地下水基础知识大全

地下水基础知识大全

地下水(groundwater)，是指赋存于地面以下岩石空隙中

的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国

家标准《水文地质术语》(GB/T14157-93)中，地下水是

指埋藏在地表以下各种形式的重力水。

下面，随小编一起轻松愉快去了解地下水来源、分类、特

点、隔层水和含水层！受益匪浅！

目录：

一、地下水的来源和赋存形式

1.地下水的来源

2.岩石中的孔隙和水分

3.岩石中水存在的形式

4.与水分的储存和运移有关的岩石性质

二、地下水及其分类

1.基本概念

2.地下水分类

三、包气带、饱水带、含水层与隔水层

1.基本概念

2.含水层类型划分

3.上层滞水和潜水

4.层间水（承压水）

5.潜水和承压水（层间水）比较

井地下水

地下水位

泉水

含水层

区3康土区勾砾石层石灰岩E9岩浆岩

---------------潜水面

地面高则潜水埋藏深度大

地面低则潜水埋藏深度浅

2.有关孔隙度的几个基本概念

孔隙：组成松散岩石颗粒或颗粒集合体之间的间隙；

裂隙：应力作用下坚硬岩石破裂变形产生的。可分为成岩

裂隙、构造裂隙和风化裂隙；

溶孔（洞）：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞；

孔隙度①：某一体积V岩石中孔隙体积Vn所占比例

<P=Vn/V

裂隙率Kr:裂隙体积Vr与包括裂隙在内的岩石体积V的

比值

Kr=Vr/V

熔岩率K:溶洞的体积Vk与岩石总体积V的比值

K=Vk/V

3.影响孔隙度大小的因素

颗粒的排列方式：立方体排列紧密，孔隙度大；四面体排

列，松散，孔隙度大；

颗粒分选程度：分选好，孔隙度大；分选差，颗粒大小悬

殊，细小颗粒充填于粗大颗粒之间，孔隙度降低；

颗粒形状：颗粒形状不规则--排列松散一孔隙度大粘性土

的结构和次生孔隙：带电粘粒一聚合一结构孔隙--孔隙度

增大一次生孔隙（虫洞、根孔、干裂缝）发育--孔隙度增

大。

孔隙的特点

特点

71Hl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与流动比较均匀。

主要为线装裂隙，宽窄不等，长度有限，往往具有一定方向性•连

裂隙通性较空隙为差.赋予其中的地下水相互联系较差分布与流动往往

是不均匀的。

溶洞（孔）大小悬殊,分布较不均匀，赋存于其中的地下水分布与流动也极不

均匀。

4.岩石中的各种裂隙

1-分选良好，排列酥松的砂；2-分选良好，排列紧密的砂;

3-分选不良的，排列紧密的砂；4-经过部分胶结的砂岩；

5-具有结构性孔隙的黏土;6-经过压缩的黏土；7-具有裂

隙的岩石；8-具有溶的可溶岩

|三.岩石中水存在的形式

沸石水

岩石"骨架'中的水结晶水

结构水

强结合水

结合水

地壳岩石中的水弱结合水

重力水

岩石孔隙中的水液态水

毛细水

固态水

气态水

1.气态水：以水蒸气的形式储存在地下的水;

2.固态水：指岩石中温度在0℃以下的重力水。即以冰

的形态出现的重力水，常分布在季节性和永久性结冰的地

区;

3.结合水：指受固体表面的引力大于水分子自身重力，

束缚于固态表面，不能在自身重力影响想运动的那部分

水。

强结合水：以单独的水分子状包围在岩石颗粒表面的水。

A.水分子排列紧密,不能流动；

B.密度大，2。在零下78。（2时尚不能结冰；

C.没有溶解能力，不能溶解盐类；

D.不受重力作用，不传递导静水压力，不导电；

E.很难用机械的方法把它与颗粒分开，只有当空气中饱

和差很大或105（才能将他们分开；

F.具有极大的粘滞性和弹性。

弱结合水（薄膜水）：结合水的外层，由于分子力而粘附

在岩土颗粒上的水。在饱水带中，能传递静水压力，静

水压力大于结合水的抗剪强度时能够运移。

特点：

A.水分子排列不如结合水规则和紧密，水分子离岩石颗粒

表面越远，结合力越小；

B.外层被植物吸收利用；

C.不受重力支配，不能导电、不能传递静水压力；

D.密度和普通水差不多，具有极大的粘滞性；

E.有较低的溶解岩能力。

4.重力水（自由水）：在重力作用下能自由运动的地下

水称为重力水。

特点：内层重力一层流运动一外层重力水一易转为紊流运

动

5.毛细水：在岩石毛细孔隙中或孔道狭窄部分的水。

毛细水类型：

支持毛细水：地下水面支持下存在的（附着水面上的），

随地下水升降而升降；

悬挂毛细水：是细粒层次与粗粒层次交互成层时，在一定

条件下，由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层中保留

下的与地下水面不相连接的毛细水；

支持毛细水和悬挂毛细水

孔角毛细水：是悬留于包气带中颗粒接触点上毛细水。

6.岩石骨架中的水：保存于矿物结晶格架中，已成为矿

物组成部分的水。

岩石骨架中的水分类：

结晶水：当矿物中的水组成比例固定不对称结晶水。

如石膏（2•川”）、芒硝（U）；

费石水：当所含水比例可变且易脱出时称费石水。

如蛋白质（即）、方沸石（一;

结构水以0H或H的形成参与矿物组合彼此结合紧密。

只有当矿物结构破坏后，并加热到40CTC至500（时才

能分离出来的，这种水成为结构水。如水铝石（如丽）、

白云母（）。

|四.与水分的储存和运移有关的岩石性质

1.基本概念

容水度：指岩石完全饱水时，所容纳的最大的水体积与岩

石总体积比值。一般说来容水数值上与孔隙度相当。孔隙

体积的多少可用孔隙来表示；

重量含水量（Wg）指松散岩石孔隙中所含水的重量Gw）

与干燥岩石重量（Gs）的比值。Wg=Gw/Gs*100%;

体积含水量（Wv）:指含水的体积（Vw）与包括孔隙在

内的岩石体积（V）比值。Wv=Vw/V*100%;

持水度（Wn）:指饱和岩石在重力作用下释水后，岩石

中保持的水的体积与岩石体积之比。Wn=岩石保持水的体

积（Vr）/岩石的总体积（V）*100%;

给水度：指地下水位下降一个深度，单位水平面积岩石柱

体在重力作用下释放的水的体积。

2.影响岩石给水度的因素：

水位下降速率大一给水度小（释水滞后效应）

3.影响岩石透水度的因素：

决定透水性好坏的主要因素是空隙大小，空隙直径愈小,

透水性愈差。

当孔隙直径小于两倍结合水厚度时，在寻常条件下就不透

水。

只有在孔隙大小相等的前提下，孔隙度才对岩石的透水性

起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。

地下水及其分类

［一,基本概念

1.广义地下水：赋存于地面以下岩石孔隙中的水；

2.狭义地下水：赋存于饱水带岩石孔隙中的水；

3.地下水埋藏条件：含水岩层在地质剖面中所处的部位

及受隔水层限制的情况下。

|二、地下水分类

1.按埋藏条件可分:

上层滞水

潜水

承压水（层间水）

类型孔隙水裂隙水岩溶水

土壤水局部粘性

土隔水层上季节裸露岩溶化岩层

裂隙浅部岩层季

性存在的重力水上部岩溶通道中

上层滞水节性存在的毛细

（上层滞水）过路季节性存在的重

水及重力水

及悬留毛细水及力水

重力水

裸露于地表的各

各类松散沉积物裸露于地表的岩

潜水类裂隙岩层中的

浅部的水溶化层中的水

水

向斜构造或单斜向斜构造或单斜

山间盆地及平原

断块的被掩盖覆断块被掩覆盖的

承压水（层间水）松散沉积物深部

的各类裂隙岩层各类岩溶化岩层

的水

中的水中的水

包气带、饱水带、含水层与隔水层

I--基本概念

1.包气带：地下水面以上，分为土壤水带、中间带和毛

细水带；

2.饱水带：地下水面以下；

3.含水层：起着阻隔水透过作用的细小的岩层，称为隔

水层；孔隙细小的岩层（如致密黏土、页岩）含的几乎是

结合水，结合水在寻常条件下是不能移动吃的，这类岩层。

4.隔水层：一起着阻隔水透过作用的细小的岩层，称为

隔水层。空隙细小的岩层（如致密黏土、页岩）含的几乎

是结合水，结合水在寻常条件下是不能移动的，这类岩层

实际上起着阻隔水透过的作用，所以是隔水层。

二.含水层类型划分

划分依据含水层类型特征

孔隙含水层孔隙介质中

孔隙类型裂隙含水层裂隙介质中

岩溶含水层溶隙介质中

潜水含水层含水层上无隔水层

埋藏条件

承压含水层含水层上有隔水层

均质含水层渗透系均质各向同性

渗透性能空间变化

非均质含水层渗透系非均质各向异性

三.上层滞水和潜水

1.上层滞水：当包气带中存在局部隔水层时，在局部隔

水层上积聚具有自由水面的自由水。

上层滞水、潜水和层间层

1.隔水层；2.透水层；3.饱水部分；4.潜水面；5.层间水测

试面；6.泉（上升泉）;7.井水.实线表示井壁不进水；a.

上层潜水；b.潜水；c.层间水

2.潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水

称为潜水。潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板。

大气降水渗入

・•・》上层滞水、；・.

透水层:•

,•二二二“，、透水不含

••・・叱个字咨气”T、水层（砂层）

潜水面二•方•J.••--•局部透镜体状隔水层

SKAMM9MHM»»

一七■..:.I・■*■■■■>・一,■・♦・■—.一I——

水含水层•:'-C:一军"J.尸•三.当

隔水层（粘性土）

板XI*而---------

3.潜水面：潜水的水面为自由水面，称为潜水面。

从潜水面到隔水底版的距离为潜水含水层厚度（H）;

潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层厚度（T）。

大气降水渗入

决夫一•.,卜••：二・・二，・\<^滞水、二二

・.・..二羊‘名孕彳丁、水层（砂层）

•局部透硫体状隔水层

潜水面

VKF而---------

潜水流动方向：潜水通常在重力作用下由水头高的地方向

水头低的地方径流；

1.砂；2.含水砂；3,黏土；4.泉;h.潜水厚度；aa.潜水面；

bb.隔水底板

4.潜水的排泄方式

径流排泄：径流到适当地形处，以泉、渗流等形式泄出地

表或汇入地表水。

蒸发排泄：通过包气带入大气。

5.潜水面的变化

潜水直接通过包气带与大气圈及地表水圈发生联系。所以

气象、水文因素的变动对它的影响比较明显。

丰水季节（年份）：补给量〉排泄量，则潜水面上升，含

水厚度上升，埋藏深度变浅；

干旱季节：排泄量〉补给量，潜水面下降，含水层厚度变

薄，埋藏深度加大。因此，潜水的动态有明显的的季节性

的变化。

6.潜水面的形状

可以是水平、倾斜、抛物线或各种形状组合。最常见的潜

水面形状为倾斜的曲面。受重力影响，潜水由潜水面高出

向低处渗流形成〃潜水流〃（或称潜流），向地处的低凹

地区（如河谷、冲沟）等排泄。

7.潜水面的表示方法

剖面图：按一定比例，在有代表性的剖面线上绘制的水文

地质剖面图，其中，应表示出潜水位、含水层、隔水层厚

度、岩性及其变化等。

根据等水头线图求潜水流向及水力梯度

1.砂；2.含水砂；3.黏土；4.泉；h.潜水厚度；潜水面;

bb.隔水底板

平面图：即潜水势（头）和潜水等水势（头）线图

潜水等水势（头）线图的用途：

A.确定潜水流向

B.确定水力坡度

水力坡度是指指单位渗透途径（水平距离）上的水头损失。

或者说，水力坡度是沿渗透途径的水头降与渗透途径长度

的比值：

I=H/I

1一水力坡度，无因次量

H一渗透途径上两点的水位差（或落差）

1一渗透途径上两点的水平距离

8.潜水流量和流速的测定

自然界中潜水运动缓慢，一般作层流运动，其运动规律服

从达西定律，即潜水的运动速度与水力坡度成正比。

V=IK

V—渗流速度，cm/s或m/d

I--水力坡度，无因次量

K一渗透系数,cm/s或m/d

渗透系数取决于岩性、流体性质（密度、粘度）、外界条

件（温度、压力）

I四、层间水（承压水）

234

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1.隔水层；2.含水层；3,地下水测试面；4.地下水流向;

5.泉（上升泉）;6.钻孔（虚线部分为进水部分）7,自喷孔;

8.大气降水补给；H.与含水层顶面压力相当的高度；M.

含水层

1.层间水（承压水）

特点：

有稳定的隔水顶板和底板，没有自由水面，水体承受净水

压力；

与外界联系较差，水位、水量、水质等受气候因素的影响

较小，富水性好的承压含水是理想的供水水源；

具有补给区、承压企业区和排泄区;

地下水体充满整个含水层，否则是潜水。

2.最适宜形成承压水的两种地质构造

向斜盆地

A」_________________£

昌=3隔水达含水展区］嗅水站孔R博巾电下水的小河

m不嗡水站立=1地卜水渣陶卜T4长木位A”给区

8*技械C推泄X。潜水IK〃口流米区

单斜地层

A.透水层和隔水层相间分布的承压斜地

।—g水位1—।承压水位人一只育横水位区

B—♦水g与乐田水位・合区c—江庆水位*于*水垃区

B.含水层发生变相或尖灭形成的承压斜地

r；：：ji2।-13।—1「下1乙

c.含水层被断层所阻形成承压斜地

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