工程地质 第五章 地下水PPT课件
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工程地质 课件 第五章 地下水
承压水等水压线图用途： a承压水位埋深 b承压水头大小 c含水层埋深
二、孔隙水、裂隙水、岩溶水
1、孔隙水
多存在于松散岩层的孔隙中，呈均匀连续的层状分布，颗粒 大而均匀、孔隙大、透水性好、地下水量大，运动快、水质 好.
按不同埋藏条件可形成：
孔隙－上层滞水 孔隙－潜水 孔隙－承压水
2、裂隙水－坚硬岩石裂隙中的地下水 裂隙按成因分：风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙
第五章 地下水
本章提要
赋予地壳岩石层空隙中各种形式的水系统 为地下水，其中可在重力作用下运动的地下水 又称重力水。本章着重阐述了岩石（层）的水 理性质，重力水的类型及其特征、循环与运动； 扼要介绍了地下水引发的工程和环境问题及其 防治措施。
第五章
地下水
§5～1 地下水的基本概念 §5～2 地下水的类型 §5～3 地下水的补给、径流与排泄
地下水对建筑材料的腐蚀性
溶出侵蚀：混凝土中Ca(OH)2成分被水溶解。
碳酸侵蚀：含侵蚀性co2的水溶解混凝土中的钙质而 使混凝土崩解。 硫酸盐侵蚀：水中SO4-2与混凝土作用生成新的化合 物，由于体积膨胀而胀裂。 酸性侵蚀：PH值低的酸性水对混凝土具腐蚀性。 镁盐侵蚀：水中镁盐与混凝土作用后生成化合物溶
§5～1 地下水的基本概念
一、岩石的空隙
地表10km以上范围，有空隙; 浅部1～2km范围，空隙普遍。 岩石空隙是地下水储存场所，也是渗透通道 空隙的多少、大小 及其分布规律
决定
地下水分布与渗 透特点
1.松散沉积物中的孔隙
按成因空隙分
2.坚硬岩石中的裂隙
3.可溶性岩石中的溶隙
1、孔隙 松散岩石（粘土、砂石、砾石等）中颗粒或颗粒集 合体之间存在的空隙。
3、地下水的径流：地下水由补给区流向排泄区的过程 地下水的循环：补给区→径流区→ 排泄区 径流包括：径流方向、径流速度、径流量 4、地下水的运动 地下水的运动有层流、紊流和混合流三种形式 a.层流：地下水在岩石的孔隙或微裂隙中渗透，产生连续水流， 水质点有秩序地呈相互平行而互不干扰的运动。 b.紊流：地下水在岩石的裂隙或溶隙中流动，涡流性质，各流线
最新工程地质基础—地下水PPT课件
承压水具有如下特征：
⑴承压水是不具有自由水面，并承受一定的静水压力。 ⑵承压含水层的分布区与补给区不一致，一般只通过补给区接 受补给。 ⑶承压水的动态比较稳定，受气候影响较小。 ⑷承压水不易受地面污染。 (5)承压水一般可作为良好的供水水源
承压水等水位线图——承压水面上高程相等点 的连线图 （需附地形等高线和顶板等高线）。
成岩裂隙 构造裂隙 风化裂隙
衡量指标裂隙率KT：
KT岩 裂石 隙总 体体 V积 TV） ） 积 （ 1（ 0% 0
溶隙
可溶的沉积岩，如岩盐、石膏、石灰岩和白云岩等， 在地下水溶蚀下会产生空隙，这种空隙称为溶隙。
衡量指标为溶隙率KK
KK可 溶溶 隙岩 体体 V 积 KV） ） 积 （ 1（ 0% 0
4.2.2 地下水的化学性质
1. 酸碱度（PH值）
酸碱度（pH值）: 取决于水中氢离子浓度。据PH值，地 下水的酸碱度可分为5类。
地下水按PH值分类
2. 矿化度（M）
地下水各种离子、分子与化合物的总量称为矿化度。 国家饮用水卫生标准GB5749-85，要求矿化度小于1g/L。 据矿化度把地下水分为5类。
★ 硬度表示方法：
（1）mmoL/L （2）德国度 1mmol/l=2.8德国度，1德国度相当于7.1mg/L Ca2+或 4.3mg/L Mg2+ 。生活饮用水水质标准规定水的硬度以CaCO3的mg/L表示
地 下 水 按 总 硬 度 分 类
分类 极 软 水 软 水 微 硬 水 硬 水 极 硬 水 总 硬 度mmol/l <1.5 1.5~3.0 3.0~6.0 6.0~9.0 >9.0
德 国 度 <4.2 4.2~8.4 8.4~16.8 16.8~25.2 >25.2
第五章 地下水 ppt课件
图5-6 洪积物中地下水分布示意图
Ⅰ—深埋带 Ⅱ —溢出带 Ⅲ—垂直交替带
1— 砾卵石 2—砂 3—粉质粘土及粉土 4— 基岩 5—水位
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33
2） 裂隙水
埋藏分布极不均匀
埋藏于基岩裂隙中的 地力水。
特征 透水性各个方向呈各向异性
分类
动力性质比较复杂
风化裂隙水
主要接受大气降水的补给，常 以泉的形式排泄于河流中。
学
以碳、氢、氧为主的有机质，经常以胶体方
成
式存在于地下水中。很难以离子状态溶于水
分 胶体成分 的化合物也往往以胶体状态存在地下水中，
其中分布最广的是Fe(OH)2 、Al(OH)3及
SO2。PPT课件
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地下水的水质
气体成分
O2 H2S CO2
离子成分
ClSO4-2 HCO3Na+ K+ Ca+2 Mg+2
表5-1 松散岩石孔隙度参考数值
岩石名称
砾岩
砂
粉砂 粘土
孔隙度变化区间（％） 25～40 25～50 35～50 40～70
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9
2. 裂隙
裂隙：岩石受地壳运动及其他内外地质应力作用影响产生的空隙。 裂隙的发育程度除与岩石的受力条件有关，还与岩性有关。
成岩裂隙 裂隙按成因分类 风化裂隙
构造裂隙
连通性好
分布不均匀
连通性差
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8
1. 孔隙
孔隙：岩土颗粒之间的空隙。 孔隙度：孔隙的发育程度，又称孔隙率。
n = vn × 100% v
式中 n ─ 孔隙度
vn ─ 岩土中孔隙的体积 V ─ 包括孔隙在内的岩土总体积
工程地质课件 第五章 地下水
裂隙水按基岩裂隙成因分类有： 1. 风化裂隙水 2. 成岩裂隙水 3. 构造裂隙水。
5.2.4 裂隙水及岩溶水（2）
岩溶水：赋存和运移于可溶岩的溶隙溶洞（洞穴、 管道、暗河）中的地下水叫岩溶水。
根据岩溶水的埋藏条件可分为： 1. 岩溶上层滞水 2. 岩溶潜水 3. 岩溶承压水
5.2.5 泉
5.1.1 地下水及含水层
地下水：存在于地壳表面以下岩土空隙（如岩石 裂隙、溶穴、土孔隙等）中的水称为地下水。
毛细水：在岩土细小的孔隙和裂隙中，受毛细作 用控制的水叫毛细水，它是岩土中三相界面上毛 细力作用的结果。在地下水面以上，由于毛细力 的作用，一部分水沿细小孔隙上升，能在地下水 面以上形成毛细水带。
毛细水对建筑的意义
产生毛细压力，对于砂土特别是细砂、粉砂，由 于毛细压力作用使砂土具有一定的粘聚力（称为 假粘聚力）。
毛细水对土中气体的分布与流通有一定影响，常 常是导致产生封闭气体的原因。
当地下水位埋深变浅时，由于毛细水上升，可助 长地基土的冰冻现象；使地下室潮湿；危害房屋 基础及公路路面，促使土的沼泽化、盐渍化。
5.2.2 潜水
埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有 自由水面的重力水叫潜水。
潜水的自由表面，承受大气压力，受气候条件影 响，季节性变化明显，春、夏季多雨，水位上升， 冬季少雨，水位下降，水温随季节而有规律的变 化，水质易受污染。
潜水的补给来源主要有：大气降水（主要）、地 表水、深层地下水及凝结水。
5.4 地下水对建筑工程的影响
地下水对建筑工程的不良影响主要有： 1. 降低地下水位会使软土地基产生固结沉降； 2. 不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流砂现
象和机械潜蚀； 3. 地下水对位于水位以下的岩石、土层和建筑物基
5.2.4 裂隙水及岩溶水（2）
岩溶水：赋存和运移于可溶岩的溶隙溶洞（洞穴、 管道、暗河）中的地下水叫岩溶水。
根据岩溶水的埋藏条件可分为： 1. 岩溶上层滞水 2. 岩溶潜水 3. 岩溶承压水
5.2.5 泉
5.1.1 地下水及含水层
地下水：存在于地壳表面以下岩土空隙（如岩石 裂隙、溶穴、土孔隙等）中的水称为地下水。
毛细水：在岩土细小的孔隙和裂隙中，受毛细作 用控制的水叫毛细水，它是岩土中三相界面上毛 细力作用的结果。在地下水面以上，由于毛细力 的作用，一部分水沿细小孔隙上升，能在地下水 面以上形成毛细水带。
毛细水对建筑的意义
产生毛细压力，对于砂土特别是细砂、粉砂，由 于毛细压力作用使砂土具有一定的粘聚力（称为 假粘聚力）。
毛细水对土中气体的分布与流通有一定影响，常 常是导致产生封闭气体的原因。
当地下水位埋深变浅时，由于毛细水上升，可助 长地基土的冰冻现象；使地下室潮湿；危害房屋 基础及公路路面，促使土的沼泽化、盐渍化。
5.2.2 潜水
埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有 自由水面的重力水叫潜水。
潜水的自由表面，承受大气压力，受气候条件影 响，季节性变化明显，春、夏季多雨，水位上升， 冬季少雨，水位下降，水温随季节而有规律的变 化，水质易受污染。
潜水的补给来源主要有：大气降水（主要）、地 表水、深层地下水及凝结水。
5.4 地下水对建筑工程的影响
地下水对建筑工程的不良影响主要有： 1. 降低地下水位会使软土地基产生固结沉降； 2. 不合理的地下水流动会诱发某些土层出现流砂现
象和机械潜蚀； 3. 地下水对位于水位以下的岩石、土层和建筑物基
工程地下水ppt课件
水力性质评价
对地下水的物理性质进行评价，如渗透性、含水性、导水性等。
工程地下水的预测模型
1 2
水文地质模型
根据地下水的形成规律和水文地质条件，预测地 下水的补给量、储存量、水位变化等。
水动力学模型
根据地下水的流动规律和水动力学条件，预测地 下水的流速、流向、水压等变化情况。
3
水质模型
根据地下水的化学成分形成规律和水质条件，预 测水质的变化情况，如化学需氧量、悬浮物等。
工程地下水ppt课件
contents
目录
• 工程地下水概述 • 工程地下水的水文地质条件 • 工程地下水的勘察与评价 • 工程地下水的防护与治理 • 工程地下水的资源利用与保护 • 工程地下水案例分析
01
工程地下水概述
定义与特点
定义
工程地下水是指存在于地下岩石空隙中的水，它可以通过孔隙、裂隙、溶洞等空隙流动，是地下工程中需要关注 和研究的重要因素。
特点
工程地下水具有不均匀性、流动性和不可见性等特点，不均匀性指地下水的分布和运动在不同地区和不同深度上 存在差异；流动性指地下水可以流动，其流向和水位受地势、地质条件等多种因素的影响；不可见性指地下水的 存在和运动不能直接被观察到，需要通过一定的观测和实验手段来探测和研究。
工程地下水的分类
根据来源
04
工程地下水的防护与治理
工程地下水的防护措施
预防渗漏
01
在工程设计和施工过程中，应采取有效的防渗措施，如设置防
渗墙、铺设防渗膜等，以防止地下水的渗漏。
排水措施
02
对于地下水位较高的区域，应设置排水系统，如排水沟、排水
管等，以降低地下水位，防止地下水对工程的影响。
监测与检测
对地下水的物理性质进行评价，如渗透性、含水性、导水性等。
工程地下水的预测模型
1 2
水文地质模型
根据地下水的形成规律和水文地质条件，预测地 下水的补给量、储存量、水位变化等。
水动力学模型
根据地下水的流动规律和水动力学条件，预测地 下水的流速、流向、水压等变化情况。
3
水质模型
根据地下水的化学成分形成规律和水质条件，预 测水质的变化情况，如化学需氧量、悬浮物等。
工程地下水ppt课件
contents
目录
• 工程地下水概述 • 工程地下水的水文地质条件 • 工程地下水的勘察与评价 • 工程地下水的防护与治理 • 工程地下水的资源利用与保护 • 工程地下水案例分析
01
工程地下水概述
定义与特点
定义
工程地下水是指存在于地下岩石空隙中的水，它可以通过孔隙、裂隙、溶洞等空隙流动，是地下工程中需要关注 和研究的重要因素。
特点
工程地下水具有不均匀性、流动性和不可见性等特点，不均匀性指地下水的分布和运动在不同地区和不同深度上 存在差异；流动性指地下水可以流动，其流向和水位受地势、地质条件等多种因素的影响；不可见性指地下水的 存在和运动不能直接被观察到，需要通过一定的观测和实验手段来探测和研究。
工程地下水的分类
根据来源
04
工程地下水的防护与治理
工程地下水的防护措施
预防渗漏
01
在工程设计和施工过程中，应采取有效的防渗措施，如设置防
渗墙、铺设防渗膜等，以防止地下水的渗漏。
排水措施
02
对于地下水位较高的区域，应设置排水系统，如排水沟、排水
管等，以降低地下水位，防止地下水对工程的影响。
监测与检测
工程地质学第5章地下水课件
5.2 地下水的类型
5.2.1 地下水按埋藏条件分类及其特征 2.潜水
（3）潜水面的表示方法和意义
潜水面的形态和特征通常可以用等水位线图和水文地质剖面图来表示。
5.2 地下水的类型
潜水等水位线图就是潜水面上标高相等各点的连线图，绘制时将 研究地区的潜水人工露头和天然露头的水位等高的各点即为等水位线 图。它有以下用途：
5.3 地下水的性质 5.3.2 地下水的化学性质
5.3 地下水的性质
5.3.2 地下水的化学性质
2.地下水的化学性质 （1）地下水的酸碱性
地下水类型 强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水
pH值
＜5
5～7
7
7～9
强碱性水 ＞9
（2）地下水的总矿化度 地下水所含各种离子、分子及化合物的总量称为总矿化度，以g/L表示。
5.1 地下水的基本概念
5.1.2 含水层与隔水层 表5-3 常态下岩石的透水程度
5.2 地下水的类型及其特征
按照地下水的埋藏条件可分为三大类： ➢ 包气带水 ➢ 潜水 ➢ 承压水；
按照含水介质类型可分为三大类： ➢ 孔隙水 ➢ 裂隙水 ➢ 岩溶水
地下水的综合分类
含水介质
类型
孔隙水
裂隙水
岩溶水
5.2 地下水的类型
5.2.2 地下水按含水介质类型分类及其特征
2.裂隙水
赋存并运移于各种岩溶空隙中的地下水称为岩溶水（喀 斯特水）。岩溶水，可以是潜水也可以是承压水。一般来说， 在裸露的石灰岩分布区的岩溶水主要是潜水；当岩溶化岩层 被其他岩层所覆盖时，岩溶潜水可能转变为岩溶承压水。
在土木工程建筑地基内有岩溶水活动,不但在施工中会 有突然涌水事故发生，而且对建筑物的稳定性也有很大影响。 因此，在建筑场地和地基选择时应进行工程地质勘察，针对 岩溶水的情况，用排除、截源、改道等方法处理，如挖排水 沟，筑挡水坝，开凿输水隧洞改道等等。
工程地质学5地下水ppt课件
孔隙：松散沉积物是由大小不等的颗粒组成的，颗粒间普
遍存在着孔隙
孔隙率
nv
Vv V
100%
岩土孔隙率的大小，主要与颗粒的形状、排列情况及颗粒的分选性和 压密、胶结情况有关。松散沉积物的孔隙率一般很大，可达20%-60%
沉积物的孔隙率范围
沉积物
孔隙率(％)
分选好的砂或砾 砂砾混合物 粉砂 粘土
25-50 20-35 35-50 35-60
达西定律
1856年法国学者 Darcy对砂土的渗 透性进行研究
渗透试验
结论：
水在土中的渗透速度与试 样的水力梯度成正比
达西定律
v=KI
水力梯度，即沿渗流方向 单位距离的水头损失
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
§5.2
地下水类型及其主要特征
5.2.1 地下水类型
地下水起源分类
动画
渗 透 水
大气降水 冰雪溶水 地表水 渗入地下 聚集的水
凝 结 水
水蒸气 凝结后 渗入地下 的水
受地形和 河流位置
的影响
受底板隔水 层高度变化
的影响
受含水介质 渗透性变化
的影响
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
潜水的补给和排泄
补给源： 大气降水、地表水、深层地下水及凝结水， 其中大气降水是主要来源。
遍存在着孔隙
孔隙率
nv
Vv V
100%
岩土孔隙率的大小，主要与颗粒的形状、排列情况及颗粒的分选性和 压密、胶结情况有关。松散沉积物的孔隙率一般很大，可达20%-60%
沉积物的孔隙率范围
沉积物
孔隙率(％)
分选好的砂或砾 砂砾混合物 粉砂 粘土
25-50 20-35 35-50 35-60
达西定律
1856年法国学者 Darcy对砂土的渗 透性进行研究
渗透试验
结论：
水在土中的渗透速度与试 样的水力梯度成正比
达西定律
v=KI
水力梯度，即沿渗流方向 单位距离的水头损失
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
§5.2
地下水类型及其主要特征
5.2.1 地下水类型
地下水起源分类
动画
渗 透 水
大气降水 冰雪溶水 地表水 渗入地下 聚集的水
凝 结 水
水蒸气 凝结后 渗入地下 的水
受地形和 河流位置
的影响
受底板隔水 层高度变化
的影响
受含水介质 渗透性变化
的影响
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
潜水的补给和排泄
补给源： 大气降水、地表水、深层地下水及凝结水， 其中大气降水是主要来源。
工程地质地下水的地质作用ppt课件
59-27
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
潜水的补给
含水层中地下水从外部（如大气降水、 地表水等）获得大量补充的过程称为地下水 的补给。
59-29
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
59-24
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
⑷当岩层透水性变好，潜水面坡度变缓。
岩层透水性的影响
59-25
潜水等水位线图
潜水等水位线图是根据所在地区各水文地质点（井、 钻孔、试坑和泉等），在大致相同的时间内所测得的潜 水面的水位标高编制而成的。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
承压盆地
此类承压水的水位受到气候及地形的控制， 往往具有较好的径流条件。
59-38
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
（一）地下水按埋藏条件分类及其特征
包气带水 潜水 承压水
59-17
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
包气带水 是指存在于地面以下包气带中的水。
59-18
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
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第五章 地下水
本章提要
赋予地壳岩石层空隙中各种形式的水系统 为地下水，其中可在重力作用下运动的地下水 又称重力水。本章着重阐述了岩石（层）的水 理性质，重力水的类型及其特征、循环与运动； 扼要介绍了地下水引发的工程和环境问题及其 防治措施。
1
第五章 地下水
§5～1 地下水的基本概念 §5～2 地下水的类型 §5～3 地下水的补给、径流与排泄
酸盐而使水失去的Ca2+、Mg2+数量 永久硬度：煮沸时仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量
9
地下水对建筑材料的腐蚀性
溶出侵蚀：混凝土中Ca(OH)2成分被水溶解。 碳酸侵蚀：含侵蚀性co2的水溶解混凝土中的钙质而 使混凝土崩解。 硫酸盐侵蚀：水中SO4-2与混凝土作用生成新的化合 物，由于体积膨胀而胀裂。 酸性侵蚀：PH值低的酸性水对混凝土具腐蚀性。 镁盐侵蚀：水中镁盐与混凝土作用后生成化合物溶 解于水。
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三、地下水的物理化学性质
地下水的物理性质：温度、颜色、透明度、气味、味道、导电 性、放射性等
地下水的化学成分：气体成分、离子成分、胶体成分与有机质
气体成分 O2 H2S CO2
离子成分
ClSO4-2 HCO3Na+ K+ Ca+2 Mg+2
化学性质 PH值 矿化度 硬度
8
①矿化度：水中所含离子、分子及化合物的总量称为水的总矿化度，g/l
孔隙度 n Vn 100%
V
n的大小取决于岩石的密实度、分选性及颗粒形状、 胶结程度
4
2、裂隙
坚硬岩石受地壳运动及其它内外力地质作用的影响产 生的空隙
裂隙率
Kt
Vt V
100%
Vt—裂隙体积 V—包括裂隙在内的岩石总体积
5
3、溶隙
可溶岩（石灰石、白云岩等）中的裂隙经地下水长期 溶蚀而形成的空隙
溶隙率
Kk
Vk V
100%
VK—溶隙体积 V—包括溶隙在内的岩石总体积
6
二、含水层与隔水层
岩（石）层按水理性质不同分：含水层与隔水层 含水层—能够给出并透过相当数量重力水的岩层。
1、空隙存在并充满足够的水； 3、有补给来源 2、重力水能在空隙中自由运动； 隔水层—不能给出并透过水的岩层。
水量小；渗透性差，如粘土 滞水层：弱透水的岩土层
18
3.承压水(pressure water)
充满于两个隔水层之间的含水层中承受水压力的重力水 承压水的形成取决于地质构造条件—向斜（盆地）和单斜构造 （1）向斜盆地（自流盆地）
补给区
承压区 自流区
图示一
图示二
排泄区
19
承压含水层局部
承压水特征：不具 自由水面，并承受 一定的水头压力。 分布区和补给区不 一致。动态变化较 稳定。不易受地面 污染。
特征：接近地表，接受大气降水补给， 以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。 动态变化很不稳定。 工程意义：常始料不及涌入基坑（离 地表最近）。供水意义不大（局部分 布）。 在寒冷地区易引起道路冻胀和翻浆. 土空隙中充满水的地带称为饱和带，此带中水称为饱和带水 饱和带以上未被水充满的地带称为包气带，包气带中水称包气带水 14
2
§5～1 地下水的基本概念
一、岩石的空隙
地表10km以上范围，有空隙; 浅部1～2km范围，空隙普遍。 岩石空隙是地下水储存场所，也是渗透通道
空隙的多少、大小
决定
及其分布规律
地下水分布与渗 透特点
1.松散沉积物中的孔隙
按成因空隙分
2.坚硬岩石中的裂隙
3.可溶性岩石中的溶隙
3
1、孔隙 松散岩石（粘土、砂石、砾石等）中颗粒或颗粒集 合体之间存在的空隙。
2、潜水(phreatic water)
埋藏在地面以下第一个 稳定隔水层之上具自由水 面的重力水。
特征：与大气相通，具 自由水面，补给区与分布 区一致，动态受气候影响 较大。潜水面形状受地形 影响。
自由水面
1－砂层 2－隔水层 3－含水层 4－潜水面 5－基准面
15
潜水等水位线：潜水面上标高相等各点的连线，由 人工露头、天然露头测定 等水位线图用途： 可解决如下问题： (1) 确定潜水流向 (2) 确定潜水的水力坡度
承压水等水压线图用途： a承压水位埋深 b承压水头大小 c含水层埋深
虚线－潜水等水位线 实线－地形等高线
16
(3)确定潜水与地表水之间关系
若潜水流向指பைடு நூலகம்河水，则潜水补给河水
若潜水流向背向河水，则河水补给潜水
若河流一侧潜水流向指向河水，另一侧潜水流向背向河水，则 河流一侧为潜水补给河水，而另一侧为河水补给潜水
潜水补给河流
河流补给潜水
单侧补给
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(4)确定潜水的埋藏深度
20
（2）单斜构造（自流斜地） 两种情况：
（a）断块构造
断层带透水
（补给、排泄不同）
断层带不透水
（补给、排泄相同）
21
（b）含水层岩性相变
下部尖灭
22
承压水等水压线图
承压水等水压线图——承压水面上高程相等点的连线图 需附地形等高线和隔水顶板等高线
（a）等水压线图
（b）水文地质剖面
1-地形等高线；2-承压含水层顶板等高线；3-等水压线 ；4承压水位线；5-承压水流 向；6-自流区；7-井；8-含水层；9-隔水层；10-干井；11-非自流井；12-自流井 23
10
§5～2 地下水的类型
地下水按埋藏条件和含水层空隙性质综合分类
11
12
地下水埋藏类型
承压水：充满于两个隔水层间的含水层 潜水：地表下第一个连续隔水层之上具有自由水面的重力水 上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水
13
一、上层滞水、潜水、承压水
1、上层滞水(perch ground water) ：包气带中聚集在 局部隔水层之上的重力水.
低矿化度水：主要含HCO3中等矿化度水：主要含SO42高矿化度水：主要含cl-
②PH值
PH值 酸碱度
<5 强酸性
5-7 弱酸性
7 中性
7-9 弱碱性
>9 强碱性
③硬度：取决于水中所含Ca2+、Mg2+的含量
总硬度：未煮沸时Ca2+、Mg2+的总含量 暂时硬度：煮沸时水中一部分Ca2+、Mg2+因失去CO2生成沉淀碳
某点地形等高线标高与潜水等水位线标高之差
(5)确定泉或沼泽的位置
在潜水等水位线与地形等高线高程相等处，潜水出露为泉或沼泽
(6)推断给水层的岩性或厚度的变化
若等水位线由密（富含潜水）变疏（少量潜水）表明含水层透水性好 或含水层变厚
(7)确定给水和排水工程位置
水井应布置在地下水流汇集的地方，排水沟应布置在垂直水流的方向 上
本章提要
赋予地壳岩石层空隙中各种形式的水系统 为地下水，其中可在重力作用下运动的地下水 又称重力水。本章着重阐述了岩石（层）的水 理性质，重力水的类型及其特征、循环与运动； 扼要介绍了地下水引发的工程和环境问题及其 防治措施。
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第五章 地下水
§5～1 地下水的基本概念 §5～2 地下水的类型 §5～3 地下水的补给、径流与排泄
酸盐而使水失去的Ca2+、Mg2+数量 永久硬度：煮沸时仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量
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地下水对建筑材料的腐蚀性
溶出侵蚀：混凝土中Ca(OH)2成分被水溶解。 碳酸侵蚀：含侵蚀性co2的水溶解混凝土中的钙质而 使混凝土崩解。 硫酸盐侵蚀：水中SO4-2与混凝土作用生成新的化合 物，由于体积膨胀而胀裂。 酸性侵蚀：PH值低的酸性水对混凝土具腐蚀性。 镁盐侵蚀：水中镁盐与混凝土作用后生成化合物溶 解于水。
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三、地下水的物理化学性质
地下水的物理性质：温度、颜色、透明度、气味、味道、导电 性、放射性等
地下水的化学成分：气体成分、离子成分、胶体成分与有机质
气体成分 O2 H2S CO2
离子成分
ClSO4-2 HCO3Na+ K+ Ca+2 Mg+2
化学性质 PH值 矿化度 硬度
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①矿化度：水中所含离子、分子及化合物的总量称为水的总矿化度，g/l
孔隙度 n Vn 100%
V
n的大小取决于岩石的密实度、分选性及颗粒形状、 胶结程度
4
2、裂隙
坚硬岩石受地壳运动及其它内外力地质作用的影响产 生的空隙
裂隙率
Kt
Vt V
100%
Vt—裂隙体积 V—包括裂隙在内的岩石总体积
5
3、溶隙
可溶岩（石灰石、白云岩等）中的裂隙经地下水长期 溶蚀而形成的空隙
溶隙率
Kk
Vk V
100%
VK—溶隙体积 V—包括溶隙在内的岩石总体积
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二、含水层与隔水层
岩（石）层按水理性质不同分：含水层与隔水层 含水层—能够给出并透过相当数量重力水的岩层。
1、空隙存在并充满足够的水； 3、有补给来源 2、重力水能在空隙中自由运动； 隔水层—不能给出并透过水的岩层。
水量小；渗透性差，如粘土 滞水层：弱透水的岩土层
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3.承压水(pressure water)
充满于两个隔水层之间的含水层中承受水压力的重力水 承压水的形成取决于地质构造条件—向斜（盆地）和单斜构造 （1）向斜盆地（自流盆地）
补给区
承压区 自流区
图示一
图示二
排泄区
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承压含水层局部
承压水特征：不具 自由水面，并承受 一定的水头压力。 分布区和补给区不 一致。动态变化较 稳定。不易受地面 污染。
特征：接近地表，接受大气降水补给， 以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。 动态变化很不稳定。 工程意义：常始料不及涌入基坑（离 地表最近）。供水意义不大（局部分 布）。 在寒冷地区易引起道路冻胀和翻浆. 土空隙中充满水的地带称为饱和带，此带中水称为饱和带水 饱和带以上未被水充满的地带称为包气带，包气带中水称包气带水 14
2
§5～1 地下水的基本概念
一、岩石的空隙
地表10km以上范围，有空隙; 浅部1～2km范围，空隙普遍。 岩石空隙是地下水储存场所，也是渗透通道
空隙的多少、大小
决定
及其分布规律
地下水分布与渗 透特点
1.松散沉积物中的孔隙
按成因空隙分
2.坚硬岩石中的裂隙
3.可溶性岩石中的溶隙
3
1、孔隙 松散岩石（粘土、砂石、砾石等）中颗粒或颗粒集 合体之间存在的空隙。
2、潜水(phreatic water)
埋藏在地面以下第一个 稳定隔水层之上具自由水 面的重力水。
特征：与大气相通，具 自由水面，补给区与分布 区一致，动态受气候影响 较大。潜水面形状受地形 影响。
自由水面
1－砂层 2－隔水层 3－含水层 4－潜水面 5－基准面
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潜水等水位线：潜水面上标高相等各点的连线，由 人工露头、天然露头测定 等水位线图用途： 可解决如下问题： (1) 确定潜水流向 (2) 确定潜水的水力坡度
承压水等水压线图用途： a承压水位埋深 b承压水头大小 c含水层埋深
虚线－潜水等水位线 实线－地形等高线
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(3)确定潜水与地表水之间关系
若潜水流向指பைடு நூலகம்河水，则潜水补给河水
若潜水流向背向河水，则河水补给潜水
若河流一侧潜水流向指向河水，另一侧潜水流向背向河水，则 河流一侧为潜水补给河水，而另一侧为河水补给潜水
潜水补给河流
河流补给潜水
单侧补给
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(4)确定潜水的埋藏深度
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（2）单斜构造（自流斜地） 两种情况：
（a）断块构造
断层带透水
（补给、排泄不同）
断层带不透水
（补给、排泄相同）
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（b）含水层岩性相变
下部尖灭
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承压水等水压线图
承压水等水压线图——承压水面上高程相等点的连线图 需附地形等高线和隔水顶板等高线
（a）等水压线图
（b）水文地质剖面
1-地形等高线；2-承压含水层顶板等高线；3-等水压线 ；4承压水位线；5-承压水流 向；6-自流区；7-井；8-含水层；9-隔水层；10-干井；11-非自流井；12-自流井 23
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§5～2 地下水的类型
地下水按埋藏条件和含水层空隙性质综合分类
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地下水埋藏类型
承压水：充满于两个隔水层间的含水层 潜水：地表下第一个连续隔水层之上具有自由水面的重力水 上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水
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一、上层滞水、潜水、承压水
1、上层滞水(perch ground water) ：包气带中聚集在 局部隔水层之上的重力水.
低矿化度水：主要含HCO3中等矿化度水：主要含SO42高矿化度水：主要含cl-
②PH值
PH值 酸碱度
<5 强酸性
5-7 弱酸性
7 中性
7-9 弱碱性
>9 强碱性
③硬度：取决于水中所含Ca2+、Mg2+的含量
总硬度：未煮沸时Ca2+、Mg2+的总含量 暂时硬度：煮沸时水中一部分Ca2+、Mg2+因失去CO2生成沉淀碳
某点地形等高线标高与潜水等水位线标高之差
(5)确定泉或沼泽的位置
在潜水等水位线与地形等高线高程相等处，潜水出露为泉或沼泽
(6)推断给水层的岩性或厚度的变化
若等水位线由密（富含潜水）变疏（少量潜水）表明含水层透水性好 或含水层变厚
(7)确定给水和排水工程位置
水井应布置在地下水流汇集的地方，排水沟应布置在垂直水流的方向 上