供水水文地质分解

1、供水水文地质分解概述自然界中的水埋藏在地表以下岩土空隙中的水。主要是由渗透作用和凝结作用形成的，此外还有极少量的原生水。大气水地下水地表水1 地下水的储存与岩石的水理性质一、岩土的空隙性二、水在岩土中存在的形式三、岩土的水理性质一、岩土的空隙性岩土中的空隙是地下水的储存空间，岩土空隙按其成因可分为孔隙、裂隙和溶隙岩溶溶洞。可溶性岩石，如灰岩坚硬岩石，如花岗岩松散岩土溶洞裂隙孔隙1、孔隙：指松散岩土颗粒与颗粒集合体之间小孔状或细管状的空隙。孔隙体积多少用孔隙度n来量度。 n=Vn/V 100%孔隙的体积V岩石总体积影响孔隙度的因素：岩石的密实程度、颗粒的均匀性、颗粒形状和颗粒间的胶结程度等。孔隙

2、度测定方法砂子水液面n=V水/V砂2、准确测定方法：n=1-/)100%松散岩石的干重力密度松散岩石的密度1、概略测定方法：2、裂隙：指固结的坚硬岩石在构造运动以及其他各种内、外地质营力作用下，产生于岩体中的各种扁平状空隙。用裂隙度Kt来衡量。Kt=Vt /V 100%=Lb/F 100%裂隙的体积V岩石总体积露头中裂隙的长度岩层露头面积裂隙的平均宽度3、溶隙：可溶性岩体中的裂隙再经过地下水流的长期溶蚀、冲刷而形成的空隙或空洞称为溶隙或溶洞。用溶洞岩溶率Kk来衡量。Kk =Vk/V 100%溶隙的体积，通常由钻孔中所取得的岩心测量而得V岩石总体积二、水在岩土中的存在形式地壳岩石中的水矿物结合水

3、空隙中的水沸石水、结晶水构造水结合水强结合水吸着水弱结合水薄膜水液态水重力水毛细水固态水气态水薄膜水又叫弱结合水，是指在吸着水层以外的液态水膜。这层水不受重力影响，但由于引力不等薄膜水质点可由厚的地方向薄处转移。土粒吸着水又叫强结合水，指由分子引力和静电引力结实地吸附在土壤颗粒外表的薄层通常只有几个水分子厚水膜。是一层近于固态的水。吸着水薄膜水重力水指在重力作用下，贮存在岩石和土壤的非毛管孔隙中自由运动的水。重力水毛细管水受毛管力作用而保持在土壤毛细管孔隙直径毫米中的水。地表地下水面毛细水气态水吸着水薄膜水重力水各种形式的水在地壳中的分布水井结合水包气带饱水带三、岩土的水理性质岩石的空隙虽然为

4、地下水提供了储存的空间，但是水能否自由进出这些空间却与岩石外表控制水分活动的条件、性质有很大关系。与水分的贮存运移有关的岩石性质称为岩石的水理性质。包括容水性、持水性、给水性和透水性。容水性指岩石空隙能容纳一定水量的性能。用容水度衡量，数值上等于岩土的孔隙度、裂隙度或岩溶率。持水性指岩土体在重力作用下释水后仍能保持住的一定水量的性质。用持水度衡量。松散岩土颗粒越小，其外表积越大，外表吸附的结合水越多，持水度越大；而坚硬岩石的裂隙和溶隙持水度几乎为零。给水性指饱和含水的岩石在重力作用下，能自由流出排出假设干水量的性能。以给水度作为衡量指标，数值上等于容水度减去持水度。以下为常见松散岩土的给水度。

5、岩石名称给水度（）岩石名称给水度（）砾石0.35-0.30细砂0.20-0.15粗砂0.30-0.25极细砂0.15-0.10中砂0.25-0.2粘土0.10透水性指在一定压力梯度下岩石允许水透过的性能。取决于空隙直径的大小和连通程度，其次是空隙的多少。岩土根据透水性好坏可分为透水岩土、半透水岩土和不透水岩土。透水岩土：砂、砾、卵石、砂岩、裂隙与岩溶发育的坚硬岩石；半透水岩土：粉质粘土、粉土、黄土、裂隙与岩溶不太发育的坚硬岩石；不透水岩土：粘土、淤泥、泥岩、页岩裂隙和溶隙不发育的坚硬岩石。表示岩土透水性能大小的指标，称为渗透系数，用符号K表，单位m/d米/天一、概述二、构成含水层的根本条件三、

6、含水层的类型2 含水层和隔水层含水层：砂岩含水层松散含水层泥岩湖指能够透过并给出相当数量水的岩层。不能透过并给出水，或透过和给出水的数量微缺乏道的岩层渗透系数隔水层：一、 概述二、构成含水层的根本条件1、储水空间。即应有孔隙、裂隙和溶隙等空隙。这是储存地下水的前提条件。 2、储水构造。有了储水空间，只是有了能含水的条件，但能否储存水，成为含水层，还必须具备保存住地下水的地质构造：下部要有隔水层托住重力水，并在水平方向上具有某种隔水边界，使之不致完全流失，水能在岩层空隙中保存住，从而形成含水层。也就是说，透水岩层与隔水岩层组合起来，才能成为含水层。 3、良好的补给来源。 有足够的水源，使储水空间

7、能不断地获得补给，方能成为含水层。 砂岩含水层松散含水层泥岩湖三、含水层的类型划分依据含水层类型特 征空隙类型孔隙含水层地下水储存在松散空隙介质中裂隙含水层介质为坚硬岩石、储水空间为各种成因的裂隙岩溶含水层介质为可溶岩层、储水空间为各种规模的溶隙埋藏条件潜水含水层含水层上面不存在隔水层，直接与包气带相连承压含水层含水层上面有稳定的隔水层，含水层中的水具有承压性渗透性能的空间变化均质含水层含水层中各个部位及不同方向上渗透性相同非均质含水层含水层的渗透性随空间位置和方向的不同而变化。3、地下水的类型一、按岩石空隙性质分类的地下水：孔隙水、裂隙水、岩溶水二、按埋藏条件分类的地下水：上层滞水、潜水、承

8、压水三、我国地下水分类：采用了埋藏条件和含水层空隙性质综合分类，得出九种不种特征的地下水：孔隙裂隙、岩溶上层滞水，孔隙裂隙、岩溶潜水，孔隙裂隙、岩溶承压水。孔隙水主要存在和运动于松散岩石即未完全胶结和未胶结的砂、砾石和粘性土等孔隙中。可溶性岩石，如灰岩坚硬岩石，如花岗岩松散岩土溶洞水裂隙水孔隙水裂隙水存在和运动于坚硬岩石的裂隙中岩溶水存在和运动于可溶性岩石的溶洞中一、按岩石空隙性质分类的地下水饱水带气态水结合水：吸着水、薄膜水毛细带外表潜水面2、潜水含水层1重力水为主隔水层2含水层23、承压水隔水层1毛细水为主1、上层滞水地表包气带局部隔水层二、按埋藏条件分类的地下水承压水1、包气带水和上层滞

9、水 存在于包气带中的水叫做包气带水，以气态水、吸着水、薄膜水和毛细管水的形式存在，农业上称为土壤水。其中局部隔水层上的重力水称为上层滞水。 上层滞水对采矿几乎没有影响饱水带包气带潜水面局部隔水层上层滞水1有关潜水埋藏的术语：2、潜水潜水含水层厚度：潜水面至隔水层顶面的距离潜水位：潜水面上任一点的标高潜水埋藏深度：潜水至地表的距离潜水面：潜水的自由外表埋藏在地表以下、第一个稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水。2潜水的一般特征：潜水具有自由水面，为无压水；潜水的分布区和补给区根本上是一致的；在重力作用下，潜水可以由水位高处向水位低处运动，形成潜水径流。平原区主要以蒸发形式排泄，易形成盐碱地；高

10、山丘陵区那么以泉、地下渗流形式排泄于地表沟谷或地表水体。潜水的动态如水位、水温、水质、水量等要素随季节不同有明显变化。3潜水面的形状及表示方法1) 潜水面的形状 一般情况下，潜水面是呈向排泄区如相邻沟谷、河流、湖泊等倾斜的曲面。潜水面的形状与地形、含水层的透水性及厚度、气象水文条件、人工抽水和排水等因素有关。1、含水砂；2、含水砾石；3、隔水底板；4、流向2潜水面的表示方法A、剖面图 又称为水文地质剖面图。按一定比例尺，在具有代表性的剖面方向上，先根据地形高程及其形态特征绘制地形剖面，再根据钻孔地层资料绘制地质剖面图，然后标出剖面图上各井、孔的潜水位，并连结绘出潜水面，即得水文地质剖面图。1砂

11、土；2粘性土；3潜水面；4钻孔；5钻孔编号水文地质剖面图B、平面图，即等水位线图 等水位线图是反映潜水面形状的一种平面图。其绘制方法与地形等高线图绘制方法根本一样，即把大致一样的时间内测得的各点潜水位标在地形图上相应潜水井与下降泉的旁边，用内插法将水位标高一样的点连接起来，便绘成一幅潜水面等高线图，即潜水等水位线图潜水等水位线图等水位线图的用途 确定潜水的流向及水力坡度 确定潜水的埋藏深度、泉水出露点和沼泽化范围 提供合理的取水位置 确定潜水与地表水的相互补给关系 确定含水层厚度 分析推断含水层透水性及厚度变化 潜水的流向：垂直等水位线从高水位指向低水位的方向，常用箭头表示；两点间的平均水力坡

12、度：在流动方向上，任意两点的水位差除以该两点间的实际水平距离a潜水补给河水；b河水补给潜水 ；c河水一岸得到潜水补给，另一岸那么河水补给潜水。埋藏深度：某点地面标高减去该点潜水位。如A点埋藏深度=135-115=20米115135A1、地形等高线；2、等水位线；3、等埋深线；4、潜水流向；5、潜水埋藏深度为零区沼泽区；6、埋深02m 区；7、埋深24m；8、埋深大于4m 区11595135隔水层A含水层厚度= 该点潜水位与隔水顶板标高之差。如A点含水层厚度=115-95=20米利用等水位线图分析推断含水层透水性及厚度变化 假设等水位线由密变疏，说明潜水面坡度由陡变缓，可以推断含水层透水性由弱变

13、强或含水层厚度由薄变厚。反之，那么可能是含水层透水性变弱或厚度变薄1、含水砂；2、含水砾石；3、隔水底板；4、流向 承压水盆地剖面示意图1隔水层；2含水层；3地下水位；4地下水流向；5上升泉；6钻孔，虚线为进水局部；7自流钻孔；8大气降水补给；H承压水头高度；M含水层厚度3、承压水自流水初见水位=含水层顶板标高；承压水位=稳定后的水位标高水头高度H=承压水位-初见水位H1)承压水的特点： (1)承压性，为有压水，其顶面为非自由水面； (2)承压水的分布区与补给区不一致； (3)承压水在静水压力作用下，可以由高水位向低水位运动，形成承压水的径流； (4)由于隔水顶板的存在，气候、水文因素的变化对

14、承压水的影响相比照潜水要小，因此，承压水的水位、温度和矿化度等比较稳定； (5)承压水的水质变化大，从淡水直到矿化度很高的卤水都有。 2形成承压水的地质构造 基岩地区承压水的埋藏类型，主要决定于地质构造。在适宜的地质构造条件下，孔隙水、裂隙水和喀斯特水均可形成承压水，最适宜于形成承压水的地质构造有向斜构造和单斜构造两类。1自流盆地：形成承压水的向斜或盆地构造2承压斜地：单斜储水构造 承压斜地剖面示意图a含水层尖灭形成的承压斜地；b单斜构造形成的承压斜地；c阻水断层形成的承压斜地；d导水断层形成的承压斜地3等水压线图及其应用1确定水流方向及水力坡度2确定承压含水层的埋藏深度3确定承压水位的埋藏深

15、度4确定水头高度4 地下水的循环一、水的分布与循环一水的分布二水循环二、地下水的循环一地下水的补给二地下水的排泄三地下水的径流四地下水补、径、排条件的改变一水的分布海水：97.2%冰帽和冰川水：2.13%地下水：0.59%其他：0.08%海洋植物蒸腾降水降水地表径流地下径流下渗蒸发蒸发水汽输运二水循环大循环小循环小循环一地下水的补给 1、概念：含水层从外界获得水量的作用。 2、补给来源： 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 5 人工补给。大气降水补给地表水补给含水层之间的补给越流：当抽水含水层的顶、底板为弱透水层时，在抽水含水层抽水的条件下，由于水头降

16、低，和相邻含水层之间产生水头差，相邻含水层通过弱透水层与抽水含水层之间发生水力联系，这种水力联系称为“越流人工补给二地下水的排泄 1、概念：含水层失去水量的过程2、排泄方式：1泉水排泄 2向地表水排泄泄流3蒸发排泄土面蒸发和叶面蒸发4不同含水层之间的排泄 1泉水排泄1泉的形成与分类：按补给来源分：上层滞水泉、潜水泉(下降泉、承压水泉上升泉按成因分类：侵蚀泉；接触泉；溢出泉；断层泉2研究泉水的意义确定岩石的含水性和含水层的富水程度了解含水层或含水通道的分布，以及补给区和排泄区的位置判断地下水的类型确定地下水位的标高了解地下水的水质特点和储水构造特点地下水的埋藏深度判断地质构造 泉城济南的下降泉1

17、-下奥内统白云质灰岩；2-中奥陶统灰岩；3-闪长岩及辉长岩；4-基岩地层界线；5-断层；6-泉群广东罗定尖岗顶断裂带上升泉分布图上升泉侵蚀泉：地形受到侵蚀，使含水层暴露于地表 侵 蚀 泉接触泉 接触泉：地形被切割到含水层下面的隔水层，地下水被迫从两者的接触处流出；或地下水沿侵入体接触带裂隙涌出地表。 溢出泉 地下水在运动过程中岩石透水性变弱或受到局部隔水层阻挡，使地下水位抬高溢出地表。 断层泉断层泉：承压含水层被导水断层切割 2向地表水排泄当河流、湖泊、海洋等侵蚀到含水层时，地下水分散地沿地表水体周界排泄称为泄流。4不同含水层之间的排泄三地下水径流 1、概念：地下水在岩石空隙中的流动过程 2、

18、地下径流产生原因：根本原因是地下水循环。大气降水或地表水通过包气带向下渗漏，补给含水层成为地下水，地下水又在重力作用下由水位高处向水位低处流动，最后在地形低洼处以泉的形式排出地表或直接排入地表水体，如此反复地循环是地下水径流产生的原因。 3、影响因素：地下径流的方向、速度、类型、径流量主要受含水层的空隙性、地下水的埋藏条件、补给量、地形、地下水的化学成分以及人为因素的影响。 4、地下径流量的表示方法：地下径流量常用地下径流率或地下径流模数M来表示，其意义为1km2含水面积上的地下水流量m3/skm2M=Q/36586400FF地下径流面积km2； Q一年内在F面积上的地下水径流量m3四地下水补、径、排条件的转化 1、自然条件改变