水文地质学第7章

河床（古河道）：沉积物透水性强，降水、地表水补给，径流排泄，溶滤作 用为主，水质好。
远离河床：沉积物透水性减弱，潜水局部具承压性，降水、地表水补给，蒸 发、径流排泄，出现浓缩作用，水质变差。
河间洼地：沉积物透水性较差，降水、地表水补给，蒸发排泄，以浓缩作用 为主，水质较差（多为CL型水，矿化度＞10g/L）。
4、水的流动性---水循环交替快，溶蚀作用强烈。岩溶水流形式 脉流
网流
Ⅰ Ⅶ：溶解度和岩溶化程度 逐渐降低
二、影响岩溶发育的主要因素 1、可溶岩的成分与结构：
成分
纯灰岩（方解石含量多，泥质、硅质少）易溶蚀 质地不纯灰岩（白云石含量多，泥质、硅质多）不易溶蚀
结构
鲕状结构的生物礁岩及碳酸岩盐 （生物碎屑组成，孔隙大且多）易溶蚀
第七章 各类地下水的特征
§7-1 孔隙水
概念：赋存于松散岩类孔隙中的水称为孔隙水。 一、洪积物中的孔隙水
1、洪积物的沉积特征：洪积物多分布于山前平原和山间 盆地，是暂时性水流（洪流）流出山口形成的，地貌特征为 洪积扇。 扇顶（粗粒相）：沉积透镜状砂砾卵石、漂砾，在角砾的表 面及空隙中由砂和粘土混杂充填。沉积物分选差，磨圆不好； 扇中部：夹砂、砾石透镜体的亚砂土层，有时可见到层理， 砾石呈迭瓦状构造及交错层理，砾石磨圆较扇顶相好； 扇缘（滞水相）：以粘土、亚粘土、亚砂土为主，偶夹砂及 细砾的透镜体，犬牙交错。
（3）具有阻水作用
夹于塑性岩层中的脆性岩层裂隙发育受厚度的控制
§7-3 岩溶水
概念： 赋存于可溶岩层溶隙中的地下水称为溶隙水。
一、岩溶发育的基本条件
1、岩石的可溶性---岩溶发育的物质基础
可 碳酸盐岩类 溶 硫酸盐岩类 岩 石 氯化盐岩类
石灰岩、白云岩、大理岩 石膏、硬石膏、芒硝 岩盐、钾岩
难溶 中溶 易溶
山前冰川谷口---形成冰水扇及冰水砂砾平原，为含粘土的 砂砾堆积，有一 定的磨圆和分选。 2、冰水、冰碛物中的水文地质特征： 冰碛物的透水性极弱，几乎不含水，一般起隔水作用。当其中夹 有砂砾透镜体时可形成局部含水层。只有冰川两侧的疏松堆积物中可 形成富水地段。 冰水沉积为流水或静水沉积，当冰融水汇成洪水、河流和湖泊时， 沉积物表现为洪积物、冲积物和湖积物的特征，其水文地质特征与洪 积物、冲积物和湖积物的水文地质特征类似。
分布广 分布有限
岩石可溶性的大小取决于可溶成分的溶解度和溶解速度，溶解速 度的差异对岩溶发育有极大的影响，方解石＞白云石。
2、岩石的透水性---岩溶发育的必要条件
岩层透水性决定于裂隙和孔洞的多少和连通情况，裂隙、孔洞多，
透水性好，岩溶发育。
3、水的侵蚀性---水中侵蚀性CO2含量高溶蚀能力强。
隙流 管流
六、冻土中的地下水
1、 冻土的特征：
概念：气候寒冷雪线以上地带，包气带和部分饱水带的岩石处于负温度状
态。
季节冻土---夏季消融、冬季冻结的冻土。 多年2、冻冻土土---的常水年文冻地结质的特冻征土：。
（1）液相与固相共存特殊的含水结构；
（2）地下水的赋存和运动不仅受地质结构的控制，还受多年冻土的影响。
二、风化裂隙水
风化裂隙：暴露于地表的岩石，在温度变化和水、空气、生物等风化营 力作用下形成风化裂隙。
1、风化裂隙的特征：分布于地表，均匀密集，无明显的方向性，为连通 性好的网格状（如图示）。
2、风化裂隙水的特征：多为潜水，水量不很大，分布较均匀且无方向性， 具有统一的地下水位，水位埋深浅，补给源为大气降水，水 动态季节变化明显，水质较好， 为低矿化的重碳酸型水。
发育于塑性岩层
断裂带为糜棱岩、断层泥 两侧增强带有张开性差的扭节理
扭性断层
二、构造裂隙水的特征
断层带有糜棱岩、构造角砾岩 两侧羽毛状裂隙密集或低序次断裂
构造裂隙水的主要特征是空间分布不均匀，具有明显的方向性，应力集 中部位赋水条件好，导水、透水能力随深度增加而减弱。
1、裂隙的富水特征：纵裂隙（尤其是褶皱的核部）富水性强，导水能力最 大的方向是裂隙的延伸方向。横裂隙富水性强，延伸不远。在野外斜裂 隙发育的一组富水性较好，不发育的一组几乎不含水。层面裂隙控制了 其它裂隙的发育程度，在有层面裂隙存在时，增强了其富水程度。
（3）隔水层（冻土层）在温度、矿化度等因素影响下，随时间和空间变
化。
分布于地形低洼处或广阔平缓的分水岭的季节冻土中
冻结层上水
冻结层上部全融为液态---潜水，上部部分冻结---承压水 埋深小，含水层厚度小，蒸发较弱，降水补给，水质好
冻土 中地 下水 分类
冻结层间水
以层状、透镜状、脉状、管状等存于多年冻结层内 冻结层上水补给：水温较低，动态变化较大 冻结层下水补给：水温较高，动态变化较小 该水季节影响较小，水量较稳定
下图为内蒙某地第三纪玄武岩，柱状节理发育，含有丰富的裂隙水（单 泉 流量0.5--6－7L/S）水质为重碳酸钙镁型水。侵入岩体边缘的裂隙，多为闭 合裂隙，一般不含水或微含水。 （3）冷凝收缩产生的成岩裂隙水：冷凝收缩在岩脉和侵入接触带，张裂隙 发育，常形成近乎直立的带状含水系统。该成岩裂隙水水量较丰富，是较好 的供水水源。
结晶镶嵌结构的泥晶碳酸盐岩、 亮晶碳酸岩（泥质含量多，孔隙度小）难溶蚀
单层厚度
巨厚的纯灰岩，构造裂隙稀疏、宽而长， 岩溶发育不均匀，形成大型溶洞
中薄层至中厚层，构造裂隙短小、均匀、密集， 形成溶蚀比较均匀的岩溶水
3、气候：
气候决定一个地区的土壤与植被的发育程度，植被、土壤 是地下水CO2 的主要来源。湿热的南方，植被茂密，雨量充 沛，利于细菌繁殖和植物光化作用，CO2含量高，岩溶发育。 降水量大，气温高，岩溶发育，溶蚀量大（如下表示）。
4、径流条件：
地下水径流条件是控制岩溶最活跃最关键的因素。地下水 径流条件越强烈，补充CO2的机会多，地下水的侵蚀能力越 强，输入的化学能及溶解携带走的CaCO3越多，在可溶岩中 留下的溶隙体积便越大。 5、地质构造：
张性断裂带和侵入岩接触带附近、背斜、向斜的轴部，岩 石破碎，裂隙发育，岩石透水条件好，形成岩溶强烈发育地 段（如图示）。塑性岩层或压性断裂裂隙呈封闭状，透水性 弱，岩溶不发育。
好，水动态季节变化明显。向湖心径流逐渐消失，沉积 物透水性逐渐变差，富水程度逐渐变差，排泄以蒸发作用 为主，水化学类型由碳酸型过渡为硫酸型，到湖心为氯化 物型。湖积物中的孔隙水与外界联系较差，补给困难，水 资源一般不丰富。
四、黄土中的地下水
1、黄土的沉积特征：
黄土遍布我国西北地区，沉积厚度大，粉土含量＞60%， 上部结构疏松，虫孔、根孔和垂直节理发育。下部黄土结构 较致密，富含Ca质结核，含数层古土壤。地貌为塬、峁、梁。
古土壤
•
五、冰水、冰碛物中的地下水
1、冰水、冰碛物的特征： 冰碛物：冰川本身所携带的物质直接堆积形成。 特 点：粒度成分复杂，无磨圆和分选性，直径数米的大漂石与大小
不等的碎石、角砾、砂、粘土等混杂在堆积。 冰水沉积：冰川融水所携带的物质堆积而成。 特 点：冰川两侧-----大量疏松砂粒呈带状堆积。
埋藏于冻结层之下的液态水，正温，具承压性
冻结层下水 补给径流条件较差，水质较好，动态稳定
当有较充足的补给源，可作冻土区大中型供水水源
§7-2 裂隙水
概念：赋存于坚硬基岩裂隙中的地下水称裂隙水。 裂隙水特点：富水性具有明显的方向性，分布发育很不均匀。 一、成岩裂隙水 1、成岩裂隙的特征：岩石在形成过程中由于冷凝、压实脱水 等原因引起岩石体积的收缩而产生的裂隙叫成岩裂隙。
三、构造裂隙水：
1、构造裂隙的特征： 岩石在构造应力作用下破裂错位而产生的劈理、裂隙 和断层叫构造裂隙。构造裂隙的空间分布具有不均匀性 和明显的方向性。
纵裂隙 横裂隙
裂隙
斜裂隙
层面裂隙
走向与层面一致，褶皱核部张开度大延伸远。 褶皱翼部为压剪性
两端尖灭透镜状，延伸不远张开度大，裂面粗糙
一组发育（裂面粗糙）， 一组不发育（裂面平直），张开度小
Ⅲ带---盐分堆积带（蒸发带）：沉积物透水性较差，出现承压含水层，
潜水埋深较Ⅱ带增大，径流缓慢；以蒸发排泄为主，水的矿化度较高，
土壤易发生盐渍化。
单一的潜水变为潜水承压水互层
潜水位埋深由深变浅再变深
特征综述
径流强度由强变弱
透水性由好变差
Ⅰ带 Ⅱ带 Ⅲ带
补给条件由好变差 径流排泄转为蒸发排泄
溶滤作用转为浓缩作用
2、断裂带的富水特征：
张 性
发育于脆性岩层
断裂带本身富水，导水能力强 断裂带两侧增强带富水，导水能力强
断 裂
断裂带本身富水性变差 发育于塑性岩层 断裂带两侧增强带导水不良，富水性差
断 裂
压 性
断裂带本身透水性差 发育于脆性岩层 断裂带两侧增强带导水、富水性较好
带
断 裂
断裂带不透水 发育于塑性岩层 断裂带两侧增强带通常隔水
涝河冲洪积扇平面示意图
2、洪积物的水文地质特征：
Ⅰ带---盐分溶滤带（径流带）：沉积物透水性好，利于吸收降水和地 表水的补给。潜水埋藏深，水力坡度大，径流途径短而强烈；蒸发微 弱，以径流排泄为主；溶滤强烈，常形成低矿化水；地下水位动态变 化大。
Ⅱ带---盐分过路带（溢出带）：沉积物透水性变差，径流受阻，潜水 位接近地表形成泉或沼泽；水力坡度变小，径流途径加长；蒸发加强， 水的矿化度增高；地下水位动态变化小。
水位变幅由大变小
Ⅰ
Ⅱ Ⅲ
二、冲积物中的孔隙水：
1、冲积物的沉积特征：冲积物分布于平原、山间盆地和山间谷地中，是 经常性水流（河流）所形成的沉积。地貌为：河床、漫滩、阶地。从上 游到下游，沉积物由砂砾卵石层---细粉砂、砂砾石层---粉砂、亚砂土、 亚粘土，沉积规模由小到大，粒度由粗变细；从河床（现代河道与古河 道）到两侧漫滩、阶地以及河间洼地，沉积物砂砾卵石---粉细砂---亚砂 土、亚粘土，粒度由粗变细。垂向上粗、细粒沉积物多呈透镜状犬牙交 错互相穿插。冲积物中的砂及砾石磨圆好、分选好、层理发育。
黄河下游岸边水文地质剖面图
三、湖积物中的孔隙水
1、湖积物的沉积特征： 湖积物属于静水沉积（由动水到静水的沉积）。
岸边浅水处沉积砂砾石层，向湖心逐渐过渡为粘土（化学 沉积）。颗粒分选良好，层理细密。为环状沉积---湖盆。 2、湖积物的水文地质特征： 岸边浅水处沉积物透水性好，有径流，水量丰富，水质 较
扭性断裂
导水性介于张性断裂与压性断裂之间
同一断层，由于两盘岩性和力学性质的变化，导水能力发生变化。 例如：一条断层切穿脆、塑性岩层，导水能力由大变小甚至隔水； 原来导水的断层，后期因胶结作用降低导水能力，也可因后期溶滤 作用增强导水性。
3、断裂带的水文地质意义：
（1）具有储水空间、集水廊道的作用
（2）具有导水通道的作用
2、黄土的水文地质特征：
塬：地形平坦，切割微弱，利于降水入渗补给，水量较丰 富，且由塬中心向四周散流，以泉泄于沟底。水位埋深塬中 心20--40m，塬边60--100m，水的矿化度由塬中心向四周增大。
梁、峁：切割强烈，不利于降水入渗补给，水量较小，水 位埋深10--30m，水质较差。
总之，在黄土高原区，由于岩性、地貌、气候的综合影 响，水量不丰富，水位埋深大，水质较差。
2、冲积物的水文地质特征
上游：为单一的潜水，沉积物透水性强，降水补给，径流排泄，含水层分布 窄，厚度小，水质好（HCO3---Ca型水），储量小。
中游：出现承压水，沉积物透水性强，降水、地表水补给，以径流排泄为主 伴有蒸发，含水层厚度大，埋深较浅，水量丰富，多为淡水。
下游：宽广的冲积平原，承压水和潜水互层，沉积物透水性变差，降水、地 表水补给，以蒸发排泄为主，含水层单层厚度变薄，薄层的粉细砂、亚 砂土、亚粘土组成含水岩组。潜水埋藏较浅（2--3m），水质变差。
薄层沉积岩，裂隙密集均匀。 厚层或块状岩层，裂隙稀疏不均匀
断裂带有疏松多孔的构造角砾岩
张 性
发育于脆性岩层
两侧增强带裂隙发育，张开度大
断
断裂带的构造角砾岩含有大量泥质
层 发育于塑性岩层 两侧增强带裂隙不发育，张开度小
断裂带有细碎紧密的构造岩
断 层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
压 性
发育于脆性岩层
两侧发育张开性较好的扭张裂隙
断 层
侵入岩体边缘发育有横裂隙（与流线垂直）、纵裂隙 （与流线平行）、层裂隙（与流面平行）；陆地喷发的玄武 岩浆冷凝收缩形成六角形直立网格状裂隙；熔岩流冷凝时， 产生孔道和孔洞。 2、成岩裂隙水特征：
（1）沉积岩和深成岩浆岩中的裂隙水：由于其裂隙通常是 闭合的，其赋水条件较差，形不成一定规模的含水层。
（2）陆地喷发的玄武岩和熔岩流裂隙发育地带，水的连通性 好，水量丰富，常形成强大的潜水流，径流较强，水质好。