第三章地下水的赋存.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章地下水的赋存,本章是从空间分布的视角，对地下岩层赋水条件进行划分，给出以下概念：,包气带与饱水带、含水层，隔水层与弱透水层、地下水、潜水、承压水、上层滞水等,地下水面,：地表以下一定深度上，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面。地下水面通过打井或地下开挖来确定（图,3-1,）。,地下水位,：地下水面至基准面的高度，一般用海拔高程来表示。,包气带,：地表以下到地下水面之上，岩石中的空隙未被重力水所充满。,饱水带,：地下水面以下，岩石中的空隙被重力水所充满的带。,3.1,包气带与饱水带,包气带分带特征水井,土壤水带,中间带,毛细水带,饱水带,Saturated Zone,包气带,Vadose Zone,地下水面,第三章 地下水的赋存,包气带(,Vadose Zone),水的类型,水井,饱水带,结合水,孔角毛细水、悬挂毛细水、支持毛细水,空隙空气中的气态水,局部滞留重力水,第三章 地下水的赋存,包气带(,Vadose Zone),的特征,水井,饱水带,大气降水、地表水体的下渗,补给饱水带,蒸发、蒸腾,向上渗流,地下水蒸发,厚度变化,第三章 地下水的赋存,饱水带,特点,：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,：重力水，结合水,重力水,：连续分布（孔隙是连续的传递压力 在水头差作用下，地下水（空隙中的水）可以连续运动。,意义,：地下开挖，坑道，巷道，基坑，打井在此带均有重力水涌出来！,第三章 地下水的赋存,3.2,含水层，隔水层与弱透水层,一、基本概念,划分原则,：在地下水位以下，饱水岩层中，根据岩层,给水与透水能力,而进行划分,含水层,：是能够透过并给出相当数量水的岩层，如各类砂土、砂岩等。,隔水层：,不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层，如裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密）,弱透水层,：渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层（驱动），如各种粘土，泥质粉砂岩。,第三章 地下水的赋存,透水层：,K 0 m/d permeable,含水层：饱含水的透水层,aquifer,强透水层：,K 0 m/d,且很大,砂层,K=10200 m/d,弱透水层：,K 0 m/d,但是很小,粘土、页岩,K=0.011.0 m/d,隔水层：,K=0 m/d （,相对意义）,impermeable,新鲜致密结晶岩,第三章 地下水的赋存,透水与否：渗透性、水量大小,岩层渗透性与时间尺度关系,快速反应,滞后反应,短期水力单元,长期水力单元,第三章 地下水的赋存,3.3,地下水分类,广义地下水,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液态水和气态水。,狭义地下水,赋存于饱水带岩土空隙中的液态水（饱水带中重力水）。,地下水分类依据,含水介质的类型（赋存空间）：孔隙水、裂隙水和岩溶水,埋藏条件（赋存部位）：包气带（上层滞水）、,饱水带（潜水和承压水）,第三章 地下水的赋存,广义、地壳浅层地下水分类,表,3-1,地下水分类表,地下水埋藏条件:埋深、地质构造、封闭条件,第三章 地下水的赋存,潜水、承压水及上层滞水,上层滞水,潜水,承压水,上升泉,隔水层,隔水层,透,水,层,测压水位,潜水位,潜水位,第三章 地下水的赋存,3.4,潜水,潜水（,Phreatic Water,）：,地表以下，第一个具有自由表面的稳定含水层中的水。,自由表面（潜水面）,即没有隔水层限制，与大气直接相通，水面不承受大气压强以外的任何附加压强。,稳定,具有一定的空间连续性（范围），以区分上层滞水。,潜水含水层,：赋存潜水的岩层。一般地，房屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏多为潜水。,第三章 地下水的赋存,一、潜水与潜水含水层概念,潜水的基本要素,泉,地表水,隔水层,潜水含水层,埋深,含水层厚度(可变),三维流动,第三章 地下水的赋存,潜水面,潜水面(,phreatic surface)。,潜水位（,water level),潜水含水层,含水层厚度,潜水埋深,基本特征：埋藏浅、具有自由水面，因此与大气、地表水密切联系，积极参与水循环。,(1),补给：大气降水入渗、地表水入渗,(2),排泄：径流排泄，泉、泄流；蒸发蒸腾排泄。,(3)动态：补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水。,(4)水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快,（,5,）影响因素：受气象，水文因素影响明显，变化快（水量、水位季节性变化）；受人为因素影响也显著，易污染,第三章 地下水的赋存,潜水的特征,结合地形图：,(1)可以判断,与地表水的关系：,补给还是排泄？,(2)判断,潜水含水层的厚度或渗透性变化,第三章 地下水的赋存,潜水的等水位线图、平面流向图,图,3-5,潜水等水位线图,图中线条为等水位线，数字为潜水位标高，,箭头为潜水流向,3-5,承 压 水,承压水：,充满于两个隔水层（或弱透水层）之间的含水层的水。,基本要素：,承压含水层,：赋存承压水的岩层,隔水顶板：,承压含水层上部隔水层或弱透水层,隔水,底板：,承压含水层下部隔水层或弱透水层,承压含水层厚度（,H,）,：隔水顶底板之间的距离,埋深（,D,）：,第三章 地下水的赋存,承压水,Confined Ground Water,测压水位线,（面）：井中静止水位的高程就是承压水在该点的测压水位。测压水位的连线（面），此线是虚拟的（如图有压管）,承压高度,：含水层某点的承压高度数值上等于该点的测压高度,补给区,：仅分布于出露区,承压区,：含水层中具有承压高度的分布区,排泄区,：,自溢区,测压水位线与地形等高线的交点连接区,承压水的,基本特征,是由于上部受到隔水层或弱透水层的隔离，承压水与大气圈、地表水圈的联系较差，水循环也缓慢得多。承压水不像潜水那样容易污染，但是一旦污染后则很难使其净化。,隔水层,承,压,水,潜水,第三章 地下水的赋存,图,3-6,基岩自流盆地中的承压水,补给与排泄,：,有限区域与外界联系，水循环迟缓，水交替慢，平均滞留时间长（年龄老或长）,恢复性差。,水化学,：变化较大，淡水；一般矿化度较高，可以保存很“古老”的水。,动态,：要稳定些，如果分布面积大，厚度稳定，则调节能力很强。承压含水层的厚度不变，储水与释水时，厚度是如何进行的？,增加的水量通过水的密度加大及含水介质空隙的增加而容纳；排泄时减少的水量表现为含水层中水的密度减小及含水介质孔隙缩减。,研究方法之一,：绘制承压含水层的等测压水位线图,主要特征（与潜水相比）：,(1)可能出现自流区，,也可能没有自流区，但,测压水位必须高于顶板。,自,流,区,第三章 地下水的赋存,等测压水位线图（含水顶板等高线,(2)接受其它水体补给的条件：其它水体的水位大于承压含水层测压水位；与其它水体有联系通道。,承压水与潜水的释水机理对比,承压水,潜水,承压含水层给水度概念,贮水系数（,弹性给水度,）：,测压水位下降1.0,m，,单位水平面积含水层释放水的体积,潜水含水层给水度概念,贮水系数（,重力给水度,）：,潜水位下降1.0,m，,单位面积含水层释放水的体积,第三章 地下水的赋存,承压水与潜水的释水机理对比,承压水,潜水,承压水：,测压水位下降，含水层空隙度减小（压密），水的密度增大（膨胀），含水层厚度变化微小，释放出水；,弹性给水度，数值小,潜水：,潜水面下降，含水层（饱水带）厚度减小，释放出水；,重力给水度，数值大,第三章 地下水的赋存,3-6,潜水与承压水相互转化,天然条件下的转化,所有的承压水归根到底都是由潜水转化而来的。,承压水从补给区到排泄区，,一般经历的转化过程为:潜水,承压水,潜水,基岩,强透水层,弱透水层,承压水,潜水,潜水,山前平原区地下水,第三章 地下水的赋存,人工条件下的转化,承压水被开采，测压水位降低到顶板以下，则转化为潜水天然地下水位,开采后地下水位,承压水,潜水,潜水,承压水,第三章 地下水的赋存,3-7,上层滞水,Perched Water,当包气带存在局部隔水层(弱透水层)时，局部隔水层(弱透水层)上会积聚具有自由水面的重力水，为上层滞水。,潜 水,上层滞水,第三章 地下水的赋存,上层滞水,是包气带中有实际利用价值的重力水。,特点,：最接近地表，接受大气降水的补给，通过蒸发或向隔水底板（弱透水层底板）的边缘下渗排泄。雨季积存一定水量，旱季逐渐耗失；不能终年保持有水；动态变化显著。,作用,：只有在缺水地区才能成为小型供水水源或暂时性供水水源。,上层滞水极易受污染，利用其作为饮用水源时要格外注意卫生防护。,（,1,）在包气带与饱水带，地下水的赋存形式和分类不同。,（,2,）含水层、隔水层与弱透水层是根据岩层给水与透水能力划分的，也是相对的。,（,3,）广义地下水与狭义地下水的定义，在理论上还和应用上有着不同的意义与作用。,（,4,）从地下水的埋藏条件，将地下水（主要指重力水）可以分为潜水、承压水和上层滞水。,（,5,）潜水与承压水埋藏条件的不同，决定了两者一系列特征的差异,总的来说，本章讨论的地下水赋存与分类，是从空间角度相对静态的划分方法。,本章小结,