05地下水概论.ppt

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1、第五章第五章 地下水概论地下水概论本堂课教学目的及要求：阐述自然界中水的循环规律，地下水本堂课教学目的及要求：阐述自然界中水的循环规律，地下水的形成和地下水的基本类型，岩石的空隙类型，地下水存储的的形成和地下水的基本类型，岩石的空隙类型，地下水存储的岩石空隙特征及基本类型，岩石的水理性质，含水层和隔水层。岩石空隙特征及基本类型，岩石的水理性质，含水层和隔水层。介绍地下水主要分类标准及类型，地下水的埋藏和储存规律，介绍地下水主要分类标准及类型，地下水的埋藏和储存规律，潜水和承压水的特征基本特征。介绍地下水的物理性质及化学潜水和承压水的特征基本特征。介绍地下水的物理性质及化学成分，以及水质分析和评

2、价标准。成分，以及水质分析和评价标准。重点：水循环、大循环和小循环，岩石的三种基本空隙类型，重点：水循环、大循环和小循环，岩石的三种基本空隙类型，水在岩石中的存在形式，岩石的四种基本水理性质，含水层和水在岩石中的存在形式，岩石的四种基本水理性质，含水层和隔水层的基本概念及划分标志，构成含水层的基本条件。地下隔水层的基本概念及划分标志，构成含水层的基本条件。地下水按含水层性质和埋藏条件划分的基本类型，潜水和承压水的水按含水层性质和埋藏条件划分的基本类型，潜水和承压水的基本特征及差异。舒卡列夫分类中考虑主要阳离子成分及水化基本特征及差异。舒卡列夫分类中考虑主要阳离子成分及水化学成分以摩尔为单位表示

3、后对舒卡列夫分类如何修正。学成分以摩尔为单位表示后对舒卡列夫分类如何修正。作业：关于孔隙度的计算。作业：关于孔隙度的计算。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹第一节第一节第一节第一节 自然界水中的水自然界水中的水自然界水中的水自然界水中的水一、自然界中水的分布一、自然界中水的分布一、自然界中水的分布一、自然界中水的分布大气圈大气圈 水圈水圈 岩石圈岩石圈大气水大气水 地表水地表水 地下水地下水l我国地表水资源分布极不均匀我国地表水资源分布极不均匀l地下水是水文地质研究的重要内容地下水是水文地质研究的重要内容水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四

4、川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环自然界水的蒸发、降水、径流过程，在全球范围周而复自然界水的蒸发、降水、径流过程，在全球范围周而复始不断进行，构成了自然界中极为复杂的水循环。始不断进行，构成了自然界中极为复

5、杂的水循环。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环大循环：水在大气圈、水圈和岩石圈之间，整个地球范大循环：水在大气圈、水圈和岩石圈之间，整个地球范围的循环；小循环：水仅在陆地或海洋范围内的循环。围的循环；小循环：水仅在陆地或海洋范围内的循环。陆地范围陆地范围小循环小循环海洋范围海洋范围小循环小循环水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环地下水运动既是自然界水的大循

6、环的一个重要部分，同地下水运动既是自然界水的大循环的一个重要部分，同时也独立参与自身的补给、径流、排泄的小循环。时也独立参与自身的补给、径流、排泄的小循环。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环二、自然界的水循环水循环水循环大循环大循环小循环小循环水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙岩石的空隙性岩石的空隙性岩石的空隙是地下水储存场所和运动通道；岩石的空隙是地下水储存场所和运动通道；岩石

7、空隙的多少、大小、形状、连同情况和分布规律，岩石空隙的多少、大小、形状、连同情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响；对地下水的分布和运动具有重要影响；因岩石性质的差异和受力作用的不同，岩石空隙的形状、因岩石性质的差异和受力作用的不同，岩石空隙的形状、多少、连通、分布有很大差异。多少、连通、分布有很大差异。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙岩石的空隙性岩石的空隙性1分选良好、排列疏松的砂分选良好、排列疏松的砂2分选良好、排列紧密的砂分选良好、排列紧密的砂3分选不良、含泥砂的

8、砾石分选不良、含泥砂的砾石4经过部分胶结的砂岩经过部分胶结的砂岩5具有结构性孔隙的粘土具有结构性孔隙的粘土6经过压缩的粘土经过压缩的粘土7具有裂隙的基岩具有裂隙的基岩8具有溶隙及溶穴的可溶岩具有溶隙及溶穴的可溶岩水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙岩石空隙分类岩石空隙分类孔隙：松散岩石中；孔隙：松散岩石中；裂隙：坚硬岩石中；裂隙：坚硬岩石中；溶隙：可溶岩石中。溶隙：可溶岩石中。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石

9、中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙（一）孔隙：松散岩石是由大小不等的颗粒组成。颗粒或颗（一）孔隙：松散岩石是由大小不等的颗粒组成。颗粒或颗粒集合体之间的空隙称为孔隙。粒集合体之间的空隙称为孔隙。松散岩石孔隙体积的多少是影响其储存地下水能力大小松散岩石孔隙体积的多少是影响其储存地下水能力大小的重要因素，孔隙体积可用孔隙度或孔隙比表示；的重要因素，孔隙体积可用孔隙度或孔隙比表示；孔隙度孔隙度n：某一体积某一体积V岩石（包括孔隙）中孔隙体积岩石（包括孔隙）中孔隙体积Vn所所占的比例占的比例n=(Vn/V)100%；孔隙比孔隙比e：某一体积某一体积V岩石内孔隙的体积岩石内孔隙的体积Vn与固体颗粒

10、与固体颗粒Vs之间的比值之间的比值e=(Vn/Vs)100%。气相气相液相液相固相固相水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙（一）孔隙（一）孔隙孔隙度孔隙度n的计算的计算在土工试验中，孔隙度是换算指标，在水文地质的计算在土工试验中，孔隙度是换算指标，在水文地质的计算中用孔隙度。基本物理指标有三个（含水量、比重、干中用孔隙度。基本物理指标有三个（含水量、比重、干密度）。密度）。孔隙度孔隙度n与孔隙比与孔隙比e的关系的关系水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学

11、院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙（一）孔隙（一）孔隙不同颗粒排列方式，孔隙度不同颗粒排列方式，孔隙度n的计算的计算a立方体排列，立方体排列，n=47.64%；b面体排列，面体排列，n=39.54%；c四面体排列，四面体排列，n=26.18%；对于球形颗粒，排列方式相同时，孔隙度相同（对于球形颗粒，排列方式相同时，孔隙度相同（请同学请同学们课后证明们课后证明）。）。课堂练习。课堂练习。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙（一）孔隙（一）孔

12、隙影响孔隙度大小的因素：影响孔隙度大小的因素：颗粒的排列方式；颗粒的排列方式；颗粒的分选程度；颗粒的分选程度；颗粒的形状；颗粒的形状；压密作用压密作用胶结程度；胶结程度；对于粘性土，还包括结构孔隙及次生孔隙。对于粘性土，还包括结构孔隙及次生孔隙。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙（一）孔隙（一）孔隙岩石名称岩石名称砾石砾石砂砂粉砂粉砂粘土粘土孔隙度孔隙度2540%2550%3550%4070%松散岩石孔隙度参考值松散岩石孔隙度参考值水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电

13、学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙（二）裂隙：存在于坚硬岩石中的裂缝状空隙称为裂隙。（二）裂隙：存在于坚硬岩石中的裂缝状空隙称为裂隙。裂隙的几何参数：迹长、隙宽、间距、连通率、性质等；裂隙的几何参数：迹长、隙宽、间距、连通率、性质等；裂隙在岩石中的分布具有不均匀性。裂隙在岩石中的分布具有不均匀性。裂隙率裂隙率nf的定义：的定义：水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙（三）溶隙：可溶岩在地表水和地下水长期溶蚀作用下形成（三）

14、溶隙：可溶岩在地表水和地下水长期溶蚀作用下形成的特殊空隙称为裂隙。的特殊空隙称为裂隙。岩溶率岩溶率nk的定义：定义：溶隙的变化规律：溶隙的形状、规模变化更复杂，岩溶溶隙的变化规律：溶隙的形状、规模变化更复杂，岩溶率的变化范围大，常具有不均匀性。率的变化范围大，常具有不均匀性。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙三、岩石中的空隙空隙网络：构成地下水的存储和运移空间。空隙网络：构成地下水的存储和运移空间。松散岩石、裂隙岩石和可溶岩石的空隙网络差别显著。松散岩石、裂隙岩石和可溶岩石的空隙网络差别显著。赋存

15、于不同岩石中的地下水，因含水介质特征不同，具赋存于不同岩石中的地下水，因含水介质特征不同，具有不同的分布与运动特征。有不同的分布与运动特征。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹四、水在岩石中的存在形式四、水在岩石中的存在形式四、水在岩石中的存在形式四、水在岩石中的存在形式水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹四、水在岩石中的存在形式四、水在岩石中的存在形式四、水在岩石中的存在形式四、水在岩石中的存在形式水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹四、水在岩石中的

16、存在形式四、水在岩石中的存在形式四、水在岩石中的存在形式四、水在岩石中的存在形式包气带和饱水带：重力水面以上，岩石的空隙未被饱和，包气带和饱水带：重力水面以上，岩石的空隙未被饱和，称包气带，以下则为饱水带，毛细管带为过渡带。称包气带，以下则为饱水带，毛细管带为过渡带。包气带的作用：包气带的作用：1)成壤作用、植物生长成壤作用、植物生长2)大气圈、地表水圈联系通道大气圈、地表水圈联系通道水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质容水性容水性持水性持水性给水性给水性透水性透水性水文地质

17、及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质（一）容水性：（一）容水性：岩石能容纳一定水量的性能。岩石能容纳一定水量的性能。容水度容水度Wn：岩石中容纳水的体积岩石中容纳水的体积Vn与岩石总体积与岩石总体积V之比。之比。理论上，当岩石空隙被水完全充满时，容水度与空隙度理论上，当岩石空隙被水完全充满时，容水度与空隙度（孔隙率、裂隙率或岩溶率）相当。（孔隙率、裂隙率或岩溶率）相当。实际中，当岩石中的部分空隙不连通，或者裂隙呈闭合实际中，当岩石中的部分空隙不连通，或者裂隙呈闭合状态，容水度小于空隙

18、度；对于含蒙脱石等粘土矿物较状态，容水度小于空隙度；对于含蒙脱石等粘土矿物较多的粘土，当孔隙充水后发生膨胀，原有的结构发生改多的粘土，当孔隙充水后发生膨胀，原有的结构发生改变，容水度大于空隙度。变，容水度大于空隙度。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质（二）持水性：在重力作用下岩石空隙中能保持一定水量的（二）持水性：在重力作用下岩石空隙中能保持一定水量的性能。性能。持水度持水度Wm：重力作用下，岩石空隙所能保持的水体积重力作用下，岩石空隙所能保持的水体积Vr与岩石总体积与岩石

19、总体积V之比。之比。在重力作用下，岩石空隙中尚能保持的主要是结合水，在重力作用下，岩石空隙中尚能保持的主要是结合水，其与岩石颗粒的比表面积有密切联系。如粘土的持水度其与岩石颗粒的比表面积有密切联系。如粘土的持水度大于砂的持水度。大于砂的持水度。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质（三）给水性：饱水岩石在重力作用下能自由排除一定水量（三）给水性：饱水岩石在重力作用下能自由排除一定水量的性能。的性能。给水度给水度u：重力作用下，饱水岩石从空隙中排除水的体积重力作用下，饱水岩石从空

20、隙中排除水的体积Vg与岩石总体积与岩石总体积V之比。之比。最大给水度最大给水度umax与容水度与容水度Wn、持水度持水度Wm之间的关系：之间的关系：给水度与岩性、颗粒级配、空隙发育程度，以及饱和差给水度与岩性、颗粒级配、空隙发育程度，以及饱和差（见华北水利水电学院试验关系）有关。（见华北水利水电学院试验关系）有关。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质五、岩石的水理性质（四）（四）透水性透水性：岩石可透过水的性能。：岩石可透过水的性能。渗透系数渗透系数K：衡量透水性能强弱。有关参数评价与衡量透水

21、性能强弱。有关参数评价与Darcy定律紧密联系。定律紧密联系。因素：岩石空隙的大小，空隙的多少、形状，以及空隙因素：岩石空隙的大小，空隙的多少、形状，以及空隙的连通情况。的连通情况。v粘土虽然孔隙率可达粘土虽然孔隙率可达50%以上，由于次生结构的影响，以上，由于次生结构的影响，微孔隙中的水为结合水，粘滞系数大。微孔隙中的水为结合水，粘滞系数大。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系（一）含水层和隔水层（一）含水层和隔水层 它们是按饱水带岩层透过和给出水的能力划分的。它们

22、是按饱水带岩层透过和给出水的能力划分的。含水层是能够透过并给出相当数量水的岩层。含水层是能够透过并给出相当数量水的岩层。隔水层是不能透过并给出水，或透水和给出水的数量十隔水层是不能透过并给出水，或透水和给出水的数量十分有限的岩层。分有限的岩层。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系（一）含水层和隔水层（一）含水层和隔水层 划分含水层与隔水层标志是所含水的性质，而并非是否划分含水层与隔水层标志是所含水的性质，而并非是否含水。如含结合水的粘土等隔水层；含重力水的砂砾石含水。

23、如含结合水的粘土等隔水层；含重力水的砂砾石等含水层。等含水层。划分含水层与隔水层时，需考虑实际开采利用价值，或划分含水层与隔水层时，需考虑实际开采利用价值，或对工程设施是否构成威胁。对工程设施是否构成威胁。含水层与隔水层的划分是相对的。含水层与隔水层的划分是相对的。含水层和隔水层在一定条件下能相互转化。如含结合水含水层和隔水层在一定条件下能相互转化。如含结合水的粘土，在较大的水头差压下，弱结合水能发生流动。的粘土，在较大的水头差压下，弱结合水能发生流动。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩

24、系六、含水层与含水岩系（二）含水段与含水岩系（二）含水段与含水岩系构成含水层的基本条件构成含水层的基本条件1.具有能容纳重力水的空隙具有能容纳重力水的空隙v岩层的空隙性是构成含水层的先决条件，但有空隙存在岩层的空隙性是构成含水层的先决条件，但有空隙存在并不一定构成含水层，如粘土层。并不一定构成含水层，如粘土层。2.有存储和聚集地下水的地质条件有存储和聚集地下水的地质条件v空隙岩层下伏有隔水层；水平方向有隔水层阻挡。空隙岩层下伏有隔水层；水平方向有隔水层阻挡。3.具有充足的补给来源具有充足的补给来源v地下水补给量的变化，可以使含水层与隔水层相互转化地下水补给量的变化，可以使含水层与隔水层相互转化

25、。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系六、含水层与含水岩系（二）含水段与含水岩系（二）含水段与含水岩系含水层类型含水层类型划分依据划分依据含水层类型含水层类型基本特征基本特征空隙类型空隙类型孔隙含水层孔隙含水层地下水存储在松散孔隙介质中地下水存储在松散孔隙介质中裂隙含水层裂隙含水层储水空间为坚硬岩石中各种成因的裂隙储水空间为坚硬岩石中各种成因的裂隙岩溶含水层岩溶含水层储水空间为可溶岩中各种规模的溶隙储水空间为可溶岩中各种规模的溶隙埋藏条件埋藏条件潜水含水层潜水含水层含水层上面不存在隔水层

26、，直接与包气带相接含水层上面不存在隔水层，直接与包气带相接承压含水层承压含水层含水层上面存在稳定隔水层，地下水具承压性含水层上面存在稳定隔水层，地下水具承压性渗透性能渗透性能空间变化空间变化均质含水层均质含水层含水层中各部位及不同方向上渗透性相同含水层中各部位及不同方向上渗透性相同非非均质均质含水层含水层含水层的渗透性随空间位置和方向不同而变化含水层的渗透性随空间位置和方向不同而变化水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹第二节第二节第二节第二节 地下水分类地下水分类地下水分类地下水分类一、地下水埋藏条件和含水层性质的分类一、地下水埋藏条件和含水层性

27、质的分类一、地下水埋藏条件和含水层性质的分类一、地下水埋藏条件和含水层性质的分类（一）按地下水埋藏条件的分类（一）按地下水埋藏条件的分类1.包气带水（土壤水、上层滞水）包气带水（土壤水、上层滞水）2.潜水潜水3.承压水承压水（二）按含水层性质的分类（二）按含水层性质的分类1.孔隙水孔隙水2.裂隙水裂隙水3.岩溶水岩溶水水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹一、地下水埋藏条件和含水层性质的分类一、地下水埋藏条件和含水层性质的分类一、地下水埋藏条件和含水层性质的分类一、地下水埋藏条件和含水层性质的分类按按埋藏埋藏条件条件按按含水层的空隙性质含水层的空隙

28、性质孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水包气带水包气带水土壤水及季节性的土壤水及季节性的局部隔水层以上的局部隔水层以上的重力水重力水裂隙岩层中局部裂隙岩层中局部隔水层上部季节隔水层上部季节性存在的水性存在的水可溶岩层中季节性存可溶岩层中季节性存在的悬挂水在的悬挂水潜潜 水水各种成因类型的松各种成因类型的松散沉积物中的重力散沉积物中的重力水水裸露于地表的裂裸露于地表的裂隙岩层中的水隙岩层中的水裸露的可溶岩层中的裸露的可溶岩层中的水水承压水承压水由松散岩层构成的由松散岩层构成的山间盆地、山前平山间盆地、山前平原及平原中的深层原及平原中的深层水水构造盆地、向斜构造盆地、向斜或单斜构造中层或单斜构造中

29、层状岩层中的水，状岩层中的水，构造破碎带中的、构造破碎带中的、独立裂隙系统中独立裂隙系统中的脉状水的脉状水构造盆地、向斜或单构造盆地、向斜或单斜构造的可溶岩层中斜构造的可溶岩层中的水的水水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、各类地下水的特征二、各类地下水的特征二、各类地下水的特征二、各类地下水的特征（一）包气带水（土壤水、上层滞水）（一）包气带水（土壤水、上层滞水）1.土壤水：以结合水和毛细水形式存在。土壤水：以结合水和毛细水形式存在。土壤沼泽化和盐渍化。土壤沼泽化和盐渍化。1.上层滞水：包气带中局部隔水层上层滞水：包气带中局部隔水层 之上具有

30、自由水面的重力水。之上具有自由水面的重力水。具有以下特征：透水性较好的岩层中夹有不透水岩层；具有以下特征：透水性较好的岩层中夹有不透水岩层；靠大气降水或地表水体补给，水量受季节性控制显著，靠大气降水或地表水体补给，水量受季节性控制显著，一般仅作为小型供水水源；且因接近地表，水质容易受一般仅作为小型供水水源；且因接近地表，水质容易受污染。污染。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（二）潜水（二）潜水定义：饱水带第一个具有自由面的含水层中的重力水。定义：饱水带第一个具有自由面的含水层中的重力水。几个基本术语：几个基本术语：潜水面：潜水的自由表面潜水面

31、：潜水的自由表面潜水位：潜水位标高潜水位：潜水位标高h潜水埋藏深度：潜水面到地表的铅直距离潜水埋藏深度：潜水面到地表的铅直距离T潜水含水层厚度：潜水面到隔水底板的铅直距离潜水含水层厚度：潜水面到隔水底板的铅直距离H潜水湖：潜水面坡度近于潜水湖：潜水面坡度近于0潜水流：重力作用下潜水从高处向低处流动潜水流：重力作用下潜水从高处向低处流动水力坡度：任意两点的水位差与对应水平距离之比水力坡度：任意两点的水位差与对应水平距离之比水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（二）潜水（二）潜水基本特征基本特征1.具有自由表面，水压为静水压力具有自由表面，水压为静水

32、压力rwH：潜水位上一般无稳潜水位上一般无稳定的隔水层存在；定的隔水层存在；2.在重力作用下，潜水位由高向低流动，流速与含水层的在重力作用下，潜水位由高向低流动，流速与含水层的渗透性渗透性K和水力梯度和水力梯度i有关；有关；3.潜水通过包气带与地表相连，补给来源有大气降水入渗、潜水通过包气带与地表相连，补给来源有大气降水入渗、凝结水和地表水；凝结水和地表水；4.潜水水位、流量、流速、化学成分受时空变化而变化。潜水水位、流量、流速、化学成分受时空变化而变化。5.潜水是重要的供水水源，但是水质变化大，易受污染。潜水是重要的供水水源，但是水质变化大，易受污染。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四

33、川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（二）潜水（二）潜水潜水面的形状及影响因素潜水面的形状及影响因素1.潜水面形状有倾斜型、水平型、抛物线型，甚至更复杂；潜水面形状有倾斜型、水平型、抛物线型，甚至更复杂；2.地形地貌；地形地貌；3.含水层的岩性和渗透性；含水层的岩性和渗透性；4.含水层的厚度、空间形状和位置以及隔水底板的起伏；含水层的厚度、空间形状和位置以及隔水底板的起伏；5.补排关系的变化，如雨季和旱季，河流和潜水的关系。补排关系的变化，如雨季和旱季，河流和潜水的关系。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（二）潜水（二）潜水潜水面的表示

34、方法潜水面的表示方法1.剖面表示法：水文地质剖面；剖面表示法：水文地质剖面；2.等水位线图法：类似于地形等高线做法，即某一时间内，等水位线图法：类似于地形等高线做法，即某一时间内，潜水位标高相同的点用线连起来。潜水位标高相同的点用线连起来。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹可获取的基本信息可获取的基本信息可获取的基本信息可获取的基本信息 潜水的流向潜水的流向潜水的流向潜水的流向 潜水与地表水流间相互补给关系潜水与地表水流间相互补给关系潜水与地表水流间相互补给关系潜水与地表水流间相互补给关系 潜水的水力坡度潜水的水力坡度潜水的水力坡度潜水的水力坡

35、度 潜水面的埋深潜水面的埋深潜水面的埋深潜水面的埋深 含水层的厚度含水层的厚度含水层的厚度含水层的厚度用以描述潜水面起伏情况的潜水位等直线图用以描述潜水面起伏情况的潜水位等直线图用以描述潜水面起伏情况的潜水位等直线图用以描述潜水面起伏情况的潜水位等直线图潜潜潜潜 水水水水 等等等等水位线图水位线图水位线图水位线图1 1 地形等高线地形等高线地形等高线地形等高线2 2 等水位线等水位线等水位线等水位线3 3 等埋深线等埋深线等埋深线等埋深线4 4 潜水流向潜水流向潜水流向潜水流向5 5 埋深为零区埋深为零区埋深为零区埋深为零区6 6 埋深为埋深为埋深为埋深为0 02m2m区区区区7 7 埋深为埋

36、深为埋深为埋深为2 24m4m区区区区8 8 埋深大于埋深大于埋深大于埋深大于4m4m区区区区水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（二）潜水（二）潜水等水位线图的实际用途等水位线图的实际用途1.确定流向：垂直等水位线的方向为流向（某一点该方向的水力确定流向：垂直等水位线的方向为流向（某一点该方向的水力梯度最大）；梯度最大）；2.计算水力梯度：两水位线的高差与相应等水位线间距离的比；计算水力梯度：两水位线的高差与相应等水位线间距离的比；3.确定埋藏深度：结合地形线；确定埋藏深度：结合地形线；4.确定及推测含水层岩性或厚度变化；确定及推测含水层岩性或

37、厚度变化；5.提供合理的取水位置；提供合理的取水位置；6.确定地下水与地表水之间的相互补排关系；确定地下水与地表水之间的相互补排关系；7.确定泉水出露点和沼泽化范围。确定泉水出露点和沼泽化范围。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹图1-11 潜水与河水间补排关系图1-10 利用等水位线图求潜水流向及水力梯度水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（二）潜水（二）潜水潜水的补给、径流和排泄潜水的补给、径流和排泄1.补给：大气降水，水库、江河等地表水，越流补给，干补给：大气降水，水库、江河等地表水，越流补给

38、，干旱地区凝结水补给，人工补给；旱地区凝结水补给，人工补给；2.径流：包括方向、流速、类型、径流量等指标，影响因径流：包括方向、流速、类型、径流量等指标，影响因素有地形坡度，地形切割程度，含水层透水性；素有地形坡度，地形切割程度，含水层透水性；3.排泄：水平排泄和垂直排泄，如泉水排泄、向地表水排排泄：水平排泄和垂直排泄，如泉水排泄、向地表水排泄，蒸发排泄、含水层之间的排泄。泄，蒸发排泄、含水层之间的排泄。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（三）承压水（三）承压水定义：充满于上下两个隔水层之间的含水层中具有静水定义：充满于上下两个隔水层之间的含水

39、层中具有静水压力的重力水。区别无压层间水。压力的重力水。区别无压层间水。基本术语：基本术语：隔水顶板和底板隔水顶板和底板承压含水层及厚度承压含水层及厚度M承压水的初见水位承压水的初见水位H1承压水位（测压水位）承压水位（测压水位）H2承压水位的埋深承压水位的埋深H承压水头承压水头h=H2-H1井喷：自流水井喷：自流水a隔水层；b 承压水含水层；H 压力水头(water head)；M 含水层厚度隔水底板隔水顶板承压含水层水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹承压水等水头线图：连接承压含水层测压水位相等的各点实线：地形等高线虚线：顶板等高线点划线：等

40、水头线钻孔自喷孔压力水头？承压含水层埋深？计划在这里打一口井应注意什么问题？ABCD水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（三）承压水（三）承压水基本特征基本特征1.承压水的水压面为承压水位，与潜水面不一样，可以理承压水的水压面为承压水位，与潜水面不一样，可以理解为势面；解为势面；2.承压水的分布区于补给区不一致；承压水的分布区于补给区不一致；3.分布区不能直接接收大气降水或地表水的补给；分布区不能直接接收大气降水或地表水的补给；4.水质、水量、水温等受气候影响较小，具有滞后现象；水质、水量、水温等受气候影响较小，具有滞后现象；5.承压水稳定水位高

41、于初见水位；承压水稳定水位高于初见水位；6.承压水是重要的供水水源，随季节变化不大，不易受污承压水是重要的供水水源，随季节变化不大，不易受污染。染。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（三）承压水（三）承压水承压水蓄水构造承压水蓄水构造向斜盆地型：又称自流盆地；向斜盆地型：又称自流盆地；单斜型：又称承压斜地或自流斜地。单斜型：又称承压斜地或自流斜地。v承压水蓄水构造分为三个组成部分：补给区、承压区和承压水蓄水构造分为三个组成部分：补给区、承压区和排泄区。排泄区。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（

42、三）承压水（三）承压水承压水的补给、径流和排泄承压水的补给、径流和排泄1.补给：大气降水和地表水补给取决于包气带透水性、降补给：大气降水和地表水补给取决于包气带透水性、降水特征、地表水流量及补给区范围，含水层之间的补给；水特征、地表水流量及补给区范围，含水层之间的补给；2.排泄：泉水排泄，向潜水排泄，含水层之间的排泄。排泄：泉水排泄，向潜水排泄，含水层之间的排泄。3.径流：影响因素有地形、含水层透水性、地质构造及补径流：影响因素有地形、含水层透水性、地质构造及补给区与排泄区的承压水位差等。给区与排泄区的承压水位差等。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹

43、符文熹（三）承压水（三）承压水承压水等水位线图承压水等水位线图绘制方法：同潜水。绘制方法：同潜水。潜水等水位线的作用：同潜水。潜水等水位线的作用：同潜水。请确定请确定请确定请确定E E点处承压水的点处承压水的点处承压水的点处承压水的:1.1.地面高程地面高程地面高程地面高程2.2.承压水位承压水位承压水位承压水位3.3.承压水含水层埋深承压水含水层埋深承压水含水层埋深承压水含水层埋深4.4.水头大小水头大小水头大小水头大小5.5.承压水位埋深承压水位埋深承压水位埋深承压水位埋深水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹（四）潜水和承压水的区别（四）潜水

44、和承压水的区别水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹第三节第三节第三节第三节 地下水物理性质和化学成分地下水物理性质和化学成分地下水物理性质和化学成分地下水物理性质和化学成分一、地下水的物理性质一、地下水的物理性质一、地下水的物理性质一、地下水的物理性质地下水的物理性质包括：温度、颜色、透明度、嗅、味、地下水的物理性质包括：温度、颜色、透明度、嗅、味、比重、导电性及放射性。比重、导电性及放射性。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹一、地下水的物理性质温度一、地下水的物理性质温度一、地下水的物理性质温度

45、一、地下水的物理性质温度温度：地温梯度（地热增温率）一般温度：地温梯度（地热增温率）一般3/100m。根据温度进行划分：根据温度进行划分：1.过冷水（低于过冷水（低于0）2.冷水（冷水（020）3.温水（温水（2142）4.热水（热水（43100）5.过热水（高于过热水（高于100）水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹一、地下水的物理性质颜色一、地下水的物理性质颜色一、地下水的物理性质颜色一、地下水的物理性质颜色颜色：与某种离子、悬浮物和胶体物含量等有关。颜色：与某种离子、悬浮物和胶体物含量等有关。地下水颜色与其中存在物质的关系地下水颜色与其中存

46、在物质的关系水中物质水中物质地下水颜色地下水颜色水中物质水中物质地下水颜色地下水颜色硫化氢硫化氢翠绿色翠绿色锰的锰的化合物化合物暗红色暗红色低价铁低价铁浅浅绿灰色绿灰色粘土粘土无无荧光的荧光的淡黄色淡黄色高价铁高价铁黄褐色或锈色黄褐色或锈色腐质酸腐质酸带荧光的暗带荧光的暗或或黑黄黑黄灰色灰色硫硫细菌细菌红色红色悬浮物质悬浮物质取决于取决于悬浮物颜色悬浮物颜色水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹一、地下水的物理性质透明度一、地下水的物理性质透明度一、地下水的物理性质透明度一、地下水的物理性质透明度透明度：取决于固体与悬浮物的含量。透明度：取决于固体

47、与悬浮物的含量。以能见以能见3mm粗线的水深为标准划分粗线的水深为标准划分1.透明的透明的(60cm)2.微浊的微浊的(30-60cm)3.混浊的混浊的(30cm)4.极浊的极浊的(几乎不能见几乎不能见3mm粗线粗线)水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹一、地下水的物理性质一、地下水的物理性质一、地下水的物理性质一、地下水的物理性质嗅：含低价铁的水有铁腥气味，含硫化氢有臭鸡蛋味。嗅：含低价铁的水有铁腥气味，含硫化氢有臭鸡蛋味。味：取决于地下水的化学成分。味：取决于地下水的化学成分。比重：取决于水中所溶盐分的含量，溶解盐分较大时，比重：取决于水中所

48、溶盐分的含量，溶解盐分较大时，比重甚至可达到比重甚至可达到1.21.3。导电性：与各种离子的含量有关。导电性：与各种离子的含量有关。放射性：与放射性元素赋存的矿床有关。放射性：与放射性元素赋存的矿床有关。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分地下水中的气体成分地下水中的气体成分O2、N2H2SCO2 CH4水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分地

49、下水中的离子成分地下水中的离子成分6大离子成分大离子成分Cl-SO42-HCO3-Na+(Ka+)Ca 2+Mg 2+水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电学院 符文熹符文熹二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分地下水中的胶体成分地下水中的胶体成分Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2等。等。地下水中的有机质和细菌成分地下水中的有机质和细菌成分有机质主要是生物遗体的分解；有机质主要是生物遗体的分解；细菌成分分为病源菌和非病源菌。细菌成分分为病源菌和非病源菌。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川大学水电学院四川大学水电

50、学院 符文熹符文熹二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分二、地下水的化学成分地下水的主要化学性质地下水的主要化学性质1.酸碱性：常用酸碱性：常用PH值表示。值表示。2.地下水的总矿化度：地下水中的离子、分子和微粒的总地下水的总矿化度：地下水中的离子、分子和微粒的总含量，常以含量，常以g/l表示。表示。3.地下水硬度：反映地下水硬度：反映Ca2+、Mg2+含量的多少，包括总硬含量的多少，包括总硬度、暂时硬度、永久硬度和碳酸盐硬度四种描述方式。度、暂时硬度、永久硬度和碳酸盐硬度四种描述方式。常用德国度和国标表示。常用德国度和国标表示。水文地质及工程地质水文地质及工程地质 四川