第三讲岩石水理性质
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第三讲岩石水理性质
岩土的水理性质
概念：
指岩土控制水活动的性质
岩土主要水理性质：
第三讲岩石水理性质
容水性
含水性
持水性 给水性 透水性
1.容水性（容水度）
定义：
岩石的容水性是指岩石容纳一 定水的能力。
第三讲岩石水理性质
表征指标：
容水度——指岩土完全饱水时所容纳的最大水体
积与岩土总体积之比，即
第三讲岩石水理性质
第三讲岩石水理性质
表征指标：给水度μ
在单位水平面积岩层柱体中，当潜水位下 降一个单位时，在重力作用下所释出的水量。 以小数或百分数表示。
μ = （V出水/V砂样容水）100%
第三讲岩石水理性质
A
I O
单 位 水 位 降
O‘
D
E
结 合 水
悬 挂 支持 毛 毛细 细水
H 水G
C F
第三讲岩石水理性质
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2构成含水层具备条件
（1）有储水空间 （2）有储存地下水的地质构造条件 （3）有良好的补给水源和补给条件。
源自文库
www.themegallery.com
第三讲岩石水理性质
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3 概念的相对性
定义中的模糊概念—“相当水量，微不足道，较大水力 梯度”等 。对于是否是含水层，还要从实际应用角度来看 划分的相对的性。
分析可见：孔隙直径愈小，结合水所占据的无效空
间愈大，实际渗流断面就愈小；孔隙直径越小，透 水性越差。
第三讲岩石水理性质
分析可见： 决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；
只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙度才 对岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，透 水性愈好。
第三讲岩石水理性质
•实际的孔隙通道并不是直径均 一的圆管，而是直径变化、断 面形状复杂的管道系统（图a）
•实际的孔隙通道不是直线的， 而是曲直的（图a）。
颗粒分选性，既影响孔隙大 小，还决定着孔隙通道沿程直 径的变化和曲折性（图a），
第三讲岩石水理性质
二、 含水层 隔水层
1、基本概念
饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分 ❖ 含水层（Aquifer）：
是能够透过并给出重力水的岩层—各类砂土，砂岩等
在内的岩石体积的比值。
第三讲岩石水理性质
饱和含水量Ws：
孔隙充分饱水时的含水量称作饱和含水量 Ws。
饱和含水量与实际含水量之间的差值称为 饱和差。
实际含水量与饱和含水量之比称为饱和度。
第三讲岩石水理性质
3.给水性（给水度）
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 从原先赋存的空隙中释出，这一现象称为岩 石的给水性（μ）。
4、持水性（持水度）
持水性：
岩石依靠分子引力和毛细力，在重力作用下 其岩石仍能保持一定水的性能。
表征指标 持水度：在重力作用下，岩石所保持
的水体积与岩石体积的比值。
第三讲岩石水理性质
残留含水量（W0）：
包气带充分重力释水而又未受到蒸发、蒸 腾消耗时的含水量称作残留含水量（W0）， 数值上相当于最大的持水度。
第二章 地下水的赋存
第三讲岩石水理性质
本节内容
■水的储容及运移有关的岩石性质 含水层与隔水层 地下水的类型
第三讲岩石水理性质
一、与水的储容及运移有关的岩石性质
影响水的储容及运移的因素：
岩石空隙大小、多少、连通程度及其 分布均匀度。
控制水活动的因素：
岩石的容水性、含水性、给水性、持 水性、透水性
❖ 隔水层（Aquifuge)：
不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩 层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密）
❖ 弱透水层（Aquitard）：
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——各种粘土，泥
质粉砂岩
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第三讲岩石水理性质
5、透水性（渗透系数）
岩石的透水性：
指岩石允许水透过的能力。
表征指标：
表征岩石透水性的定量指标——渗透系数。
第三讲岩石水理性质
实例分析——以松散岩石为例，分析一个理
想孔隙通道中水的运动情况。
第三讲岩石水理性质
图2-9表示圆管状孔隙通道的纵断面，孔隙的边缘 上分布着在寻常条件下不运动的结合水，其余部分 是重力水。 由于附着于隙壁的结合水层对于重力水，以及重 力水质点之间存在着摩擦阻力，最近边缘的重力水 流速趋于零，中心部分流速最大。
但在水源匮乏、需水量又小的地区,同一岩层便能在一定程 度上满足,甚至充分满足实际需要;在后一地区,这种岩层便可 看作含水层。
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3 概念的相对性
例2：如在某处一口井出水量80m3/d，作 为1万人的供水，非含水层；作为饮料厂、 装瓶生产则为含水层。
θ= V1w00% 或θ=
V
10GG0ws%
容水度数值上一般与空隙度（裂隙率、岩溶率）
相等，但膨胀土的容水度大于孔隙度。
第三讲岩石水理性质
2.含水性（含水量）
概念：
含水量——松散岩石实际保留水分的状况。
重量含水量（Wg）：松散岩石孔隙中所含水
的重量与干燥岩石重量的比值。
体积含水量（Wv）：含水的体积与包括孔隙
含水率
释水前水位 O
释水后水位 O‘
第三讲岩石水理性质
影响因素：
重力释水不是瞬时完成，往往滞后于 水位下降。对于均质的松散岩石，给水 度的大小与岩性、初始地下水位埋藏深 度、地下水位下降速率等因素有关。
第三讲岩石水理性质
表2-2 常见松散岩石的给水度[Fetter,1980]
第三讲岩石水理性质
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3.2.2 概念的相对性
例3、从理论意义来看——微不足道 ：微不足道，有
时空尺度的制约。 如华北平原早期地下水开采就是典型的例子，深
层水与浅层水的开采有一粘土隔水层；后开采深层， 水量大，水位降低快，浅层水向深层“越流”--粘土 层成为“透水层”。
即：在利用与排除地下水的实际中应当考虑岩 层所能给出水的数量大小是否具有实际意义。
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3 概念的相对性
例1：黄土
利用地下水供水时,某一岩层能够给出的水量较小,对于水 源丰沛、需水量很大的地区,由于远不能满足供水需求,而被 视作隔水层。
岩土的水理性质
概念：
指岩土控制水活动的性质
岩土主要水理性质：
第三讲岩石水理性质
容水性
含水性
持水性 给水性 透水性
1.容水性（容水度）
定义：
岩石的容水性是指岩石容纳一 定水的能力。
第三讲岩石水理性质
表征指标：
容水度——指岩土完全饱水时所容纳的最大水体
积与岩土总体积之比，即
第三讲岩石水理性质
第三讲岩石水理性质
表征指标：给水度μ
在单位水平面积岩层柱体中，当潜水位下 降一个单位时，在重力作用下所释出的水量。 以小数或百分数表示。
μ = （V出水/V砂样容水）100%
第三讲岩石水理性质
A
I O
单 位 水 位 降
O‘
D
E
结 合 水
悬 挂 支持 毛 毛细 细水
H 水G
C F
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2构成含水层具备条件
（1）有储水空间 （2）有储存地下水的地质构造条件 （3）有良好的补给水源和补给条件。
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3 概念的相对性
定义中的模糊概念—“相当水量，微不足道，较大水力 梯度”等 。对于是否是含水层，还要从实际应用角度来看 划分的相对的性。
分析可见：孔隙直径愈小，结合水所占据的无效空
间愈大，实际渗流断面就愈小；孔隙直径越小，透 水性越差。
第三讲岩石水理性质
分析可见： 决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；
只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙度才 对岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，透 水性愈好。
第三讲岩石水理性质
•实际的孔隙通道并不是直径均 一的圆管，而是直径变化、断 面形状复杂的管道系统（图a）
•实际的孔隙通道不是直线的， 而是曲直的（图a）。
颗粒分选性，既影响孔隙大 小，还决定着孔隙通道沿程直 径的变化和曲折性（图a），
第三讲岩石水理性质
二、 含水层 隔水层
1、基本概念
饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分 ❖ 含水层（Aquifer）：
是能够透过并给出重力水的岩层—各类砂土，砂岩等
在内的岩石体积的比值。
第三讲岩石水理性质
饱和含水量Ws：
孔隙充分饱水时的含水量称作饱和含水量 Ws。
饱和含水量与实际含水量之间的差值称为 饱和差。
实际含水量与饱和含水量之比称为饱和度。
第三讲岩石水理性质
3.给水性（给水度）
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 从原先赋存的空隙中释出，这一现象称为岩 石的给水性（μ）。
4、持水性（持水度）
持水性：
岩石依靠分子引力和毛细力，在重力作用下 其岩石仍能保持一定水的性能。
表征指标 持水度：在重力作用下，岩石所保持
的水体积与岩石体积的比值。
第三讲岩石水理性质
残留含水量（W0）：
包气带充分重力释水而又未受到蒸发、蒸 腾消耗时的含水量称作残留含水量（W0）， 数值上相当于最大的持水度。
第二章 地下水的赋存
第三讲岩石水理性质
本节内容
■水的储容及运移有关的岩石性质 含水层与隔水层 地下水的类型
第三讲岩石水理性质
一、与水的储容及运移有关的岩石性质
影响水的储容及运移的因素：
岩石空隙大小、多少、连通程度及其 分布均匀度。
控制水活动的因素：
岩石的容水性、含水性、给水性、持 水性、透水性
❖ 隔水层（Aquifuge)：
不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩 层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密）
❖ 弱透水层（Aquitard）：
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——各种粘土，泥
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5、透水性（渗透系数）
岩石的透水性：
指岩石允许水透过的能力。
表征指标：
表征岩石透水性的定量指标——渗透系数。
第三讲岩石水理性质
实例分析——以松散岩石为例，分析一个理
想孔隙通道中水的运动情况。
第三讲岩石水理性质
图2-9表示圆管状孔隙通道的纵断面，孔隙的边缘 上分布着在寻常条件下不运动的结合水，其余部分 是重力水。 由于附着于隙壁的结合水层对于重力水，以及重 力水质点之间存在着摩擦阻力，最近边缘的重力水 流速趋于零，中心部分流速最大。
但在水源匮乏、需水量又小的地区,同一岩层便能在一定程 度上满足,甚至充分满足实际需要;在后一地区,这种岩层便可 看作含水层。
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例2：如在某处一口井出水量80m3/d，作 为1万人的供水，非含水层；作为饮料厂、 装瓶生产则为含水层。
θ= V1w00% 或θ=
V
10GG0ws%
容水度数值上一般与空隙度（裂隙率、岩溶率）
相等，但膨胀土的容水度大于孔隙度。
第三讲岩石水理性质
2.含水性（含水量）
概念：
含水量——松散岩石实际保留水分的状况。
重量含水量（Wg）：松散岩石孔隙中所含水
的重量与干燥岩石重量的比值。
体积含水量（Wv）：含水的体积与包括孔隙
含水率
释水前水位 O
释水后水位 O‘
第三讲岩石水理性质
影响因素：
重力释水不是瞬时完成，往往滞后于 水位下降。对于均质的松散岩石，给水 度的大小与岩性、初始地下水位埋藏深 度、地下水位下降速率等因素有关。
第三讲岩石水理性质
表2-2 常见松散岩石的给水度[Fetter,1980]
第三讲岩石水理性质
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3.2.2 概念的相对性
例3、从理论意义来看——微不足道 ：微不足道，有
时空尺度的制约。 如华北平原早期地下水开采就是典型的例子，深
层水与浅层水的开采有一粘土隔水层；后开采深层， 水量大，水位降低快，浅层水向深层“越流”--粘土 层成为“透水层”。
即：在利用与排除地下水的实际中应当考虑岩 层所能给出水的数量大小是否具有实际意义。
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例1：黄土
利用地下水供水时,某一岩层能够给出的水量较小,对于水 源丰沛、需水量很大的地区,由于远不能满足供水需求,而被 视作隔水层。