水的地质作用11讲课稿

水的地质作用11地面流水片流洪流河流暂时性水流经常性水流水质点的运动形式层流紊流层流：水质点在流动过程中，相对位置保持平行的一种水流。紊流：水质点在流动过程中，相对位置随时变换的一种水流。是泥沙悬浮的主要原因。3.1地表水3.2暂时流水的地质作用暂时流水是大气降水后，短暂时间内形成的地表的流水，因此雨季是它发挥作用的主要时间。（一）

淋滤作用及残积层（Qel）大气降水渗入地下时，将地表附近细小颗粒带走，同时也将周围易溶成分溶解带走，而残留在原地的则是一些未被带走，不易溶解的松散物质，这个过程称为淋滤作用。残留在原地的松散破碎物质叫残积物。淋滤作用的结果是使地表附近的岩石逐渐失去其完整性和致密性。

残积物的特征：1．位于地表以下，基岩风化带以上，从地表至地下，破碎程度逐渐减弱；2．残积物的物质成分与下伏基岩成份基本一致；3．残积层的厚度与地形、降水量、水的化学成分等多种因素有关；4．残积层具有较大的孔隙率，较高的含水量，但其力学性质较差。（二）

洗刷作用与坡积层（Qdl）大气降水在汇集之前，沿山坡坡面形成漫流，将覆盖在坡面上的风化破碎物质洗刷到山坡坡脚处，这个过程称为洗刷作用。在坡脚处形成的新的沉积层称为坡积层。坡积层的特征：1．坡积物的厚度变化较大，一般在坡脚处最厚，向山坡上部及远离山脚方向均逐渐变薄尖灭；2．坡积物多由碎石和粘性土组成，其成分与下伏基岩无关；3．搬运距离较短，坡积物层理不明显，碎石棱角清楚；4．坡积物松散、富水、力学性质差。（三）

冲刷作用与洪积层（Qpl）地表流水汇集后，水量增大，侵蚀能力加强，携带的泥砂石块也渐多，使沟槽不断下切，同时沟槽也不断加宽，这个过程称为冲刷作用。集中暴雨或积雪骤然大量融化，都会在短时间内形成巨大的地表暂时流水，一般称为洪流，也就是通常意义上的洪水。洪流所携带的大量泥砂、石块被搬运到一定距离后沉积下来，形成洪积层。洪积层的特征(1)

洪积层多位于沟谷进入山前平原、山间盆地、流入河流处。从外貌上看洪积层多呈扇形，称洪积扇；(2)

洪积物成分复杂，主要是由上游汇水区岩石种类决定；(3)

在平面上，山口处洪积物颗粒粗大，多为砾石、块石，甚至巨砾；向扇缘方向，洪积物颗粒渐细，由砂、粘土等组成。在断面上，底部较地表颗粒为大；(4)

洪积物初具分选性和不明显的层理，洪积物颗粒有一定磨圆度；(5)

具有一定的活动性。洪积扇纵剖面洪积扇平面3.3.河流地貌

谷底——河谷底部较平坦的部分谷坡——高出谷底的两侧斜坡河床——谷底中经常有水流动的部分河漫滩——谷底中洪水期被淹没、枯水期露出水面的部分1．河流阶地河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形称为河流阶地或台地。若阶地延伸方向与河流方向垂直称横向阶地（瀑布）；若阶地延伸方向与河流方向平行称为纵向阶地。2.阶地分为三种基本类型：(1)侵蚀阶地：又叫基岩阶地。阶地表面由河流侵蚀而成，冲积物少，且主要由被侵蚀的岩石组成。这种阶地多见于基岩山区，是在地壳强烈上升，河流急剧下切形成的。(2)基座阶地：冲积层较厚，但河流切穿冲积层，并切入下部基岩的一定深度。从阶地的斜坡上可看出，阶地由上部冲积层和下部基岩两部分构成。(3)堆积阶地：有时又叫堆积阶地或沉积阶地。阶地斜坡出露的均为冲积物，未见基岩，河流未能切穿冲积层。堆积阶地又可分为上迭阶地和内迭阶地。

堆积阶地阶地的类型3.河流阶地的特点：物质组成：下底为卵石、砂砾等粗颗粒；上部为细砂、亚粘土等。组构上：磨圆、分选性好，层理分明。外观：沿河谷成连续或间断台阶状，台面较平坦。工程地质特征：一般为良好底建筑场地，平坦、宽阔。具有一定的强度和承载力、稳定性好。地下水丰富、地下水位较浅。第二节河流地质作用

一条河流从河源到河口一般可分为三段：上游、中游和下游。上游：多位于高山峡谷中，急流险滩多，河道较直，流量不大但流速很高，河谷横断面多呈“Ｖ”字形。中游：河谷较宽广，河漫滩和河流阶地发育，横断面多呈“Ｕ”字形。下游：多位于平原地区，流量大而流速较低，河谷宽广，河曲发育，在河口处易形成三角洲。“V”字形峡谷塔里木河上游段的河流塔里木河中游段220公里的河流塔里木河下游段的河流3.4河流的地质作用

一、河流的侵蚀作用侵蚀作用的定义

河水在流动的过程中不断加深和拓宽河床的作用称为河流的侵蚀作用。侵蚀作用按作用方式分类溶蚀：河水对组成河床的可溶性岩石不断进行的化学溶解，使之逐渐随水流失

机械侵蚀：流动的河水对河床组成物质的直接冲击和夹带砂砾、卵石等固体物质对河床的磨蚀。按河床不断加深和拓宽的发展过程可分为：

下蚀作用：流水对河底岩石的侵蚀（磨、冲刷、溶）使河床逐渐下切和加深的作用。侧蚀作用：河水对河床两岸的岩石进行侵蚀，使河谷加宽或使河道左右迁移的作用。

侧蚀作用作用过程：

流动着的河流在进入弯道后，由于离心力的作用，流水不仅有一向前的运动，同时还产生一种沿离心力指向凹岸的运动。而由于水体表层流束与底层流束向凹岸运动的速度差（底层的阻力大）导致出现横向环流，使底层的流束以很大的流速冲向凹岸，产生较强烈的的冲刷，使得凹岸不断的坍塌后退，冲刷下来的固体物质再由底层流束带向凸岸（为前部或下一弯道凸岸的后部）堆积起来，这样使得河湾曲率增大，在纵向流的影响下，使得河湾逐渐向下游移动，从而导致河床发生平面摆动。河流侧蚀作用河流的横向环流作用黄河的九曲回肠河流侵蚀作用的作用规律

在河流的流动中，流水处于由纵向流和横向环流组成的螺旋状流束流动，下蚀作用和侧蚀作用同时进行：但在河流的上游或山区河流，由于河床纵坡大，流速大，纵流占优势，以下蚀作用为主；在河流的中下游、平原纵坡较小，河湾较多，流速小，横向环流为逐，侧蚀作用为主。

河谷形态上游、中游、下游，依次为“V”、不对称，“U”形。3.4河流的地质作用

二、河流的搬运作用河流的搬运作用定义：

河流在流动的过程中将河床上剥蚀下来的固体物质移动使其离开原地的作用。搬运方式：化学搬运－溶运机械搬运悬运（<0.05mm）跃运（0.05-2mm）滚运（>2mm）

3.4河流的地质作用三、河流的沉积作用和冲积物（Qal）河流的沉积物称为冲积层。沉积作用发生的主要场所有：(1)河流流入其它水体处，如海湖、入干流处、河口、山口；(2)

河床坡降变缓处，由山区进入平原时；(3)

河曲的凸岸。碎屑良好的分选性和磨圆度是河流沉积物区别于其它沉积物的重要特征。冲积层的特征：(1)冲积物分布在河床、冲积扇、冲积平原或三角洲，其物质成分复杂。相对于前面已讲过的残积、坡积、洪积物来说，其分选性好，层理明显，磨圆度好；(2)分布广，表面坡度较缓。在工程设计时，应注意冲积层上的软弱夹层（如：淤泥、粉砂层等）和流砂现象；(3)冲积物中的砂砾卵石层不仅是理想的持力层，同时也是重要的建筑材料；对于层厚稳定，延伸好的砂砾卵石层还是良好的含水层，如果有充足的补水来源和良好的储水条件，水体未受污染，将是很好的供水水源地。第三章水的地质作用第三节地下水地质作用地下水的定义及其形成条件定义

埋藏在地表下面土中孔隙、岩石孔隙和裂隙中的水，称为地下水。地下水的富集必须具备三个条件有较多的储水空间有充足的补给水源有良好的汇水条件地下水的物理性质和化学成分物理性质

包括温度、颜色、透明度、嗅（气味）、味（味道）和导电性等。主要化学成分地下水中常见的成分

地壳中分布广、含量高的元素，如O、Ca、Mg、Na、K等在地下水中最常见。氢离子浓度指水的酸碱度，以PH值表示。总矿化度

水中离子、分子和各种化合物的总称称为总矿化度。表示水的矿化程度。通常以105-110℃温度下将水蒸干后所得的干涸残余物的含量来确定。水的硬度

水中钙镁离子的总浓度称为总硬度。化学成分对工程的影响氢离子浓度：氢离子浓度为一般酸性侵蚀指标。酸性侵蚀可分解水泥混凝土中的CaCO3成分，使水泥混凝土强度下降。总矿化度：高矿化水能降低混凝土的强度，腐蚀钢筋，促使混凝土分解，故拌和混凝土时不允许用高矿化水，在高矿化水中的混凝土建筑亦应注意架取防护措施。

地下水对混凝土的侵蚀作用分解性侵蚀

是指酸性水溶液氢氧化钙以及侵蚀性碳酸溶液碳酸钙而使混凝土分解破坏的作用。结晶性侵蚀

主要是硫酸性侵蚀，是含硫酸盐的水与混凝土发生反映，在混凝土的孔洞中形成石膏和硫酸铝盐晶体。分解结晶复合性侵蚀主要是水中弱盐基硫酸盐离子的侵蚀，如Mg2+、NH4+、C1-、SO42-、NO3-等含量很多时，与混凝土发生化学反应，使混凝土力学强度降低，甚至破坏。地下水的类型地下水按存在形式分类：气态水液态水固态水地下水按埋藏条件分类：上层滞水潜水承压水地下水按含水层性质分类：孔隙水裂隙水溶隙水地下水分类表含水介质类型

埋藏条件孔隙水裂隙水岩溶水包气带水局部粘性土隔水层上季节性存在的重力水（上层滞水）裂隙岩层浅部季节性存在的重力水及毛细水裸露的岩溶化岩层上部岩溶通道中季节性存在的重力水潜水各类松散堆积物浅部的水裸露于地表的各类裂隙岩层中的水裸露于地表的岩溶化岩层中的水承压水山间盆地及平原松散堆积物深部的水，向斜构造的碎屑岩孔隙中的水组成构造盆地、向斜构造或单斜断块的被掩覆的各类裂隙岩层中的水组成构造盆地、向斜构造或单斜断块的被掩覆的岩溶化岩层中的水1.上层滞水是指存在于地面以下包气带中的水。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，这便是重力上层滞水；包气带中吸着水、薄膜水和毛细水称为非重力水，又称土壤水。上层滞水的主要特征：(1)

上层滞水量不大，且季节性变化强烈(2)

上层滞水的补给区和分布区是一致的。(3)

上层滞水一般矿化度低，但由于直接与地表相通，水质量最易受污染。(4)

从工程地质角度看，上层滞水常引起土质边坡滑坍，地基、路基沉陷、冻胀等病害的重要因素。2.潜水埋藏于地表以下，第一个稳定隔水层之上具有自由水面的饱水带中的重力水被称为潜水。潜水具有自由水面称为潜水面，下伏的隔水层称为此含水层的底板。(1)潜水面的特征①潜水面通常不是延伸很广的平面，潜水面的形状与当地的地貌形态、隔水底板的坡度、含水层岩性、厚度变化以及水文网发育状况有密切关系，基于这些因素，潜水面一般呈倾斜的各种形态的曲面。②

潜水面的起伏经常与地形一致，只是比地形起伏平缓；③

当含水层厚度变大时，潜水面坡度变缓;④当岩层透水性变好，潜水面坡度变缓。

(2)

潜水的补给条件含水层中地下水从外部（如大气降水、地表水等）获得大量补充的过程称为地下水的补给。所谓补给条件就是指地下水的补给来源、补给方式，补给区的位置、补给量大小和影响补给的因素。(3)潜水的补给来源，一般有以下几种形式：A

大气降水：大气降水的渗入，是潜水的主要补给来源。补给的数量取决于降水的性质和强度、地面坡度、包气带厚度、植被覆盖情况、岩石透水性等因素。大气降水补给的地下水，其动态明显有季节性变化：一般5～9月份为高水位期，10～次年2月为低水位期。B

地表水：地表水下渗是潜水重要的补给来源，有时地表水与地下水的补给关系并不固定，而随季节变化，则必须根据该时期的水位、流量或等水位线图的资料，才能确定。C

含水层之间的补给,有以下两种方式：I.越流补给:若相邻的含水层之间存在一定的水位差，那么就可以通过弱含水层渗透到另一含水层，这种地下水的补给方式叫做越流补给。II．直接补给:潜水含水层的隔水底板，由于受到断裂活动、地震、人工开挖河道、打井和钻探等因素的影响，当下部承压水的水头高于潜水位时，便会发生承压水补给潜水的情况；也可由承压水透水“天窗”补给潜水。D

凝结水在降水和地表水稀少，昼夜温差大，同时含水层上伏包气带透水性好的风成沙地区和高山分水岭地区，有一定量的凝结水补给潜水。E

人工补给为了防止地下水位下降、水源枯竭、水质恶化以及地面沉降等，常用人工回灌的方法，使含水层的地下水量增加。

(4)

潜水的排泄条件潜水的排泄有以下几种方式：①蒸发:干旱、半干旱地区，潜水埋藏较浅，蒸发作用强烈，潜水通过蒸发消耗，不但水量减小，同时水受到浓缩，矿化度增高，甚至引起含盐成分的变化。②泉的排泄:潜水在重力作用下，总是由高水位处向低水位处流动，当水流受阻或地形适宜就会流出地表，形成泉水。泉是地下水的天然露头，是地下水排泄的一种重要方式。③

人为排泄:由于人类对地下水资源需求的日益增长，地下水的合理开发利用问题就越加重要，我们在打井（民井、机井、大口井）和修建其它的集水建筑时，造成了大量排泄地下水的人为措施。

3、承压水(1)

定义埋藏并充满在两个隔水层之间，含水层中具有静水压力的重力水叫承压水。(2)

承压水的形成及特征承压水的形成首先决定于地质构造，在适当的地质构造条件下，无论孔隙水、裂隙水、岩溶水都可形成承压水。最适宜形成承压水的地质构造大体可分为向斜构造和单斜构造。有承压水分布的向斜构造称为自流盆地，有承压水分布的单斜构造称为自流斜地。①自流盆地（承压盆地）自流盆地按水文地质特征可分为三个组成部分：补给区、承压区和排泄区。承压含水层在盆地边缘出露于地表，高程较高的一边，成为承压水的补给区，高程较低处成为排泄区。在补给区上面由于没有隔水层存在而不具有承压性质，实际上已成为潜水，它直接受大气降水及地表水的补给

承压含水层之上有不透水层覆盖的地段称为承压区

在承压区，当钻孔打穿隔水顶板后，就可发现水位上升到隔水顶板以上的某一高度，此高程即为承压水在该点的静止水位或测压水位。从静止水头到含水层顶板之底面的垂直距离称为压力水头。

②

自流斜地（承压斜地）单斜承压水含水层在水文地质学中称为承压斜地，其形成有二种不同的情况：A断裂构造所形成的自流斜地，含水岩层一端出露于地表，成为接受大气降水或地表水下渗的补给区，另一端在地下某一深度被断层切断，并与断层另一侧隔水层接触。Ⅰ当断层带岩性破碎能够透水时，则承压水可以通过断层以泉水的形式排