3 地下水赋存(精品).ppt

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1、5 5 地下水的赋存地下水的赋存 5.1 5.1 包气带与饱水带包气带与饱水带n5.1.1包气带概念及特征包气带概念及特征n（1）包气带）包气带n地地表表以以下下一一定定深深度度上上，岩岩石石中中的的空空隙隙被被重重力力水水所所充充满满，形形成成地地下下水水面面。地地下下水水面面以以上上称称为为包包气气带带；地地下下水水面面以以下称为饱水带。下称为饱水带。n（2）包气带水）包气带水n1）结合水：空隙壁面吸附有结合水）结合水：空隙壁面吸附有结合水n2）毛细水：细小空隙中含有毛细水）毛细水：细小空隙中含有毛细水n3）气态水：未被液态水占据的空隙中包含空气及气态）气态水：未被液态水占据的空隙中包含空

2、气及气态水水（3 3）特征）特征n1 1）包包气气带带自自上上而而下下可可分分为为土土壤壤水水带带、中中间间带带和和毛毛细细水水带带n2 2）包气带水来源于大气降水的入渗，地表水体的渗漏）包气带水来源于大气降水的入渗，地表水体的渗漏n3 3）包气带的赋存与运移受毛细力与重力的共同影响）包气带的赋存与运移受毛细力与重力的共同影响n4 4）包包气气带带的的含含水水量量及及其其水水盐盐运运动动受受气气象象因因素素影影响响极极为为显著显著n5 5）包包气气带带又又是是饱饱水水带带与与大大气气圈圈、地地表表水水圈圈联联系系必必经经的的通道通道n饱水带通过包气带饱水带通过包气带获得大气降水和地获得大气降水

3、和地表水的补给，又通表水的补给，又通过包气带蒸发与蒸过包气带蒸发与蒸腾排泄到大气圈。腾排泄到大气圈。研究包气带水盐的研究包气带水盐的形成及其运动规律形成及其运动规律对阐明饱水带水的对阐明饱水带水的形成具有重要意义形成具有重要意义 n饱饱水水带带岩岩石石空空隙隙全全部部为为液液态态水水所所充充满满。饱饱水水带带中中的的水水体体是是连连续续分分布布的的，能能够够传传递递静静水水压压力力，在在水水头头差差的的作作用下，可以发生连续运动。用下，可以发生连续运动。n饱水带中的重力水是开发利用或排除的主要对象。饱水带中的重力水是开发利用或排除的主要对象。5.1.2饱水带概念及特征饱水带概念及特征5.2含水

4、层、隔水层与弱透水层含水层、隔水层与弱透水层n岩层按其渗透性可分为透水层与不透水层。饱含水的岩层按其渗透性可分为透水层与不透水层。饱含水的透水层便是含水层。不透水层通常称为隔水层。透水层便是含水层。不透水层通常称为隔水层。n(1)(1)含水层含水层n含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。n(2)(2)隔水层隔水层n隔隔水水层层是是不不能能透透过过与与给给出出水水，或或者者透透过过与与给给出出的的水水量量微微不足道的岩层。不足道的岩层。n必必须须注注意意，含含水水层层、隔隔水水层层没没有有给给出出区区分分含含水水层层与与水水层层的定量指标，它们定义具

5、有相对性。的定量指标，它们定义具有相对性。n(3)(3)弱透水层弱透水层 n所所谓谓弱弱透透水水层层是是指指那那些些渗渗透透性性相相当当差差的的岩岩层层，在在一一般般的的供供排排水水中中它它们们所所能能提提供供的的水水量量微微不不足足道道，似似乎乎可可以以看看作作隔隔水水层层；但但是是，在在发发生生越越流流时时，由由于于驱驱动动水水流流的的水水力力梯梯度度大大且且发发生生渗渗透透的的过过水水断断面面很很大大(等等于于弱弱透透水水层层分布范围分布范围)。n相邻含水层通过弱透水层交换的水量相当大，这时把相邻含水层通过弱透水层交换的水量相当大，这时把它称作隔水层就不合适了。松散沉积物中的粘性土，它称

6、作隔水层就不合适了。松散沉积物中的粘性土，坚硬基岩中裂隙稀少而狭小的岩层坚硬基岩中裂隙稀少而狭小的岩层(如砂质页岩、泥质如砂质页岩、泥质粉砂岩等粉砂岩等)都可以归入弱透水层之列。都可以归入弱透水层之列。n自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层。自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层。n诺曼与威瑟斯庞诺曼与威瑟斯庞CneumanandWitherspoon1969曾经指出（图曾经指出（图32）：有）：有5个含水层被个含水层被4个弱个弱透水层所阻隔。当在含水层透水层所阻隔。当在含水层3中抽水时，中抽水时，短期内相邻短期内相邻的含水层的含水层2与与4的水位均未变动，图中所示的水位均未变动，图中所示d的范

7、围构的范围构成一个有水力联系的单元。成一个有水力联系的单元。但当抽水持续时，最终影但当抽水持续时，最终影响将波及图中凸所示范围，这时响将波及图中凸所示范围，这时5个含水层与个含水层与4个弱透个弱透水层构成一个发生统一水力联系的单元。水层构成一个发生统一水力联系的单元。5.3地下水分类地下水分类n(1)(1)广义的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的广义的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的水；包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水均属水；包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水均属之。之。n(2)(2)狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。n鉴鉴

8、于于目目前前有有关关地地球球深深层层圈圈水水的的情情况况知知之之不不多多，地地下下水水分类只限于对地壳浅层地下水分类。分类只限于对地壳浅层地下水分类。n地地下下水水的的赋赋存存特特征征对对其其水水量量、水水质质时时空空分分布布有有决决定定意意义，其中最重要的是埋藏条件与含水介质类型。义，其中最重要的是埋藏条件与含水介质类型。n(3)地下水的埋藏条件地下水的埋藏条件n地下水的埋藏条件是指含水岩层在地质剖面中所处的地下水的埋藏条件是指含水岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层部位及受隔水层(弱透水层弱透水层)限制的情况。据此可将地限制的情况。据此可将地下水分为包气带水、潜水及承压水。下水分为包气带水

9、、潜水及承压水。n(4)含水介质含水介质(空隙空隙)类型类型n按含水介质按含水介质(空隙空隙)类型可将地下水区分为孔隙水、裂类型可将地下水区分为孔隙水、裂隙水及岩溶水。隙水及岩溶水。表41 地下水分类表表51 地下水分类表 5.4 5.4 潜潜 水水n5.4.1 5.4.1 一些基本概念一些基本概念n（1 1）潜水）潜水n饱饱水水带带中中第第一一个个具具有有自自由由表表面面的的含含水水层层中中的的水水称称作作潜潜水水。潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板。潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板。n（2 2）潜水面）潜水面n潜水的表面为自由水面，称作潜水面。潜水的表面为自由水面，称作潜水面。n

10、（3 3）潜水含水层厚度）潜水含水层厚度n从潜水面到隔水底板的距离。从潜水面到隔水底板的距离。n（4 4）潜水理藏深度）潜水理藏深度n潜水面到地面的距离。潜水含水层厚度与潜水面潜藏潜水面到地面的距离。潜水含水层厚度与潜水面潜藏深度随潜水面的升降而发生相应的变化。深度随潜水面的升降而发生相应的变化。1含水层，2隔水层，3高水位期潜水面，4低水位期潜水面：5大气降水入渗：6蒸发，7潜水流向 8泉5.4.2 5.4.2 基本特征基本特征n(1)潜水的补给潜水的补给n潜潜水水含含水水层层在在其其分分布布范范围围可可以以通通过过包包气气带带接接受受大大气气降降水水、地表水的补给。地表水的补给。n(2)潜

11、水的径流潜水的径流n在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方径流。在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方径流。n(3)潜水的排泄潜水的排泄n1）流入其它含水层）流入其它含水层n2）泄入大气圈与地表水圈）泄入大气圈与地表水圈n径径流流排排泄泄：径径流流到到地地形形低低洼洼处处，以以泉泉、泄泄流流等等形形式式向向地表或地表水体排泄；地表或地表水体排泄；n蒸发排泄：通过土面蒸发或植物蒸腾的形式进入大气；蒸发排泄：通过土面蒸发或植物蒸腾的形式进入大气；n（4）潜水与大气圈及地表水圈的密切联系性）潜水与大气圈及地表水圈的密切联系性n气气象象、水水文文因因素素对对潜潜水水影影响响显显著著。丰丰水水季季节

12、节或或年年份份，潜潜水水接接受受的的补补给给量量大大于于排排泄泄量量，潜潜水水面面上上升升，含含水水层层厚厚度度增增大大，埋埋藏藏深深度度变变小小。干干旱旱季季节节排排泄泄量量大大于于补补给给量，潜水面下降，含水层厚度变小，埋藏深度变大。量，潜水面下降，含水层厚度变小，埋藏深度变大。n（5 5）潜水的动态有明显的季节变化特点）潜水的动态有明显的季节变化特点n潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复，但受气候影响，潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复，但受气候影响，且含水层厚度一般比较有限，其资源通常缺乏多年调节性。且含水层厚度一般比较有限，其资源通常缺乏多年调节性。n（6 6）潜水的水质与气候、地

13、形及岩性条件有关）潜水的水质与气候、地形及岩性条件有关n在湿润气候及地形切割强烈的地区，往往形成含盐量不高在湿润气候及地形切割强烈的地区，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候下由细颗粒组成的盆地平原，常形成含盐的淡水。干旱气候下由细颗粒组成的盆地平原，常形成含盐高的咸水。潜水容易受到污染，对潜水水源应注意卫生防护。高的咸水。潜水容易受到污染，对潜水水源应注意卫生防护。5.4.3 5.4.3 潜水等水位线图潜水等水位线图n(1)(1)潜水位潜水位n潜水面任一点的高程。潜水面任一点的高程。n（2 2）潜水等水位线）潜水等水位线n潜水位相等的各点连线。潜水位相等的各点连线。n（3 3）潜水面坡度）潜水

14、面坡度n相邻两条等水位线的水位差除以其水平距离。相邻两条等水位线的水位差除以其水平距离。n（4 4）潜水埋藏深度）潜水埋藏深度n 地表到潜水面的距离。地表到潜水面的距离。n（5 5）潜水等水位线图）潜水等水位线图n能反映潜水面形状洼直能反映潜水面形状洼直等水位线由高到低为潜等水位线由高到低为潜水流向水流向(严格地说，这是严格地说，这是潜水流向的水平投影潜水流向的水平投影)。当潜水面坡度不大时，当潜水面坡度不大时，即可视为潜水水力梯度即可视为潜水水力梯度利用同一地方的潜水等利用同一地方的潜水等水位线图与地形图可以水位线图与地形图可以求取各处的，并判断沼求取各处的，并判断沼泽、泉的出露与潜水面泽、

15、泉的出露与潜水面的关系以及潜水与地表的关系以及潜水与地表水体的相互补给关系等。水体的相互补给关系等。5.5 5.5 承承 压压 水水n4.5.1 4.5.1 一些基本概念一些基本概念n（1 1）承压水）承压水n充满于两个隔水层充满于两个隔水层(弱透水层弱透水层)之间的含水层中的水。之间的含水层中的水。n（2 2）隔水顶板）隔水顶板n含水层上部的隔水层含水层上部的隔水层(弱透水层弱透水层)称作隔水顶板。称作隔水顶板。n（3 3）隔水底板）隔水底板n含水层下部的隔水层含水层下部的隔水层(弱透水层弱透水层)称作隔水底板。称作隔水底板。n（4）承压含水层厚度）承压含水层厚度n隔水顶底板之间的距离为承压

16、含水层厚度。隔水顶底板之间的距离为承压含水层厚度。n（5）承压高度）承压高度n钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。n（6）测压水位）测压水位n井中静止水位的高程即是承压水在该点的测压水位。井中静止水位的高程即是承压水在该点的测压水位。测压水位高于地表的范围是承压水的自溢区，在这里测压水位高于地表的范围是承压水的自溢区，在这里井孔能够自喷出水。井孔能够自喷出水。5.5.2承压水特征承压水特征n（1）承压水具有承压性）承压水具有承压性n（2）承压水参与水循环都不如潜水积极）承压水参与水循环都不如潜水积极n主主要要通通过过含含水水层层出出露露于于地地表表的的补

17、补给给区区(潜潜水水分分布布区区)获获得得补补给给，并并通通过过范范围围有有限限的的排排泄泄区区以以泉泉或或其其它它径径流流方方式向地表或地表水体泄出。式向地表或地表水体泄出。n（3）承承压压水水动动态态比比较较稳稳定定，资资源源往往往往具具有有多多年年调调节节性性能能n气象、水文因素的变化对承压水的影响较小，承压水气象、水文因素的变化对承压水的影响较小，承压水的资源不容易补充、恢复，其资源往往具有多年调节的资源不容易补充、恢复，其资源往往具有多年调节性能。性能。n（4）承承压压水水的的水水质质与与埋埋藏藏条条件件及及其其与与外外界界联联系系的的程程度度有关有关n与与外外界界联联系系愈愈密密切

18、切，参参加加水水循循环环愈愈积积极极，承承压压水水的的水水质质就就愈愈接接近近于于入入渗渗的的大大气气降降水水与与地地表表水水，通通常常为为含含盐盐量量低低的的淡淡水水。与与外外界界联联系系差差，水水循循环环缓缓慢慢，水水的的含含盐盐量就高。量就高。n（5）等水压线图）等水压线图n将某一承压含水层测压水位相等的各点连线，即得等将某一承压含水层测压水位相等的各点连线，即得等水压线图（等测压水位线图）。水压线图（等测压水位线图）。n根据等测压水位线可以确定承压水的流向和水力梯根据等测压水位线可以确定承压水的流向和水力梯度。承压水的测压水面只是一个虚构的面，并不存在度。承压水的测压水面只是一个虚构的

19、面，并不存在这样一个实际的水面，只有当钻孔穿透上覆隔水层达这样一个实际的水面，只有当钻孔穿透上覆隔水层达到含水层顶面时孔中才见水；孔中水位上升到测压水到含水层顶面时孔中才见水；孔中水位上升到测压水位高度静止不动。因此，为了打井取水等目的，等测位高度静止不动。因此，为了打井取水等目的，等测压水位线图通常要附以含水层顶板等高线图压水位线图通常要附以含水层顶板等高线图(图图57)57)。n仅仅仅仅根根据据等等测测压压水水位位线线图图，无无法法判判断断承承压压含含水水层层和和其其它它水体的补给关系。水体的补给关系。n任任一一承承压压含含水水层层接接受受其其它它水水体体的的补补给给必必须须同同时时具具备

20、备两两个个条条件件：第第一一，其其它它水水体体(地地表表水水、潜潜水水或或其其它它承承压压含含水水层层)的的水水位位必必须须高高出出此此承承压压含含水水层层的的测测压压水水位位；第第二二，其其它它水体与该含水层之间必须有联系通道。水体与该含水层之间必须有联系通道。n潜水获得补给或进行排泄时，随着水量增加或减少，潜潜水获得补给或进行排泄时，随着水量增加或减少，潜水位抬高或降低，含水层厚度加大或变薄。承压含水层水位抬高或降低，含水层厚度加大或变薄。承压含水层接受补给时，测压水位上升，压强增大使含水层中水的接受补给时，测压水位上升，压强增大使含水层中水的密度加大；孔隙水压力增大，有效应力降低，含水层

21、骨密度加大；孔隙水压力增大，有效应力降低，含水层骨架发生少量回弹。架发生少量回弹。n（6）贮水系数）贮水系数n承压含水层的贮承压含水层的贮水系数是指其测水系数是指其测压水位下降压水位下降(或上或上升升)一个单位深度，一个单位深度，单位水平面积含单位水平面积含水层释出水层释出(或储存或储存)的水的体积的水的体积(图图38)。n在形式上，潜水含水层的给水度在形式上，潜水含水层的给水度(也有人称之为潜水含也有人称之为潜水含水层的贮水系数水层的贮水系数y y与承压含水层的贮水系数与承压含水层的贮水系数S(S(也有人称也有人称之为弹性释水之为弹性释水(给水度给水度)非常相似，但是在释出非常相似，但是在释

22、出(或储存或储存水的机理方面是很不相同的。水的机理方面是很不相同的。n水位下降时潜水含水层所释出的水来自部分空隙的排水位下降时潜水含水层所释出的水来自部分空隙的排水。而测压水位下降时承压含水层所释出的水来自含水。而测压水位下降时承压含水层所释出的水来自含水层体积的膨胀及含水介质的压密水层体积的膨胀及含水介质的压密(从而与承压含水层从而与承压含水层厚度有关厚度有关)。n测压水位下降时承压含水层以此种形式释出的水，远测压水位下降时承压含水层以此种形式释出的水，远较潜水含水层水位下降时释出的为小。较潜水含水层水位下降时释出的为小。n承压含水层的贮水系数为承压含水层的贮水系数为0.0050.00005

23、0.0050.00005，常较潜水，常较潜水含水层小含水层小1313个数量级。开采承压含水层往往会形成个数量级。开采承压含水层往往会形成大面积测压水位大幅度下降。大面积测压水位大幅度下降。n（7 7）承压水不易污染，一旦污染难以净化）承压水不易污染，一旦污染难以净化 5.6 5.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化n所有承压所有承压水最终都是水最终都是由潜水转化由潜水转化而来。而来。5.7 5.7 上层滞水上层滞水n5.7.1 5.7.1 定义定义n当当包包气气带带存存在在局局部部隔隔水水层层(弱弱透透水水层层)时时，局局部部隔隔水水层层(弱弱透水层透水层)上会积聚具有自由上会积聚具有自由 面的重力水，这便是上层滞水。面的重力水，这便是上层滞水。n5.7.2 5.7.2 特征特征n（1 1）接接受受大大气气降降水水的的补补给给，通通过过蒸蒸发发 向向隔隔水水底底板板(弱弱透透水层底板水层底板)的边缘下渗排泄；的边缘下渗排泄；n（2 2）当当分分布布范范围围小小且且补补给给不不很很经经常常时时，不不能能终终年年保保持持有有水。由于其水量小，动态变化明显；水。由于其水量小，动态变化明显；n（3 3）上层滞水极易受污染，要注意卫生防护；）上层滞水极易受污染，要注意卫生防护；