第三章 不同埋藏条件地下水

由某时刻潜水位相等的各点连线组成的图件，称为潜 水等水位线图 。（某时刻潜水面的等高线图） – 确定潜水流向 – 确定潜水面水力坡度 – 确定潜水与地表水的补、排关系 – 确定潜水面埋深 – 分析推断含水层透水性及厚度变化 – 合理布置给排水工程
第 3节
潜
水
第 3节
潜
水
第4节 承压水

基本概念
第2节 包气带和包气带水
• 过渡型：厚度介于两者之间，明显的季节性，即 雨季为簿型，旱季为厚型。
– 包气带水的类型
• 土壤水分：包括 气态水
结合水 毛细水 暂时入渗的重力水（过路重力水）
• 上层滞水：为重力水，在特定的地质条件下分布。
第2节 包气带和包气带水

包气带土壤水分分布规律 均质土在无蒸发和入渗的稳定条件下垂向分布规律。 – 簿型包气带土壤水分分布规律
第4节 承压水
第4节 承压水
– 初见水位(original piezometric surface)：钻进时， 钻孔（井）揭穿承压含水层隔水顶板时所见到的水 位。 – 承压水位（测压水位）(piezometric level,pressure surface)：井中静止水位的高程就 是承压水在该点的测压水位 。 – 承压水面(piezometric surface,pressure-water table) ：承压含水层各点的承压水位所组成的面。 – 承压水头(piezometric head) ：钻孔中静止水位到 含水层顶面之间的距离称为承压 水头。 • 正水头：承压水面高出地面时的承压水头。 • 负水头：承压水面低于地面时的承压水头。 – 自流水与自流区(artesian water,artesian region)： 具有正水头的承压水。自流水的分布区。
第 3节
潜
水
– 影响因素： • 地形：通常地面坡度大的地方，水力坡度大。 • 含水层厚度及透水性
第 3节
潜
水
• 水文气象因素：潜水面的形状和位置随时间变化
• 地质构造因素：除控制区域性潜水面形状外，不 同构造部位，潜水面形状不同。 • 人为因素：开挖河渠、修建水库、取水、排水等。

潜水等水位线图 (Contour map of ground water table)
第4节 承压水
第4节 承压水
承压含水层得到补给而水量增加时，增加的水 量通过水的密度的增加及含水介质空隙的增大而 容纳；因排泄而水量减少时，减少的水量表现为 含水层中水的密度减小及含水介质空隙的缩减。 • 贮水系数 （S）(storage coefficient)：指测压 水位下降（或上升）一个单位深度，单位水平面 积承压含水层释出（或储存）的水体积。 • 贮水率（Ss）（弹性给水度）：测压水位下降 （或上升）一个单位深度，从单位体积的承压含 水层释出（或储存）的水体积。
第2节 包气带和包气带水
– 厚型包气带土壤水分分布规律
第2节 包气带和包气带水
– 过渡型包气带土壤水分分布规律
第2节 包气带和包气带水

上层滞水(perched groundwater)
包气带中位于局部隔水体以上具有自由水面的重力水。 有如下特点： • 补给：大气降水 排泄：蒸发、向隔水体边缘流散排泄 • 动态变化：雨季补给，旱季消耗，甚至没有。 • 水质水量：含盐量低，易受污染； 水量小，仅能作为小型或暂时性供水 水源。
第4节 承压水
• 两个承压含水层之间的补排关系：
第4节 承压水
– 承压斜地水(water of pressure slope) • 单斜构造：在一定范围内岩层产状基本不变的 倾斜构造。 承压斜地水：埋藏于单斜构造中承压含水层的 水。 • 三种情形： – 含水层沿倾斜方向在深部尖灭 – 单斜含水层被导水断层所截形成的承压斜地 水 – 含水层倾没端为阻水构造，如阻水断层、岩 脉或岩体。
第4节 承压水

承压水类型
– 承压水的形成条件 • 主要取决于构造条件：盆地构造、单斜构造等 • 其次是地层、岩性条件：透水性与地层的组合关 系 • 最后是地形地貌条件： – 盆地、谷地、山岭等影响补给与排泄 – 岩层组合关系影响蓄水条件
第4节 承压水
– 承压盆地水 • 埋藏于向斜构造的承压含水层中的水。 • 补、径、排特征： – 补给区：具有潜水性质 补给来源：大气降水、地表水体 水质与来源水接近，常为淡水 – 径流区：具有承压性，且不同位置的承压水 头不同 – 排泄区：上升泉、泄流、潜水含水层 TDS相对较高。
第2节 包气带和包气带水

包气带(aeration zone)和包气带水类型
地表以下第一个连续稳定自由水面以上的岩土层， 称为包气带。存在于包气带中的水，称为包气带水。
– 包气带类型
• 簿型（△H＜Hc）：厚度不大，几十cm~1m左 右；降水入渗补给地下水途径短，地下水面上升 快；土层含水量大。 • 厚型（ △H 》Hc ）：厚度大，一般几十米；降 水入渗补给途径长，补给量减少；地下水蒸发明 显减弱，甚至完全停止；土层含水量小。
第2节 包气带和包气带水

Perched aquifer and water table above a lens of low K clay
第 3节

潜
水
基本概念
– 潜水含水层：地面以下第一个具有连续自由水面的 含水层。 – 潜水：潜水含水层中的地下水。 – 潜水面：地面以下第一个连续自由水面。 – 潜水位：潜水面的海拔高程。 – 潜水层厚度：潜水面到隔水底板的垂直距离。 – 潜水面埋深：潜水面到地面的垂直距离。 潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板；
第4节 承压水
第4节 承压水
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。一般，承 压含水层的贮水系数为0.005—0.00005，常较潜水 含水层小1—3个数量级。 – 动态：一般稳定。 – 水质和水量： • 水质取决于埋藏条件及其与外界联系的程度，可 以是淡水，也可以是含盐量很高的卤水。 • 水量不易恢复补充，但由于含水层厚度大，往往 具有多年调节性能。

含水层介质
– 孔隙介质(porous media)——孔隙水 – 裂隙介质(fractured media)——裂隙水 – 岩溶介质(karstic media)——岩溶水
第 1节
概
述
第2节 包气带和包气带水
第2节 包气带和包气带水

Cross-section showing of terms used to describe subsurface water
第4节 承压水
第4节 承压水
第4节 承压水

等水压线图 (Contour map of piezometric surface)
某承压含水层承压水面的等高线图。 – – – – – 确定承压水流向 确定承压水面水力坡度 确定承压水位距地表的深度 确定承压水头大小 确定与其他含水层或地表水体的关系。（需有等水 位线图或地表水体水位）
– 承压水(confind ater,pressure water)：充满于两 个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水，叫作 承压水 。 – 承压含水层(confined aquifer)：赋存承压水的含 水层。 – 隔水顶板和隔水底板：承压含水层上部和下部的隔 水层（弱透水层）称作隔水顶板和隔水底板。 – 承压含水层厚度：隔水顶底板之间的距离为承压含 水层厚度。 – 承压水盆地(pressure basin)：形成承压水的向斜 盆地。
第 3节

潜
水
潜水面形状及其影响因素
– 形状：一般情况下，潜水面是向排泄区倾斜的曲面， 起伏大体与地形一致而较缓和 。 • 水平状：平原地区、潜水湖盆地 • 抛物状：山区、河谷两侧 • 折线状：断层、岩性及含水层厚度变化地区 • 辐射状：河曲地段、孤山地形 • 漏斗状：抽水井附近 • 倒漏斗状：注水井附近
第三章 不同埋藏条件地下水
本章的主要内容： 概述
包气带和包气带水
潜水 承压水
第 1节

概
述
地下水指赋存于地面以下岩土空隙中的水。 地下水指赋存于饱水带岩土空隙中的水。 地下水分类
– 单一因素分类 • 按起源：初生水、再生水、凝结水、渗入水 • 按地下水动态：深入—蒸发型、深入—径流型 深入—蒸发径流（过渡型） • 按化学成分：TDS、酸碱度、硬度 – 综合因素分类
裸露于地表的岩溶化构造中 的水
山间盆地及平原松散沉积物 深部的水
组成构造盆地、向斜构造或单 斜断块的被掩覆的各类裂隙岩 层中的水
组成构造盆地、向斜构造或 单斜断块的被掩覆的岩溶化 岩层中的水
第 1节

概
述
地下水埋藏条件(ground water mode of occurrence)
指含水层在垂直剖面上所处的位置及地下水 在其中的运动是否受到隔水层的限制。
第 1节
含水介质类型 埋藏条件
概
述
裂 隙 水
裂隙岩层浅部季节性存在的重
孔 隙水
土壤水 局部粘性土隔水层上季节性 存在的重力水（上层滞水） 过路及悬留毛细水及重力水
岩 溶水
裸露岩溶化岩层上部岩溶通 道中季节性存在的重力水
包气带水
潜 水 承压水
力水及毛细水
各类松散沉积物浅部的水
裸露于地表的各类裂隙岩层中 的水
第 3节
潜
水
第 3节 潜
水
An unconfined aquifer with a horizontal impermeable base
第 3节
潜水面不承受除大气压力外的其他任何附加压力 – 两种排泄方式：径流排泄：泉和渗流形式泄出地表 蒸发排泄：土面蒸发和植物蒸腾 – 动态：受水文和气象控制和影响，呈季节性变化 – 水质和水量： • 水质取决于气候、地形及岩性条件 ；易污染。 • 水量易恢复，但缺乏多年调节性 。
第4节 承压水

承压水特点
– 分布区(distribution area)大于补给区 (alimentation area)。含水层中心部分埋没于隔水 层之下，是承压区；两端出露于地表，这非承压区。 含水层从出露位置较高的补给区获得补给，向另一 个侧出露位置较低的排泄区排泄。 – 隔水顶板承受一定的静水压力。即静止水位高于初 见水位。 – 承压水面是虚构面，只有在揭穿隔水顶板时才存在。 – 含水层厚度不发生显著变化（弹性储水与释水）