第一章地下水的形成与赋存

第一章
地下水的形成与赋存
第一章 地下水的形成与赋存
第一节 地下水的形成
第二节 地下水的赋存 第三节 含水层与隔水层
第一节 地下水的形成
一、自然界的水循环及水均衡
二、气象因素和水文因素对地下水 形成的影响 三、地下水的分类
一、自然界的水循环及水均衡
1.水在自然界的
分布 2.自然界的水 循环与水均衡
平坦，植被良好，则补给地下水量就多。
4）蒸发 水在常温下由液态变为气态的过程 称为蒸发。
分为: 水面蒸发、 土面蒸发、 叶面蒸腾三种。 蒸发量以一定时间单位面积上所蒸发的水层 厚度（mm）表示。 蒸发的速度和数量取决于许多因素，如： 气温、气压、湿度、风速等。
5）气压 空气的重量构成气压。 一高度上的气压，是指在静止大气中. 单位面积所承受大气柱的重量。 各地气压的差异引起空气运动，冷暖 空气交锋就形成降雨。 气压的变化还可影响地下水位升降， 从而引起泉水流量变化。 如：气压下降，泉水流量有增加的现象。
在陆地水中，淡水占全球水资源总 量的2.53％，其中近70％的淡水分布在
冰川、永久积雪和永久冻土中， 近30％
的地下淡水处于地下深处，目前尚无法
利用；
与人类生活关系最密切的河湖水占 淡水资源的0.266％，浅层地下水占全球
总资源量的十万分之七。
2、自然界的水循环与水均衡 分 大循环（海陆之间） 小循环（海陆内部）。
第一节
地下水的基本知识
固态水 地表水 咸水 淡水 ② 地下水 ③ 液态水 气态水 大气水
一、自然界中水的循环
自然界中水的组成：①
自然界中的水是统一水体，它们之间存在着内在联系和不 断相互转化的循环过程。 水循环 自然界的水通过水圈、大气圈、岩石圈和生物圈处于连续 不断地循环运动的过程，称为水循环。 水循环包括海陆（地球范围内）大循环和内陆、海洋小循 环。
隔水层： 不能透过并给出水，或透过和给出水 的数量微不足道的岩层（渗透系数 <0.001m/d）
湖
松散含水层
泥岩
砂岩含水层
3、 岩 溶 水
岩溶的发育规律
岩溶发育的基本条件
地质构造对岩溶发育的控制作用
岩溶水的储存形式
地下河
岩溶地下水脉
岩溶水的基本特征
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1.水在自然界的分布
海洋面积占地球表面积的70.5%，加上 大陆河湖及冰雪覆盖，达75%，故有“水之 行星”之称。 水体体积约占地球质量的1%，以气态. 液态、固态，存在于大气圈、地球表面及 地壳之中。 海洋水占全球水资源总量的96.5％； 陆地水占3.5％；大气圈水占0.001％。
1. 含水层（带）
储存有在重力作用下可以自由流动的水的岩层称 含水层（带）。构成条件：连通的空隙、隔水地质条 件和补给水源。 2. 透水层（带） 只能透水而不能保持水的岩层。 3. 隔水层（带）
空隙不发育，不透水的岩层。
含水层与隔水层在空间上是互为依赖，相伴共存， 从而构成含水地质结构，因为有不透水的隔水界面， 含水层才能赋存地下水。
气体成分发生变化。 测量气温位置：高于地面1.5米
2）湿度
绝对湿度：指某一时刻空气中水汽的含量。 受气温、地表性质等影响。在温暖地带、辽 阔水面和潮湿土壤区上空，绝对湿度较大；在气 温低的地区，绝对湿度则很小。温度越高，绝对 湿度越多，反之越少。 某一温度下，空气中可能被容纳的水汽数量 称为饱和水汽含量。 绝对湿度只能说明某一时刻空气中水汽含量 的多少，而不能说明空气中的水分是否达到饱和.
液 面
水 砂 子
1、孔隙：指松散岩土颗粒与颗粒集合体之间小孔状
或细管状的空隙。
孔隙体积多少用孔隙度（n）来量度。
n=（Vn/V ）×100% V岩石总体积 孔隙的体积 影响孔隙度的因素：岩石的密实程度、颗粒的均匀性、 颗粒形状和颗粒间的胶结程度等。
2、裂隙：指固结的坚硬岩石在构造运动以及其他
各种内、外地质营力作用下，产生于岩体中的各种扁 平状空隙。
在这些地区常可见到许多断头河， 地表径流明显地减少。
（4）流域面积 在流域面积大、河流支流多的地 区，一旦降雨，水量可以分配到各支 流中去，降雨时河水涨落影响的幅度 就不会太大； 流域面积小，支流少，又没有湖 泊可以调节水量，一遇降水，地表径 流量就会急剧增加，河水涨落幅度大. 甚至造成洪水泛滥。
位标高有关。
2）地表径流
影响因素： （1）气候因素； （2）地形和植被因素； （3）地表岩石的透水性； （4）流域面积； （5）人为因素。
（1）气候因素 一般潮湿系数越大，其地表径流越好； 降水特点不同也不同； 如：我国东南部降雨量大于蒸发量，潮湿系 数远远大于1，因而水系发育； 我国西北、内蒙古地区相反，许多河流冬季 干涸。在短时内降下大雨或暴雨，可使地表径流 骤增。 由于我国大部分地区降水集中于夏季，因此 河流汛期也在夏季。 春季我国东北及西北高山区融雪，也可以造 成较大的地表径流，这就是所谓的春汛。
潜水埋深
包 气 带
包气带水
潜水位
饱 水 带
隔水层顶面
大地水准面
潜水特征示意图
4. 层间水
是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水 。 其运动受上下隔水层的约束和水压的作用，通常是从 补给区流向排泄区。
（二）按含水层空隙性质分类
1. 孔隙水
是指存在于疏松岩层的孔隙中的水。
导水性好 补给充沛 成岩裂隙 构造裂隙
2、按埋藏条件分类的地下水
1、上层滞水 （潜水面）
2、潜水
包 气 带 饱 水 带
3、承压水
三、岩石的空隙性与水理性质
一）岩石的空隙性 看似致密的岩石，其实都具有空隙——孔隙、裂隙、溶隙。
岩石的空隙性（空隙的大小、多少、形状、连通性、分布状 况等）是决定地下水储存、运移的基本条件。
二）岩石的水理性质
水循环意义
a.使大气圈、水圈、岩石 圈和生物圈之间不断
地进行着能量交换和物
质迁移。 b.使大气降水、地表水、 地下水、土壤水之间 相互转化，使水资源不
断更新，形成统一系
统。
二、地下水
是指埋藏在地表以 下，储存在岩石空隙 中的水。 存在形式： 气态水 吸着水 主要： 薄膜水 毛细水 重力水 对煤矿生产安全造成 影响的是重力水。
2.影响地下水形成的水文因素 河流都与地下水有密切的联系。一般 河流上游排泄地下水，下游补给地下水。
大气降水降落到地表后， 一分为三：
就地蒸发； 渗入地下； 地表径流。 径流 — 地表水和地下水从地表流域或 地下流域注入河系排水量的过程。
1）流域 2）地表径流 3）河流补给
1）流域 流域：指一个水系的干流和支流所流 过的整个地区。 每一个水系都有其相应的流域，
（2）地形和植被因素 地形切割剧烈、坡度陡峻的地区. 降雨很快形成地表径流；
在地形切割较弱，特别是当斜坡
被灌木丛及树林所覆盖时，可阻滞地 表径流，使地表径流显著减少。
（3）地表岩石的透水性 地表岩石透水性大，地下径流增加。
如：我国云贵地区石灰岩岩溶发育， 地表有很多大的岩溶洞穴，为降水渗
入地下创造了极有利的条件。
1.影响地下水形成的气象因素
大气的物理状态称为天气。 某一区域天气的平均状态称为这一区域的气候。 决定大气物理状态的气象因素包括：
1）气温
2）湿度
3）降水
4）蒸发
5）气压
1）气温 大气中具有一定的温度称为气温。
一切天气变化，主要由气温不同
引起。气温变化会直接影响地下水温 度变化，水温变化又会使地下水中的
指岩石与水作用时所呈现的性质——是评价岩石透水、储水等 能力的主要依据。主要包括：
含水性：岩石含有水量多少的能力。饱和含水量 = 空隙体积 持水性：岩石在重力影响下保持水的能力。吸着水、薄膜水 给水性：岩石能自由流出水的能力。与持水性相反
透水性：岩石透过水的能力。以渗透系数表示，取决于空隙性
四、含水层、透水层与隔水层
各水系以分水岭为界，在分水岭范围内
的所有地表水流最终均汇入该水系。 分水岭范围内的平面面积，称为
该水系的流域面积或集水面积。
地下水分水岭以内的平面面积， 称为地下水流域，也称水文地质单元。
地下水分水岭往往与地表分水岭
一致，也可以不一致，除受地质构造因 素影响外，与两河间分水岭地带岩石的
透水性及在地下水渗透方向上的两河水
降水量用雨量计测量，用水层厚度 （mm）表示。 如：某一地区年降水量为1000mm. 即表示降落到该地区的水量平铺该区 上，水层厚度为1000mm。
降水渗入构成地下水的补给来源。 其强弱取决于：
一、大气降水的强度及延续时间，
二、当地的渗入条件，如：地表岩石的透 水性、地形、植被等。 即：单位时间内所降下的雨量大，延续时间 长，渗入条件好，地表岩石透水性好，地形
五、地下水的分类 （一）按地下水的埋藏条件分类 1. 包气带水
存在于包气带中的无压水。只季节性存在，对农业生产意 义大。
2. 上层滞水 是指埋藏在离地表不深的包气带中局部隔水层上的重 力水，储量小。 3. 潜水 是位于地表以下第一个稳定隔水层以上，且具有自由 水面的重力水。其水面是起伏不平的面，称为潜水面。 潜水主要由大气降水和地表水补给。多数情况下，补 给区与分布区一致。所以潜水的埋藏深度及含水层厚度经 常是变化的，而且变化范围较大，其中以气候、地形的影 响最为显著。 潜水对建井及露天开采的影响较大，对地下开采 影响较小。
全球来说，多年平均蒸发量之和 等于多年平均降水量之和。 这就是水量均衡原理。符合质量 守恒定律。
表1-1 自然界各种水体的循环更替期
水Байду номын сангаас类型
海洋 深层地下水 极地冰川
循环周期 （年） 2500
1400 9700 1600
水体类型