经典水文地质学基础PPT课件
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水文地质基础知识 ppt课件
孔隙－松散岩层 裂隙－基岩 溶隙（溶穴）－可溶性岩石
空隙性
指岩石空隙的大小、多少、形状、分 布特点以及连通情况等。这些特性 对于地下水的埋藏、分布、运动有 重要的影响。
岩石中的空隙
松散岩层孔隙特点
孔隙率（度）：一定体积岩石（包括孔隙）中孔隙体积所占的比例。
n Vn 100% V
影响松散岩层孔隙度的因素
“理想土”模型
颗粒排列方式和密实程度 颗粒大小和形状 分选程度 土壤结构（单粒、团粒结构） 其他因素：次生裂隙、根孔、虫孔等
裂隙
成岩裂隙 构造裂隙 风化裂隙
裂隙性
裂隙的方向、宽度、延伸方向、充填情况等。 裂隙率
Kr Vr V
溶穴
发生在可溶性岩石之中 具有继承性 岩溶率（溶隙率）
岩石空隙的特性（均匀性、方向性、连通性）
松散岩类：空隙分布均匀、连通性好 基岩裂隙：不均匀、具方向性、不同方向裂隙可形成裂隙网
络 可溶岩溶隙：极不均匀、很强的方向性、容易形成各自的岩
溶水流系统。
按含水介质的地下水分类
层。
支持毛细带 中间带 土壤水带
水文地质学研究的重点是饱水带。但包气 带作为补给通道作用也不容忽视。
地下水赋存
含水层
定义：饱含水的透水层，或能够透过并给出相当数量水的岩 层。
辨异：饱含水的弱透水层（粘土、沿粘土等）；不含水的透 水层（沙漠、被疏干的含水层等）
隔水层
定义：不透水的岩层，或不能透过并给出一定水量的岩层。 辨异：隔水层的相对性，并非完全隔水－弱透水层
下可以进行三种状态的相互转化 全球水文循环是闭合系统，局部为开放系统 水文循环过程伴随着能量的转换和其他物质的运移和聚集
空隙性
指岩石空隙的大小、多少、形状、分 布特点以及连通情况等。这些特性 对于地下水的埋藏、分布、运动有 重要的影响。
岩石中的空隙
松散岩层孔隙特点
孔隙率（度）：一定体积岩石（包括孔隙）中孔隙体积所占的比例。
n Vn 100% V
影响松散岩层孔隙度的因素
“理想土”模型
颗粒排列方式和密实程度 颗粒大小和形状 分选程度 土壤结构（单粒、团粒结构） 其他因素：次生裂隙、根孔、虫孔等
裂隙
成岩裂隙 构造裂隙 风化裂隙
裂隙性
裂隙的方向、宽度、延伸方向、充填情况等。 裂隙率
Kr Vr V
溶穴
发生在可溶性岩石之中 具有继承性 岩溶率（溶隙率）
岩石空隙的特性（均匀性、方向性、连通性）
松散岩类：空隙分布均匀、连通性好 基岩裂隙：不均匀、具方向性、不同方向裂隙可形成裂隙网
络 可溶岩溶隙：极不均匀、很强的方向性、容易形成各自的岩
溶水流系统。
按含水介质的地下水分类
层。
支持毛细带 中间带 土壤水带
水文地质学研究的重点是饱水带。但包气 带作为补给通道作用也不容忽视。
地下水赋存
含水层
定义：饱含水的透水层，或能够透过并给出相当数量水的岩 层。
辨异：饱含水的弱透水层（粘土、沿粘土等）；不含水的透 水层（沙漠、被疏干的含水层等）
隔水层
定义：不透水的岩层，或不能透过并给出一定水量的岩层。 辨异：隔水层的相对性，并非完全隔水－弱透水层
下可以进行三种状态的相互转化 全球水文循环是闭合系统，局部为开放系统 水文循环过程伴随着能量的转换和其他物质的运移和聚集
水文地质学基础共40页PPT课件
某地潜水等水位线图（平面）
河
河
流
流
由于潜水在重力作用下由高处向低处流动，一般情况下，潜水面不水平，是一个向排泄区微微倾斜的曲面 。 该曲面往往与地表面一致，但起伏比较平缓 。 潜水面首先受地表水文网密度和切割深度的控制。 在地形切割强烈地区，地下水补给河水，潜水面向河道倾斜；在河流的下游，河床往往高于地面，河水位高于潜水位，河水补给潜水，则潜水面向河流外侧倾斜。 潜水面形状还受含水层岩性及过水断面大小影响 含水介质透水性越强，其中潜水水面越缓；介质透水性越差，潜水面越陡。在均质的介质中，当潜水流经较大的过水断面时，其水力坡度变缓。
3.3 地下水分类
孔隙水
裂隙水
岩溶水
包气带
上层滞水
上层滞水
上层滞水
潜水
孔隙潜水
裂隙潜水
岩溶潜水
承压水
孔隙承压水
裂隙承压水
岩溶承压水
上层滞水(a) 、潜水(b)、承压水(c)
a
b
c
一、潜水与潜水含水层概念 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的稳定含水层中的水。 自由表面—没有隔水顶板或只有局部隔水顶板，与大气直接相通，除大气压强外不受其它任何附加压强。 稳定—具有一定的空间连续性（范围），以与上层滞水区分。 潜水含水层：赋存潜水的岩层。 建筑房屋时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）
3.1 包气带与饱水带
3.2 含水层 隔水层 弱透水层
一、基本概念 饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分： 含水层（Aquifer）： 是能够透过并给出相当数量水的岩层—各类砂土，砂岩等 隔水层（Aquifuge)： 不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密） 弱透水层（Aquitard）： 渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层——各种粘土，泥质粉砂岩、砂质页岩
《水文地质学基础》ppt课件
工程设计中考虑因素及防范措施
地下水对工程影响预测
预测工程建设过程中可能出现的地下 水问题，如突水、涌水等，并制定相 应的防范措施。
工程降水与止水设计
根据工程需要，设计合理的降水或止 水方案，确保工程施工的顺利进行。
地基处理与加固措施
针对不良地基条件，采取地基处理或 加固措施，提高地基承载力和稳定性 。
渗透性对工程地质的影响
地基稳定性、边坡稳定性、地下工程涌水量等。
岩土中毛细现象和吸附作用
毛细现象的概念及产生条件
细小孔隙中的弯液面现象。
吸附作用的概念及分类
物理吸附和化学吸附。
毛细现象和吸附作用对岩土性质的影响
改变岩土含水量、强度和变形性质等。
地下水资源评价与
04
开发利用
地下水资源评价原则和方法
非稳定流数学模型
描述地下水在短时间尺度上由于各种因素引起的水位、流量等参数的变化规律，需采用 数值法进行求解。
数值模拟在解决复杂问题中应用
01
复杂地质条件下的地下水运动模拟
针对复杂地质条件，如断裂带、岩溶地区等，建立相应的数学模型进行
数值模拟，以揭示地下水的运动规律和特征。
02
人类活动对地下水影响的模拟
通过人工或机械挖掘方式揭露 地质体，观察和研究水文地质 现象。坑探方法包括试坑、浅 井、探槽等。
在水文地质勘察中，常需进行 各种试验以获取必要的参数和 数据。如抽水试验、注水试验 、压水试验等，用以确定含水 层的渗透性能、给水度、储水 系数等水文地质参数。
工程建设中水文地
07
质问题探讨
工程建设对水文地质条件影响分析
水资源保护措施
制定水资源保护方案，包括减少施工 废水排放、合理利用水资源等，确保 工程建设的可持续性。
水文地质学基础ppt课件
0.000129
0.04
生物水
0.000011 0.00001 0.000011
0.003
总储量
13.8598
100
0.3503
100
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地球上的水与水资源：淡水
淡水 2.5%
河湖水
咸水
冰冻\积雪
地下水
5
1.2 地下水的功能（作用）
概念：水文地质学简言之──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用下地下 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。
全国60%的耕地 全部或部分使用地下水灌 溉
全国95％以上的农 村饮用地下水
95%
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8
农村饮用地下水 饮用其它水
地下水开采利用产生的环境问题：沙化荒漠化加重
Company 9Logo
地下水开采利用产生的环境问题：上海地面沉降
城市防洪设施标准降低， 外滩防洪挡水墙越筑越高
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3.4 潜水与潜水含水层
二、基本要素（专业术语）
潜水要素图
潜水面 (water table) ：潜水表面是一个自由的水面。
潜水位 (water level ) ：潜水面上任一点的海拔高程。
潜水含水层厚度：从潜水面到隔水底板的垂直距离。
地下水——赋存于地面以下岩石空隙中的水。 ※ 地下水是水资源组成部分 ※ 其主要功能为：
1、地下水是一种宝贵的资源 2、地下水是极其重要的生态环境因子 3、地下水是一种很活跃的地质营力 4、地下水是地球内部地质演变的信息载体
6
《水文地质学》PPT课件
承压水初见水位（H1）
承压水位（测压水位）(H2) ➢承压水位埋深（H）
承压水（层间水）主要特点
特点： • a、有稳定的隔水顶板和底板，没有自由水
面，水体承受静水压力； • b、与外界联系较差，水位、水量、水质等
2、有关空隙的几个基本概念
孔隙：组成松散岩石的颗粒或颗粒集合体之间的空隙； 裂隙：应力作用下坚硬岩石破裂变形产生的。可分为成岩裂隙、
构造裂隙和风化裂隙； 溶孔（洞）：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞； 孔隙度φ：某一体积V岩石中孔隙体积Vn所占的比例
φ = Vn / V 裂隙率Kr ：裂隙体积Vr与包括裂隙在内的岩石体积V的比值
径流与大气圈地表水的联系潜水与大气圈地表水联系密切积极参与水循环动态变化显著与大气圈地表水的联系较弱动态较稳定精选ppt55潜水潜水承压水层间水承压水层间水等水位等水位潜水等水位线表示了潜潜水等水位线表示了潜水面及含水层顶面水面及含水层顶面承压水等侧压水位面是承压水等侧压水位面是一个虚构的面钻孔打一个虚构的面钻孔打到该高度上取不到水到该高度上取不到水必须打到含水层顶面才必须打到含水层顶面才能见到水能见到水对水量对水量增减的增减的反映反映补给和排泄时主要表补给和排泄时主要表现为潜水位和含水层厚现为潜水位和含水层厚度的变化度的变化厚度变化不明显主要厚度变化不明显主要表现为侧压水位变化表现为侧压水位变化资源补资源补潜水积极参与水循环资潜水积极参与水循环资源易恢复补充但由于受源易恢复补充但由于受气候影响大含水层厚度气候影响大含水层厚度有限资源缺乏多年调节有限资源缺乏多年调节不易恢复补充但含不易恢复补充但含水层厚度一般较大往水层厚度一般较大往往具有良好的多年调节往具有良好的多年调节精选ppt56本章完精选ppt57已知一个钻孔已知一个钻孔aa井底含水层的深度为井底含水层的深度为960960米
水文地质(PPT)
正确的计算未来井巷及采区的涌水量大小，是一项重要而复杂的工作。 它对煤田的技术经济评价有很大的影响，并且也是开采设计部门选择采掘 方案，制定疏于措施，确定排水设备的主要依据。
一、地下水的运动规律
岩层必须透水 必备条件 沿水流方向具有水位差
地下水的运动条件
运动速度及水量 水力坡度 =（H1-H2）/L
地表水防治
堵塞通道 河流改道 铺整河床
井下防治水 老容积水的探放 ：采空区，由于地表水和地下水的补给，充满了大量积水。
其特点： 一般积水范围不明（特别是一些老矿井），串联关系复杂、水量大、酸性 强、水头压力高、危害大。 要隔离积水需保留大量的安全煤柱，一方面影响资源的回收，另一方面， 由于资料不清、范围不确，可能引起积水的突然涌出，酿成灾害事故。 因此，探故老窑水是采矿工作中防患于未然的必要措施，是探明可采边界 和安全开来的主要手段。
程，称为水循环。
水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环。
水的循环示意图
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
形成不断更新 的统一系统。
二、含水层和隔水层
自然界中的岩层是在漫长的地质历史中形成，并经历了后期多次构造 运动与各种地质构造改造，因而发育了许多不同成因，不同方向，不同规 模的空隙。
二、井筒涌水量计算
潜水完整井涌水量计算: 系指井筒开凿在潜水含水层中，并打穿含水层到隔水底板； 自流水完整井涌水量计算： 系指井筒开凿在自流水含水层中，并全部揭露含水层；
巷道涌水量预测方法：
第三节 矿井水的防治
——以防为主，法治结合
一、地下水的运动规律
岩层必须透水 必备条件 沿水流方向具有水位差
地下水的运动条件
运动速度及水量 水力坡度 =（H1-H2）/L
地表水防治
堵塞通道 河流改道 铺整河床
井下防治水 老容积水的探放 ：采空区，由于地表水和地下水的补给，充满了大量积水。
其特点： 一般积水范围不明（特别是一些老矿井），串联关系复杂、水量大、酸性 强、水头压力高、危害大。 要隔离积水需保留大量的安全煤柱，一方面影响资源的回收，另一方面， 由于资料不清、范围不确，可能引起积水的突然涌出，酿成灾害事故。 因此，探故老窑水是采矿工作中防患于未然的必要措施，是探明可采边界 和安全开来的主要手段。
程，称为水循环。
水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环。
水的循环示意图
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
形成不断更新 的统一系统。
二、含水层和隔水层
自然界中的岩层是在漫长的地质历史中形成，并经历了后期多次构造 运动与各种地质构造改造，因而发育了许多不同成因，不同方向，不同规 模的空隙。
二、井筒涌水量计算
潜水完整井涌水量计算: 系指井筒开凿在潜水含水层中，并打穿含水层到隔水底板； 自流水完整井涌水量计算： 系指井筒开凿在自流水含水层中，并全部揭露含水层；
巷道涌水量预测方法：
第三节 矿井水的防治
——以防为主，法治结合
《水文地质学基础》课件
研究地下水的输送量 和水量平衡。
3 地下水流动模型
探讨地下水的数学模 型及其在水资源管理 中的应用。
《水文地质学基础》PPT 课件
欢迎来到《水文地质学基础》PPT课件！本课程将深入探讨水文地质学的各个 方面，帮助您全面了解这一重要领域的基础知识。
什么是水文地质学
水文地质学是研究地下水的形成、分布、运动及与地下环境的相互作用关系的学科。它涵盖了地 质学和水文学的知识，对于水资源管理和工程建设具有重要意义。
3
湖泊与地下水
探讨湖泊水体与地下水的相互影响 与水环境保护。
地下水的运动规律
地下水的运动受多种因素影响，包括渗透性、孔隙度、水位差、水力梯度等。 本节将深入研究地下水的流动规律，为水资源管理和水工程建设提供基础理 论支持。
地下水的流在地下层 中的流动速度和流向。
3
地下水的运动规律
探索地下水在地下层中的流动方式 与规律。
岩石和土壤的水力性质
1 渗透性与孔隙度
研究岩石和土壤的孔隙结构及水分运移特性。
2 导水性与密实性
分析岩石和土壤的水流速度、水分保持能力等性质。
3 水分特性曲线
探讨岩石和土壤中水分含量与毛细力之间的关系。
地下水赋存状态与地下水水文循环
地下水赋存状态
了解地下水在含水层中的存 储与赋存形式。
地下水水文循环
分析地下水与水循环的关系 及在全球水循环中的作用。
地下水的补给与排泄
探讨地下水的补给来源和表 层水与地下水的交换。
地面水与地下水水文联系
1
地面水与地下水关系
研究地表水与地下水的相互作用与
河流与地下水
2
影响。
分析河流水与地下水之间的相互关
水文地质学第一章ppt课件
地下水的运动
地下水在重力作用下由高处向低处运 动，同时受地质构造、地貌、气候等 因素的影响。
地下水的补给、径流与排泄
地下水的补给
主要通过大气降水、地表 水渗入等方式进行补给。
地下水的径流
地下水在补给区接受补给 后，沿一定路径向排泄区 运动。
地下水的排泄
地下水通过泉水、蒸发、 人工开采等方式排泄到地 表或大气中。
本课程的学习目标与要求
学习目标
掌握水文地质学的基本概念、原理和方法，具备分析和解决水文地质问题的能 力。
学习要求
认真听讲，积极思考，按时完成作业和实验报告，注重理论与实践相结合。
02
地球的水圈与水循环
地球的水圈组成与特点
水圈的组成
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等。
水圈的特点
连续而不均匀，不断循环运动，与大气圈、生物圈、岩石圈等相互作用。
透水性
01
指岩石允许水透过的能力，用渗透系数表示。
给水性
02
指岩石在重力作用下能释放出一定水量的性质，用给水度表示。
透水性与给水性的关系
03
透水性好的岩石，其给水性一般也较好，但两者并非完全对应。
岩石的持水性与释水性
持水性
指岩石在饱水状态下保持水分的能力。
释水性
指岩石在失水状态下释放水分的性质。
持水性与释水性的关系
利用卫星或航空遥感影像，解译 区域水文地质条件。
水文地质试验的类型与实施
抽水试验
通过抽水设备在钻孔中进行抽水，观测地下水位变化，计算水文 地质参数。
注水试验
向钻孔中注入水，观测注水量和地下水位变化，判断含水层富水 性。
压水试验
通过一定压力将水压入钻孔中，观测压水量和地下水位变化，评 估含水层渗透性。
地下水在重力作用下由高处向低处运 动，同时受地质构造、地貌、气候等 因素的影响。
地下水的补给、径流与排泄
地下水的补给
主要通过大气降水、地表 水渗入等方式进行补给。
地下水的径流
地下水在补给区接受补给 后，沿一定路径向排泄区 运动。
地下水的排泄
地下水通过泉水、蒸发、 人工开采等方式排泄到地 表或大气中。
本课程的学习目标与要求
学习目标
掌握水文地质学的基本概念、原理和方法，具备分析和解决水文地质问题的能 力。
学习要求
认真听讲，积极思考，按时完成作业和实验报告，注重理论与实践相结合。
02
地球的水圈与水循环
地球的水圈组成与特点
水圈的组成
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等。
水圈的特点
连续而不均匀，不断循环运动，与大气圈、生物圈、岩石圈等相互作用。
透水性
01
指岩石允许水透过的能力，用渗透系数表示。
给水性
02
指岩石在重力作用下能释放出一定水量的性质，用给水度表示。
透水性与给水性的关系
03
透水性好的岩石，其给水性一般也较好，但两者并非完全对应。
岩石的持水性与释水性
持水性
指岩石在饱水状态下保持水分的能力。
释水性
指岩石在失水状态下释放水分的性质。
持水性与释水性的关系
利用卫星或航空遥感影像，解译 区域水文地质条件。
水文地质试验的类型与实施
抽水试验
通过抽水设备在钻孔中进行抽水，观测地下水位变化，计算水文 地质参数。
注水试验
向钻孔中注入水，观测注水量和地下水位变化，判断含水层富水 性。
压水试验
通过一定压力将水压入钻孔中，观测压水量和地下水位变化，评 估含水层渗透性。
《水文地质》课件
● 06
第六章 总结与展望
水文地质的基本 概念
水文地质是研究地下水运动规律和地下水与地质环境关系 的学科，通过对地下水系统的深入了解，可以更好地应用 于环境保护和工程建设中。地下水的开发利用也是未来的 重要方向。
地下水运动规律
地下水循环
描述地下水在地球 中的循环方式
地下水排泄
解释地下水的排泄 方式
01 矿区地下水的运动规律
地下水在矿区中的流动特点
02 矿产开采影响
矿产开采对地下水资源的影响
03
矿产开采对地下水的影 响
矿产开采活动可能导致矿区地下水位下降，地下水紧缺，地 下水质污染等问题。矿产开采对周边环境和生态系统的影响 较大，需要进行科学评估和合理控制，以保护地下水资源的 可持续利用。
学习方法
结合理论与实 践
多进行案例分析
加强动手能力
多进行田野调查和 实验
评估方式
课堂测验
考察学生对课程内容的掌握程 度
作业与实验报告
加强学生的实践能力和独立思 考能力
参考书目
《水文地质学》
深入了解水文地质 领域的理论知识
《水文地质与 水文地质工程》
应用水文地质知识 解决实际工程问题
● 02
第2章 地下水的形成与分布
● 04
第4章 地下水与地质环境
岩溶地质特点
岩溶地质是一种特殊的地质构造，其特点包括岩溶溶蚀作用 强烈、地下水流动通道复杂等。岩溶地质景观丰富多样，例 如溶洞、溶岩地貌等，对地下水运动有重要影响。
岩溶地下水运动规律
溶蚀作用影响
溶蚀作用形成的裂 隙是地下水流动通
道
水文特性
地下水水位波动大， 水质多变
能够运用水文地质知识解决实际问题
《水文地质学》ppt课件(2024)
01
02
03
04
水均衡法
通过计算区域水均衡要素，评 估地下水资源量。
解析法
利用数学物理方程描述地下水 运动，通过解析解计算资源量
。
数值法
建立地下水数值模型，模拟地 下水运动过程，评估资源量。
综合法
结合多种方法，综合考虑地质 、水文、气象等因素，进行综
合评价。
2024/1/29
16
地下水资源开发利用现状及问题
定义
研究地下水的分布、形成、运动 、化学和物理性质及其与周围环 境的相互关系的科学。
特点
综合性、区域性、实践性、预测 性。
4
水文地质学研究意义
水资源评价与合理开发
为水资源评价提供科学依据，指导水资源的合 理开发和利用。
工程地质问题
研究地下水对工程建筑物的影响，预测和防治 工程地质问题。
环境地质问题
物探
2024/1/29
应用地球物理勘探方法，如电法、磁 法、重力法等，间接推断地下水的分
布和埋藏条件。
钻探
利用钻探设备向地下钻进，获取岩芯 、水样等资料，揭示地下水的赋存状 态。
化探
通过采集和分析地下水、地表水、土 壤和岩石等样品中的化学元素和化合 物，了解水文地球化学特征。
21
水文地质图编制和成果表达
2024/1/29
8
地下水循环过程
01
02
03
地下水的补给
大气降水、地表水、凝结 水等通过包气带下渗，成 为地下水的补给来源。
2024/1/29
地下水的径流
在重力作用下，地下水由 高处向低处流动，形成地 下径流。
地下水的排泄
通过泉、人工开采、蒸发 等方式排泄到地表或大气 中。
水文地质学基础.ppt
含水层中渗透系数变化不大的含水层。
均质含水层中，同一点渗透系数在空间各方向上 都是相同的，称之为各向同性含水层。反之，称为 各向异性含水层。
非均质含水层： 含水层的透水性能随区域坐标而变化，即渗透系
数在含水层不同空间位置数值不同。
3．含水层水文地质特征的定量表示
渗透系数（K）：表示含水层过水能力 的大小。
隔水层对地下水的阻隔作用，称为隔水作用。自然
界中岩石的隔水作用是相对的，对于单位厚度的隔水 层，当水压达到一定数值时，没有一种是不透水的。 因而，在实际工作中对隔水层的确定与确定含水层一 样，都是结合工作区岩层结构的特点，进行相对比较 而确定的。例如：含煤地层中的亚砂土相对粘土是含 水的，但相对于富含水的砂砾石可视为隔水层。砂岩 相对富含水的岩溶化灰岩可视为隔水层，而相对于页 岩又可作为含水层。如峰峰某矿石灰岩层，在标高 +50～-100米时，岩溶发育，分布有构造溶蚀破碎带， 标高为-100～-250米时，岩溶不发育，属弱含水带。一 般把下部的弱含水带，作为上部强含水带的相对隔水 层。
1.1水文地质学基础
埋藏在地表下面土中孔隙、岩石孔隙和裂隙中的水，称为地下水。 地下水分布很广，与人们的生产、生活和工程活动的关系也很
密切。它一方面是饮用、灌溉和工业供水的重要水源之一，是宝贵 的天然资源。但另一方面，它与土石相互作用，会使土体和岩体的 强度和稳定性降低，产生各种不良的自然地质现象和工程地质现象 ，如滑坡、岩溶、潜蚀、地基沉陷、道路冻胀和翻浆等，给工程的 建筑和正常使用造成危害。因此，在工程的设计与施工中，当考虑 隧道围岩的强度与稳定性、地下开采及矿井涌水等问题时，都必须 研究地下水的问题，研究地下水的埋藏条件，地下水的类型及其活 动的规律性，以便采取相应措施，保证建筑物的稳定和正常使用。
均质含水层中，同一点渗透系数在空间各方向上 都是相同的，称之为各向同性含水层。反之，称为 各向异性含水层。
非均质含水层： 含水层的透水性能随区域坐标而变化，即渗透系
数在含水层不同空间位置数值不同。
3．含水层水文地质特征的定量表示
渗透系数（K）：表示含水层过水能力 的大小。
隔水层对地下水的阻隔作用，称为隔水作用。自然
界中岩石的隔水作用是相对的，对于单位厚度的隔水 层，当水压达到一定数值时，没有一种是不透水的。 因而，在实际工作中对隔水层的确定与确定含水层一 样，都是结合工作区岩层结构的特点，进行相对比较 而确定的。例如：含煤地层中的亚砂土相对粘土是含 水的，但相对于富含水的砂砾石可视为隔水层。砂岩 相对富含水的岩溶化灰岩可视为隔水层，而相对于页 岩又可作为含水层。如峰峰某矿石灰岩层，在标高 +50～-100米时，岩溶发育，分布有构造溶蚀破碎带， 标高为-100～-250米时，岩溶不发育，属弱含水带。一 般把下部的弱含水带，作为上部强含水带的相对隔水 层。
1.1水文地质学基础
埋藏在地表下面土中孔隙、岩石孔隙和裂隙中的水，称为地下水。 地下水分布很广，与人们的生产、生活和工程活动的关系也很
密切。它一方面是饮用、灌溉和工业供水的重要水源之一，是宝贵 的天然资源。但另一方面，它与土石相互作用，会使土体和岩体的 强度和稳定性降低，产生各种不良的自然地质现象和工程地质现象 ，如滑坡、岩溶、潜蚀、地基沉陷、道路冻胀和翻浆等，给工程的 建筑和正常使用造成危害。因此，在工程的设计与施工中，当考虑 隧道围岩的强度与稳定性、地下开采及矿井涌水等问题时，都必须 研究地下水的问题，研究地下水的埋藏条件，地下水的类型及其活 动的规律性，以便采取相应措施，保证建筑物的稳定和正常使用。
水文地质学课件ppt课件
岩石水理性质的意义
影响地下水的赋存状态、分布规律、运动特征以及地下水资源评价和开发利用等。
达西定律是描述地下水运动的基本定律，它表明地下水的运动速度与水力梯度成正比，而与地下水的粘滞性成反比。
地下水运动基本规律
包括含水层的渗透性、地下水的粘滞性、地形地貌、地质构造和气候条件等。
地下水运动的影响因素
生物性污染
加强污染源监管，减少污染物排放。
源头控制
采取工程措施，如截污沟、防渗墙等，防止污染物进入地下水。
过程阻断
对已污染的地下水进行治理，如抽出处理、原位修复等。
末端治理
04
CHAPTER
水文地质调查方法与技术
03
研究地下水与环境的相互作用，为生态环境保护提供科学依据。
01
查明区域水文地质条件，为水资源评价、开发利用和规划管理提供依据。
生态环境保护
随着全球生态环境问题的日益严重，水文地质学将在生态环境保护中发挥更大作用，如地下水生态修复、土壤污染治理等。
多学科交叉融合
未来水文地质学将与更多学科进行交叉融合，形成更为综合的研究领域和应用方向。
国际化合作与交流
加强国际间的合作与交流，共同应对全球性的水资源和环境问题，推动水文地质学的国际化发展。
02
预测人类活动对地下水环境的影响，提出防治措施和建议。
水文地质测绘
通过野外实地观察和测量，收集地形地貌、地层岩性、地质构造、水文气象等资料，编制水文地质图件。
遥感技术应用
利用卫星、航空等遥感技术获取大范围、多时相的地表信息，提取与水文地质相关的特征信息，为区域水文地质调查提供重要手段。
利用地球物理勘探方法（如重力、磁法、电法、地震等）探测地下岩层的物理性质差异，推断地下水的赋存状态和运移规律。
影响地下水的赋存状态、分布规律、运动特征以及地下水资源评价和开发利用等。
达西定律是描述地下水运动的基本定律，它表明地下水的运动速度与水力梯度成正比，而与地下水的粘滞性成反比。
地下水运动基本规律
包括含水层的渗透性、地下水的粘滞性、地形地貌、地质构造和气候条件等。
地下水运动的影响因素
生物性污染
加强污染源监管，减少污染物排放。
源头控制
采取工程措施，如截污沟、防渗墙等，防止污染物进入地下水。
过程阻断
对已污染的地下水进行治理，如抽出处理、原位修复等。
末端治理
04
CHAPTER
水文地质调查方法与技术
03
研究地下水与环境的相互作用，为生态环境保护提供科学依据。
01
查明区域水文地质条件，为水资源评价、开发利用和规划管理提供依据。
生态环境保护
随着全球生态环境问题的日益严重，水文地质学将在生态环境保护中发挥更大作用，如地下水生态修复、土壤污染治理等。
多学科交叉融合
未来水文地质学将与更多学科进行交叉融合，形成更为综合的研究领域和应用方向。
国际化合作与交流
加强国际间的合作与交流，共同应对全球性的水资源和环境问题，推动水文地质学的国际化发展。
02
预测人类活动对地下水环境的影响，提出防治措施和建议。
水文地质测绘
通过野外实地观察和测量，收集地形地貌、地层岩性、地质构造、水文气象等资料，编制水文地质图件。
遥感技术应用
利用卫星、航空等遥感技术获取大范围、多时相的地表信息，提取与水文地质相关的特征信息，为区域水文地质调查提供重要手段。
利用地球物理勘探方法（如重力、磁法、电法、地震等）探测地下岩层的物理性质差异，推断地下水的赋存状态和运移规律。
水文地质学基础ppt课件
02
岩石中水存在形式与性质
岩石中水存在形式
吸附水
附着在岩石颗粒表面或矿物晶体内部的水 分子，受固体表面吸附力作用。
毛细水
存在于岩石毛细孔隙中的地下水，受毛细 力作用上升。
重力水
在岩石大孔隙或裂隙中，受重力作用自由 运动的水。
岩石中水物理化学性质
溶解性
水能溶解多种物质，形成水溶液，改变水 的化学性质。
01
可溶岩类含水层主要分布在石灰 岩、白云岩等可溶岩地区。
02
这类含水层的富水性受岩溶发育 程度、溶洞规模、地下暗河等因 素绘、地球物理勘探、钻孔揭露、 示踪试验等。
04
注意：以上内容仅为示例，实际 课件内容应根据具体需求和教学 目标进行设计和编写。
06
水文地球化学基础知识
对流、扩散、弥散等作用。
地下水化学成分转化
氧化还原、酸碱中和、络合等反应。
地下水化学类型划分和命名方法
地下水化学类型划分
01
根据地下水中主要离子成分进行划分，如Ca-HCO3型、Na-Cl
型等。
地下水化学类型命名方法
02
采用舒卡列夫分类法，根据地下水中6种主要离子成分进行命名。
地下水化学类型与水文地质条件关系
类型划分
根据地下水的赋存条件、运动特征等因素，可将地下水流动系统划分为孔隙水 流动系统、裂隙水流动系统和岩溶水流动系统等类型。
补给排泄条件分析
补给条件
指地下水获得补给的来源和方式，包括大气降水、地表水、其 他含水层等。补给条件的好坏直接影响地下水的数量和质量。
排泄条件
指地下水向外界排泄的途径和方式，包括泉、人工开采、蒸发 等。排泄条件的差异会导致地下水位、水质等发生变化。
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包气带
特点：
（1）岩石空隙未被水充满； （2）固、液、气三相介质并存； （3）水的存在形式多样：结合水、毛细水、重力水、气
态水。
包气带水的垂直分带：
（1）土壤水带 （2）中间带（过渡带） （3）毛细水带（支持毛细水带、饱和毛细水带）
饱水带
岩石空隙被水完全充满 →是二相介质（固相+液 相水）
空隙中水的存在形式： ①重力水
a—砂砾混合样
b—砾石
a试样的孔隙为细颗粒形成的小孔隙。
分选愈差，细粒占的比例愈大，孔隙愈小！
胶结程度越好，充填物越多，孔隙愈小！
颗粒排列方式对孔隙大小的影响
孔隙大小特征的描述：
孔喉(d)与孔腹 (d’)
孔喉对水流影响更大，孔隙大小 可用孔喉直径进行比较。
立方体排列： d=0.414D
D
D
四面体排列： d=0.155D
孔隙水 上层滞水 孔隙潜水 孔隙承压水
裂隙水 上层滞水 裂隙潜水 裂隙承压水
岩溶水 上层滞水 岩溶潜水 岩溶承压水
地下水分类：依据含水介质类型、埋藏条件划分含水介质三类，埋藏条件分三类， 组合共分为9类。
（5）潜水:概念
潜水：地表以下第一个具有自由表面的稳定含水层中的水 自由表面：即设有隔水层限制，与大气直接相通，除 大气压强外不受其它力 稳定：具有一定的空间连续性（范围）以示区分上层 滞水
第一章 水文地质学基础
推荐人： 期涛
水文地质学基础
1.1 地下水赋存条件 1.2 连续性假设 1.3 达西定律 1.4 水均衡原理
1.1 地下水的赋存
➢(1)岩石中的空隙与水 ➢(2)包气带与饱水带 ➢(3)含水层、隔水层、弱透水层 ➢(4)地下水分类 ➢(5)潜水 ➢(6)承压水 ➢(7)上层滞水
定义中的“相当水量，微不足道，较大水力梯度”是模糊 的；含水层与隔水层的划分是相对的。从实际应用来看， 区分含水层与隔水层应考虑岩层给出的水量是否具有实际 意义。从理论意义来看，岩层是否透水还取决于时间尺度 。
如华北平原早期地下水开采，深层水与浅层水之 间水位差别不大，深层水与浅层水之间的粘土可 作为隔水层；随着深层水的不断开采，水位大幅 度降低，浅层水向深层“越流”，粘土层成为“透 水层”。
溶穴（cave）: 可溶性岩石被溶蚀后产生的空隙
岩石中的空隙
分选好，排列疏松的砂
分选好，排列紧密的砂
分选不好，含泥砂的砾石
部分胶结的砂岩
岩石中的空隙
有结构空隙的粘土
经过压缩的粘土
裂隙发育的岩石
有溶隙和溶穴的可溶岩
岩石中的空隙
一、孔隙
松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗粒集合 体之间的空隙，称为孔隙。
（5）潜水:主要特征
补给：降水入渗，河湖入渗 排泄：泉，（河）泄流，蒸发补给或排泄通过含水层厚度变
化而储水与释水！ 动态：受气象，水文因素影响明显，
变化快（水量、水位季节性变化） 受人为因素影响也显著，易污染 水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快
d
d
颗粒排列愈紧密，孔隙越小！
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（2）包气带与饱水带
包气带与饱水带的划分
✓ 地下水面：地下一定深度岩石中 的空隙被重力水所充满，形成的一 个自由水面。 ✓地下水面之上称为包气带，之下 称为饱水带。 ✓包气带是饱水带中地下水参与水 文循环的一个重要通道，饱水带地 下水通过包气带获得降水、地表水 的入渗补给（补充），部分水又通 过包气带将水分传输，蒸发，消耗 出去。
（1）岩石中的空隙与水
岩石中的空隙 岩石空隙中水的存在形式 与水的储容运移有关的岩石水理性质
岩石中的空隙
岩石—包括坚硬岩石及松散土。 空隙—岩、土中各种类型空洞的总称。 空隙是地下水的赋存场所和运移通道。
孔隙（pore）: 松散岩石颗粒间的空隙 空隙分为 裂隙（fissure）: 坚硬岩石破裂产生的空隙
重力水：连续分布（孔隙是连边）→传递压力→在水头差 作用下，地下水（空隙中的水）可以连续运动。
地下开挖，坑道，巷道，基坑，打井在此带均有重力水涌出来！
②结合水
重力水与结合水
(3)含水层,隔水层与弱透水层：基本概念
饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划 分：
（1）含水层（Aquifer）：是能够透过并给出相当数量水的岩层， 例如，各类砂土，砂岩等；
现代水文地质模拟计算，不再简单地划分为含水层、 隔水层，而是把不同岩层附于不同渗透参数。
（4）地下水分类
•广义地下水（subsurface water）：地表以下岩石空隙中的 水(包气带、饱水带中的水)
• 狭义地下水（groundwater）：地表以下饱水带岩石空隙中 的水（重力水）
包气带 潜水
承压水
（2）隔水层（Aquifuge)：不能透过与给出水或透过与给出的水量 微不足道的岩层，例如，裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、 粘土（致密）；
（3）弱透水层（Aquitard）：渗透性很差，给出的水量微不足道， 但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层，例 如，各种粘土，泥质粉砂岩。
含水层,隔水层与弱透水层：概念相对性
土体孔隙的描述内容包括： 孔隙的大小、多少、形状、连通程度与分布规律
松散土体宏观上可以分为2大类：砂性土与粘性土
孔隙大小及其影响因素
思考：孔隙大小与哪些因素有关？
(1)孔隙大小与颗粒大小的关系：
岩石颗粒愈粗，孔隙愈大；颗粒愈细，孔隙愈小!
孔隙大小与分选程度的关系：
？ 思考：下列2种试样哪种孔隙大？
含水层,隔水层与弱透水层：时间相对性
自然界中不存 在绝对的隔水 层，岩层是否 透水取决于时 间尺度。
54 32 1
④
③
含水层
隔水层/弱透水层
②
①
隔水层与弱透水层（诺曼与威瑟斯庞）
含水层,隔水层与弱透水层: 应用的相对性
岩性相同的地层根据不同研究目的可划分为含水层或 隔水层。
修水库时，要考虑建库后水库是否渗漏？ 供水时，考虑水量是否足够，是否为含水层？ 某组地层是含水层还是隔水层？其界定要灵活运用！
潜水含水层：赋存潜水的岩层。 屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）
（5）潜水:基本要素
潜水面 潜水位 潜水含水层
8
含水层厚度
5 6
3
D
4 4
M
1
7
潜水埋深 2
1 潜水含水层 2 隔水层 3、4 潜水面 潜水位 M 含水层厚度 D 潜水埋深 5 大气降水入渗 6 蒸发 7 流向 8 泉