10孔隙水裂隙水岩溶水
岩土中的空隙和水讲义及思考题
岩土中的空隙和水3．1 岩土中的空隙空隙：void ，interspace ，space地壳岩石中的空隙为地下水的赋存提供了必要的空间条件。
按维尔纳茨基的形象说法“地壳表层就好象是饱含着水的海绵”。
岩石空隙是地下水存储空间和传输通道，空隙的特征(多少、大小、形状、方向性、连通程度及其空间变化等)决定着岩土储容、滞留、释出以及传输水的性能。
岩石空隙可分为三类：a. 未固结的松散岩石中的孔隙；b. 固结的坚硬岩石中的裂隙；c. 可溶岩石中的溶穴（隙）。
1．孔隙（pore ）松散岩石是由大小不等的颗粒组成的，颗粒及颗粒集合体之间的空隙––––孔隙。
孔隙的多少，决定岩土储容水的能力，在一定条件下，还控制岩土滞留、释出和传输水的能力。
孔隙体积的多少可用孔隙度表示：孔隙度（porosity ）（n ）––––指某一体积岩土（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。
即：VV n n = 式中：V n ––––岩石中孔隙的体积；V ––––包括孔隙在内的岩石体积；n ––––孔隙度，用小数或百分数表示。
另外一个概念：孔隙比（void ratio ）（ε）––––指某一体积岩土内孔隙的体积（V n ）与固体颗粒体积（V s ）之比。
即sn V V =ε 因为V=V n +V s ，所以n 与ε关系为：nn -=1ε。
应用时：a. 涉及变形时（工程地质）→ε（采用孔隙比较方便）；b. 涉及水的储容与运动时（水文地质）→n （采用孔隙度方便）。
影响因素：a. 分选程度：分选程度好，n 大；分选程度差，n 小；b. 颗粒的排列情况：立方体排列时n =47.64%，四面体n =25.95% ；c. 颗粒的形状：形状愈不规则，棱角愈明显，n 愈大；d. 胶结充填情况：充填程度高，n 小。
孔隙度的测定方法：a. 饱和含水率：n =θs （θs 饱和含水率）；b. 抽水试验；c. 形态学方法：成象、扫描→借助与计算机处理（研究领域的前沿课题）。
地下水的类型及其特征
地下水
岩溶地下水的分布
地下水
石
伏溪流
灰
岩
中
的
溶
隙
水
塌陷坑
塌陷 落水洞
地下水位
不成功的井
地下水
含水层获得水的过程叫补给，失去水叫排泄.
地下水
向 斜 构 造 盆 地 中 的 承 压 水
地下水
水压面
潜水 承压水
砂岩 页岩
砂岩 页岩
单斜构造中的承压水和潜水
地下水
压力面 自流水井
隔水层 隔水层 含水层
山区高位补给 承压水头很高
地下水
断快构造（承压斜地）中水的补给和排泄
地下水
4、孔隙水，指分布于松散土壤或岩层孔 隙中的地下水。在不同的埋藏条件下，孔 隙水分别称为孔隙－上层滞水、孔隙－潜 水、孔隙－承压水。
地下水
风化裂隙水的分布
地下水
成岩裂隙中有时分布有地下水
玄武岩 成岩裂隙 中有时 分布有 地下水
地下水
地下水
构造裂隙水的分布
地下水
好井
干井
好井
变质岩中的构造裂隙水
地下水
6、岩溶水是指赋存并运移于岩溶化岩层中 的地下水。岩溶是水与可溶岩相互作用的产物。 岩层具有可溶性、水具有侵蚀能力和水体流动 是岩溶发育的三个条件，缺一不可。
钙镁离子浓度，可将地下水分为 5 类： 极软水 c＜1.5； 软水 c=1.5～3.0； 微硬水 c=3.0～6.0； 硬水 c=6.0～9.0； 极硬水 c＞9.0。
地下水的类型
①侵蚀泉 是河谷切割到含水层时形成的，含水层 若为潜水（出露）则形成侵蚀下降泉；若为承压水 时则形成侵蚀上升泉。 ②接触泉 透水性不同的岩层接触，地下水流受阻， 沿接触面出露，称为接触泉。 ③断层泉 是承压水沿导水断层上升，在地面标高 低于承压水位处，涌出地表形成的。这类泉常沿断 层呈线状分布。
⑶根据泉水温度分类 冷泉 泉水温度大致相当或低于当地年平均气温 的叫冷泉，这种泉大多由潜水补给。 温泉 泉水温度高于当地年平均气温的叫温泉。 温泉起源有二：一受地下岩浆的影响，二为地下 深处地热的影响。
①孔隙水（孔隙水：疏松岩石孔隙中的水。孔隙 水是储存于第四系松散沉积物及第三系少数胶结不良的
沉积物的孔隙中的地下水。沉积物形成时期的沉积环境
对于沉积物的特征影响很大，使其空间几何形态、物质 成分、粒度以及分选程度等均具有不同的特点。）
•
②裂隙水：（风化裂隙水、成岩裂隙水及构造裂隙水）埋
藏在基岩裂隙中的地下水叫做裂隙水。它主要分布 在山区和第四系松散覆盖层下的基岩中，裂隙的性 质和发育程度决定了裂隙水的存在和富水性。根据 裂隙的成因可将裂隙水分为风化裂隙水、成岩裂隙
1－承压水位; 2－潜水位; 3－隔水层; 4－含水层;
A-承压水井;B-自流水井;C-潜水井
① 包气带水－上层滞水
包气带水 在包气带内局部隔水层上积聚的具有自由水面的
重力水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ包气带水。
包气带 是指潜水位以上未被水饱和的岩土层。 包气带水的特征是：受气温控制季节性变化明显，雨 季水量多，旱季水量少，甚至干涸。
山东济南趵突泉
敦煌月芽泉
⑶构造裂隙水
构造裂隙是由于岩石受构造运动应力作用 所形成的，而赋存于其中的地下水就称为构造 裂隙水。一般按裂隙分布的产状，分为层状裂 隙水和脉状裂隙水两类。层状裂隙水埋藏于沉 积岩、变质岩的节理及片理等裂隙中。由于这 类裂隙常发育均匀，能形成相互连通的含水层， 具有统一的水面，可视为潜水含水层。当其上 部被新的沉积层所覆盖时，就可以形成层状裂 隙承压水。
3-孔隙水、裂隙水和岩溶水
孔隙水、裂隙水和岩溶水岩土中的空隙按其成因可以分为孔隙、岩土中的空隙按其成因可以分为孔隙、裂隙和溶隙，所以我们可以根据空隙的类型将含水介质分为孔隙、裂隙和岩溶含水介质。
孔隙介质主要是松散沉积物，裂隙介质主要是岩层裂隙，岩溶介质主要是岩溶化的岩体。
孔隙水从广义上讲就是赋存于岩层孔隙中的地下水，孔隙水可以存在于松散沉积物中，也可以存在于砂岩中，但只有未充分固结的砂岩中才会存在孔隙水，还可以存在于溶蚀孔隙中，这些溶蚀孔隙不同于岩溶介质，孔隙之间都不是相互连通的，但最常见的孔隙水埋藏于松散的沉积物中，因此可以将孔隙水定义为埋藏和运动于松散沉积物孔隙中的重力水。
孔隙水的特点共有两点：一是水量在空间分布上相对均匀，连续性好，孔隙水一般呈层状分布，这是由于沉积的环境所决定的，沉积物成层分布，因此孔隙水也成层分布；二是同一含水层中孔隙水具有密切的水力联系，并具有统一的地下水水面，主要是因为松散沉积物都具有一定的透水性，使得同一含水层中的孔隙水可以相互的交换。
裂隙水存在于岩层的裂隙中，按照裂隙的成因可以将裂隙水分为：成岩裂隙水、风化裂隙水和构造裂隙水。
裂隙水的主要特点有：1.裂隙水的埋藏和分布受到岩石裂隙成因类型、裂隙的性质、裂隙的发育程度控制，它的埋藏和分布具有不均匀性；2.由于裂隙水的水动力条件复杂，它的渗透性具有强烈的非均匀性和各向异性；3.裂隙含水系统的形态多样，可以分为层状、带状、脉状；4.裂隙水的运动性质十分复杂，它的流速、流态、流向变化大。
断层是一种特殊的地质构造，它是地层受力达到一定强度之后，发生破裂并沿破裂面有明显的相对位移的构造。
它具有特殊的水文地质意义——断层两盘的岩性和断层的力学性质控制着断层的导水—储水特征。
岩溶是指水对可溶性岩石进行化学溶解，将空隙扩大为管道或洞穴，携带泥砂的急速水流不断冲蚀扩展管道及洞穴，导致重力崩坍，有时直达地表，这样，在地下就会形成贯通的洞穴通道，在地表塑造独特的地貌景观，形成独特的水文特征，这种作用及其所产生的地表和地下现象称为岩溶，也叫喀斯特。
地质地貌学第8章第2节地下水的类型及特征最新
羊 八 井 盆 地
50
米
的 井
喷
，
美 国 黄 石 公 园 老 实 泉
4．孔隙水 孔隙水 ： 指赋存于松散沉积物颗粒构成的 孔隙网络中的水。
（1）洪积扇中孔隙水 （2）冲积平原中的孔隙水
黄河下游岸边水文地质剖面图
（3）黄土高原中的地下水
黄土高原地下水水量不丰富，地 下水位埋深大，水质较差。这是岩 性、地貌、气候综合影响的结果。
包气带和饱水带
包气带和饱水带
二、地下水的类型及其特征
（一）、地下水 的分类 按地下水的埋藏条件，把地下水分为：
包气带水（土壤水，上层滞水）、 潜水、承压水
按
1.土壤水
是土壤重要的组成部分， 可呈气态水、结合水、毛管水 形式。主要消耗在植物吸收和 地面蒸发上，随季节性气候而 变化
承压水的特点：
(1）无承压水面，只存在承压水位； （2）承压水补给区与分布区、排泄区 不一 致； （3）承压水受气象水文因素影响较小，其 动态较稳定； （4）承压水参与水循环不如潜水积极，因 此资源不易补充、恢复，但因其厚度较大，
其资源具有多年调节功能。
基岩自流盆地中的承压水
西
藏
水 柱 高 近
岩溶水的垂直分带
（2）岩溶水的特点
可溶岩中裂隙系统经溶蚀作用改造
1) 岩溶水以管道流为主 尤其是南方岩溶水的主要流动形式，表现
为地下河。流速大（有的>10cm/s)，以 紊流为主。 2) 岩溶水分布的不均匀性 • 极不均匀的：个体溶洞和单一管道； • 不均匀的：管道有一定的向外延伸，接 纳支流、支管道； • 相对均匀的：岩溶管道呈网状发育，主、 支管道交叉更迭，有统一的地下水位， 水力联系各向异性小；
水文地质学
◆赋存于岩石中的水有结合水、重力水、毛细水。
◆地下水按含水岩石空隙介质类型可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。
◆松散岩石的孔隙度定义为岩石中孔隙体积与包括孔隙在内岩石的体积之比。
◆含水层或含水系统从外界获得水量的过程称作补给。
◆地下水形成作用包括：溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用、混合作用、人类作用。
◆孔隙中毛细水存在形式有支持毛细水、悬挂毛细水、孔角毛细水。
◆从成因角度分析，粘性土空隙主要组成有原生孔隙、次生孔隙、次生裂隙。
◆地下水含水系统按岩石空隙特征可分为孔隙含水系统、裂隙含水系统、溶穴含水系统。
◆由地下水蒸发排泄作用，形成土壤盐碱化的条件干旱或半干旱气候、水位埋深浅、次生裂隙。
◆上层滞水是指分布在包气带中，局部隔水层之上，积聚在岩石空隙中的重力水。
◆导水断层具有独特的水文地质意义，它可以起到贮水空间、积水廊道、导水通道。
◆控制岩溶发育最活跃最关键的因素是水的流动性。
◆水文循环按循环途径可分为大循环和小循环。
◆地下水含水系统补给来源大气降水、地表水、凝结水、含水层之间补给、人工补给。
a◆岩石中的空隙是地下水的储存场所和运动通道。
◆岩石中的空隙可分为孔隙、裂隙和溶穴。
◆上升泉按其出露原因可分为侵蚀泉、断层泉、接触带泉。
◆地下水中主要阴离子有阳离子主要有◆地下水用于供水资源有以下优点：空间分布广、水质洁净、时间可挥复性。
◆岩石的水理性质包括容水度、持水度、给水度、透水度。
◆地下水动态指地下水与环境相互作用下，含水层各要素随时间变化的总量。
◆地下水流速V与实际流速U之间关系V＜U V=neU。
◆达西定律的数学表达式为：Q=Kωh/L=KωI各项代号含义Q—渗透流速ω—过水断面h--水头损失、L--渗透途径、I--水力梯度、K—渗透系数弹性给水度Me(承压含水层贮水系数)指其测压水位下降(或上升)一个单位深度,单位水面积含水层释放出(或储存)的水的体积.溶滤作用:在水与岩土相互作用下,岩土中一部分物质转入地下水中，这就是溶滤作用。
岩溶水简介
岩溶水简介摘要：岩溶水是指赋存于可溶性岩层中的溶蚀洞穴和裂隙中的地下水。
本文介绍了岩溶水的概念、分布特征、补、给、排条件，水化学特征。
关键词：岩溶水；分布特征；补给排特征；水化学特征一、溶性岩水的概念贮存于可溶性岩层中的溶蚀洞穴和裂隙中的水称岩溶水。
岩溶水就埋条件而言，可以是上层滯水，也可以是潜水或承压水。
岩溶上层滞水的形成与岩溶岩层中透水性极小的个别透镜体有关。
这些透镜体可以是不透水夹层，也可以是溶蚀残余物充填了裂隙和溶洞而成。
当岩溶岩层大面积出露地表时，贮存并运动于其中的岩溶水主要为潜水。
如我国云贵高原石灰岩区及广西的石灰岩低山丘陵区，广泛发育着岩溶潜水。
当岩溶岩层被不透水岩层覆盖，并被地下水充满后，便形成岩溶承压水。
我国北方奥陶纪石灰岩和南方石炭、二叠纪及三叠纪石灰岩中都埋藏有岩溶承压水。
二、岩溶水的分布特征岩溶含水层，是一种极不均匀的含水介质，因此，岩溶含水层的富水性无论在水平方向或垂直方向都变化很大。
有的地段可能无水，而有的地段则可形成水量极为丰富的岩溶地下水脉或岩溶地下暗河。
所谓岩溶地下水脉，就是岩溶发育比较强烈的、呈脉络状的富水条带。
如如水通过众多的裂隙和小溶洞汇流于巨大的岩溶通道之中，则成为岩溶地下河。
其流量可达每秒数立方米到数百立方米或更多，流动速度也较其他类型地下水为快，此类地下水也具有重要的开采價值。
我国北方的气候条件和地质条件与南方不同，北方的地下岩溶含水空间也有溶洞，但主要是大量分布的溶蚀裂隙，较少像南方那样发育完整的地下水通道系统。
岩溶地下水脉虽然没有地下水那样完整的洞穴通道系统，它与两侧岩溶发育程度较弱的岩层之间也没有明显的截然分界，是逐渐过渡的，但也有一些与地下水相似的特征。
例如，岩溶地下水脉是富水性较强的条形地带，也是地下水运动比较通畅的强径流带。
三、岩溶水的补、径、排排特征由于沿地下水脉地下水径流通畅，所以这里的水位比两侧的水位低，一般都形成相对的低水位带。
在横截面上地下水位呈槽谷形，地下水脉的下游直接或间接地通向地下水排泄口一一岩溶泉。
自然地理学期末复习要点
自然地理学期末复习要点一选择题部分1沉积岩层的地层接触关系：整合假整合不整合2.沉积岩的结构：砾状砂状粉砂状泥状晶质结构生物构架结构碎屑与非碎屑结构3岩浆岩的构造：块状构造斑杂构造流纹构造杏仁状构造4.不整合侵入体：岩株岩榴岩脉5矿物的力学性质：硬度解理断口弹性6矿物的光学性质：透明度颜色条痕7七大主要造岩矿物：石英钾长石斜长石云母角闪石辉石橄榄石8岩石的水理性质:容水性给水性持水性透水性9沟谷流水地貌典型代表:冲出锥10冲积平原的组成：广阔的河漫滩平原，三角洲平原和冲积---洪积平原。
11生物地球化学循环：水循环气体型循环沉积型循环12地质构造:水平构造倾斜构造褶皱构造断裂构造13雅丹地貌→风蚀地貌14地质年代单位系统：宙代纪世期15大气的分层：平流层对流层中间层暖层散逸层16全球降水带的分类：赤道多雨带南北纬15°—30°少雨带中纬多雨带高纬少雨带17流水地貌类型:坡面流水地貌沟谷流水地貌河流地貌准平原山麓面18冰蚀地貌典型代表：U型谷冰斗峡湾刀脊角峰19重力地貌：倒石堆20小行星带位于火星与木星之间。
21海陆风：滨海地区白天风从海洋吹向陆地，晚间风从陆地吹向海洋。
22白贝罗风压定律：在北半球背风而立，高压在右，低压在左；在南半球背风而立，低压在右，高压在左。
23干洁大气:除水汽，液体，固体杂质外的整个混合气体称为干洁空气。
24台风→热带气旋25年轻的河流→上落型或折线形老年河流→平滑下凹曲线型26地壳中的化学元素→氧硅铝铁钙钠钾镁27地球的内部构造→地壳地幔地核28地球的外部构造→大气圈水圈生物圈29构造运动的主要形式→水平运动，垂直运动30日食现象：月亮运动到太阳和地球中间，若三者处于同一直线时，月亮会挡住太阳射向地球的光，月亮的黑影正好落在地球上。
31降水的类型：对流雨地形雨锋面雨台风雨32水汽凝结的条件：水汽达到饱和或过饱和状态，有凝结核33地理环境主要的和稳定的能量供给是太阳辐射34等温线的稀疏表示含义：等温线越密表示温度梯度越大35海蚀柱→海蚀地貌二填空题部分1完整的气候系统的组成：大气圈海洋冰冻圈陆面生物圈2河流的分段:河源上游中游下游河口3补给形式：降水补给融水补给地下水补给湖泊与沼泽水补给人工补给4大气对太阳辐射作用：吸收反射散射5洋流的分类：摩擦流重力--气压梯度流潮流6生态系统的组成部分：非生物成分生产者消费者分解者7径流形成和集流过程：停蓄阶段漫流阶段河槽集流阶段8 地下水的分类：上层滞水潜水承压水（按埋藏条件分）孔隙水裂隙水岩溶水（按储存空隙的种类）9基本地貌类型：山地与平原10海的分类→内海边缘海外海岛间海11冰川的分类→山岳冰川大陆冰川高原冰川山麓冰川12岩石的分类→岩浆岩沉积岩变质岩13成土因素学说：土壤是母质、气候、地形、时间、生物五大自然因素综合作用的产物14生物多样性的三个层次：遗传多样性物种多样性生态系统多样性15锋面的分类：冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋16山地的分类：山岭、谷地、山间盆地17风化作用：物理风化化学风化生物作用18潮流的分类：回转流、往复流（按潮流流向变化分类）半日潮全日潮混合潮（按潮汐的周期变化分类）19构造运动的基本方式：水平运动、垂直运动20主要地震带：环太平洋地震带地中海---喜马拉雅带大洋中脊带东非裂谷带21，根据锋移动过程中冷暖气团的替代状况，锋可以分为：冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋22由行星风系可以推论出的三种洋流模式:亚热带环流、亚极地环流、赤道环流23地下水的两种运动形式：层流运动、紊流运动24山地的分类：山岭、谷地、山间盆地三名词解释1地理学：研究地理环境（地球表层这一部分的人类环境）的科学。
裂隙水与岩溶水
裂隙水与岩溶水基岩地下水可以分为裂隙水和岩溶水两类。
1．裂隙水裂隙水是指保存在坚硬岩石裂隙中的地下水。
岩石裂隙空间是裂隙水储存和运动的场所，所以裂隙的类型、性质和发育程度等直接影响裂隙水的埋藏、分布与运动规律。
与孔隙水一样，按埋藏条件，可分为裂隙潜水和裂隙承压水。
岩层中裂隙的发育和分布极不均匀，裂隙空间分布不均且具有方向性，造成裂隙水的分布和运动与孔隙水有很大差别。
分布不均及水力联系各向异性是裂隙水不同于孔隙水的突出特点。
孔隙水主要受含水岩层岩性的控制，而裂隙水的分布和聚集明显受地质构造条件的控制。
在有利的构造条件下，各类岩层中均可找到相对富水地段，而在不利的构造条件下，即使力学性质最有利的石灰岩中也不一定富水。
由于贮水裂隙在岩石中分布不均匀，导致裂隙水埋藏与分布极不均匀，在岩石裂隙发育部位，容易富集地下水；在裂隙不发育或根本无裂隙存在的部位，地下水难以存在。
这样在不同的地段，岩层的导水性和储水能力有很大差别，甚至在同一地段同一岩层钻孔，出水量可相差几十倍甚至上百倍。
裂隙水的分布形式可呈层状、脉状或带状分布。
在裂隙发育均匀，开张性和连通性好，充填物少的岩层中，裂隙水呈层状分布，具有很好的水力联系和统一的地下水面。
在裂隙发育不均匀，连通性差，特别是局部有裂隙分布的地段，裂隙水呈脉状分布，形成含水裂隙体系。
同一岩层中的各含水裂隙体系之间水力联系较差，往往无统一的地下水面（图）。
裂隙水的水动力性质比较复杂，在流动程中呈明显的各向异性。
岩层中，沿某个方向裂隙发育程度好，开启性好，导水性强；而沿另一些方向则裂隙发育不好或不发育，就导致裂隙水的水力联系沿不同方向强弱不一，导水性强的裂隙往往成为地下水集中流动的通道。
裂隙水在裂隙中的运动速度一般较小，水流多呈层流状态，地下水的流动服从达西定律。
但在一些宽大裂隙中，水力坡度较大时，可呈紊流状态。
裂隙水主要分布于基岩山区，平原区埋藏于松散沉积物之下的基岩中，地表很少出露。
煤矿防治水细则
煤矿防治水细则1. 煤矿防治水十六字方针是指“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”。
2. 新颁布的《防治水规定》特点，一是对防范重特大水害事故规定更加严格。
二是对防治老空水害规定更加严密。
三是对强化防治水基础工作作出更加详细的规定。
四是减少了有关防治水的行政审批。
3.地下水按埋藏条件分类上层滞水、潜水、承压水。
4.煤矿企业、矿井的主要负责人（含法定代表人、实际控制人）是本单位防治水工作的第一责任人。
5.总工程师（技术负责人）具体负责防治水的技术管理工作。
6.煤矿企业、矿井的井田范围内及周边区域水文地质条件不清楚的，应当采取有效措施，查明水害情况。
在水害情况查明前，严禁进行采掘活动。
7.发现矿井有透水征兆时，应当立即停止受水害威胁区域内的采掘作业，撤出作业人员到安全地点，采取有效安全措施，分析查找透水原因。
8.煤矿企业、矿井应当建立健全水害防治岗位责任制、水害防治技术管理制度、水害预测预报制度和水害隐患排查治理制度等。
9.煤矿企业、矿井应当编制本单位的防治水中长期规划和年度计划，并组织实施。
10.地下水按含水层性质分类，孔隙水、裂隙水、岩溶水。
11. 在防水闸门来水一侧15-25米处范围内，应加设1道挡物箅子门。
12.采空区：回采以后不再维护的空间。
老空：采空区、老窑和已经报废井巷的总称。
13 矿井正常涌水量是指矿井开采期间，单位时间内流入矿井的水量。
14.矿井最大涌水量是指矿井开采期间，正常情况下矿井涌水量的高峰值。
15.安全水头值，隔水层能承受含水层的最大水头压力值。
16.防隔水煤岩柱，为确保近水体下安全采煤而留设的煤层开采上（下）限至水体底（顶）界之间的煤岩层区段。
17. 断层，地壳运动产生应力超过岩层强度极限时，岩层便发生断裂，断裂后若裂面两侧的岩块发生明显的相对位移，称之断层。
18.断层要素，断层面、断盘、交面线、断距(落差)、倾角、倾向等。
19.防、堵、疏、排、截”五项综合治理措施是指：“防”主要指合理留设各类防水煤柱；“堵”主要指注浆封堵具有突水威胁的含水层；“疏”主要指探放老空水和对承压含水层进行疏水降压；“排”主要指完善矿井排水系统；“截”主要指加强地表水的截流治理。
岩石中的空隙与水分名词解释岩石的透水性岩石允许
第二章岩石中的空隙与水分一、名词解释1．岩石的透水性：岩石允许水透过的能力。
2．孔隙：松散岩石中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。
3．孔隙度：松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。
4．裂隙：各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。
5．裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。
6．岩溶率：溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值。
7．溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。
8．给水度：地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。
9．重力水：重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力作影响下运动的那部分水。
10．毛细水：受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。
11．支持毛细水：由于毛细力的作用，水从地下水面沿孔隙上升形成一个毛细水带，此带中的毛细水下部有地下水面支持。
12．悬挂毛细水：由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。
13．容水度：岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。
14．孔角毛细水：在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水。
15．持水度：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。
二、填空1．岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。
空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分步和运动具有重要影响。
2．岩石空隙可分为松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙、和可溶岩石中的溶穴。
3．孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。
4．松散岩层中，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。
5．地下水按岩层的空隙类型可分为：孔隙水、裂隙水、和岩溶水。
6．岩性对给水度的影响主要表现为空隙的大小与多少。
7．通常以容水度、含水量、给水度、持水度和透水性来表征与水分的储容和运移有关的岩石性质。
第二章岩石中的孔隙和水分
表2—1 松散岩石孔隙度参考数值〔据弗里泽等，1987〕
2024/8/2
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第二章 岩石中的孔隙与水分
思考表2-1给出的孔隙度数值与上述分析影响孔隙度大 小的因素是否不一致？ 请总结有哪些不同？为什么会不同。 不同： （1）在表2-1中，自然界中松散岩石的孔隙度与粒径大 小有关，粒径小孔隙度大。 （2）孔隙度超过最疏松排列的47.64%？粘性土孔隙度 高达70%-80%。
2024/8/2
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第二章 岩石中的孔隙与水分
（2）砂砾石的孔隙度（porosity）及其影响因素 孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标，常用n表示。 孔隙度是指某一体积岩土(包括孔隙在内)中孔隙体 积所占的比例。 n Vn (100%) V
式中： 为孔隙度， 为孔隙体积， 为岩石总体积。 孔隙度是一个比值，常用可用小数或百分数表示。 请思考并回答：砂砾类土的孔隙度大小与什么有关？
2024/8/2
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第二章 岩石中的孔隙与水分
简单归纳，影响砂砾石土孔隙大 小的主要因素有：
①颗粒大小：与构成砂砾石土 的颗粒粒径成正比（图2-1理解）
②颗粒排列：立方体（疏松）、
四面体（紧密）
由图2-2可以总结出，颗粒 呈立方体排列为最疏松的排列 方式，颗粒呈四面体排列为最 紧密的排列方式。因此，颗粒 排列的紧密程度，影响孔隙大 小。
第二章 岩石中的孔隙和水分
• 内容：掌握岩土中空隙的三种类型：孔隙、裂隙和溶 穴；重点掌握孔隙的大小、多少（空隙率）的表征及 其影响因素；了解不同空隙的特征与他们之间的差异。 掌握空隙中水的存在形式，了解结合水、重力水、毛 细水的特点；掌握岩土孔隙度、给水度、持水度的概 念和他们的关系，以及影响因素；了解容水度、含水 量、透水性的概念。
地下水分类
地下水分类地下水（ground water），是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。
在国家标准《水文地质术语》（GB/T 14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。
根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和承压水三大类。
①上层滞水：是由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。
②潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。
当地下水流出地面时就形成泉。
潜水存在于地表以下第一个稳定隔水层上面、具有自由水面的重力。
它主要由降水和地表水入渗补给。
③承压水（自流水）是埋藏较深的、赋存于两个隔水层之间的地下水。
承压水充满于上下两个隔水层之间的含水层中的水。
它承受压力，当上覆的隔水层被凿穿时，水能从钻孔上升或喷出。
按含水层性质分类，可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。
①孔隙水：疏松岩石孔隙中的水。
孔隙水是储存于第四系松散沉积物及第三系少数胶结不良的沉积物的孔隙中的地下水。
沉积物形成时期的沉积环境对于沉积物的特征影响很大，使其空间几何形态、物质成分、粒度以及分选程度等均具有不同的特点。
孔隙水存在于岩土孔隙中的地下水，如松散的砂层、砾石层和砂岩层中的地下水。
裂隙水是存在于坚硬岩石和某些粘土层裂隙中的水。
岩溶水又称喀斯特水，指存在于可溶岩石（如石灰岩、白云岩等）的洞隙中的地下水。
②裂隙水：赋存于坚硬、半坚硬基岩裂隙中的重力水。
裂隙水的埋藏和分布具有不均一性和一定的方向性；含水层的形态多种多样；明显受地质构造的因素的控制；水动力条件比较复杂。
③岩溶水：赋存于岩溶空隙中的水。
水量丰富而分布不均一，在不均一之中又有相对均一的地段；含水系统中多重含水介质并存，既有具统一水位面的含水网络，又具有相对孤立的管道流；既有向排泄区的运动，又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动；水质水量动态受岩溶发育程度的控制，在强烈发育区，动态变化大，对大气降水或地表水的补给响应快；岩溶水既是赋存于溶孔、溶隙、溶洞中的水，又是改造其赋存环境的动力，不断促进含水空间的演化。
3-孔隙水、裂隙水和岩溶水
什么是地下水
第三节
孔隙水、裂隙水与岩溶水
根据岩土空隙类型的不同，将地下水划分成以下三种类型：
1 孔隙水 2 裂隙水
3 岩溶水
孔隙水：存在于岩层孔隙中的地下水。 最常见的孔隙水埋藏于松散的沉积物中， 例如洪积、冲积、湖积和冰积物中。
Diluvial fan 洪积扇
渭干河在天山南坡形成的洪积扇
垂直剖面来看具有二元相结构
2 裂隙水
裂隙水：存在于岩层裂隙中的地下水。根据裂隙的成因 不同，可将裂隙水划分为：
构造裂 隙水
成岩裂 隙水
风化裂隙 水
裂隙的发育与裂隙水
3 岩溶水
岩溶
可溶性岩石在水的作用下 形成的溶蚀性地貌现象。
岩溶水
赋存于岩溶化岩体中 地下水的总称。
岩溶发育的影响因素
岩石的 可溶性
滦河的冲积物
冲积物中的地下水
冲积物是河流在平原、山间盆地、山间谷地中沉积的物质，分布在 河漫滩、阶地等地貌单元上。
水平、垂直方向的岩性结构变化较大
河流的上游冲 积物分布范围 小，厚度薄， 物质颗粒大， 透水性好，径 流快，水质好， 但水量不大。
冲积物的特点
中下游由于 河道越冲范 围越大，坡 降变缓，流 速变小，所 携带泥沙颗 粒越来越细。
岩石的 透水性
水的 侵蚀性
水的 流动性
宜兴善卷洞
辽宁本溪水洞
落水洞
岩溶水的分布
06-5.3-3 孔隙水、裂隙水、岩溶水
17:05
114-7
赋存和运移于构造裂隙中的地下水称 为构造裂隙水。
由于构造裂隙较为复杂，构造裂隙 水 的变化也较大，呈现出不均匀性和各 向异 性的主要特点。
17:05
114-8
一般按裂隙分布的产状，将构造裂隙水分为层状 裂 隙水和脉状裂隙水两类。
1. 地下水按含水层性质分为哪几类？各有 什么特征？
17:05
114-11
层状裂隙水埋藏于沉积岩、变质岩的节理及片理 等 裂隙中，这类裂隙常发育均匀，能形成相互连通的 含水 层，具有统一的水面，可视为潜水含水层；当其 上部被 新的沉积层所覆盖时，就可以形成层状裂隙承压 水。
脉状裂隙水往往存在于断层破碎带中，通常为承压 水性质，一般由大气降水及地表水补给，在地形低洼处 ， 常沿断层带以泉的形式排泄，通常水量大、延伸远 、水 位一致，其富水性取决于断层性质、两盘岩性及 次生充 填情况等。
多雨 和地形平缓地区，风化裂隙水较丰富，常以泉的
形式排 泄于河流中；在地形起伏大，沟谷发育的山区
，径流和 排泄条件好，不利于风化裂隙水的储存，所
以除了雨季 短时期外，水量不大。
17:05
114-6
贮存并运移在成岩裂隙中的地下水称为 成 岩裂隙水 。
成岩裂隙一般常见于岩浆岩中，喷出岩类的 成岩裂隙以玄武岩最为发育，这一类裂隙在水平 和垂直方向上都比较均匀，呈层状分布，彼此相 互连通，裂隙不随深度减弱，水量往往较大，下 伏隔水层往往是其他的不透水层。
17:05
114-5
赋存在风化裂隙中的水为风化裂隙水。
风化裂隙水常埋藏于地表浅处，含水层厚度不大， 水平方向透水性均匀，垂直方向透水性随深度而减弱， 逐渐过渡到不透水的未风化的岩石。风化裂隙水多为 裂 隙-潜水型，具有统一的水面。
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小
整体、统一的均衡区
缺水区 泉，沼泽 盐渍化区 13
10.1.4洪积物中地下水赋存条件小结
❖ 综合上述分析： 分析不同沉积物类型的地下水赋存、运动和水化学特 征等（简称水文地质条件），应从沉积物形成时的 水动力场到沉积物沉积规律，再到地下水的分带性 特征来进行
❖ 掌握分析问题的思路与方法比死记更重要,即： 普通地质作用---地质地貌---水文地质条件
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10.2 .2 岩溶发育的基本条件
一、发育的基本条件
1、可溶岩层的存在： 碳酸盐岩：灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云
岩； 结构：豹皮灰岩，生物碎屑灰岩，厚层状，薄层状 2、可溶岩必须透水
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10.1.7 黄土地区的地貌形态
❖ 黄土地区的地貌形态：
黄土塬：原始地貌保持较好的规模较大的黄土平台
黄土梁：长条状的垅岗 ；黄土峁：浑圆形的土丘；
黄土杖（撑）地：梁与峁之间宽浅谷地
黄土塬
黄土梁
黄土杖地
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山西黄土地区实景照片
❖ 右上黄土杖地 ❖ 左下黄土塬、梁 ❖ 右下黄土塬上
黄土梁
黄土杖地 黄土峁
构成弱透水层；赋存的孔隙水，为主要供水水源。 第四系松散沉积物存在多种成因类型，如洪积、冲
积、坡积等，成因类型不同，其分布、地貌形态及内部 地质条件差异较大，由此也决定了其中水文地质条件存 在较大差异。故而，以下按成因类型来分析其中的水文 地质特征。
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❖ 水流沉积物是分布最广、最有水文地质意义 包括：洪积物、冲积物、湖积物、滨海三角
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山水甲天下的桂林
塔山
可溶岩分布 约占全国面 积的1/3
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岩溶水的奇特又使人无可耐何——消积不利 ❖ 华北的大多数煤层，下伏O2灰岩水承压水头之
高，带来开采风险巨大 ❖ 云南、广西、贵州省岩溶山区，缺水严重，阻
碍发展，生活赤贫现象 ❖ 岩溶区的库水渗漏，处理困难 ❖ 在基本建设中，地下施工，燧道施工困难重重
Fundamentals of Hydrogeology
水文地质学基础
第十章 不同含水介质 中的地下水
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本章内容 10.1 孔隙水 10.2 岩溶水 10.3 裂隙水
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孔隙水的特点
➢ 一般呈层状分布（与岩层分布一致） ➢ 水量空间分布均匀，连续性好 ➢ 同一含水层中的孔隙水具有密切的水力联系，并
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10.1.6 黄土高原的地下水（风成作用）
❖ 黄土是特定地质历史时期的沉积物 ❖ 在我国西北部广泛、大面积分布，西北部地区又是我国
干旱半干旱气候区，水资源严重匮乏，基本上无常年性 河流（或地表水），地下水水量也不丰富。 ❖ 赋存于黄土孔隙与裂隙中的地下水是当地人民生活的主 要水源。 ❖ 黄土特征：厚度大，结构疏松，粉土含量大于60%，含 钙质结核，呈棕黄，微红，棕黑色。 ❖ 黄土形成时期：第四纪中、下更新世 （Q2与Q3黄土）
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10.1.3 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
水动力条件 水流集中 分散 流速快（高能区） 慢（低能区）
地形地貌 地形高，陡（扇顶 ） 地形低缓（扇缘） 8
典型地区洪积扇沉积物的分带性
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
沉积物粒度 粗（砾，粗砂） 中砂 细 极细、粘土
径流排泄
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差 V小，交替慢 蒸发排泄
10.1.3地下水赋存条件与特征—水化学
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
形成作用 矿化度（TDS）
成分与类型
溶滤作用 低
HCO3
中
S1O2 4
蒸发浓缩作用 高 Cl
10.1.3 地下水赋存条件与特征—动态与均衡
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
动态 均衡 景观（环境）
变幅 大
❖ 例如： 西北某些新构造运动影响的洪积扇 山西霍县--新构造运动结果→有多个溢出带
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西北某些新构造运动影响的洪积扇
山前水位埋深 深 浅 深 浅
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10.1.5 冲积物（fluvial plain）中的地下水
❖ 河流沉积物与洪积物相比：
① 经常性水流作用的结果 ② 河流是线状或带状分布的，横向与纵向差异大；
黄土塬
黄土梁
黄土塬
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本章内容
10.2 岩溶水特征
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10.2 .1 岩溶及其研究意义
岩溶（喀斯特） ：是水与可溶岩发生化学作 用和机械破坏作用而产生的各种（地质、地 蚀、水文等）现象的总称。 岩溶水(喀斯特水) ：赋存并运移于岩溶化岩 层中的水 。
岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象 对许多人来说是很神密的（含部分专业人 员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出 鬼末，有着积极的一面：
在冲积平原区往往发育有多条河流，呈交织状、 发生改道且长期作用
❖冲积平原砂层的几何形态特征 见后页图 ❖冲积物的特征，从垂直河流横向切剖面来分析
（郑州黄河中下游为例）： 郑州剖面
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冲积平原中的河道变迁及砂层的几何形态
A-A ， B-B 横切剖面 砂层多为 小透镜体
C-C ， D-D 纵向剖面 砂层可以 延伸很长。
洲沉积物以及冰水沉积物 洪积物呈扇状 河道堆积物呈条状 湖泊堆积物的平面展布呈同心圆状
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10.1.2 洪积物中的地下水
孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。 在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶结的松散 沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨论第四系松散沉积 物中的孔隙水。 ❖ 洪积物中的地下水 （1） 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成 （2）洪积扇中地下水赋存条件与特征 从沉积物形成时的水动力条件入手，分析沉积岩性的变 化规律，到地下水的赋存条件与特征。 水动力条件控制沉积作用→控制岩性地貌→控制地下水
沉积特征 分选
差 中等 好
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10.1.3 地下水赋存条件与特征—赋存
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
透水性（K） 好
差
水位埋深 深 浅 渐深（或承压）
赋存 （深埋区） （溢流区） （下沉区）
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10.1.3 地下水赋存条件与特征—补给与排泄
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
补给 流速水交替
排泄
好
V大，交替快
具有统一的地下水位 ➢ 孔隙水的流动通常呈层流流态，符合达西定律
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10.1 .1 孔隙水特征 孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。 在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶
结的松散沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨 论第四系松散沉积物中的孔隙水。
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❖ 第四纪松散沉积物分布： 平原和盆地中普遍发育；砂砾构成含水层，粘性土