第讲地下水文学ppt课件
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第3章地下水的基本概念课件
3.1中箭头所指的方向即为流向。
②求潜水的水力坡度。
• ③确定潜水埋藏深度：俯视图中
等水位线与地形等高线相交之点
的二者高程差即为该点潜水的
埋藏深度。
图3.1 潜水等水位线图 1—地形等高线；2—潜水等水 位线； 3—地下水流向； 4—河流及流向；5—泉水
• ④确定潜水与地表水的关系：在经过水文地质分析，确定 潜水与地表水存在着水力联系的前提下指向地表水体，说明潜水补给地表水。相反，则说明地 表水补给潜水。 • ⑤提供合理的取水位置：取水点常设在地下水流汇集的地 方，取水构筑物排列的方向往往与地下水的流向垂直。
• 3.2.3承压水 • 充满于两个隔水层之间的含水层中的重力水，叫做承压 水。
最适宜形成承压水的地质构造条件 1.向斜盆地中的承压水。2.单斜地层中的承压水。 • 初见水位和测压水位 • 由于水的承压性，故用钻孔揭露含水层时，水位将上升到 含水层顶板以上一定高度才静止下来，形成静止水位。静止 水位也称为承压水位或称测压水位。而含水层刚被揭露时的 水位叫做初见水位，此水位就是隔水顶板底面的高程。测压 水位高于初见水位，这是承压水的重要特征之一。测压水位 高出含水层顶板底面的高程差便是承压水头。测压水位高于 地表时，钻孔就能够自喷出水。
⑥推断含水层岩性或厚度的变化：当地形坡度变化不大， 而等水位线间距有明显的疏密不等时，一种可能是含水层岩 性发生了变化；另一种可能性是岩性未变而含水层厚度有了 改变。
• 岩性结构由细变粗时，即透水性由差变好，其潜水等水位 线之间的距离相应变疏，反之则变密；当含水层厚度增大 时，等水位线间距则加大，反之则缩小。 • ⑦确定泉水出露点和沼泽化的范围：在潜水等水位线和地 形等高线相等处，是潜水面达到地表面的标志，也就是泉水 出露和形成沼泽的地点。 • 潜水在自然界分布范围大，补给来源广，所以水量一般较 丰富，特别是潜水与地表常年性河流相连通时，水量更为丰 富。加之潜水埋藏深度一般不大，因而是便于开采的供水水 源。但由于含水层之上无连续的隔水层分布，水体易受污染 和蒸发，水质容易变坏，选作供水水源时应全面考虑。
工程地质讲稿第4章地下水精品PPT课件
致流失； 要有充分的补水来源。
29.11.2020
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★隔水层——把正常水力梯度下不透水或透水相对 微弱的岩土层称为隔水层。
第2篇 岩土工程性质
第 4 章 地下水 第 5 章 土的工程性质 第 6 章 岩石及岩体的工程性质
29.11.2020
1
第4章 地下水
饮用水
工业用水
大气水
渔业
水圈
地表水（冰）
水资源
航运
地下水（冰）
矿泉水 地热水
矿业卤水
地下水——地下水是赋存于地表以下岩土空隙中的水，主要来源于大气降
水、冰雪融水、地面流水、湖水及海水等，经土壤渗入地下形成的。 地下水是宝贵的自然资源，可作生活饮用水和工农业生产用水。
影响产生的空隙
裂隙率——衡量岩石裂隙发育程度的指标称裂隙率
KT
VT V
100%
KT—裂隙率 VT—裂隙体积 V —岩石总体积(石灰岩、白云岩等)中的裂隙经地下
水流长期溶蚀而形成的空隙 溶隙率——可溶性岩石岩溶发育程度的指标为溶隙率
KK
VK V
100%
KK—溶隙率 VK—溶隙体积 V —可溶岩体积
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3
29.11.2020
4
• 贝加尔湖在俄罗斯东南部伊尔库茨克州
• 贝加尔湖是亚欧大陆最大的淡水湖。长640千米，平均宽50 千米，是世界上第七大湖泊和世界上最深的湖泊。
• 它容纳了地球全部淡水（应该指河湖的淡水）的五分之一。 相当于北美洲五大湖的总水量。（最深处达1637米，另两 资料分别为1620米、1640米,容积为2.3万立方千米）。
(d) 部分胶结的砂岩
(e) 具有裂隙的岩石
(f) 具有溶隙的可溶岩
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★隔水层——把正常水力梯度下不透水或透水相对 微弱的岩土层称为隔水层。
第2篇 岩土工程性质
第 4 章 地下水 第 5 章 土的工程性质 第 6 章 岩石及岩体的工程性质
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第4章 地下水
饮用水
工业用水
大气水
渔业
水圈
地表水（冰）
水资源
航运
地下水（冰）
矿泉水 地热水
矿业卤水
地下水——地下水是赋存于地表以下岩土空隙中的水，主要来源于大气降
水、冰雪融水、地面流水、湖水及海水等，经土壤渗入地下形成的。 地下水是宝贵的自然资源，可作生活饮用水和工农业生产用水。
影响产生的空隙
裂隙率——衡量岩石裂隙发育程度的指标称裂隙率
KT
VT V
100%
KT—裂隙率 VT—裂隙体积 V —岩石总体积(石灰岩、白云岩等)中的裂隙经地下
水流长期溶蚀而形成的空隙 溶隙率——可溶性岩石岩溶发育程度的指标为溶隙率
KK
VK V
100%
KK—溶隙率 VK—溶隙体积 V —可溶岩体积
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• 贝加尔湖在俄罗斯东南部伊尔库茨克州
• 贝加尔湖是亚欧大陆最大的淡水湖。长640千米，平均宽50 千米，是世界上第七大湖泊和世界上最深的湖泊。
• 它容纳了地球全部淡水（应该指河湖的淡水）的五分之一。 相当于北美洲五大湖的总水量。（最深处达1637米，另两 资料分别为1620米、1640米,容积为2.3万立方千米）。
(d) 部分胶结的砂岩
(e) 具有裂隙的岩石
(f) 具有溶隙的可溶岩
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
PPT课件
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
PPT课件
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
PPT课件
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
第5章--地下水概论课件
5.1 自然界中的水
3、给水性
当地下水位下降时，其下降范围内饱水岩石及相应 的支持毛细水带中的水，在重力作用下，从原先赋存的 空隙中释放出，这一现象称为岩石的给水性。
给水性在数量上用给水度表示。 给水度定义为：在单位水平面积岩层柱体中，当潜水 位下降一个单位时，在重力作用下释放出来的水量。给 水度以小数或者百分数表示。
5.2 地下水分类
5.2 地下水分类
上层滞水因完全靠大气降水和地表水体直接入渗 补给，水量受季节控制特别显著。一些范围较小的上 层滞水旱季往往干枯无水，当隔水层分布较广时可作 为小型生活用水水源。
这种水的矿化度一般较低，但因接近地表，水质 容易污染，作为饮用水源时必须加以注意。
5.2 地下水分类
5.1 自然界中的水
4、气态水、固态水
在未饱和的岩石空隙中，存在着气态水。气态水与 大气中的水汽联系紧密，随空气流动而运移，在一定温 度、压力条件下，与液态水相互转化，两者之间保持动 平衡。
岩石的温度低于0度时，空隙中的液态水转为固态水。 我国北方冬季常形成冻土。东北及青藏高原，有一部分 地下水多年中保持固态，这就是所谓的多年冻土。
三、潜水
1、潜水的特征
潜水是埋藏于地下第一个稳定隔水层之上，具有 自由表面的重力水。
它的上部没有连续完整的隔水顶板，通过上部透 水层可与地表相通，其自由表面称为潜水面。
5.2 地下水分类
图5-8
5.2 地下水分类
潜水的埋藏条件，决定了潜水具有以下特征。
（1）由于潜水面之上一般无稳定的隔水层存在，因 此具有自由表面，为无压水。有时潜水面上有局部的隔 水层，且潜水充满两隔水层之间，在此范围内的潜水将 承受静水压力，而呈现局部承压现象。
第0章 地下水水文学 绪论PPT课件
➢培养学生综合分析各种地下水问题和解决 实际问题的能力。
01 课程的目的与内容
课程的主要内容
➢通过课堂讲课、课外作业和讨论，主要传
授地下水的形成与转化、地下水的类型与 特征、饱水带及包气带中水分和溶质的运 动、地下水动态与均衡、地下水计算与评 价以及地下水资源管理与保护等有关内容。
01 课程的目的与内容
课程的成绩考核
➢总成绩包括平时成绩和期末考试成绩，平 时成绩占总成绩的20~30%，由平时作业、 出勤率和习题课的成绩组成，期末考试成 绩占总成绩的70~80%。
➢考核方式：闭卷考试
01 课程的目的与内容
教材与参考文献
➢ 教材：束龙仓，《地下水水文学》，北京：中国水 利水电出版社，2009年1月第一版；
➢ 地面沉降 ➢ 地面塌陷 ➢ 海水入侵 ➢ 土壤次生荒漠化
于开采深层承压地下水，降低 了开采含水层的水头压力，从而导致粘土(淤 泥)质隔水层及含水层中粘土(淤泥)质透镜体 被压缩，引起地面区域性下沉的现象。
地面沉降
地面沉降
张家港地面沉降
地下水水文学
Groundwater Hydrology
2013年9月
绪论
31 课程的目的与内容 2 地下水资源开发利用 3 地下水水文学的发展 34 地下水的功能与应用
01 课程的目的与内容
课程的目的
➢目的是使学生能系统地获得地下水的形成、 埋藏、交替循环等方面的理论知识；
➢要求学生掌握地下水水文学的基本概念、 基本原理和基本知识；
0.3 地下水水文学的发展
水文学发展历程
❖ 水文学的发展，大体可分为以下几个阶段： ➢ 一、萌芽时期（1400年以前） ➢ 二、奠基时期（1400～1900年） ➢ 三、应用水文学的形成（1900～1950年） ➢ 四、现代水文学时期（1950年后） ❖ 随着计算机、遥感等高新技术的应用，使水文学
01 课程的目的与内容
课程的主要内容
➢通过课堂讲课、课外作业和讨论，主要传
授地下水的形成与转化、地下水的类型与 特征、饱水带及包气带中水分和溶质的运 动、地下水动态与均衡、地下水计算与评 价以及地下水资源管理与保护等有关内容。
01 课程的目的与内容
课程的成绩考核
➢总成绩包括平时成绩和期末考试成绩，平 时成绩占总成绩的20~30%，由平时作业、 出勤率和习题课的成绩组成，期末考试成 绩占总成绩的70~80%。
➢考核方式：闭卷考试
01 课程的目的与内容
教材与参考文献
➢ 教材：束龙仓，《地下水水文学》，北京：中国水 利水电出版社，2009年1月第一版；
➢ 地面沉降 ➢ 地面塌陷 ➢ 海水入侵 ➢ 土壤次生荒漠化
于开采深层承压地下水，降低 了开采含水层的水头压力，从而导致粘土(淤 泥)质隔水层及含水层中粘土(淤泥)质透镜体 被压缩，引起地面区域性下沉的现象。
地面沉降
地面沉降
张家港地面沉降
地下水水文学
Groundwater Hydrology
2013年9月
绪论
31 课程的目的与内容 2 地下水资源开发利用 3 地下水水文学的发展 34 地下水的功能与应用
01 课程的目的与内容
课程的目的
➢目的是使学生能系统地获得地下水的形成、 埋藏、交替循环等方面的理论知识；
➢要求学生掌握地下水水文学的基本概念、 基本原理和基本知识；
0.3 地下水水文学的发展
水文学发展历程
❖ 水文学的发展，大体可分为以下几个阶段： ➢ 一、萌芽时期（1400年以前） ➢ 二、奠基时期（1400～1900年） ➢ 三、应用水文学的形成（1900～1950年） ➢ 四、现代水文学时期（1950年后） ❖ 随着计算机、遥感等高新技术的应用，使水文学
地下水的基本知识 ppt课件
PPT课件
34
PPT课件
A
135
115
埋藏深度： 某点地面 标高减去 该点潜水 位。如A 点埋藏深 度=135115=20米
35
1、地形等高线；2、等水位线；3、等埋深线；4、潜水流向；5、潜水埋藏深度
为零区（沼泽区）；6、埋深0~2m 区；7、埋深2~4m；8、埋深大于4m 区
PPT课件
36
PPT课件
牢固地吸附在土壤颗粒表面的薄层（通常只有几个水
分子厚）水膜。是一层近于固态的水。
薄膜水 吸着水
薄膜水——又叫弱结合水，是指在吸
着水层以外的液态水膜。这层水不受
重力影响，但由于引力不等薄膜水质
土粒
点可由厚的地方向薄处转移。
重力水——指在重力作用下，贮存 在岩石和土壤的非毛管孔隙中自由 运动的水。
重力水
溶隙的体积，通常 由钻孔中所取得的
岩心测量而得
V岩石总体 积
PPT课件
8
二、水在岩土中的存在形式
地 矿物结合水 壳 岩 石 中 的 水 空隙中的水
沸石水、结晶水
结构水 结合水
强结合水（吸着水） 弱结合水（薄膜水）
液态水 重力水 毛细水
固态水
气态水
PPT课件
9
吸着水——又叫强结合水，指由分子引力和静电引力
PPT课件
5
孔隙度测定方法
1、概略测定方法： n=V水/V砂
2、准确测定方法：
n=（1-δ/γ)×100%
δ—松散岩石的容重
水
γ—松散岩石的比重
3、坚硬岩石：饱和液体法
PPT课件
液 面 砂 子
6
2、裂隙：指固结的坚硬岩石在构造运动以及其他各
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。
地下水课件 第一章+第二章
各省会城市分月降雨量 月份
香 港 澳 门 台 北
4
5
6
7
8
9
10
11
12
月份
4 水土流失和泥沙淤积严重
防止过量开采地下水。 5 防止过量开采地下水。
6 水资源污染日趋严重
解决水资源危机的方法
节约用水
雨水收集利用
农业节水灌溉
废水利用、 废水利用、污水净化
跨流域调水
六、自然界的水分循环
思考以下问题
水文循环的规律 1.海洋的蒸发量大于降水量； 1.海洋的蒸发量大于降水量； 海洋的蒸发量大于降水量 2.大陆的降水量大于蒸发量； 2.大陆的降水量大于蒸发量； 大陆的降水量大于蒸发量 3.大陆外流区输入水汽量与输出水量基本 3.大陆外流区输入水汽量与输出水量基本 平衡； 平衡； 4.大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。 4.大陆内流区降水量与蒸发量基本相等。 大陆内流区降水量与蒸发量基本相等
各主要国家人均水资源情况
人 均 水 量 （ m3/人 ） 120000 100000 80000 60000 40000 20000 印度尼西亚 加拿大 俄联邦 巴西 美国 世界 日本 中国 印度 0
国别 巴西 俄联邦 加拿大 美国 印度尼西亚 中国 世界
人均水资源量 （ 方 /人 ） 人
32240 17860 104070 8952 14060 2206 8110
二 水循环的类型及层次结构
根据途径及规模： 根据途径及规模：
循 ： 生 全 海 与 地 间 水 交 过 大 环 发 于 球 洋 陆 之 的 分 换 程 点 垂 交 发 水 横 交 汽 送 径 特 ： 向 换—蒸 降 ， 向 换—水 输 及 流 循 ： 生 海 与 气 间 陆 与 气 间 水 交 过 小 环 发 于 洋 大 之 或 地 大 之 的 分 换 程
3406第六章地下水PPT课件
把基坑假想为圆形大井,其引用半径:
r0
F
F－基坑面积
35
第五节 地下水与工程建设
1. 地面沉降 2. 地面塌陷 3. 流砂 4. 管涌 5. 浮托作用 6. 基坑突涌 7. 对混凝土的侵蚀性
36
路基塌陷
浙江萧甬铁路余姚段 2005.5.11
37
渗透变形
1.流土(流砂)——在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范 围内土粒群同时发生移动的现象。
H
2
h
2 w
lg R lg rw
1 . 366 K ( 2 H S W ) S W lg R lg rw
33
承压水完整井
Q＝KAJ=2πKxM dy dx
分离变量并积分后，得：
Q 2.73K M (H hw ) lg R lg rw
2.73K MSW lg R lg rw
34
基坑涌水量计算:
19
洪积物中的孔隙水
潜水深埋带 潜水溢出带 潜水下沉带
20
北京地形和地下水分布
21
裂隙水
按成因：
•风化裂隙水 •成岩裂隙水 •构造裂隙水
按埋藏条件：
•面状裂隙水 •层状裂隙水 •脉状裂隙水
22
岩溶水
特点：空间分
布极不均匀，动 态变化强烈，流 动迅速，排泄集
中。
23
泉：地下水在地表的天然露头。
2
孔隙 裂隙
溶隙
3
第二节 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
化学性质 PH值 矿化度 硬度
4
第讲地下水文学ppt课件
水文地质与地下水
1.3 不同埋藏条件下的地下水 潜水(phreatic water)
基本概念
潜水是地表以下埋藏在饱水带中第一个具有自由水面的重力水， 参见图1—8。潜水没有隔水顶板，或只具有局部的隔水顶板，潜 水的自由水面称为潜水面(water table)。潜水面上任一点的高程
为该点的潜水位(phreatic water level)，潜水面到地表的铅垂距
四川大学水电学院
水文地质与地下水
图1-11 潜水与河 水间补排关系
图1-10 利用等水位线图求潜水 流向及水力梯度
四川大学水电学院
水文地质与地下水
1.3 不同埋藏条件下的地下水
承压水(confined water)
承压水的概念
承压水是充满于两个隔水层之间的含水层中具有静水压力 的重力水，见图1—12。如未充满水则称为无压层间水。
地下水开发利用的初始阶段(公元前5600~公元前7世纪): 主要用泉水 地下水学科创建前期(公元前7世纪~公元1800年)：井ห้องสมุดไป่ตู้ 地下水学科创建时期(1800~1940年)
代表人物：达西实验、裘布依假设、泰斯公式，深井、大规模、集中开 采地下水
现代地下水学科创立发展时期(1940年以后)
代表人物及理论：Boulton, Jacob, Neuman，计算机应用，水质模型， 科学开发地下水
地下水水文学
主讲： 教授
电话： Email:
水文地质与地下水
教材
地下水水文学
张元禧 施鑫源 合编
中国水力出版社，1998年
学时
32 学时 每周 3学时(1次),1-11周
四川大学水电学院
水文地质与地下水
主要参考书
第03讲地下水文学
浓缩作用
地下水在埋藏不深，且径流微弱时，蒸发便成 为地下水的主要排泄出路。随着水分蒸发，地 下水溶液逐渐浓缩，含盐量相对增加，这即为 浓缩作用。（结果在地表形成盐碱地）
三峡大1学9水环学院
水文地质与地下水
脱碳酸作用
水中CO2的溶解度受环境的温度和压力所控制， 当地下水温度升高或压力降低时，一部分CO2 便会从水中游离逸出，这就是脱碳酸作用，即
三峡大学9水环学院
水文地质与地下水
颜色
地下水一般是无色的，但有时由于某种离子较 多，或者富集了悬浮物和胶体物质，则可能显 示出各种颜色。如果含硫化氢呈现翠绿色；含 低铁，呈浅绿灰色；含高铁，呈黄褐色或锈色； 含硫细菌，呈现红色；含粘土，呈淡黄色；含 腐质酸，呈暗黑或黑黄灰色，等等。 用色度 衡量。
•二氧化碳(CO2) ： 地下水中的CO2有两个来
源：一是生物化学作用形成；二是深部变质 作用形成。此外，近代工业人为产生的CO2随 降水渗入地下。
三峡大1学4水环学院Fra bibliotek水文地质与地下水
地下水中主要离子成分
在天然状态下，地下水中分布最广、含量 最多的离子有以下七种：Cl-、SO42-、 HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。 含盐量低的地下水常以HCO3-、 Ca2+、 Mg2+ 为主；高含盐量的地下水则以Cl-、 Na+为主；中等含盐量的地下水中阴离子 常以SO42- 为主，主要阳离子可以是Na+， 也可以是Ca2+。 主要微量组分有Br、I、F、B、Sr、Ba等
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水文地质与地下水
蒸发凝结过程中的氢氧同位素分馏 水的蒸发、凝结是自然界氢氧同位素分馏的一种
地下水在埋藏不深，且径流微弱时，蒸发便成 为地下水的主要排泄出路。随着水分蒸发，地 下水溶液逐渐浓缩，含盐量相对增加，这即为 浓缩作用。（结果在地表形成盐碱地）
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水文地质与地下水
脱碳酸作用
水中CO2的溶解度受环境的温度和压力所控制， 当地下水温度升高或压力降低时，一部分CO2 便会从水中游离逸出，这就是脱碳酸作用，即
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水文地质与地下水
颜色
地下水一般是无色的，但有时由于某种离子较 多，或者富集了悬浮物和胶体物质，则可能显 示出各种颜色。如果含硫化氢呈现翠绿色；含 低铁，呈浅绿灰色；含高铁，呈黄褐色或锈色； 含硫细菌，呈现红色；含粘土，呈淡黄色；含 腐质酸，呈暗黑或黑黄灰色，等等。 用色度 衡量。
•二氧化碳(CO2) ： 地下水中的CO2有两个来
源：一是生物化学作用形成；二是深部变质 作用形成。此外，近代工业人为产生的CO2随 降水渗入地下。
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地下水中主要离子成分
在天然状态下，地下水中分布最广、含量 最多的离子有以下七种：Cl-、SO42-、 HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。 含盐量低的地下水常以HCO3-、 Ca2+、 Mg2+ 为主；高含盐量的地下水则以Cl-、 Na+为主；中等含盐量的地下水中阴离子 常以SO42- 为主，主要阳离子可以是Na+， 也可以是Ca2+。 主要微量组分有Br、I、F、B、Sr、Ba等
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蒸发凝结过程中的氢氧同位素分馏 水的蒸发、凝结是自然界氢氧同位素分馏的一种
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水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存 岩土的空隙性(space)
孔隙 (pore, porosity)
松散岩土中颗粒或颗粒集合体之间普遍存在着孔状空隙， 称为孔隙。
孔隙度n:单位体积岩土(包括孔隙在内)中的孔隙体积，即
n Vn 100% V
影响孔隙度的因素 颗粒压实度(图1-2) 颗粒排列方式(图1-3) 颗粒的磨圆度 颗粒的分选性 胶结程度 与颗粒大小无关(图1-4)
水文地质与地下水
1.1 自然界水的分布、循环与均衡
自然界水的分布
地球总水量140786万km3，海水137000万km3 (占97.3%)，陆地 地表水2943万km3 (2.1%) ，陆地地下水841.7万km3 (0.6%) 。
自然界水循环(hydro-cycle)
水分循环三要素：蒸发(Z)、降水(X)和径流(Y)
自然界水均衡 (water equilibrium)
水均衡：在一定时间、一定区域内，水分循环的三要素之间的 数量关系 水均衡原理：对于任一地区(系统)，在任一时间内，收入的水 量与支出的水量之间的差额必等于其蓄水量的变化。 在海洋：Z0=X0 + Y 在陆地：Zc=Xc - Y 全球： Z0 + Zc= X0 + Xc
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水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存
给水性(specific yield)
含水岩土在重力作用下能自由释出一定水量的性能
给水度：指饱水岩土在重力作用下所释出的水体积与岩土
总体积之比，在数值上它等于容水度减去持水度，也即岩 土的饱和含水率与田间持水率之差。
CwRe
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水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存
透水性(permeability )
岩土允许水体透过的性能
决定岩土透水性好坏的主要因素是空隙的大小，其次才是 空隙的数量。度量岩土透水性的指标是渗透系数K。渗透系 数愈大，表明岩土的透水性愈强，反之与地下水
1.2 地下水的赋存
支持毛细水 悬挂毛细水 孔角毛细水
气态水 固态水 其它：矿物结合水(沸石水、结晶水、结构水)
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水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存
水理性质
容水性
定义：岩土能容纳一定水量的性能,常用含水率表示。
含水率：单位体积岩土中所含水的体积(water content;
mositure content)
含水层和隔水层(aquifer & aquiclude)
含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩 层。含水层不但储存有水，而且水可以在其 中运移。隔水层则是不能透过和给出水，或 透过和给出水的数量很小的岩层。 特点
划分含水层和隔水层的标志并不在于是否含水， 关键在于所含水的性质
含水层和隔水层是相对的
常见岩土孔隙度
含泥沙砾石 部分胶结的砂岩
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水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存
四川大学水电学院
水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存
裂隙(fissure, fracture, crack )
风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙 裂隙率f：
f
Vf V
100%
溶隙(karst fissure)
地下水开发利用的初始阶段(公元前5600~公元前7世纪): 主要用泉水 地下水学科创建前期(公元前7世纪~公元1800年)：井采 地下水学科创建时期(1800~1940年)
代表人物：达西实验、裘布依假设、泰斯公式，深井、大规模、集中开 采地下水
现代地下水学科创立发展时期(1940年以后)
代表人物及理论：Boulton, Jacob, Neuman，计算机应用，水质模型， 科学开发地下水
饱和，0<S<1表示非饱和 S
Cw n
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水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存
持水性(moisture retention)
含水岩土在重力作用下释水时，由于固体颗粒表面的吸附 力和毛细力的作用，使在其空隙中能保持一定水量的性能
持水度Re：指饱水岩土在重力作用下，经过2—3天释水后， 岩土空隙中尚能保持的水体积与岩土总体积之比，这时的 岩土含水率也称为田间持水率。
地下水水文学
主讲： 教授
电话： Email:
水文地质与地下水
教材
地下水水文学
张元禧 施鑫源 合编
中国水力出版社，1998年
学时
32 学时 每周 3学时(1次),1-11周
四川大学水电学院
水文地质与地下水
主要参考书
水文地质学基础
王大纯 张人权 史毅虹
地质出版社,1986
地下水动力学
陈崇希 林敏
含水层和隔水层在一定条件下可以转化
四川大学水电学院
水文地质与地下水
导论
本课程的主要内容
地下水赋存条件(水文地质) 地下水补给、迳流与排泄 地下水动态与均衡 地下水运动 含水层参数的确定 地下水资源评价
教学方式
讲授讨论习题思考题作业 考试
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第一章 地下水及其赋存
Groundwater, subsurface water, water table
Vw 100%
V 容水度(water capacity) Cw：岩土完全饱和时所容纳的最
大水体积与岩土总体积之比。在数值上，一般与孔隙度(裂 隙率、溶隙率)相等，但对于有膨胀性的岩土，由于充水后 体积扩大，其容水度可大于孔隙度
饱和度(saturation) S：含水率与容水度的比值。S=1表示
中国地质大学出版社，1999
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绪论
水文地质与地下水
绪论
国内外开发利用地下水概况
国内
祖先5600年前采用凿井取水(浙江河姆渡)，2000多年前自贡已有深达数 百米的盐井，汉武帝时渭北高原的井渠“龙首渠”，驰名中外的“坎儿 井” 目前我国地下水资源开发
国外
地下水水文学研究的发展
溶缝、溶孔、溶洞
岩溶率Kk：
Kk
Vk V
100%
岩石裂隙
可溶岩溶隙
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水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存
水在岩土中的赋存形式
液态水
结合水：受到固相表面的吸引力大于其自身重力的那部分水 重力水：距离固相表面更远的、能在重力下运移的那部分水 毛细水：松散岩土中细小孔隙通道构成毛细管，在毛细力的 作用下，地下水沿着细小孔隙上升到一定高度，这种既受重 力又受毛细力作用的水。
水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存 岩土的空隙性(space)
孔隙 (pore, porosity)
松散岩土中颗粒或颗粒集合体之间普遍存在着孔状空隙， 称为孔隙。
孔隙度n:单位体积岩土(包括孔隙在内)中的孔隙体积，即
n Vn 100% V
影响孔隙度的因素 颗粒压实度(图1-2) 颗粒排列方式(图1-3) 颗粒的磨圆度 颗粒的分选性 胶结程度 与颗粒大小无关(图1-4)
水文地质与地下水
1.1 自然界水的分布、循环与均衡
自然界水的分布
地球总水量140786万km3，海水137000万km3 (占97.3%)，陆地 地表水2943万km3 (2.1%) ，陆地地下水841.7万km3 (0.6%) 。
自然界水循环(hydro-cycle)
水分循环三要素：蒸发(Z)、降水(X)和径流(Y)
自然界水均衡 (water equilibrium)
水均衡：在一定时间、一定区域内，水分循环的三要素之间的 数量关系 水均衡原理：对于任一地区(系统)，在任一时间内，收入的水 量与支出的水量之间的差额必等于其蓄水量的变化。 在海洋：Z0=X0 + Y 在陆地：Zc=Xc - Y 全球： Z0 + Zc= X0 + Xc
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水文地质与地下水
1.2 地下水的赋存
给水性(specific yield)
含水岩土在重力作用下能自由释出一定水量的性能
给水度：指饱水岩土在重力作用下所释出的水体积与岩土
总体积之比，在数值上它等于容水度减去持水度，也即岩 土的饱和含水率与田间持水率之差。
CwRe
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1.2 地下水的赋存
透水性(permeability )
岩土允许水体透过的性能
决定岩土透水性好坏的主要因素是空隙的大小，其次才是 空隙的数量。度量岩土透水性的指标是渗透系数K。渗透系 数愈大，表明岩土的透水性愈强，反之与地下水
1.2 地下水的赋存
支持毛细水 悬挂毛细水 孔角毛细水
气态水 固态水 其它：矿物结合水(沸石水、结晶水、结构水)
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1.2 地下水的赋存
水理性质
容水性
定义：岩土能容纳一定水量的性能,常用含水率表示。
含水率：单位体积岩土中所含水的体积(water content;
mositure content)
含水层和隔水层(aquifer & aquiclude)
含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩 层。含水层不但储存有水，而且水可以在其 中运移。隔水层则是不能透过和给出水，或 透过和给出水的数量很小的岩层。 特点
划分含水层和隔水层的标志并不在于是否含水， 关键在于所含水的性质
含水层和隔水层是相对的
常见岩土孔隙度
含泥沙砾石 部分胶结的砂岩
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1.2 地下水的赋存
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1.2 地下水的赋存
裂隙(fissure, fracture, crack )
风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙 裂隙率f：
f
Vf V
100%
溶隙(karst fissure)
地下水开发利用的初始阶段(公元前5600~公元前7世纪): 主要用泉水 地下水学科创建前期(公元前7世纪~公元1800年)：井采 地下水学科创建时期(1800~1940年)
代表人物：达西实验、裘布依假设、泰斯公式，深井、大规模、集中开 采地下水
现代地下水学科创立发展时期(1940年以后)
代表人物及理论：Boulton, Jacob, Neuman，计算机应用，水质模型， 科学开发地下水
饱和，0<S<1表示非饱和 S
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1.2 地下水的赋存
持水性(moisture retention)
含水岩土在重力作用下释水时，由于固体颗粒表面的吸附 力和毛细力的作用，使在其空隙中能保持一定水量的性能
持水度Re：指饱水岩土在重力作用下，经过2—3天释水后， 岩土空隙中尚能保持的水体积与岩土总体积之比，这时的 岩土含水率也称为田间持水率。
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教材
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张元禧 施鑫源 合编
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学时
32 学时 每周 3学时(1次),1-11周
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主要参考书
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含水层和隔水层在一定条件下可以转化
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导论
本课程的主要内容
地下水赋存条件(水文地质) 地下水补给、迳流与排泄 地下水动态与均衡 地下水运动 含水层参数的确定 地下水资源评价
教学方式
讲授讨论习题思考题作业 考试
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第一章 地下水及其赋存
Groundwater, subsurface water, water table
Vw 100%
V 容水度(water capacity) Cw：岩土完全饱和时所容纳的最
大水体积与岩土总体积之比。在数值上，一般与孔隙度(裂 隙率、溶隙率)相等，但对于有膨胀性的岩土，由于充水后 体积扩大，其容水度可大于孔隙度
饱和度(saturation) S：含水率与容水度的比值。S=1表示
中国地质大学出版社，1999
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绪论
水文地质与地下水
绪论
国内外开发利用地下水概况
国内
祖先5600年前采用凿井取水(浙江河姆渡)，2000多年前自贡已有深达数 百米的盐井，汉武帝时渭北高原的井渠“龙首渠”，驰名中外的“坎儿 井” 目前我国地下水资源开发
国外
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溶缝、溶孔、溶洞
岩溶率Kk：
Kk
Vk V
100%
岩石裂隙
可溶岩溶隙
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1.2 地下水的赋存
水在岩土中的赋存形式
液态水
结合水：受到固相表面的吸引力大于其自身重力的那部分水 重力水：距离固相表面更远的、能在重力下运移的那部分水 毛细水：松散岩土中细小孔隙通道构成毛细管，在毛细力的 作用下，地下水沿着细小孔隙上升到一定高度，这种既受重 力又受毛细力作用的水。