水文地质学部分课件

水文地质与工程地质地质学基础部分水文地质学工程地质学绪论绪论一、学科性质、研究内容和分支学科二、与工程建设的关系1、水文地质学在工程建设中的作用和任务2、工程地质学在工程建设中的作用和任务水文地质学与工程地质学的学科性质水文地质学工程地质学水文地质学水文地质学是研究地下水的学科分支学科：地下水动力学、水文地球化学、区域水文地质学、供水水文地质学、土壤改良水文地质、矿床水文地质学等。。。矿床水文地质条件矿床水文地质条件是指影响矿床正常生产和建设的水文地质因素，包括地下水或地表水的分布及补给、径流和排泄条件，此外，还包括水的化学成分等。工程地质学工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用，特别是工程建设的工程地质条件和工程地质问题的学科。其研究方向和分支学科如下：分支学科：环境工程地质学、地震工程地质学、铁路工程地质学、公路工程地质学、水利工程地质学、矿山工程地质学等。二、与工程建设的关系水文地质工作主要任务是调查研究以下要素：*地下水的形成、埋藏、分布、运动以及循环转化的规律；*地下水的物理性质，成分以及水质的变化规律；*解决合理开发、利用、管理地下水资源以及有效消除地下水危害等实际问题1、水文地质学在工程建设中的作用和任务*勘查建筑地区的工程地质条件，为选点、规划、涉及及施工提供工程地质资料，作为工程依据；*根据工程地质条件论证、评价并选定最优的建筑地点或线路方案；*预测在工程建修时及建修后的工程管理运行中，可能发生的工程地质问题，提出防治不良的工程地质条件的措施。2、工程地质学在工程建设中的作用和任务定义：与工程建筑有关的地质要素之综合，包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质构造与地应力、水文地质条件、物理（自然）地质现象、以及天然建筑材料等六个要素。工程地质条件是一个综合的概念，任何一个单一要素，或单独一两个要素不能称之为工程地质条件。一地的工程地质条件各要素之是相互联系、相互制约的，这是因为它们受着同一地质发展历史的控制，形成一定的组合模式。工程地质条件*勘查建筑地区的工程地质条件，为选点、规划、涉及及施工提供工程地质资料，作为工程依据；*根据工程地质条件论证、评价并选定最优的建筑地点或线路方案；*预测在工程建修时及建修后的工程管理运行中，可能发生的工程地质问题，提出防治不良的工程地质条件的措施。2、工程地质学在工程建设中的作用和任务定义：工程建筑与工程地质条件（地质环境）相互作用、相互制约引起的，对建筑本身的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题；工程地质问题分析是工程地质工作的中心环节。各类建筑物的结构型式不同，其工作条件和工程作用力的大小方向不同，与地质环境的相互作用的特点亦不同，因为各有其工程地质问题。工程地质问题

工程地质学在矿山工程建设方面的作用是确保矿山安全、持续生产，实现合理利用地下矿产资源、提高矿山企业经济效益，其基本任务是：（1）详细查明矿山工程地质条件，为矿山基建、生产设计和施工提供详细的资料。（2）紧密结合矿山生产，解决与矿床开采有关的工程地质问题。工程地质学在矿山工程建设中的作用和任务矿体及其围岩的物理力学性质、地质构造、岩体结构、地应力、水文地质、地形、地貌等等，往往直接或间接地影响着矿床的开采技术条件。它们一方面是矿山企业选择采矿方法、开拓方案、确定各类工程位置，进行矿山规划、设计、扩建和技术改造的重要依据，同时也往往是引起矿区地质自然灾害或开采事故的主要原因。矿山工程地质要素对矿山工程建设的影响2005年广东兴宁“8.7”矿难透水事故

造成123名矿工死亡。杭州仇山磁土矿突水事故2008年6月18日14时20分许，由于矿井二中段采空区发生突水事故，致使在挂钩房等候的15名矿工被下泄的积水和泥石所困，事故最终造成吴根水等6名矿工死亡，其余矿工受伤的重大伤亡事故。事故发生的直接原因是由于矿井二中段采空区与地表裂缝沟通，由于连续大降雨，大量地表水经裂缝渗入采空区，同时因积水区产生冒顶，使采空区挡水墙上部无法承受积水压力，挡墙上部被冲垮，积水冲毁斜井底板并携带泥石淹没挂钩房，泥石堵住通道，造成在挂钩房等待下班的15名矿工被困。第五章地下水概论水文地质学部分

5.1自然界中的水5.2地下水分类5.3地下水的循环5.4地下水的物理性质和化学性质5.1.1

自然界中水的分类5.1.2自然界的水循环5.1.3岩石的空隙性5.1.4岩石中水的存在形式5.1.5岩石的水理性质5.1.6含水层与隔水层

5.1自然界中的水在地球上各部位、各层圈都存在着水

大气圈（atmosphere）水圈（hydrosphere）岩石圈（lithosphere）生物圈（biosphere）

自然界中的水可被分为大气水、地表水以及地下水。地下水是赋存于地面以下岩土空隙中的水。5.1.1自然界中水的分布海洋（96.536%）、高山冰川（1.746%）、河湖水、地壳表层中的地下水（1.711%）、大气中的气态水、生物含水。5.1自然界中的水

水系统：

由大气圈到地幔的地球各层圈中的水构成自然界的水循环：

系统内的水相互联系、相互转化的过程水循环分为：

按循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及层圈的范围，可分为水文循环（浅部）和地质循环（浅深部间）5.1.2自然界的水循环

CompanyLogo自然界的水循环1.来自地幔源的初生水2.返回地幔的水3.岩石重结晶再生水4.沉积成岩时排出水5.和沉积物一起形成的埋藏水6.与热重力和化学对流有关的地内循环7.蒸发和降水（小循环）8.蒸发和降水（大循环）9.地下径流10.地表径流水系统：

由大气圈到地幔的地球各层圈中的水构成自然界的水循环：

系统内的水相互联系、相互转化的过程水循环分为：

按循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及层圈的范围，可分为水文循环（浅部）和地质循环（浅深部间）5.1.2自然界的水循环

水文循环（1）定义水文循环是发生于大气水、地表水和岩石空隙中的地下水之间的水循环（2）水文循环的划分循环路径不同：

大循环（海-陆）与小循环（海-海，陆-陆）

时空尺度不同：

全球水文循环，流域水文循环（3）水文循环的特点循环速度较快、途径较短、交替迅速

（4）水文循环的作用水质量的净化，水数量的再生，是可持续发展的保证水文循环示意图降水

蒸发

径流

水汽输送

水汽输送降水蒸发海洋蒸发b.大气中水汽转移c.降水d.地表径流

e.入渗f.地下径流g.水面蒸发h.土面蒸发

i.叶面蒸发

下渗水文循环（1）定义水文循环是发生于大气水、地表水和岩石空隙中的地下水之间的水循环（2）水文循环的划分循环路径不同：

大循环（海-陆）与小循环（海-海，陆-陆）

时空尺度不同：

全球水文循环，流域水文循环（3）水文循环的特点循环速度较快、途径较短、交替迅速

（4）水文循环的作用水质量的净化，水数量的再生，是可持续发展的保证5.1.3岩石的空隙性空隙孔隙（pore）：松散岩石颗粒间的空隙裂隙（fissure

）：非可溶岩（坚硬岩石）中的空隙溶穴（cavity

）：可溶岩产生的小空隙称溶隙，大空隙则称溶洞岩石：水文地质学中指坚硬的岩石及松散的土层（沉积物）

空隙：岩、土中存在数量不等、大小不一、形状各异的空洞的总称

地下水赋存场所和运移通道，它的多少、大小、形状、连通情况和分布规律对地下水的分布和运动有重要影响5.1.3岩石的空隙性空隙度（P）：衡量岩石中空隙的发育程度Vp：岩石中的空隙体积V：岩石总体积（包括空隙在内）空隙度针对不同类别可称为：孔隙度裂隙率岩溶率孔隙度：

分选程度越差，颗粒大小越悬殊的松散岩石，孔隙度越小；组成岩石的颗粒形状越不规则，棱角越明显，排列越疏松，孔隙度就越大。5.1.3岩石的空隙性裂隙率：

固结的坚硬岩石中，一般仅残存很小部分孔隙，而存在有各种内外力作用下破裂变形产生的裂缝（缝隙）

风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙砂岩岩芯中的裂隙5.1.3岩石的空隙性岩溶率：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶隙、溶洞等5.1.3岩石的空隙性松散岩石的孔隙分布于颗粒之间，连通良好，分布均匀，在不同方向上，孔隙通道的大小和多少都很接近。赋存于其中的地下水分布和流动都比较均匀。5.1.3岩石的空隙性坚硬岩石的裂隙宽窄不等，长度有限，呈线状，具有一定的方向性，只有当不同裂隙相互穿切连通时，才在某一范围内构成彼此连通的裂隙网络，地下水在裂隙中的相互联系交叉，分布和流动不均匀。可溶岩石的溶隙或溶穴大小悬殊且分布极不均匀，赋存于其中的地下水分布与流动极不均匀。小结：5.1.4岩石中水的存在形式岩石中水的存在形式气态水：存在于未饱和岩石空隙中的水蒸气液态水固态水：当岩石孔隙中水温低于0℃时，液态水转化为固态水结合水：束缚在岩石颗粒表面，不能在重力影响下运动的水毛细水：在表面张力作用下沿岩土细小空隙上升的水重力水：指岩石颗粒表面不能吸引、仅受重力影响运动的水矿物结合水：沸石水、结晶水和结构水5.1.4岩石中水的存在形式结合水：5.1.4岩石中水的存在形式重力水：5.1.4岩石中水的存在形式毛细水：孔角毛细水支持毛细水悬挂毛细水5.1.4岩石中水的存在形式气态水：存在于未饱和岩石空隙中的水蒸气称为气态水，气态水可以随空气的流动而移动，即便空气不流动，也能从水汽压力大的地方向小的地方迁移，当水汽增多达到饱和时，或当气温降低时，能与液态水相互转化。固态水：在岩石空隙中的水温低于0℃时，液态水转为固态水。北方冬季的冻土就是常见的土空隙中的水呈固态形式。5.1.5岩石的水理性质定义：与水储容及运移有关的岩石性质

容水性持水性给水性含水量透水性5.1.5岩石的水理性质容水性：岩石容纳一定水量的性能，在数值上通常用容水度来表示。容水度：岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。一般说来，容水度在数值上与空隙度相当。当具有膨胀性的粘土，充水后体积扩大，容水度会大于孔隙度；但当岩石空隙不连通时，容水度会小于空隙度。5.1.5岩石的水理性质持水性：岩石依靠分子引力和毛细力，在重力作用下岩石仍能保持一定水量的性能。在数值上用持水度表示。持水度：在重力作用下，岩石所保持的水体积与岩石体积之比。5.1.5岩石的水理性质给水性：地下水位下降时，其下降范围内饱水岩石及相应的支持毛细水带中的水，在重力作用下，从空隙中释出的现象。影响因素：1.岩性

2.初始地下水水位埋深3.地下水位下降速率给水度：单位水平面积岩层柱体中，当潜水位下降一个单位时，在重力作用下释放出来的水量。5.1.5岩石的水理性质含水量：说明松散岩石实际保留水分的状况。重量含水量：松散岩石孔隙中所含有水的重量与干燥岩石重量的比值。体积含水量：含水体积与包括空隙体积在内的岩石体积的比值。5.1.5岩石的水理性质透水性：岩石允许水透过的能力。表征岩石透水性的定量指标是渗透系数K。影响透水性的因素主要是岩性（空隙的大小和多少）。此外，岩石颗粒的分选性也会对透水性产生影响。5.1.6含水层与隔水层含水层：透过并能给出相当数量水的岩层。

隔水层：不能给出并透过水，或者透过与给出的水理微不足道的岩层。弱透水层：5.1.6含水层与隔水层含水层：透过并能给出相当数量水的岩层。构成条件：

1.储水空间

2.储存地下水的地质构造条件

3.良好的补给水源和补给条件

含水层的分类：1.空间形态：层状、带状、脉状和块状2.含水介质：孔隙、裂隙和岩溶3.埋藏条件：潜水和承压水4.渗透性特征：均质和非均质、同性和异性5.2.1

包气带与饱水带5.2.2上层滞水5.2.3潜水5.2.4承压水

5.2地下水的分类CompanyLogo5.2地下水分类根据地下水的埋藏条件，可以把地下水划分为3类：包气带水、潜水、承压水埋藏条件：指含水层在地质剖面中所处的部位以及受隔水层（弱透水层）限制的情况。意义：有利于阐明地下水的形式、形态特征。而根据含水层空隙性质的不同，可以将地下水分为3类：孔隙水、裂隙水、岩溶水意义：有利于阐明地下水的分布、运动和富集特征。CompanyLogo5.2地下水分类根据地下水的埋藏条件，可以把地下水划分为3类：包气带水、潜水、承压水埋藏条件：指含水层在地质剖面中所处的部位以及受隔水层（弱透水层）限制的情况。而根据含水层空隙性质的不同，可以将地下水分为3类：孔隙水、裂隙水、岩溶水CompanyLogo5.2地下水分类abcCompanyLogo什么叫地下水？广义：赋存于地面以下岩土空隙中的水（包气带+饱水带）狭义：赋存于饱水带岩土空隙中的水CompanyLogo5.2.1包气带水地表以下一定深度，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面。水面以上为包气带，水面以下为饱水带。包气带水的存在形式：空隙壁面吸附的结合水细小空隙中的毛细水未被占据空隙中的气态水过路重力水WatertableIntermediatezoneCapillaryzoneSoilzoneCompanyLogo5.2.1包气带水大气降水的入渗，地表水体的泄露，地下水面通过毛细上升输送的水分，地下水蒸发形成的气态水。WatertableIntermediatezoneCapillaryzoneSoilzone包气带作用：是饱水带和大气圈、地表水圈联系必经的通道。包气带水来源：CompanyLogo包气带特点：岩石空隙未被水充满

是固、液、气三相并存水的存在形式（多样）

结合水、毛细水（各种）、重力水、气态水包气带水的垂直分带

土壤水带中间带（过渡带）支持毛细水带，毛细饱和水带

包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要通道；“重力水”通过包气带获得降水、地表水的入渗补给（补充），部分水又通过包气带将水分传输，蒸发，消耗出去。5.2.1包气带水CompanyLogo饱水带岩石空隙被水完全充满→→是二相介质（固相+液相水）空隙中水的存在形式：①重力水②结合水重力水：连续分布（孔隙是连通）→传递压力→在水头差作用下，地下水（空隙中的水）可以连续运动。地下开挖，坑道，巷道，基坑，打井在此带均有重力水涌出来！

5.2.3潜水概念：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称为潜水；潜水的自由水面称为潜水面；潜水面上每一点的绝对（或相对）标高称为潜水位；从潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度；潜水面到地面的距离为潜水埋藏深度。埋藏深度含水层厚度CompanyLogo5.2.3潜水潜水等水位线：潜水研究基本图示方法有水文地质剖面图和等水位线图。潜水等水位线图：将潜水位相等的各点连线。可解决的问题：垂直等水位线由高水位到低水位的方向为潜水流向；相邻两条等水位线的水位差除以其水平距离即为潜水面坡度（梯度）；潜水埋藏深度：等水位线与地形等高线相交之点，两者高程之差CompanyLogo5.2.3潜水可解决的问题：潜水与地表水的相互关系：根据水位确定潜水与地表水的相互补给关系。CompanyLogo5.2.3潜水可解决的问题：潜水与地表水的相互关系：根据水位确定潜水与地表水的相互补给关系。CompanyLogo5.2.3潜水可解决的问题：合理布设取水井和排水沟：根据水位合理布设取水井和排水沟。CompanyLogo5.2.4承压水概念：充满在两个稳定不透水层或弱透水层间的含水层中承受水压力的地下水称为承压水。承压含水层上部的隔水层（弱透水层）称为隔水顶板；下部的隔水层（弱透水层）称作隔水底板；隔水顶底板之间的距离为承压含水层厚度；地下水在静水压力的作用下，上升到含水层顶板以上某一高度，该高度称承压水头。各承压水位的连线叫承压水位线。CompanyLogo5.2.4承压水承压水特征：初见水位与稳定水位不一致；承压水的分布区与补给区不一致；承压水的水位、水量、水质及水温等受气象水文因素季节变化的影响不显著；受地表污染少；任一点的承压含水层的厚度稳定不变，不受降水季节变化的支配。承压水埋藏类型：承压水的形成主要取决于地质构造，不同的地质构造决定了承压水埋藏类型的不同。这是与潜水形成的主要区别。构成承压水的地质构造大体上可以分为两类：盆地或向斜构造单斜构造CompanyLogo5.2.4承压水1.承压（自流）盆地：埋藏有承压水的向斜构造和构造盆地补给区：盆地周围含水层出露地表，露出位置较高者排泄区：盆地周围含水层出露地表，露出位置较低者承压区：补给区与排泄区之间2.承压（自流）斜地：埋藏有承压水的单斜构造CompanyLogo5.2.4承压水

承压水参与水循环不如潜水积极，气象、水文因素对于承压水的影响较小，承压水动态比较稳定，资源不容易补充和恢复，但是由于其含水层厚度通常较大，资源具有多年调节性。承压水的水质取决于埋藏条件及其与外界联系的程度。与外界联系紧密，参加水循环积极，承压水的水质就越接近入渗的大气降水和地表水，通常为含盐量低的淡水；如果与外界联系差，水循环缓慢，水的含盐量就越高。动态特征：CompanyLogo5.2.4承压水水压面特征：概念：承压水位即承压水的水压面，非实际存在，只是一个势面。不能反映承压水的埋藏深度，水压面形状在剖面上是倾斜直线或曲线。表示方法：根据相近时间测定的各井孔的测压水位标高资料绘制的等水压线图（测压水位标高相同点的连线）。（见图5-14）

等水压线形状与地形等高线形状无关，利用等水压线可以确定承压水流向、水力坡度，根据等水压线和地形等高线及隔水顶板等高线时，可以确定承压水的埋藏深度和承压水头。埋藏深度=地形高程-隔水顶板高程承压水头=测压水位-隔水顶板高程5.3.1

地下水的补给5.3.2地下水的排泄5.3.3地下水的径流5.3.4补、径、排间的关系

5.3地下水的循环CompanyLogo5.3地下水的循环地下水是通过补、径、排三个环节参与自然界的水循环补给：含水层或含水系统从外界获得水量的过程

排泄：含水层或含水系统向外界排出水量的过程径流：地下水由补给区流向排泄区的过程CompanyLogo5.3.1地下水的补给含水层或含水系统从外界获得水量的过程称为补给。补给的研究包括：补给来源、补给条件与补给量地下水的补给来源有：天然：大气降水、地表水、凝结水及相邻含水层的补给等人类活动有关的：灌溉水入渗、水库渗漏及人工回灌1）大气降水对地下水的补给2）地表水对地下水的补给3）含水层之间的补给4）大气凝结补给5）其他来源补给CompanyLogo1）大气降水对地下水的补给松散沉积物中的降水入渗存在活塞式和捷径式两种活塞式下渗（pistontypeinfiltration）：入渗水的湿锋面整体向下推进，犹如活塞的运移。CompanyLogo1）大气降水对地下水的补给捷径式下渗（short-circuittypeinfiltration）：部分降水沿着渗透性良好的大空隙通道优先快速下渗，并沿下渗通道水分向细小孔隙等捷径优先到达地下水面。CompanyLogo1）大气降水对地下水的补给活塞式下渗和捷径式下渗的区别：CompanyLogo1）大气降水对地下水的补给落到地面的降雨归根结底有三个去向：地表径流蒸发返回大气下渗补给地下水影响大气降水补给地下水的因素：降水量、降水形式植被发育程度、蒸发量包气带的岩性地形的起伏地下水的埋深CompanyLogo2）地表水对地下水的补给地表水对地下水的补给地表水体（河、湖、水库等）都可以成为地下水的补给来源河流补给:

因时而异（时间上），不同季节，不同补排关系季节性河流对地下水的补给因地而异（空间上），不同部位，岩性等；CompanyLogo季节性河流补给地下水CompanyLogo2）地表水对地下水的补给地表水对地下水的补给地表水体（河、湖、水库等）都可以成为地下水的补给来源河流补给:

因时而异（时间上），不同季节，不同补排关系季节性河流对地下水的补给因地而异（空间上），不同部位，岩性等；CompanyLogo河流不同部位地表水与地下水之间的补给关系CompanyLogo3）含水层之间的补给a.承压水与潜水间互相的补给b.松散沉积物中含水层通过“天窗”及越流发生水力联系c.含水层通过导水断层发生水力联系d.含水层通过钻孔发生水力联系CompanyLogoa.承压水与潜水间互相的补给当两个含水层间存在水头差且有联系的通道，则水头较高的含水层便补给水头较低者。CompanyLogob.松散沉积物中含水层通过“天窗”及越流发生水力联系越流：具有一定水头差的相邻含水层，通过其间的弱透水岩层发生水量交换的过程CompanyLogoc.含水层通过导水断层发生水力联系CompanyLogod.含水层通过钻孔发生水力联系CompanyLogo4）大气凝结补给地表气温高于包气带土层中空气时，大气中的水汽压力比包气带中的大，大气中的水汽可向包气带运移，使包气带中空气的湿度增大，岩石颗粒表面吸附的水分子也就会越来越多，当土层中的空气湿度达到饱和时，在岩石表面可形成重力水，重力水下渗补给地下水。CompanyLogo5）其他补给来源人类活动进行的地下水补给:

建造水库、进行灌溉以及工业与生活废水的排放都使地下水获得新的补给。有计划的人为措施补充含水层的水量称为人工补给地下水。目的：补充与储存地下水资源、抬高地下水位以改善地下水开采条件、储存热源、控制地面沉降、防止海水倒灌与咸水入侵淡水含水层。CompanyLogo5）其他补给来源地面渗补河渠渗补坑池蓄水渗补井孔灌注CompanyLogo5.3.2地下水的排泄含水层或含水系统失去水量的过程称做排泄。排泄的研究包括：排泄去路、排泄条件与排泄量排泄去路：天然排泄：泉（点状排泄）向地表水体泄流（河流—带状）、向相邻含水层的排泄

蒸发蒸腾（面状排泄）前三种排泄方式称为径流排泄，与蒸发排泄的区别：径流排泄—水分（盐分）呈液态排出,盐随水去

蒸发排泄—水分呈气态排出，盐分积累下来，水去盐留人工排泄：井孔抽取地下水、用渠道、坑道等排水CompanyLogo泉意义及其分类地下水的天然露头称做泉——重要的排泄方式（点状）泉的分类1）根据泉水出露性质，可将泉分为上升泉、下降泉上升泉：受自流水补给，在静水压力作用下由下而上涌出下降泉：受无压水补给，在重力作用下由上而下流出2）根据泉水补给来源上层滞水层：受上层滞水的补给，涌水量、化学成分和水温变化很大。潜水泉：受潜水补给，水量稳定，涌水量、水温和化学成分受季节影响明显。自流泉：受自流水补给，水动态最稳定。CompanyLogo潜水泉（下降泉）分类根据泉的出露原因：侵蚀泉：河流切割含水层，潜水出露地表接触泉：地形被切割至含水层下面的隔水层，潜水在含水层与隔水层接触处流出溢流泉：在岩石透水性变弱或隔水顶板隆起，潜水流动受阻溢出侵蚀泉侵蚀泉接触泉溢流泉溢流泉溢流泉溢流泉CompanyLogo自流泉（上升泉）分类根据泉的出露原因：侵蚀泉：当河流、冲沟等切穿承压含水层隔水顶板时断层泉：地下水沿导水断层上升，在地面高程低于测压水位处涌出接触带泉：岩脉或侵入体与围岩的接触带因冷凝收缩而产生隙缝，地下水沿此类接触带上升成泉。CompanyLogo其他排泄去路1.向地表水排泄当河流切割含水层时，地下水沿河呈带状排泄2.蒸发排泄与饱水带无直接联系的土壤水蒸发与饱水带有联系的潜水蒸发3.蒸腾（叶面蒸发）植物生长过程中，经由根系吸收水分，在叶面转化成气态水而蒸发4.相邻含水层间的排泄CompanyLogo径流：地下水由补给区流向排泄区的过程。地下水径流研究包括：

径流方向、径流强度和径流量5.3.3地下水的径流5.3.4地下水天然补给量、排泄量与径流量的关系渗入—径流型：补给量=径流量=排泄量渗入—蒸发、径流型：补给量=排泄量；

径流量<补给量（排泄量）5.4.1

地下水的物理性质5.4.2地下水的化学成分5.4.3地下水的化学分析

5.4地下水的物理性质和化学性质5.4.1地下水的物理性质地下水的物理性质味温度比重颜色嗅透明度电导性放射性。。。5.4.1地下水的物理性质温度：

地下水的温度变化主要受气温和地温的影响，尤其是地温（地下水停留在地壳中的时间长）。地温及变化地壳表层热源：太阳辐射和地球的内部热流热力状态从上而下分为变温带、常温带、增温带变温带—主要受太阳辐射影响，地温受气温的控制呈周期性的昼夜变化和年变化，随着深度的增加，变化幅度很快变小，厚度在1-2m，下限10-30m；5.4.1地下水的物理性质常温带—气温的影响趋于零的深度叫常温带，太阳辐射影响小，常温带的地温一般略高于所在地区的年平均气温1-2℃，在概略计算时，可用所在地区的年平均气温代表常温带的温度。增温带—常温带以下的地温，主要受地球内部热力影响，随着深度的增加而有规律地升高，温度每增加l℃所需要的深度(m)称为地热增温级，一般平均每33m升高1℃

由于岩石的导热性、地壳运动和水文地质条件的不同，各地的地热增温级有很大差异。5.4.1地下水的物理性质2.地下水温度——受其赋存于循环所处的地温控制

1）整个变温带的地下水温度有年变化，变温带上部(地表以下1~3m)的地下水温度还有昼夜变化，但是不论是地下水温度的年变化还是昼夜变化都较气温变化幅度为小，而且落后于气温的变化时间；

2）常温带中的地下水水温与当年平均气温很接近；

3）增温带中的地下水水温随其赋存于循环深度的加大而升高，可成为热水乃至蒸气。地下水按温度可分为：过冷水；冷水；温水；热水；过热水5.4.1地下水的物理性质地下水温度的特点由于气温和地温差异使各地区的地下水温度相差很大通过热量的平衡，使地下水的温度与其埋藏深度上的地温往往相一致地下水的水温可以反映地下水的循环深度，同时又反映了当地的地热条件5.4.1地下水的物理性质颜色：

地下水一般都是无色的，只有当水中含有过量的某些离子成分或悬浮物或胶体物质的时候，颜色才会出现变化。

例如：水中含有过量低价Fe离子，地下水呈浅绿灰色；水中含有过量高价Fe离子，地下水呈锈色；水中含有过量硫化氢，地下水呈翠绿色；水中含有过量锰；地下水呈暗红色。。。。5.4.1地下水的物理性质透明度：

地下水一般都是透明的，当含有大量有机物、固体矿物质及胶体悬浮物时，才出现浑浊现象。

按透明度可以把地下水分为四级：

透明的：无悬浮物及胶体，60cm内可见3mm粗线；半透明的（微浑浊的）：有少量悬浮物及胶体，＞30cm内可见3mm的粗线；微透明的（浑浊的）：有较多悬浮物及胶体，＜30cm内可见3mm的粗线；不透明的（极浑浊的）：有大量悬浮物及胶体，水深很浅也不能清楚看见3mm的粗线。5.4.1地下水的物理性质气味：

地下水一般都是没有气味的，且在低温下气味不容易辨别，当其中含有某种气体成分和有机物质时，便产生一定的气味，特别是在40℃左右时气味最为显著。

例如：水中含有大量硫化氢时，地下水有臭鸡蛋味；水中含有大量有机物质时，地下水有鱼腥味；水中含有过量亚铁离子时，地下水有铁腥味；。。。。5.4.1地下水的物理性质味道：

纯水一般都是淡而无味的，水的味道来源于其中的化学成分及溶解的气体。20-30℃时最为明显。

例如：水中含有Nacl时，地下水有咸味；水中含有Na2SO4时，地下水有涩味；水中含有MgCl2、MgSO4时，地下水有苦味；水中含有腐殖质时，地下水有沼泽味；水中含有有机物时，地下水有甜味；。。。。5.4.1地下水的物理性质比重：

地下水的比重取决于水中所溶盐分的含量，地下淡水的比重通常与化学纯水的比重相同，数值为1。水中溶解盐分越多，比重越大。导电性：

地下水的导电性取决于水中所含电解质的数量与性质（各种离子的含量和离子价），离子含量越高，离子价越高，水的导电性越强。5.4.1地下水的物理性质放射性：

地下水的放射性取决于水中所含放射性元素的数量，一般地下水放射性微弱，但埋藏和运动于放射性矿床及酸性火成岩分布区的地下水，其放射性显著增强。5.4.2地下水的化学成分地下水不是化学纯的H2O，而是一种复杂的溶液。赋存于岩石圈的地下水，不断与岩土发生化学反应，并在与大气圈、水圈、生物圈进行水量交换的同时，交换化学成分。地下水是最为常见的良好溶剂，它溶解岩土的组分，搬运这些组分，并在某些情况下将某些组分从水中析出。水是地球中元素迁移、分散与富集的载体。很多地质过程（岩溶、沉积、成岩、变质、成矿）都涉及地下水的化学作用。1）地下水中主要的气体成分

氧（O2）、氮（N2）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）等，以前三种为主。

气体成分可指示地下水所处的地球化学环境（氧化、还原），还可以增加水对盐类的溶解能力（水岩作用）。2）地下水中主要离子成分

阴离子：HCO-3

，SO2-4

，Cl-

，OH-，

CO32-等阳离子：Ca2+,Mg2+,K+,Na+

，H+，NH4+等

地下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有机物以及微生物。

地下水的化学成分1、氧（oxygen,O2）、氮（nitrogen,N2）起源：大气圈层中的氧、氮随降水和地表水入渗进入含水层中，如富含O2与N2——说明地下水是大气起源的环境：在封闭环境下，氧被耗尽只剩下N2，指示水是大气起源且处于封闭环境2、硫化氢（H2S）、甲烷（methane,CH4）

这两种气体都是在较封闭环境中，在有机质与微生物参与的生物化学过程中形成。还原环境下：SO2-4→H2S，成煤过程，煤田水成油过程，油气藏，油田水

地下水的化学成分3、二氧化碳（CO2）大气降水中的CO2含量较低，地下水中CO2主要源于

土壤层（入渗过程溶于水中）：有机质残骸发酵产生、植物呼吸作用产生碳酸盐岩地层：在深部高温下，也可变质生成CO2

人类活动：在化石燃料（煤、石油、天然气），导致大气中的CO2增加，（增长20%）地下水中CO2增加，水对碳酸盐岩的溶解、结晶岩类风化溶解能力愈强！

地下水的化学成分1）地下水中主要的气体成分

氧（O2）、氮（N2）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）等，以前三种为主。

气体成分可指示地下水所处的地球化学环境（氧化、还原），还可以增加水对盐类的溶解能力（水岩作用）。2）地下水中主要离子成分

阴离子：HCO3-

，SO4

2-，Cl-

，OH-，

CO32-等阳离子：Ca2+,Mg2+,K+,Na+

，H+，NH4+等

地下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有机物以及微生物。地壳中含量高地下水中含量低的元素：Si、Al、Fe地壳中含量较低地下水中高的元素：Cl、S、C

地下水的化学成分Cl-：氯离子几乎存在于所有的地下水中，而且含量一般较大，由每升数毫克到数百克。来源：主要是地下水溶解盐岩及含氯化物的其它矿物的结果；沿海地区由于海水入侵往往使地下水中Cl-大幅度升高；工业、农业及生活污染致使地下水中Cl-含量增加

Cl-不被细菌及植物摄取，不被土颗粒表面吸附，溶解度大，不易沉淀析出，是地下水中最稳定的离子

地下水的化学成分SO42-：含量：数mg/L到数g/L不等，受制于Ca2+的含量。只有在Ca2+非常少时，含量才会超过3-4g/L来源：

A:主要来源是地下水溶解石膏及其它硫酸盐类沉积物或含硫矿物

B:工业污染也可造成地下水中硫酸根离子浓度的显著提高

C:人为污染

地下水的化学成分Na+

钠离子是地下水中分布广，含量变化最大的主要阳离子，含量每升水数克至数百克不等来源：Na+是地下水重盐岩及含钠岩石溶解的结果Mg2+

含量：地下水中Mg2+含量一般比钙离子小,主要与HCO3-共存来源：Mg2+主要是地下水溶解白云岩和泥灰岩的结果

地下水的化学成分3）地下水中的胶体成分地下水中的胶体成分分为有机和无机，有机胶体在地球表面分布很广；无机胶体有的不稳定，容易生成次生矿物而沉淀。4）地下水中的有机成分和细菌成分有机成分主要有生物遗体的分解，多富集于沼泽水中，有特殊臭味；细菌成分可分为病原菌和非病原菌。

地下水的化学成分1）地下水的酸碱性地下水的酸碱性主要取决于水中氢离子的浓度，常用pH值表示。

pH<5，强酸水；5<pH<7，弱酸水；pH=7，中性水；7<pH<9，弱碱水；pH>9，强碱水。

地下水的主要化学性质2）矿化度（M）地下水中所含各种离子、分子和化合物的总量，以每公升水中所含克数（g/L）表示，为了便于比较不同地下水的矿化程度：a.习惯上以105℃~110℃时将水蒸发所得的干涸残余物总量来表征。

b.M=[阴离子]+[阳离子]-1/2[HCO3-]按照矿化度可以将地下水分为：单位（g/L）

淡水：M＜1；微咸水（低矿化度）：M=1~3；咸水（中等矿化度）：M=3~10；

盐水（高矿化度）：10<M<50;卤水：M>50。

地下水的主要化学性质3）硬度定义：水中所含钙镁的盐类的总含量。硬度分类：总硬度、暂时硬度和永久硬度。

总硬度：水中所含Ca2+、Mg2+含量的总和。

暂时硬度：指水加热沸腾时，部分Ca2+、Mg2+形成碳酸盐沉淀的含量。Ca2++2HCO3-→CaCO3↓+H2O+CO2↑Mg2++2HCO3-→MgCO3↓

+H2O+CO2↑永久硬度：指水沸腾后仍溶解在水中的Ca2+、Mg2+含量。三者关系：总硬度=永久硬度+暂时硬度负硬度=暂时硬度—总硬度

地下水的主要化学性质3）硬度单位：“德国度”或每升毫克当量

1个德国度相当于1L水中含有10mgCaO或7.2mgMgO

地下水按硬度分为：水的类别德国度毫克当量/L水的类别德国度毫克当量/L极软水＜4.2＜1.5硬水16.8~25.26~9软水4.2~8.41.5~3极硬水＞25.2＞9微硬水8.4~16.83~6

地下水的主要化学性质地下水化学成分的分析内容分为简分析和全分析，某些专门性工作进行专项分析。简分析：除物理性质（色、味、嗅、透明度、悬浮物等）主要定量分析：HCO-3、SO2-4、Cl-、Ca2+、总硬度、pH,Mg2+、K++Na+及矿化度有时含专项分析：NO-3，NO-2

，NH4，Fe2+、Fe3+，H2S，耗氧量、重金属等

5.4.3地下水的化学分析地下水化学成分的分析内容全分析项目较多，要求精度高，通常在简分析得基础上选择代表性水样进行全分析。一般定量分析：HCO-3,SO2-4,Cl-，Ca2+,Mg2+,K+,Na+，NO-3，NO-2

，NH4，Fe2+Fe3+，H2S，CO2,耗氧量，总硬度，pH,及干涸残余物；某些微量元素、有毒组分；研究水的侵蚀性时需分水的侵蚀性CO2。专门性分析随具体任务要求而定。5.4.3地下水的化学分析全国地下水污染防治规划——调查指标（1）①

感官指标：肉眼可见物、颜色、嗅、味、透明度、浑浊度、色度、水温等。②常规组分：pH值、游离二氧化碳、Cl-、SO4-、HCO3-、CO32-、K+、Ca2+、Na+、Mg2+、NH4+、Fe2+、Fe3+、NO2-、NO3-、F-、Br-、I-、PO43-、COD、可溶性二氧化硅、总硬度、矿化度等。③重金属组分：Hg、Cu、Pb、As、Cd、Mn、Zn、Ni、Co、Cr6+、总Cr、Sr、Ba、U、Ra、Se、Al3+等。④生物学指标：总大肠菌群、菌落总数。全国地下水污染防治规划——调查指标（2）⑤有机污染组分：三氯甲烷、四氯化碳、三溴甲烷、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、环氧氯丙烷、氯乙烯、1，1-二氯乙烯、1，2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、氯丁二烯、六氯丁二烯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、三氯乙醛、苯、乙苯、二甲苯、异丙苯、氯苯、1，2-二氯苯、1，4-二氯苯、三氯苯、四氯苯、六氯苯、硝基苯、二硝基苯、2，4-二硝基甲苯、2，4，6-三硝基甲苯、硝基氯苯、2，4-二硝基氯苯、2，4-二氯苯酚、2，4，6-三氯苯酚、五氯酚、苯胺、联苯胺。……DDT、六六六（总量）、林丹（γ-六六六）、2，4-滴、七氯、呋喃丹、敌敌畏（含敌百虫）。地下水动力学：研究地下水运动规律的科学解决地下水的定量评价问题地下水运动的分类：部位：包气带饱水带流态：层流紊流运动要素与时间关系：稳定流非稳定流渗透：地下水在岩石空隙中的运动层流：在渗流过程中，水质点做有序、互不混杂的流动紊流：水质点做无序、互相混杂的流动稳定流：各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间改变非稳定流：运动要素随时间改变的水流运动第六章地下水运动与动态第六章地下水运动与动态

6.1重力水运动6.2地下水动态6.3地下水均衡6.1.1达西定律及适用范围6.1.2非线性渗透定律6.1.3地下水向完整井的稳定运动6.1.4地下水向非完整井的稳定运动

6.1重力水运动6.1.1达西定律及其适用范围1.达西定律：

1852-1856年法国水力学家达西通过大量的室内实验得出的达西定律。

达西实验装置与条件：

等径圆筒装入均匀砂样，圆筒断面为F；

上下各置一个稳定的溢水装置——保持实验过程水流的稳定；

水流实验时，上端进水，下端出水。下端出水口，测定出水量Q。

砂筒中，安装了2个测压管；

F6.1.1达西定律及其适用范围根据试验得出下列关系式：式中：Q：渗透流量；F：过水断面（在实验中相当于砂柱横断面积）；△H：水头损失（即上下游过水断面的水头差）；L：渗透途径（上下游过水断面的距离）；I：水力坡度（水头差与渗透途径的比值）；k：渗透系数（与砂柱介质有关的系数）6.1.1达西定律及其适用范围根据水力学的知识进行公式的推算：渗透流速与水力坡度的一次方成正比故达西定律又称为线性渗透定律6.1.1达西定律及其适用范围（1）渗透流速υF（颗粒+空隙）F’（重力水流动空隙）6.1.1达西定律及其适用范围（1）渗透流速υ:通过单位过水断面（固体+空隙）上的流量值.重力水实际流过的是扣除结合水占据范围以外的空隙面积地下水在空隙中运动的平均流速→实际平均流速u6.1.1达西定律及其适用范围n：孔隙度（n=Vp/V）ne：有效孔隙度，为重力水流动（不包括结合水占据空间）的空隙体积与岩石体积之比

n与ne的大小？给水度μ：它表示单位面积的含水层，当潜水面下降一个单位深度时在重力作用下所能释放出的水量。n、μ、ne的大小？一般情况：n＞ne

＞μ粘性土溶穴6.1.1达西定律及其适用范围（2）水力坡度I定义：水流沿渗透途径的水头降落值与相应渗透途径长度的比值。水头损失：1.水质点与隙壁间内摩擦的消耗

2.流动快慢不同的水质点间摩擦的消耗。

根据V=KI可知，当岩石性质一定时，K为常数，I大，V也大；说明渗透水流流动速度越大，沿渗流途径的机械能损耗越大；换言之，I越大，驱动水流运动的速度越大。注意：水头损失一定要与渗流途径相对应△HL单位渗透途径上的机械能损失，也叫机械能的损失率。6.1.1达西定律及其适用范围（3）渗透系数K定义：定量说明岩石渗透性能的指标，是水文地质重要参数

根据V=KI可知，当水力坡度I=1时，渗透系数在数值上等于渗透流速，即V=K

水力坡度为定值时，渗透系数越大，渗透流速也就越大，通过过水断面的流量也就越大，由此可知，渗透系数K可定量说明岩石的透水能力。K越大，岩石透水能力越强影响因素：岩石的空隙性质（经验值见表6-1）水的物理性质（一般情况下变化不大，可忽略）

6.1.1达西定律及其适用范围2.达西定律的适用范围：雷诺数：一种表征流体流动情况的无量纲。临界雷诺数：当流体在管道中流过时，由于条件变化全部或部分层流转变成紊流，摩擦系统、阻力系数有所改变，转变处的雷诺数即临界雷诺数。50~60

雷诺数Re≤1-10的层流运动才符合达西定律，

V和I才是线性关系。6.1.2非线性渗透定律紊流状态下，渗透定律（非线性）的表达式：Km是随流态变化的渗透系数，m/dm为流态指数，值介于0.5-1.0之间：当m=1.0时，属于层流当0.5＜m＜1.0时，属于层流非线性当m=0.5时，属于紊流非线性6.1.2非线性渗透定律混合流状态下，渗透定律的表达式：Kc是随流态变化的渗透系数，m/dm值介于1~2之间地下水在绝大多数自然条件下，流速都比较小，所以多归为层流运动。只有在大裂隙、大溶洞中火水位高差极大的情况下，才出现紊流运动。6.1.3地下水向完整井的稳定运动完整井：井孔的进水段（过滤器）穿透全部含水层。下降（降落）漏斗：抽水时，水井中水位下降较大，离井越远水位下降越小，形成漏斗状的下降区。潜水：降落漏斗在含水层内部扩展，过水断面在不断变化；承压水：水位下降不低于含水层顶板，降落漏斗不在含水层内部发展，只会形成承压水头的下降区，及水压变化，过水断面不变。6.1.3地下水向完整井的稳定运动1.潜水完整井出水量的计算：

1863年裘布依为推出单井（完整井）出水量而建立了稳定井流模型。模型假设：四周均匀、等深圆岛水体（圆形定水头边界）圆岛正圆，含水层均质、等厚、各向同性、水位与隔水底板平行。6.1.3地下水向完整井的稳定运动1.潜水完整井出水量的计算：

静水位：未抽水前，井中水位与井周围水位相同动水位：某一抽水时刻的运动水位

稳定状态：Q抽=Q供，降落漏斗与动水位保持不变稳定井流运动特点：1）流向为汇向水井呈放射状的一簇曲线，等水位面为以水井为中心的同心圆柱面。等水位面和过水断面是一致的。2）通过距井轴不同距离的过水断面流量处处相等，都等于水井流量Q，即Q1=Q2=Q3=……=Q6.1.3地下水向完整井的稳定运动取圆柱坐标系，沿底板取井径方面为r轴，井轴取H轴，假设渗流过水断面近似为同心圆柱面。根据达西定律：积分得：6.1.3地下水向完整井的稳定运动当r→R时，h→H：当r→r0时，h→h0：该式为裘布依稳定井流潜水完整井出水量计算公式式中自然对数也可换为常用对数。6.1.3地下水向完整井的稳定运动转为常用对数后，出水量公式变为：降深so

：ho=H-so

，则H2-h02=(2H-so)so降落曲线（浸润曲线）：6.1.3地下水向完整井的稳定运动进行抽水时，有时设有一个或两个观测孔：1个观测孔的流量公式：2个观测孔的流量公式：6.1.3地下水向完整井的稳定运动2.承压水完整井出水量的计算：对于承压水来说，断面的高度h=承压含水层厚度M，承压水的含水层厚度是定值。

因此，通过推导，可以得出承压水完整井流量公式：6.1.4地下水向非完整井的稳定运动非完整井：井孔的进水段（过滤器）未穿透全部含水层，而只切穿含水层的一部分厚度。非完整井根据进水部位不同，可分为井壁进水和井底进水。1.潜水非完整井出水量的计算：

6.1.4地下水向非完整井的稳定运动2.承压水非完整井出水量的计算：

6.2.1

地下水动态的概念6.2.2影响地下水动态的因素6.2.3地下水动态类型

6.2地下水动态6.2.1地下水动态的概念地下水动态：地下水数量与质量的各要素随时间的变化。

天然状态：周期性、趋势性。

人为因素影响：变化快，后果大。

地下水要素随时间而发生变化，是由于含水系统水量、盐量、热量、能量的收支不平衡所致：

补>排：

排>补：

6.2.2影响地下水动态的因素自然因素：气候、水文、地质、土壤、生物等。

对于潜水（气候和水文）和承压水（地质）有所不同。

人为因素：疏干和充水。2.1自然因素1）气候因素：主要是降水，呈周期性变化。2）水文因素：影响地下水形成与动态的地表水体特征及其变化的要素。水文因素主要对河流附近地下水的动态产生影响，离河流越近影响越大，反之影响程度小。

6.2.2影响地下水动态的因素2.1自然因素3）地质因素

地形高处：远离排泄区，降水来临时，水位变化显著

地形低处：靠近排泄区，降水来临时，水位变化不显著a.包气带厚度与岩性b.构造的影响c.地震

4）土壤和生物因素

沼泽化、盐渍化。

6.2.2影响地下水动态的因素2.2人为因素1）疏干影响：排除地下水2）充水影响：补充地下水

6.2.3地下水动态类型（一）蒸发型

主要出现在干旱、半干旱的平原及山间盆地地区。

动态特征：潜水埋藏浅，水平径流微弱，以蒸发排泄为主。雨季接受降雨补给，水位抬升，水质淡化，埋深变浅，旱季蒸发加剧，水位下降，水质盐化。降到一定埋深后，蒸发减弱，水位趋于稳定。

动态特点：年水位变幅小，各处变幅接近，水质季节性变化明显，长期地使地下水不断向盐化发展，并使土地盐渍化。6.2.3地下水动态类型（二）径流型

主要出现在山区及山前地带。

动态特征：地形高差大，水位埋藏较深，蒸发排泄微弱，以径流排泄为主。雨季接受降水补给，各地地下水位抬升幅度不等，接近排泄区的低处，水位上升幅度小，远离排泄区的高处，水位上升幅度大，水力坡度增加，径流加强，随着径流的进行，各处水位变幅减小，水位逐渐稳定。

动态特点：年水位变幅大而不均，水质季节变化不明显，盐分随径流带走，地下水水质向淡化发展。6.2.3地下水动态类型（三）蒸发、径流型

主要出现在气候湿润的平原地区。湿度大、蒸发弱，地形平坦，径流缓慢，排泄有蒸发和径流两个途径，但由于降雨补给充沛，从长远看

地下水水质向淡化发展。

6.3.1

地下水均衡的概念6.3.2全球水均衡6.3.3均衡区水均衡方程

6.3地下水均衡6.3.1地下水均衡的概念

地下水均衡：一定范围、一定时间内，地下水水量、溶质含量及热量等的补给量和消耗量之间的数量关系。

均衡：补给量=消耗量

负均衡：补给量<消耗量

正均衡：补给量>消耗量

均衡区：进行均衡计算研究的区域。

均衡期：进行均衡计算选定的时间段。动态与均衡的关系：动态是均衡的外部表现，均衡是动态变化的内部原因。6.3.2全球水均衡Zm：为海面及洋面的年蒸发量；Xm：为海面及洋面的年降水量；Zc：陆面年蒸发量；Xc：陆面年降水量；Y：为地表水及地下水年径流量。Zm=Xm+YZc=Xc-Y全球范围内：Zm+Zc=Xm+Xc6.3.3均衡区的水均衡方程水均衡方程式是均衡区一定时段（均衡期）内，水的收入量与支出量之间关系的数学表达式。

均衡收入项A：大气降水量X、地表水流入量Y1、地下水流入量W1、凝结水量Z1、人工引入水量R1。

均衡支出项B：地表水流出量Y2、地下水流出量W2、蒸发量Z2、人工排出水量R2。

水均衡方程式：A-B=△V第七章不同含水介质中的地下水

7.1孔隙水7.2裂隙水7.3岩溶水CompanyLogo7.1孔隙水定义：埋藏和运动于松散沉积物孔隙中的重力水。特定沉积环境会形成类型不同的松散沉积物，受到的水动力条件也不相同，岩性和地貌的变化规律都决定了赋存于其中的地下水的特征。因此，松散沉积物按照成因类型可分为：洪积、冲积、坡积1）洪积扇中的地下水2）冲积平原中的地下水3）湖积物中的地下水4）黄土高原的地下水CompanyLogo1）洪积扇中的地下水典型的洪积扇形成于干旱半干旱地区的山前地带。暴雨形成流速极大的洪流，山区洪流沿河槽流出，进入平原或盆地，地势转为平坦，集中的洪流转变成辫状散流，水的流速顿减，搬运能力急剧降低，洪流所携带的物质以山口为中心堆积成扇形，称为洪积扇。CompanyLogo洪积扇的结构山区平原扇顶

扇缘（前）

洪积扇上部（径流带）：粗大的颗粒直接出露地表或覆盖薄土层，透水性强，厚度较大、潜水埋藏深，有利于吸收降水及山区汇流的地表水，是主要补给区。洪积扇中部（溢出带）：地形变缓，颗粒变细，透水性变差，地下径流受阻，地下水被迫抬升，排泄（泉或蒸发）加强。洪积扇下部（潜水下沉带）：地势平缓，岩性变细，透水性极弱，径流缓慢，蒸发排泄加剧。岩性变化渗透性变化蒸发程度变化矿化度变化CompanyLogo2）冲积平原中的地下水冲积物是常年有水河流形成的松散堆积，主要分布于河流的两侧，及其摆动地带。河流沉积物与洪积物相比：①经常性（常年）水流作用的结果②河流是线状或带状分布的，横向与纵向差异大；在冲积平原区往往发育有多条河流，呈交织状、发生改道且长期作用CompanyLogo冲积平原地下水的形成和分布除受岩性和地形的控制外，还受到水文、气候等因素的影响。平原河流的冲积物颗粒细小，地形坡度平缓，地下水埋藏浅，径流缓慢。CompanyLogo3）湖积物中的地下水湖积物属于静水沉积，颗粒分选性良好，层理细密，岸边浅水处沉积砂砾等粗粒物质，湖心则多为粘土。构成含水层的砂砾石分选性较好，磨圆度高，空隙度大，透水性强。波浪力是颗粒分选的动力，波浪力影响的范围内，波浪反复淘洗沉积物，粗粒留在岸边，细粒落于远岸，波浪力影响不到的湖心，则沉积细小的粘粒。随着气候和构造运动发生变化。CompanyLogo4）黄土高原的地下水在我国西北部广泛、大面积分布，西北部地区又是我国干旱半干旱气候区，水资源严重匮乏，基本上无常年性河流（或地表水），地下水水量也不丰富。赋存于黄土孔隙与裂隙中的地下水是当地人民生活的主要水源。黄土特征：厚度大，结构疏松，粉土含量大于60%，含钙质结合，呈棕黄，微红，棕黑色。黄土形成时期：第四纪中、下更新世（Q2与Q3黄土）CompanyLogo4）黄土高原的地下水垂直节理发育良好，且多虫孔、根孔等以垂向为主的大孔隙。因此，黄土的垂向渗透系数比水平方向大几倍到几十倍。且随着埋深加大，黄土中大孔隙减少，渗透性明显降低。总之，黄土高原地下水水量匮乏。。。黄土塬：原始地貌保持较好的规模较大的黄土平台黄土梁：长条状的垅岗黄土峁：浑圆形的土丘CompanyLogo4）黄土高原的地下水黄土塬

黄土梁峁

黄土杖地

CompanyLogo7.2裂隙水坚硬岩石在应力作用下产生各种裂隙：成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙贮存并运移于基岩裂隙中的水就叫做裂隙水。分布较广的构造裂隙水的特点：分布不均匀——有的地方打井有水，有的地方无水水力联系不统一性——裂水含水系统的迭置与独立渗透的各向异性——KX≠KY

裂隙水的特征脉状裂隙水树状裂隙水CompanyLogo裂隙级次：微小裂隙（原生和次生的）几十~十几条/m隙宽小中裂隙（顺层的）几条/m大裂隙（巨裂隙）空间一定延伸，宽度大，作用：

微裂隙→储水，裂隙率较大中裂隙→连通作用，储水导水作用大裂隙→传输地下水中起控制作用

CompanyLogo7.3岩溶水岩溶（喀斯特）：水对岩石可进行化学溶解，并伴随以机械冲蚀作用及重力崩塌，在地下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象。岩溶水：赋存并运移于岩溶化岩层中的水。岩溶发育的基本条件：

1）岩层具有可溶性

2）地下水具有侵蚀作用

3）可溶岩必须是透水的

4）水是可流动的岩溶发育的影响因素：

1）自然地理条件，气候、地形

2）地质条件

3）水文地质条件，动力、化学CompanyLogo岩溶水特征介质特征：有规模巨大的溶洞，也有十分细小的裂隙或孔隙。细小孔隙与裂隙的导水性差而总的容积大，成为主要贮水空间；大的岩溶管道与开阔的溶蚀裂隙构成主要导水通道；规模介于两者之间的则兼备。运动特征：层流与紊流共存，在细小孔隙、裂隙中作层流运动；在大的岩溶管道中作紊流运动；介质空隙规模相差悬殊，不同空隙中的地下水运动不能保持同步；局部流向与整体流向常常是不一致；岩溶水可以承压水与潜水共存。补、排动态特征：南方岩溶发育，降水入渗系数可达80%以上，岩溶发育较差的北方降水入渗系数也可达30%；通过泉排泄；动态变化强烈。第八章地下水资源评价

8.1概述8.2地下水资源量计算8.3地下水水质评价CompanyLogo8.1概述

地下水资源是指有使用价值的各种地下水量的总称。

地下水资源的特点：

1.系统性和整体性2.流动性3.循环再生性4.调节性

地下水资源评价的内容：1.地下水水量评价2.地下水水质评价3.开采技术条件评价4.环境影响评价5.防护措施评述

CompanyLogo8.2地下水资源量计算

地下水资源：补给量、储存量、允许开采量。补给量：指天然状态或开采条件下，单位时间从各种途径进入含水系统的水量。分为天然补给量和补给增量。储存量：指地下水循环过程中，储存在含水层中的重力水体积。允许开采量：用合理的取水工程，单位时间内能从含水系统或取水地段取得出来，并且不会引起一切不良后果的最大出水量。CompanyLogo8.3地下水水质评价8.3.1概述8.3.2生活饮用水水质评价8.3.3农田灌溉用水水质评价8.3.4地下水对混凝土侵蚀性的评价CompanyLogo8.3.1概述

地下水水质是指水和其中所含的物质组分所共同表现的物理、化学和生