水文地质学_裂隙水
水文地质学基础：岩石的空隙-裂隙
L—测定直线的长度
∑d—三条线的平均裂隙宽度
小结
裂隙的形态 裂隙的成因分类 裂隙的描述
裂隙的成因分类
构造裂隙：岩石在构造变动过程中受力产生的，具有方向性，分 布不均，如各种构造节理、断层等。
裂隙的成因分类
风化裂隙：在各种物理与化学等因素的作用下，岩石 遭受破坏而产生的裂隙，主要分布于地表附近。
裂隙的描述
裂隙的连通性 张开性 裂隙率
裂隙的描述
裂隙的连通性 组数、产状、长度和密度
裂隙的描述
张开性
裂隙率
裂隙率 体积裂隙率 面裂隙率 线裂隙率
裂隙率
体积裂隙率：是测定岩石裂隙体积与该岩石（包括裂隙在内）的 体积之比，用小数或百分数表示KrV源自 V或K rVr V
100%
其中：Kr—体积裂隙率 Vr—裂隙体积 V—岩石总体积
裂隙率
面裂隙率：是测定岩石面积上裂隙面积与该岩石（包括裂隙在 内）的面积之比，用小数或百分数表示。
Ka
l b F
或K a
l b F
100%
其中Ka—面裂隙率 l—裂隙长度 b—裂隙宽度； F—包含裂隙在内的岩石总面积
裂隙率
线裂隙率：是测定岩石直线上裂隙宽度之和与该直线长度之比，
用小数或百分数表示。
Kl
d
L
或Kl
d
L
100%
∑d=（∑d1+∑d2+∑d3）/3
其中Kl—线裂隙率 d—裂隙宽度
孔隙
裂隙
溶穴
岩石的空隙-裂隙
目录
CONTENTS
1 裂隙的形态 2 裂隙的成因分类
3 裂隙的描述
裂隙的形态
裂隙：是坚硬岩石中的裂缝空隙。 形态：空间形态是两向延伸长，横向延伸短的“饼状”空隙
水文地质学裂隙水
第十一章 裂隙水
11.2.4 构造裂隙水 塑性岩石（页岩、泥岩等）中常形成闭合乃至隐蔽的 裂隙。
裂隙往往密度很大，但张开性差，延伸不远，缺少对 地下水贮存特别是传导有意义的“有效裂隙”，多构成相 对隔水层；只有在暴露于地表之后经过卸荷及风化才具有 一定的贮水及导水能力。
脆性岩石（致密石灰岩、岩浆岩等），裂隙一般比较 稀疏，但张开性好、延伸远，具有较好的导水性。
第十一章 裂隙水
11.1 概述
定义：储存并运移于岩层裂隙中的地下水。
同一岩层中相距很近的钻孔，水量悬殊，甚至一孔有水而邻孔无水； 在相距很近的井孔测得的地下水位差别很大，水质与动态也有明显不同；
在裂隙岩层中开挖矿井，通常涌水量不大的岩层中局部可能大量涌水；
某一方向上离抽水井很远的观测孔水位已明显下降，而在另一方向上离抽 水井很近的观测孔水位却无变化。
圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。
裂隙岩层一般并不形成具有统一水力联系、水量分布 均匀的含水层 部分裂隙在岩层中某些局部范围内连通构成若干带状 或脉状裂隙含水系统）
【特殊】夹于厚层塑性岩层中的薄层脆性岩层、规模比较大 的风化裂隙岩层等。这些岩层中裂隙往往密集均匀，使整个含水 层具有统一的水力联系，在其中布井几乎处处可取到水。
封洞库。 GB 50455-2088《地下水封石洞油库设计规范》
第十一章 裂隙水
11.2 裂隙的成因类型及其中的地下水
11.2.1 成岩裂隙水 成岩裂隙是岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生 的原生裂隙：沉积岩固结脱水、岩浆岩冷凝收缩 沉积岩及深层岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的，含 水意义不大。 陆地喷溢的玄武岩成岩裂隙最为发育。
含水系统 级 次 性 流动系统
Ⅰ Ⅱ
水文地质学基础9
第二节 影响基岩裂隙发育因素
构造岩带：由断层泥、糜棱岩、断层角砾岩、压碎岩及压 片岩等物质组成，其中断层和糜棱岩不透水不含水，角砾 在压性断层中透水性和含水性较差，在张性断层中有一定 的透水性和含水性。压碎岩一般是透水和含水的，压片岩 透水性和含水性较弱。
压性及压扭性断层中一般为断层泥、糜棱岩、角砾岩，具 有隔水性；张性及张扭性断层中多为压碎岩、碎块岩、角 砾岩，透水性含水较强。
的两组裂隙，一般含水空间不大，导水能力低。
压性裂隙：是在压应力和剪应力作用下产生的。
劈理、板理、片理等细微裂隙及压性断层 一般不含水和不导水，压性断层中心常分布不透水的摩棱
岩、断层泥等，成隔水边界。
第一节 岩石裂隙类型及含水意义
风化裂隙：岩石受风化作用形成的裂隙。
形成风化裂隙的动力：温度变化、水作用、化学 结晶作用、生物作用
断层影响带：受断层影响产生大量裂隙，一般都有较大的 的透水性和含水性。
不同力学性质断层破碎带横剖面的分带特征见表9-2
第二节 影响基岩裂隙发育因素
与断层有关的裂隙发育带
张性断层的内带和压性断层的外带 断层的交叉部位 小断层成群出现的地方 大断层尖灭端 活断层
构造裂隙发育随深度的变化规律
大多数含水裂隙的发育强度都是随深度的增大而逐渐 减弱。
裂隙按开裂程度分类：
开裂隙:具有明显可见的张口裂开，裂隙两壁岩石脱离 接触。它的含水空间大，含水量多，导水能力强。
闭裂隙：用肉眼能够清楚地看出裂隙的存在，裂隙两 壁非常贴近，且在许多点上直接接触。它的含水空间 较小，导水能力和含水量均较微弱。
隐裂隙：肉眼不易观察到，往岩面上着色时能看出它 的存在，并不是完全裂隙了的缝隙。隐裂隙不含重力 水，没有导水能力。
水文地质学基础 第十一章 裂隙水.
重点内容
1. 裂隙水的类型及特征 2. 裂隙水流的特征 3. 裂隙介质的研究方法及使用范围 4. 导水断层的水文地质意义
2. 裂隙水流的基本特征
◆流场不连续 ◆局部流向与整体流向往往不一致
三、 裂隙介质的研究方法
1. 等效多孔介质方法： ☆用等效的多孔介质场来近似代替复杂的裂隙介质场. ☆应用条件：
1）等效时含水系统的补、径、排条件不能改变。 2）等效是两种介质在特定功能上的等效。
2. 双重介质方法 ☆分别用两种等效的多孔介质去近似代替大小两种空隙。
◆导水断层带的水文地质意义：Байду номын сангаас①贮水空间。当围岩本身裂隙不发育而仅断层带局部破
碎时。初期涌水量及水压可能较大，但迅速衰减，以至干涸 ②发育于透水围岩中的导水断层，不仅是贮水空间，还
兼具集水廊道的功能。涌水量较大且稳定。 ③导水断层沟通若干个含水层或地表水体时，断层带兼
具贮水空间、集水廊道与导水通道的功能。涌水量大且长期 保持稳定。
☆特点：
1.两种空隙空间分别刻画，各有自己独立的参数； 2.两种空隙存在水力联系，可以进行水量交换。 3. 非连续介质方法 ☆对裂隙网络中每条具有实际导水意义的裂隙进行精确的 描述。
☆优点：可以准确计算出裂隙网络内任意一点的水头、孔 隙水压力、渗透速度、流量等。
☆缺点：对实际资料的要求很高，计算复杂，要求用电网 络模拟或计算机模拟。
第十一章 裂隙水 一、 裂隙水的类型
1、成岩裂隙水（层状裂隙水） ◆多见于硬脆性岩石中。 玄武岩中的层状裂隙含水系统。岩脉及侵入岩
接触带，形成的带状裂隙含水系统。 ◆常呈层状或似层状分布，具有良好的水力联
水文地质学复习重点
水文地质学复习要点第一章1.地下水：赋存于地表（严格地说应该是地下水面，地下水面之上包气带的重力水称为过路重力水）以下各种形式的重力水（可以自由流动）。
除了重力水，还有结合水、毛细水等。
2. 地下水的功能：①作用上的重要性②补给上的有限性；③时空上的多变性④利用上的多样性。
水是一种极其活跃的重要的地质营力水（尤其是地下水）承受载荷，是应力的传递者与热量及化学组分的传输者。
水也是不可忽视的致灾因子。
水还是活跃灵敏的生态环境因子。
水是极有价值的信息载体第二章1.水循环概念：地球上各层圈的水是相互联系、相互转化的，这一过程称为水循环。
2.地球上各层圈的水也称水系统。
自然界的水循环按其循环途径长短、循环速度和涉及的圈层范围分为：水文循环、地质循环。
3.自然界的水循环：①水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
a大循环：海洋与大陆之间的水分交换为大循环。
b小循环：海洋或大陆内部的水分交换称为小循环。
②地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程称为水的地质循环，这种由地幔熔岩物质直接分异出来的水叫初生水。
第三章1.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，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（第四纪地质学）；b. 固结的坚硬岩石中的裂隙（构造地质学）；c. 可溶岩石中的溶穴(隙)（岩溶地貌学）。
2.孔隙度与颗粒大小没关系，和颗粒的排列方式有关。
孔隙的最宽部分称为孔腹，最窄部分称为孔轴。
3.岩土空隙中的水有结合水、液态水（重力水、毛细水）、固态水、气态水。
4.毛细水有三种类型：将一根毛细玻璃管插入水中，毛细管内的水面即会上升到一定高度，这便是发生在固、液、气三相界面上的毛细现象。
①支持毛细水：由于毛细力的作用，水从地下水面沿着小孔隙上升到一定高度，形成一个毛细水带，此带中的毛细水下部有地下水面支持，因此称为支持毛细水。
水文地质学基础--12裂隙水
构造部位
背斜轴部、断层带附近等构造应力集中部位
斜裂隙
层状岩石的构造裂隙
横裂隙
纵裂隙层面 裂隙顺层 裂隙来自12.3 裂隙介质及其渗流
裂隙网络
➢ 是指一定范围内相互连通的不同级次的裂隙所构成的空隙网络, 具复合的树状或脉状结构（脉、枝、干构成）。
裂隙级次
➢ 微小裂隙（原生和次生）→储水作用； ➢ 中裂隙（顺层） →连通作用，储水\导水作用； ➢ 大裂隙（包括断层） →导水作用
应用
➢ 矿坑\基坑排水、文物保护\洞室开挖、供水
✓ 打在脉上只能抽取或排出有限的水 ✓ 打在干上才能抽取或排出大量的水
12.5 断裂带的水文地质意义
断裂带的导水性
断裂带的水文地质意义
构造裂隙水
➢ 构造裂隙是所有裂隙成因类型中最常见、分布范围最广、与各种水 文地质工程地质问题关系最密切的类型，是裂隙水研究的主要对象。
构造裂隙水
裂隙发育的控制因素
岩石（层）力学性质 ➢ 塑性岩层：裂隙密度大，张开性差，延伸有限，导水性差； ➢ 脆性岩层：裂隙密度小，张开性好，延伸远，导水性好。 ➢ 结构：厚层（张开性好，多为脉状裂隙）；薄层：层状；互层
裂隙水的特点
➢ 分布不均匀 ➢ 水力联系不统一性 ➢ 渗透的各向异性
12.2 裂隙的成因类型及其中的地下水
裂隙水的分类
➢ 脉状裂隙水（veiny water）：以导水通道为骨干汇同周围的中小裂 隙而成——构造裂隙水
➢ 层状裂隙水（stratiform water)：裂隙密集均匀，整个含水层具有 统一的水力联系——成岩裂隙、风化裂隙
第12章 裂隙水（fissure water）
裂隙的发育与裂隙水
张 性 断 层 压 性 断 层
发育于脆性岩层 发育于塑性岩层 发育于脆性岩层 发育于塑性岩层
断 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 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
扭性断层
19
11.2 裂隙水成因类型
20
11.2 裂隙水成因类型
– 构造裂隙水特点 • 具有裂隙水的一般特点 • 可形成层状、带状、脉状构造裂隙水 • 可形成潜水或承压 水 • 运动特征：局部流向往往与整体流向不一致，甚 至相反。平面上，局部流向多不垂直于等水位 （压）线，剖面上，裂隙水水位以及平面上裂隙 水等水位线，除若干点外，其余都是虚拟的。
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
纵裂隙 横裂隙 裂隙
斜裂隙 层面裂隙
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
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11.2 裂隙水成因类型
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11.2 裂隙水成因类型
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11.3 裂隙介质的研究方法
裂隙及裂隙网络
– 不同规模、不同方向的裂隙通道相互连能为导水 裂隙网络形成裂隙含水系统。 – 组成这一网络的裂隙按其规模可划分为三个级别： • 微小裂隙，这些裂隙导水能力很差，但由于数 量众多，具有一定的贮水意义 • 中裂隙，是野外肉眼观察所能见到的最普遍的 裂隙 • 大裂隙（包括断层，在岩层中数量很少，但张 开宽度大，延伸远，在裂隙网络传输地下水的 功能上起主要控制作用
水文地质学11-13 孔隙水、裂隙水、岩溶水
分选
差 中等 好
•整理课件
透水性（K） 好
差
水位埋深 深 浅 渐深（或承压）
赋存 （深埋区） （•整理溢课流件 区） （下沉区）
补给 流速水交替
排泄
好
V大，交替快
径流排泄
•整理课件
差 V小，交替慢 蒸发排泄
形成作用 矿化度（TDS）
成分与类型
溶滤作用
低 中
HCO3
•整理课件
SO4
1）岩层具有可溶性
1）自然地理条件，气候、地形
2）地下水具有侵蚀作用
2）地质条件
3）可溶岩必须是透水的
3）水文地质条件，动力、化学
4）水是可流动的
•整理课件
岩溶水特征
介质特征：有规模巨大的溶洞，也有十分细小的裂隙或孔隙。细小孔隙 与裂隙的导水性差而总的容积大，成为主要贮水空间；大的岩溶管道与 开阔的溶蚀裂隙构成主要导水通道；规模介于两者之间的则兼备。
1）洪积扇中的地下水
2）冲积平原中的地下水
3）湖积物中的地下水
4）黄土高原的地下水
•整理课件
1）洪积扇中的地下水 典型的洪积扇形成于干旱半干旱地区的山前地带。
暴雨形成流速极大的洪流，山区洪流沿河槽流出，进 入平原或盆地，地势转为平坦，集中的洪流转变成辫状散 流，水的流速顿减，搬运能力急剧降低，洪流所携带的物
•整理课件
冲积平原地下水 的形成和分布除 受岩性和地形的 控制外，还受到 水文、气候等因 素的影响。 平原河流的冲积 物颗粒细小，地 形坡度平缓，地 下水埋藏浅，径 流缓慢。
•整理课件
3）湖积物中的地下水 湖积物属于静水沉积，颗粒分选性良好，层理细密，岸边 浅水处沉积砂砾等粗粒物质，湖心则多为粘土。构成含水 层的砂砾石分选性较好，磨圆度高，空隙度大，透水性强。 波浪力是颗粒分选的动力，波浪力影响的范围内，波浪反 复淘洗沉积物，粗粒留在岸边，细粒落于远岸，波浪力影 响不到的湖心，则沉积细小的粘粒。 随着气候和构造运动发生变化。
G.考研-水文地质学基础(11-12)
一、名词解释
1．裂隙水：赋存并运移于裂隙基岩中的地下水。
2．成岩裂隙水：赋存并运移于成岩裂隙中的地下水。
3．风化裂隙水：赋存并运移于风化裂隙中的地下水。
4．构造裂隙水：赋存并运移于构造裂隙中的地下水。
5．等效多孔介质方法：用连续的多孔介质的理论来研究非连续介质中的问题。
11．我国南方地下多发育较为完整的地下河系，北方地下多为溶蚀裂隙、溶孔和少量溶洞。（√）
12．我国北方岩溶泉流量动态季节变化很大，南方流量动态比较稳定。 （ × ）
四、简答题
1．为什么硅质与泥质灰岩比纯灰岩和白云岩难溶解？
其一，硅质与泥质成分本身难溶解;其二，泥质经常附着在岩石空隙表面，堵塞地下水通道的同时也限制了岩石与地下水的相互接触。
第十二章 岩溶水
一、名词解释
1．岩溶：水对可溶岩进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重力崩塌，在地下形成大小不等的空洞，在地表形成各种独特的地貌以及特殊的水文现象称为岩溶。
2．岩溶水：赋存并运移于岩溶化岩层中的水。
3．混合溶蚀效应：两种不同含量二氧化碳的饱和碳酸钙溶液混合后会变为不饱和而重新具有侵蚀性，这种现象称为混合溶蚀作用。
6．说明可溶岩溶蚀的差异性及差异溶蚀的结果？
7．裸露区碳酸盐岩层中，地下水的流动系统可以划分为几个系统? 各个系统的岩溶发育状况如何？
分为：非饱和流动系统、局部流动系统和区域流动系统。非饱和流动系统，以垂直岩溶发育为主;局部流动系统，以水平岩溶发育为主，水交替强烈，岩溶最发育；区域流动系统，径流弱，岩溶发育弱。
4．我国南北方岩溶有哪些差异？造成这些差异的因素有哪些？
二、填空
1．岩溶可划分为 地表岩溶 和 地下岩溶。
水文地质学裂隙水
流动模型与模拟
数学模型
建立描述裂ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水流动规律的数学 模型，如偏微分方程、积分方程 等，用于模拟和分析裂隙水流动
过程。
物理模型
制作与实际裂隙地质条件相似的模 型，通过实验模拟裂隙水流动过程， 以验证数学模型的正确性和有效性。
生态补偿与修复
对于因开发利用裂隙水而受损 的生态环境，应采取相应的生 态补偿和修复措施，保护生态 平衡。
提高公众意识
加强公众对裂隙水保护的宣传 教育，提高公众对裂隙水资源
的重视和保护意识。
05
裂隙水研究的前沿与展望
裂隙水研究的新方法与技术
地球物理探测技术
利用地震、电法等地球物理方法，对地下裂隙的位置、分布和性 质进行探测。
遥感技术
通过卫星遥感、航空遥感等技术手段，对地表裂隙进行监测和测量。
数值模拟技术
利用数值模拟软件，对裂隙水流动、运移和演化过程进行模拟和预 测。
裂隙水研究的发展趋势
跨学科交叉研究
01
将地质学、水文学、环境科学等多学科的理论和方法结合起来，
开展综合性研究。
信息化和智能化
02
利用信息技术和人工智能技术，提高裂隙水研究的效率和精度。
对环境的影响
土壤侵蚀
裂隙水的流动和冲刷作用可能会 导致土壤侵蚀，影响土地的利用
和生态平衡。
地质灾害
在地质灾害易发区，裂隙水的活 动可能会导致滑坡、泥石流等地
质灾害的发生。
地下工程影响
地下工程如隧道、矿井等施工过 程中可能会对裂隙水造成干扰，
影响裂隙水的流动和分布。
04
水文地质基础名词解释（3）
水文地质基础名词解释（3）水文地质基础名词解释112．接触带泉：岩浆或侵入体与围岩的接触带，常因冷凝收缩而产生隙缝，地下水沿此类接触带上升形成的泉。
113．地下水的泄流：当河流切割含水层时，地下水沿河呈带状排泄，称作地下水泄流。
114．蒸腾：植物生长过程中,经由根系吸收水分,在叶面转化成气态水而蒸发,称蒸腾。
115．系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体。
116．激励：环境对系统的作用称激励。
117．响应：系统在接受激励后对环境的反作用称响应。
118．地下水含水系统：指由隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。
119．地下水流动系统：指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体。
120．地下水动态：在于环境相互作用下，含水层各要素（如水位、水量、水化学成分、水温）随时间的变化。
121．地下水均衡：某一时间段内某一地段内地下水水量（盐量、热量、能量）的收支状况。
122．均衡区：进行均衡计算所选定的区域。
123．均衡期：进行均衡计算的时间段。
124．正均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的收入大于支出，表现为地下水储存量（或盐储量、热储量）增加。
125．负均衡：某一均衡区，在一定均衡期内，地下水水量（或盐量、热量）的支出大于收入，表现为地下水的储存量（或盐储量、热储量）减少。
126．孔隙水：赋存于松散沉积物颗粒构成的孔隙之中的地下水。
127．裂隙水：赋存并运移于裂隙基岩中的地下水。
128．成岩裂隙水：赋存并运移于成岩裂隙中的地下水。
129．风化裂隙水：赋存并运移于风化裂隙中的地下水。
130．构造裂隙水：赋存并运移于构造裂隙中的地下水。
131．等效多孔介质方法：用连续的多孔介质的理论来研究非连续介质中的问题。
132．岩溶：水对可溶岩进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重力崩塌，在地下形成大小不等的空洞，在地表形成各种独特的地貌以及特殊的水文现象称为岩溶。
水文地质学第7章
六、冻土中的地下水
1、 冻土的特征： 、 冻土的特征： 概念： 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。 季节冻土 多年冻土---常年冻结的冻土。 多年冻土 2、冻土的水文地质特征 、冻土的水文地质特征： （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。 （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 冻土 中地 下水 分类
扭性断裂
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： 、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 （3）具有阻水作用
四、黄土中的地下水 1、黄土的沉积特征： 、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。 2、黄土的水文地质特征： 、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。
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。 隙流 3、水的侵蚀性 、水的侵蚀性---水中侵蚀性CO2含量高溶蚀能力强。 管流 4、水的流动性 、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
水文地质学 第5章 不同地貌区地下水的分布特征
含水层特征： ➢黄土层是非均质的，为裂隙和孔隙水的含水层 ➢黄土层具有多层含水层，上层为潜水；下层可能有承压水层 ➢厚度大、分布较稳定的古土壤和钙质层形成的相对隔水层 ➢潜水埋藏深度可达数百米，水量小 ➢补给：大气降水或者洪水的渗入 ➢径流：水平径流很微弱 ➢排泄：蒸发、泉水溢出
➢ 外地质营力：发生于地壳外部的作用
如：太阳能、流水、冰川等
我国典型地貌
第一节 河谷平原区的孔隙水
河流上游山区河谷
➢ 向下侵蚀，呈V字形； ➢ 枯水期时凸岸和开阔地
沉积； ➢ 沉积物以卵砾石为主。
➢ 透水性强。 ➢ 水质好。 ➢ 含水层厚度不大。 ➢ 分布范围小，不连续。 ➢ 水位季节变化大。
第一节 河谷平原区的孔隙水
河流中游低山丘陵区
➢ 河谷加宽，呈U字型； ➢ 凹岸侵蚀，凸岸沉积； ➢ 河漫滩二元结构发育； ➢ 沉积物以砂卵石为主。
➢ 地下水丰富 ➢ 整体上为潜水 ➢ 与河水关系密切 ➢ 一级阶地和漫滩供水
条件优越。
第一节 河谷平原区的孔隙水
河流下游平原
➢ 冲积平原发育； ➢ 沉积物以砂层为主； ➢ 近河道沉积物厚，远离
滨海淡水与咸水关系示意图
滨海岛屿地区的地下水
滨海平原地区供水 应注意寻找和开采深部承压水，且常为淡水。
上海地区水文地质剖面示意图
滨海岛屿地区的地下水
滨海海底若下伏有陆相沉积层时，也有可能埋藏有承压淡水层
雷州半岛-海南向斜盆地剖面图
第四节 山区丘陵区的裂隙水
裂隙按成因分为
➢ 成岩裂隙 ➢ 风化裂隙 ➢ 构造裂隙
岩溶发育的基本条件 ➢ 岩石的可溶性 ➢ 岩石的透水性 ➢ 水的侵蚀性 ➢ 水的流动性
地质构造的控制作用 ➢ 主要沿断裂带发育 ➢ 褶曲的轴部或平行轴部 ➢ 构造体系和复合关系
工程地质与水文地质考试试题库及参考答案
一、名词解释：1．水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。
2．地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3．矿水：含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4．自然界的水循环：自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5．水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
6．地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7．大循环：海洋与大陆之间的水分交换。
8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。
9．绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10．相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比。
11．饱和差：某一温度下，饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12．露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
13．蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14．降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。
14．径流：降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
15．水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
16．水系的流域：一个水系的全部集水区域。
17．分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连线。
18．流量：单位时间内通过河流某一断面的水量。
19．径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量。
20．径流模数：单位流域面积上平均产生的流量。
21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
1．岩石空隙：地下岩土中的空间。
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。
水文学水文地质学复习题含答案
一、名词解释1、水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。
2、地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3、岩石空隙：地下岩土中的空间。
4、孔隙：松散岩石中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。
5、孔隙度：松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。
6、裂隙：各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。
7、裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。
8、岩溶率：溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值。
9、溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。
10、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。
11、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。
12、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。
13、岩石的透水性：岩石允许水透过的能力。
14、包气带：地下水面以上称为包气带。
15、含水层：能够透过并给出相当数量水的岩层。
16、隔水层：不能透过与给出水，或者透过与给出的水量微不足道的岩层。
17、潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。
18、潜水含水层厚度：从潜水面到隔水底板的距离。
19、潜水埋藏深度：潜水面到地面的距离。
20、潜水位：潜水面上任一点的高程。
21、承压水：充满于两个隔水层之间的含水层中的水。
22、隔水顶板：承压含水层上部的隔水层。
23、隔水底板：承压含水层下部的隔水层。
24、承压含水层厚度：隔水顶底板之间的距离。
25、承压高度：揭穿隔水顶板的钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。
26、贮水系数：测压水位下降（或上升）一个单位深度，单位水平面积含水层释出（或储存）的水体积。
27、上层滞水：当包气带存在局部隔水层时，局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水。
风化裂隙水的名词解释
风化裂隙水的名词解释风化裂隙水是指地下岩石在风化作用过程中形成的裂隙中存在的水。
这种水主要由大气降水通过地表和土壤渗透至地下，并沿着裂隙或孔隙的路径流动。
风化裂隙水的形成与地质构造、气候和岩石类型等因素密切相关，对地下水资源的形成和分布具有重要影响。
一、风化裂隙水的形成机制当岩石暴露在地表时，受到大气降水、温度变化、生物破坏等因素的影响，岩石表面开始发生物理和化学变化，即风化作用。
在风化作用过程中，岩石中的矿物质与水、氧气和二氧化碳等发生作用，形成了一系列的风化产物，其中包括风化裂隙水。
在岩石中，存在多种类型的裂隙，如节理、缝合部位、断层等。
当风化作用发生时，水通过这些裂隙侵入岩石内部，形成风化裂隙水。
这种水具有较高的渗透性，可以在地下岩石中积聚并流动，同时也可以与岩石中的矿物质进行反应，改变岩石的结构和性质。
二、风化裂隙水的地下分布风化裂隙水的地下分布受到多种因素的影响。
首先，地质构造对风化裂隙水的分布起着重要作用。
例如，在断层带、褶皱带等地质构造较为复杂的区域，裂隙的发育程度较高，风化裂隙水的储量相对较多。
其次，气候条件也是风化裂隙水分布的重要因素。
在气候湿润、多雨的地区，风化裂隙水较为充沛，而在干旱地区，则相对稀缺。
此外，岩石类型也会影响风化裂隙水的分布，不同的岩石具有不同的风化性质和裂隙发育程度，因此相应地会影响风化裂隙水的形成和储量。
三、风化裂隙水的环境意义风化裂隙水对地下水资源的形成和分布具有重要意义。
首先，风化裂隙水是地下水的重要组成部分之一，对地下水的供应和补给起着关键作用。
其次，在水循环过程中，风化裂隙水通过裂隙和孔隙的连接，能够将地表的水分补给到地下水体中。
此外，风化裂隙水还能够溶解岩石中的矿物质、离子和化合物，使地下水的化学成分发生变化，从而对水质产生影响。
同时，风化裂隙水还具有一定的环境意义。
在一些含有放射性物质的岩石中，风化裂隙水可以将这些物质溶解并带到地下水中，造成地下水的污染。
水文地质学
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裂隙介质的研究方法
• 双层介质法
– 由于裂隙介质存在级次性，大裂隙导水能力强，小裂隙导水能力 弱，但数量众多，储水能力不可忽略。
– 分别用两种不同的等效多孔介质来描述这两类裂隙介质，故称为 双重介质法。 – 在双重介质法中，大小裂隙分别刻画，各自具有自己的独立的参 数，但两种裂隙存在水力联系，可以进行水量交换。 – 双重介质法仍属于连续介质的范畴，本质上是等效多018/12/20
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裂隙介质的研究方法
• 非连续介质法
– 这是一种真实刻画裂隙本身及裂隙网络结构的研究方法。非连续 介质法对裂隙网络中每条具有实际导水意义的裂隙进行精确描述， 包括张开程度、延伸长度、产状等，要求作出实测的裂隙网络图。
– 该法可以准确计算裂隙网络内任一点的水头、渗透流速及流量等。 是比较理想的研究方法。 – 缺点：对实际资料要求高（亦即实际可行性不高）。 – 应用：研究区域比较小，工作程度比较高的水文地质与工程地质 问题，如高边坡稳定性问题。
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裂隙水流的基本特征
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裂隙介质及其渗流
• 裂隙水流的基本特征
– 由于裂隙水只在裂隙通道内流动，裂隙通道外没有水， 裂隙水的渗流场实际上不是连续的，渗流场内的势除 了在裂隙中的若干点外都是虚拟的； – 水流被限制在裂隙网络中运动，其局部水流域整体流 向往往不一致，甚至正好相反。
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裂隙水的类型
• 构造裂隙水
– 构造裂隙的特点是具有明显而又稳定的方向性。为什么？
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裂隙水的类型
• 构造裂隙
– 纵裂隙与构造线大体平行，在褶皱翼部为压剪性，在核部为张性， 在背斜核部可形成大裂隙密集带。与层面裂隙共同作用，纵裂隙延 伸方向一般就是岩层导水能力最大的方向； – 横裂隙一般为张性，张开宽度大，但延伸不远； – 斜裂隙一般为剪应力所致，张开度和延伸性都较差； 层面裂隙一般构成沉积 岩的主要裂隙组。层面 裂隙的多少取决于岩层 的单层厚度，越薄层面 裂隙越密集均匀；越厚 则裂隙稀疏而不均匀。
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裂隙水的类型
• 风化裂隙水
– 暴露于地表的岩石在温度、水、空气、生物等地质营力作用下形成风 化裂隙；
– 风化裂隙常在成岩裂隙和构造裂隙基础上发育，形成密集均匀、无方 向性动，其局部水流域整体流 向往往不一致，甚至正好相反。
– 风化营力决定了风化裂隙仅发育于地表，一般厚度数米至数十米，下 部未风化母岩构成隔水底板，故风化裂隙水一般为潜水。如被后期沉 积物覆盖的古风化壳可以形成承压水。
这两个泉属于 什么泉？
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裂隙水的类型
• 风化裂隙水
– 风化裂隙的发育受岩性、气候和地形控制。
• 多种矿物组成的粗颗粒结晶岩，不同矿物热胀冷缩程度不 均一，风化裂隙发育。
水文地质学
第十三讲
裂隙水
OUTLINE
• Introduction • 裂隙水的类型
– 成岩裂隙水、风化裂隙水 – 构造裂隙水
• 裂隙介质及其渗流 • 裂隙介质研究方法简介 • 构造带的水文地质意义
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概述
• 地下水分类的复习：按储水介质，地下水可分 为孔隙水、裂隙水和岩溶水。
• 裂隙介质是指坚硬基岩在应力作用下产生的各 种裂隙。按成因可分为成岩裂隙、构造裂隙和 风化裂隙。
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裂隙水的类型
• 象裂隙介质一样，裂隙水也分为成岩裂隙水、构造裂隙 水和风化裂隙水，三者之间也存在一定的差异。
– 成岩裂隙水：成岩裂隙是岩石在成岩过程中受内部应力作用而 产生的原生裂隙（沉积岩固结脱水、岩浆岩冷凝收缩均可产生 裂隙）。沉积岩、深成岩浆岩的成岩裂隙多为闭合裂隙，含水 意义不大。
– 喷出地表的玄武岩成岩裂隙最为发育，岩浆冷凝收缩时产生六 方柱状节理和层面节理。可以形成储水丰富、连通良好的层状 裂隙含水系统。
• 裂隙水流的基本特征
– 裂隙含水系统具有树状或脉状结构，一些大的裂隙通道作用突 出，使裂隙水表现出明显的不均匀性，有时甚至是突变性。钻 孔仅揭露次一级的裂隙，水量不大；仅揭露微小裂隙基本无水； 只有揭露大裂隙导水通道，广大范围内裂隙网络中的水才能逐 级汇集于主干通道，出现相当大的水量。
– 在同一岩层打井或挖坑道时，水量会十分悬殊，就因为一个裂 隙含水系统是不同级次的集合体，也可能因为同一岩层发育有 不同的裂隙含水系统。
• 气候干燥温差大的地区，岩石热胀冷缩以及冻胀作用强烈， 易于形成导水的风化裂隙。
• 地形较缓，剥蚀及堆积作用微弱的地区，有利于风化壳的 发育与保存，如果地形条件也有利于汇集降水，则可形成 规模稍大，常年能提供一定水量的风化裂隙含水层。
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裂隙水的类型
• 构造裂隙水
– 构造裂隙是在地壳运动过程中岩石在构造应力作用下产生的。 是所有裂隙成因类型中最常见、分布最广、与各种水文地质 工程地质问题联系最密切的裂隙类型，也是裂隙水研究的主 要对象。
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裂隙水的类型
• 构造裂隙水
– 构造裂隙的特点是具有明显而又稳定的方向性。为什么？
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裂隙水的类型
• 构造裂隙
– 纵裂隙与构造线大体平行，在褶皱翼部为压剪性，在核部为张性， 在背斜核部可形成大裂隙密集带。与层面裂隙共同作用，纵裂隙延 伸方向一般就是岩层导水能力最大的方向；
– 横裂隙一般为张性，张开宽度大，但延伸不远； – 斜裂隙一般为剪应力所致，张开度和延伸性都较差；
层面裂隙一般构成沉积 岩的主要裂隙组。层面 裂隙的多少取决于岩层 的单层厚度，越薄层面 裂隙越密集均匀；越厚 则裂隙稀疏而不均匀。
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裂隙介质及其渗流
• 裂隙及裂隙网络
– 单个裂隙可以看作两壁之间的 一个窄缝，一个独立的裂隙水 流通道在三维空间上可被看作 一个有限大小形状不规则的板 状几何体。
– 组成裂隙网络的裂隙按规模分为三类：1）微小裂隙，在岩层中 非常密集，但张开性与延伸性都很差；2）中裂隙，岩层中数米 一条或一米数条，长度延伸几米至十几米；3）大裂隙，包括断 层，在岩层中数量很少，但张开度大，延伸远，在裂隙网络中 主要起到 传输地下水的功能。
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裂隙介质及其渗流
– 单个裂隙或同一方向上若干个 裂隙并不能构成连通的导水空 间，只有不同方向上的裂隙交 织在一起构成一个导水网络， 才能在一定范围内具有传输地 下水的功能。
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裂隙介质及其渗流
• 裂隙及裂隙网络
– 不同规模、不同方向的裂隙通过相互连通而成为导水裂隙网络， 构成裂隙含水系统。由于受岩性与应力分布的控制，很难在整 个岩层中形成分布均匀、相互连通的张开裂隙网络，因此多数 情况下， 构造裂隙含水系统在空间上呈脉状展布，其赋存的裂 隙网络是在岩层中的某些应力集中或岩性有利的部位，由大的 导水通道汇同周围小的裂隙共同形成具有树状结构的网络。
– 构造裂隙的性质在很大程度上受岩层性质的影响。
• 在塑性岩层中常发育闭合乃至隐蔽的裂隙，这类岩石中构造裂 隙密度大，但缺少具有良好水理性质的“有效裂隙”，多构成 隔水层。
• 脆性岩层中，其构造裂隙一般比较稀疏，但张开性好，延伸远， 具有较好的导水性。
• 沉积岩的裂隙发育与其胶结物成分及颗粒的粒度有关。
– 坚硬岩体中，裂隙所占的空间的比例很低，只有千分之几~千分 之十几，裂隙水只在导水网络中的裂隙空间内流动，与孔隙水 有很大不同。具有以下两大特点：
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裂隙水流的基本特征
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裂隙介质及其渗流
• 裂隙水流的基本特征
– 由于裂隙水只在裂隙通道内流动，裂隙通道外没有水， 裂隙水的渗流场实际上不是连续的，渗流场内的势除 了在裂隙中的若干点外都是虚拟的；
• 储存并运移于基岩裂隙中的地下水，即裂隙水， 往往具有与孔隙水很不相同的特点。
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裂隙水的主要特征
• 据下图说明裂隙水有别于孔隙水的特征？？
裂隙水表现出强烈的不均匀性、各向异性、随机性;
一般不形成具有统一水力联系、水量分布均匀的含水层， 而是构成若干带状或脉状裂隙含水系统。
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