔水层上局部粘性土隔水层上季节性季节性存在的重力水存在的重力水（上层滞水）及悬留（上层滞水）及悬留毛细水及重力水毛细水及重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部各类松散沉积物浅部的水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散山间盆地及平原松散

16、沉积物深部的水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27页/共67页第二十七页，共68页。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.4 潜水(qinshu)1）概念(ginin) 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称作潜水。潜水没有隔水顶板(dngbn)，或只有局部的隔水顶板(dngbn) 潜水面：潜水的表面为自由水面，称作潜水面 潜水含水层厚度：从潜水面到隔水底板的距离

17、 潜水理藏深度：潜水面到地面的距离第28页/共67页第二十八页，共68页。第三章 地下水的赋存2）补给(b j)3）排泄(pixi)： 径流排泄(pixi) 蒸发排泄(pixi) 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素都影响潜水。气象(qxing)、水文因素对潜水影响显著。4）动态变化第29页/共67页第二十九页，共68页。第三章 地下水的赋存5）潜水(qinshu)特征自由(zyu)的水面潜水分布区与补给(b j)区常常一致 湿润气候（补给丰富）及地形切割强烈（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。 干旱

18、气候下，由细颗粒组成的盆地平原，潜水的蒸发排泄为主，常形成含盐高的咸水。易污染潜水的水位、水量、水质等动态变化与气象水文、地形等因素密切相关。埋藏浅，易于开发，重要水源第30页/共67页第三十页，共68页。第三章 地下水的赋存6）水文地质剖面图第31页/共67页第三十一页，共68页。第三章 地下水的赋存6）水文地质剖面图第32页/共67页第三十二页，共68页。7）潜水(qinshu)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(d do)潜水等水位线图。该图与各种等值线图，例如等高线图类似，能反映潜水面形状潜水位：潜水面上任一点(y din)的高程称为该点的潜水位第33页/共67页第

19、三十三页，共68页。陕西咸阳(xin yn)兴平市地形等高线图第34页/共67页第三十四页，共68页。陕西咸阳(xin yn)兴平市地形等高线图（三维）第35页/共67页第三十五页，共68页。陕西咸阳(xin yn)兴平市地形等高线图（三维）第36页/共67页第三十六页，共68页。陕西咸阳兴平市1990年潜水(qinshu)等水位线图第37页/共67页第三十七页，共68页。第三章 地下水的赋存确定(qudng)潜水的流向第38页/共67页第三十八页，共68页。第三章 地下水的赋存水面坡度：相邻(xin ln)两条等水位线的水位差除以其水平距离水力梯度：沿渗透途径水头损失(snsh)与相应渗透途

20、径长度的比值当潜水面坡度(pd)不大时，潜水面坡度(pd)可视为潜水水力梯度hLS确定潜水面的水面坡度第39页/共67页第三十九页，共68页。第三章 地下水的赋存第40页/共67页第四十页，共68页。第三章 地下水的赋存判断(pndun)潜水和地表水的补排关系第41页/共67页第四十一页，共68页。第三章 地下水的赋存确定泉水(qunshu)出露位置和沼泽化范围第42页/共67页第四十二页，共68页。第三章 地下水的赋存推断(tudun)含水层岩性或厚度的变化第43页/共67页第四十三页，共68页。第三章 地下水的赋存确定潜水(qinshu)埋藏深度确定(qudng)含水层厚度确定泉水出露位置

21、(wi zhi)和沼泽化范围 取水工程最好布置在潜水流汇合的地区（点工程取水）; 或潜水集中排泄的地段。取水建筑物排列方向一般应垂直地下水流向，即与等水位线相一致。（线状工程取水）第44页/共67页第四十四页，共68页。第三章 地下水的赋存含水层均质各向同性( xin tn xn)，隔水底板水平第45页/共67页第四十五页，共68页。第三章 地下水的赋存含水层均质各向同性( xin tn xn)，隔水底板起伏，含水层厚度321hhh第46页/共67页第四十六页，共68页。第三章 地下水的赋存隔水底板水平(shupng)，局部渗透性能21KK 第47页/共67页第四十七页，共68页。第三章 地下

22、水的赋存 承压水：充满于两个稳定(wndng)隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水 隔水顶板：承压含水层上部的隔水层（弱透水层） 隔水底板：下部的隔水层（弱透水层） 承压含水层厚度：隔水顶板与隔水底板之间的距离 承压区与非承压区 承压高度：钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离成为承压高度 测压水位：井中静止水位的高程就是承压水在该点的测压水位3.5 承压水1）概念(ginin)第48页/共67页第四十八页，共68页。第49页/共67页第四十九页，共68页。第三章 地下水的赋存承压盆地：向斜构造(guzo)构成的向斜盆地蓄水构造(guzo)。承压水的埋藏(micng)条件承压斜地：单斜构造构成(

23、guchng)的单斜蓄水构造。承压盆地类型：正地形负地形第50页/共67页第五十页，共68页。第三章 地下水的赋存封闭型向斜(xin xi)储水构造第51页/共67页第五十一页，共68页。第三章 地下水的赋存开放型向斜(xin xi)储水构造第52页/共67页第五十二页，共68页。第三章 地下水的赋存承压斜地类型(lixng)：断块构造承压区补给(b j)排泄区排泄(pixi)区承压区补给区断层不导水断层导水第53页/共67页第五十三页，共68页。第三章 地下水的赋存承压斜地类型(lixng)：含水层尖灭第54页/共67页第五十四页，共68页。第三章 地下水的赋存2）补给(b j)与排泄方式补

24、给：大气降水(jingshu)及地表水体入渗； 从其它含水层越流补给排泄(pixi)：泉；径流；向其它含水层越流排泄(pixi)3）水质：取决于埋藏条件及其与外界联系的程度 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。 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第55页/共67页第五十五页，共68页。4）等水压(shu y)线图（等测压水位线图）确定(qudng)承压水的流向和水力梯度等测压水位线图通常(tngchng)要附以含水层顶板等高线图，为了满足打井取水等目的定义：将某一

25、承压含水层测压水位相等的各点连线第56页/共67页第五十六页，共68页。第57页/共67页第五十七页，共68页。第三章 地下水的赋存5）判断承压含水层和其它水体(shu t)的补给关系 任一承压含水层接受其它水体(shu t)的补给必须同时具备两个条件：其它水体（地表水，潜水或其它承压含水层）的水位(shuwi)必须高出此承压含水层的测压水位(shuwi)其它水体与该含水层之间必须有联系通道反之第58页/共67页第五十八页，共68页。第三章 地下水的赋存6）潜水含水层与承压含水层在接受补给(b j)或进行排泄时对水量增减的反应不同之处水量增加（接受补给）水量增加（接受补给）水量减少水量减少（进

26、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反之反之承压承压含水层含水层水的密度加大水的密度加大含水层骨架发生少量回弹，空含水层骨架发生少量回弹，空隙度增大隙度增大含水层厚度少量增加含水层厚度少量增加反之反之第59页/共67页第五十九页，共68页。第三章 地下水的赋存7）承压含水层的贮水系数 VS 潜水(qinshu)含水层的给水度定义：承压含水层测压水位下降（或上升）一个单位(dnwi)深度，单位(dnwi)水平面积含水层释出（或储存）的水的体积。第60页/共67页第六十页，共68页。第三章 地下水的赋存3.6 潜水与承压水的相互(xingh)转化第61页/共67页第