11第十一章 孔隙水

第十一章孔隙水孔隙水：porewater11．1孔隙水的特征孔隙水一一赋存于松散沉积物中的地下水称为孔隙水。松散沉积物：第四系，部分第三系未胶结或半胶结的松散沉积物。孔隙水呈层状分布，空间上连续均匀，含水系统内部水力联系良好，因此，在孔隙水系统中打井取水，成功率很高。通常，顺层渗透性好而垂直层面渗透性差，为层状非均质介质不同沉积类型的松散沉积物一岩性、地貌呈有规律的变化一地下水的特征不同。11．2洪积物中的地下水洪积扇一一由洪水形成的松散沉积物，以山口为中心堆积为扇形，称为洪积扇。典型的洪积扇形成于干旱、半干旱地区的山前地带。由山区一平原：河道洪流速度由大一小，水流由集中流一分散流；水的搬运能力由大一小（急剧下降），所携带物质大量堆积一洪积扇。1．地质特点地形上：由山区一平原：陡一缓；颗粒大小：由扇顶一平原：粗一细：砾石、卵石一砂一粘土；分选性：由扇顶一平原：差一好。田強2S33宓4曰5日6日7口EU9日oQQ」'图10--1半F旱地区洪枳扇水文地质示意剖面图1—基岩；2—砾石；3—砂；4—粘性土；5—潜水位；6—承压水测压水位；7—地下水流线；8—降水入渗;9—蒸发排泄；10—下降泉；井，塗黑部分有水2．水文地质分带I洪积扇上部带（潜水深埋带或盐分溶滤带）：颗粒粗大，有利于吸收降水或地表水的补给--主要的补给区；地势高，潜水埋藏深（一般十几米~几十米）；岩层透水性好，地形坡降大，地下径流强烈；蒸发微弱，溶滤强烈，故形成低矿化度水（M=几十mg/L〜几百mg/L）；地下水动态变化：水位变幅大。II洪积扇下部带（溢出带或盐分过路带）：颗粒变细；地形变缓；透水性变差，地下径流受阻，水位接近地表，形成泉或沼泽；蒸发加强，水的矿化度增高；地下水水位动态变化小。III洪积扇前缘以下带（潜水下沉带）：潜水埋深又略增大；岩性变细，地势变平，潜水埋深变大；蒸发成为主要排泄方式；水的矿化度增大，土壤常发生盐渍化。总的水文地质特点（由上一下）：地形上坡度由陡变缓；岩性由粗变细；岩层透水性由好到差；地下水埋深由大到小；补给条件由好到差；地下水的排泄，由径流排泄到一蒸发排泄（干旱半干旱气候下）；矿化度由小变大，水化学类型：HCO-SO一Cl型水；34水化学成分的形成作用：由溶滤作用一浓缩作用（干旱半干旱气候下）地下水水位变幅由大到小；由潜水一承压水。小结：地下水的开发利用洪积扇顶部：通常潜水埋深大，不利于取用地下水；溢出带以上中上部：最利于取用地下水。11．3冲积物中的地下水对供水有意义的：近期古河道与现代河道。1.地质特点近期古河道、现代河道：地势最高，以颗粒较粗的砂为主向外：随着地势变低依次为亚砂土、亚粘土；在河间洼地的中心部位则为粘土。图10-4黄河冲积平原水文地质示意图1—砂：2—亚砂、亚粘土；3—粘土；4—地下水位；5—咸水（矿化度大于2g/L）与淡水界线，齿指向咸水一侧;6—入渗与蒸发；7—地下水流线；8—盐渍化水文地质分带I河道上：近期古河道、现代河道，地势高、岩性粗、渗透性好，利于接受地表水与降水入渗补给；地下水埋深大，蒸发弱；溶滤作用为主，水质好。II自河道两侧向河间洼地：地势逐渐变低，岩性变细，渗透性变差；地下水埋深浅，蒸发增加；矿化度增大。总的水文地质特点从河床（或古河道）一向外一河间洼地：颗粒由粗一细：砂一亚砂土一粘土；矿化度由低一高；主要含水层（砂层）沿河道成带状分布；通过弱透水层越流发生水力联系。11．4湖积物中的地下水湖积物属于静水沉积。1．沉积物特点颗粒分选良好，层理细密；岸边沉积物为砂砾等粗砾物质一向湖心逐渐过度为粘土。2．水文地质特点含水层：粗粒的砂砾石层；由于湖积物往往是砂砾石与粘土互层，垂向越流补给比较困难；侧向补给为主：砂砾含水层主要通过进入湖泊的冲积层与外界联系地下水资源一般并不丰富（与外界联系差，补给困难）。11.5干旱内陆盆地孔隙水系统：石羊河流域甘肃河西走廊石羊河流域武威盆地 孔隙含水系统 溢出地表进入民勤盆地再次逐步转化为地下水山区（祁连山）f盆地：洪积扇f扇前缘；地表水f地下水（洪积扇、冲积层）f地表水f地下水。武威盆地山前为入渗一径流型f北部为径流一蒸发型f民勤盆地为渗一蒸发型地下水显示有规律的水化学分带河流沙漠八示意剖面位置水库、河流及水系图河流沙漠八示意剖面位置水库、河流及水系图11.4石羊河流域略图（据李文鹏等，1995；陈理，2008；综合整理）基岩丘•陵号山地「第四系堆积平原11．6干旱半干旱黄土高原孔隙水系统1．分布黄土高原（loessplateau）包括青海、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古、山西、河南等省区,面积为61.47X104km2，在这片广阔区域中普遍分布有黄土。2．特点垂直节理发育，且多虫孔、根孔等以垂向为主的大孔隙；垂向渗透系数＞＞水平方向的渗透系数（几倍~几十倍）；随埋深增加，黄土中大孔隙减少。3．水文地质特点（受岩性、地貌、气候综合影响）水量不丰富；地下水埋深大；水质较差。4．几个名词概念黄土塬——规模较大的黄土平台称之为黄土塬。黄土梁一一长条状的垅岗称之为黄土梁。黄土峁 浑圆形的土丘称作黄土峁。由于黄土塬为较宽广的平台，切割较弱，有利于降水入渗，平均a=5%〜28%，故地下水相对较丰富。黄土塬区地下水的特点：地下水由塬中心向四周排泄；塬中心地下水埋藏较浅，塬边缘埋深较大；矿化度由塬中心向外增大。黄土梁、黄土峁切割强烈，不利于降水入渗（a<1%）与地下水的赋存。梁、峁间的宽浅谷地，赋存有水量较小、水质较差，但水位较浅的地下水，可供小型用水。气候是控制黄土高原地下水水量水质演变的宏观因素。随着降水量减少、蒸发量增大，黄土地下水资源愈往西部愈加贫乏。11．7半干旱平原孔隙水系统：河北平原河北平原北接燕山、西邻太行，东濒渤海。半干旱半湿润大陆季风气候，多年平均降水量500〜600mm,蒸发量为降水量的3.9倍，降水74%集中于夏季。平原普遍存在地下咸水，低洼处多盐碱地。分布第四系孔隙水是河北平原主要供水水源。河北平原分为3部分：山前冲洪积倾斜平原，中部冲积湖积平原，东部滨海平原。地下水的分布与此相应：山前平原为全淡水区；中部平原普遍分布一层TDS大于2g/L的地下咸水，呈现为浅层淡水一咸水一深层淡水3层结构；滨海平原为咸水一深层淡水双层结构2005年与20世纪70年代比较，地下水位大幅度下降：山前平原水位埋深由原先的4〜10m降低到10〜40m；中部平原浅层淡水由2〜4m降低到4〜10m；滨海平原原来为0〜2rn，目前一部分已降低到4〜6m。深层淡水水位下降更加强烈，原先测压水位接近地表，目前则已形成11个大型地下水位降落漏斗，其中，沧州漏斗中心水位埋深已达95.62m。浅层淡水水位下降导致周围咸水入侵，水质恶化。河北平原目前的地下水开发利用模式是不可持续的。过量开采导致的某些资源和环境损害将是永久性的，不可逆转的。思考题孔隙水？洪积扇？黄土塬？黄土梁？

黄土峁？试举例说明沉积环境对孔隙水特征的控制性影响。试列表比较我国不同地区孔隙水形成的主导因素的异同。试举例说明孔隙水开发利用引起的生态环境效应（最好用框图代替文字说明）。试比较湖积物与冲积物含水系统的不同。由山口向平原，洪积扇显示良好的地貌岩性分带：地貌上坡度由 变 ，岩性上由 变 。由山口向平原，洪积扇岩性由粗变细，从而决定了岩层透水性由 到 ，地下水位埋深由 而 ，补给条件由 到 。天然状态下的洪积扇中，由山口向平原地下水排泄由 为主转化到以 为主。天然状态下的洪积扇，由山口向平原地下水的水化学作用由 为主转化到以TOC\o"1-5"\h\z 为王，矿化度由 至0 。在冲积平原中，由现代河道与近期古河道向两侧河间洼地，地势由 变 ，岩性由 变 ，渗透性由 变 。在冲积平原中，由现代河道与近期古河道向两侧河间洼地，地下水埋深