地下水的结构与运动
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溶洞等）。
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• 孔隙度——孔隙体积与岩土体积之比 • 孔隙率—— 孔隙数量多少
（孔隙率大并不表示孔隙也大）
✓ 孔隙的大小与岩土颗粒粗细有关，通常颗粒粗则孔 隙大，颗粒细则孔隙小；
✓ 细颗粒岩土表面积大，孔隙率大： 如粘土孔隙率：45-55％；砾百度文库平均孔隙率：27％。
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2、含水介质的水理性质
第五章 地下水的结构与运动
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• 地下水:存在于地 表以下岩（土）层 空隙中的各种不同 形式水的统称。
• 地下水系统是自然 界水循环大系统的 重要亚系统。
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第一节 地下水系统的组成与结构 第二节 地下水类型
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第一节 地下水系统的组成与结构
• 地下水由于埋藏于地下岩土的空隙之中，因 而其分布、运动和水的性质，要受到岩土的 特性以及贮存它的空间特性的深刻影响。
仍然保持一定水分的能力。 • 持水度大小取决于岩土颗粒表面对水分子的吸附能力。
3）给水性（给水度） • 指饱水岩土在重力作用下能自由排出水的性能。
岩土持水度 + 给水度 = 容水度（或孔隙度）
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4）透水性（渗透系数）
• 渗透系数：在一定条件下岩土允许水通过的性能。 • K值：岩土空隙的直径大小、连通性，空隙多少。
• 与地表水系统相比，表现出立体结构的特点。
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主要内容
一、地下水的贮存空间 二、地下水流系统 三、地下水系统垂向结 构
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一、地下水的贮存空间 （一）含水介质、含水层和隔水层
岩石、土壤的固体骨架间存在着形状不 一、大小不等的孔隙、裂隙或溶隙，其中有的含 水，有的不含水，有的虽然含水却难以透水。 • 既能透水，又饱含水的多孔介质称为含水介质;
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（二）含水介质的空隙性与水理性
1、含水介质的空隙性：
空隙的多少、大小、均匀程度、连通情况， 直接决定了地下水的埋藏、分布和运动特性。
连通性好
① 孔隙——松散沉积物颗粒之间的空隙； 分布不均匀 ② 裂隙——坚硬岩石因破裂产生的空隙； 连通性差 ③ 溶隙——可溶性岩石中的空隙（包括巨大的溶穴，
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二、地下水流系统
（一）地下水流系统的基本特征
与地表水系相比较，地下水流系统具有如下的特征： 1、空间上的立体性： ➢地表江河水系：呈平面状态展布； ➢地下水流系统：自地表面起可直指地下几百上千米 深处，形成空间立体分布，呈现自上到下多层次结构。
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2、流线组合的复杂性和不稳定性 ：
地表水系：一般由一条主流和若干等级的支流组合而成； 地下水流系统：众多的流线组合而成，难以区别主流和支
➢ 地表水：流动受地形控制，其流域范围以地形分 水岭为界，主要表现为平面形态；
➢ 地下水域：受岩性地质构造控制，并以地下的隔 水边界及水流系统之间的分水界面为界，往往涉 及很大深度，表现为立体的集水空间。
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• 通常，每一个地下水域在地表上均存在相应的补 给区与排泄区；
• 补给区——地表水不断地渗入地下，地面常 呈干旱缺水状态；
• 如：粘土孔隙度很大，但孔隙直径很小，水在这些 微孔中运动时，由于水与孔壁的摩阻力大而难以通 过，而且还由于粘土颗粒表面吸附形成一层结合水 膜，这种水膜几乎占满了整个孔隙，使水更难通过。
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（三）蓄水构造 蓄水构造体需具备3个基本条件：
1、要有透水的岩层或岩体所构成的蓄水空间； 2、有相对的隔水岩层或岩体构成的隔水边界； 3、具有透水边界，补给水源和排泄出路。
面出露地表，所以地下水承层压次水结带构不明显。
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第二节 地下水类型 （一）按地下水的贮存埋藏条件分类
1. 包气带水 结合水（吸湿水、薄膜水） 毛管水（毛管悬着水、毛管上升水） 重力水（上层滞水、渗透重力水）
2. 饱水带水 潜水 承压水
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（二）按岩土的贮水空隙的差异分类 1. 孔隙水 2. 裂隙水 3. 岩溶水
（2）垂直剖面：愈近表层，含水率变化愈大，逐渐 向下，含水率变化趋于稳定而有规律。
（3）含水率变化与岩土结构，颗粒机械组成（岩土 孔隙大小和孔隙度）有关。
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• 含水层：指贮存有地下水，在自然状态或人为条件 下，能够流出地下水来的岩体。
如砂层、砂砾石层等。
• 含水带：有的含水岩体呈带状、脉状甚至是块状， 也称为含水体或含水岩组。
• 隔水层：对于那些虽然含水，但几乎不透水或透水 能力很弱的岩体。
如质地致密的火成岩、变质岩，以及孔隙细小的页岩和粘 土层。
• 排泄区——地下水流出，增加了地面上的水 量，呈现相对湿润的状态。
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三、地下水系统垂向结构 地下水垂向层次结构（空间立体性）：
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地下水层次结构的基本模式，各地区发育不一致： ➢ 包在气严带重干旱土的壤沙水漠带地区，包气结带合很水（厚吸，湿饱水和、水薄带膜水）
深埋在地下，甚至基中本间不过存渡在带； 在多雨的湿润地区，毛尤细其水是带在毛地管下水水排泄不畅的 ➢ 饱低和洼水易带涝地带潜，水包带气带往往很重薄力，水甚（潜至水地、下承潜压水水）
1）容水性（容水度） • 容水度——岩土空隙能够容纳一定水量的性能。
• 容水度值的大小： ➢ 岩土空隙的多少 ➢ 水在空隙中充填的程度
如全部空隙被水充满，则容水度在数值上等于孔隙度；对 于具有膨胀性的粘土，充水后其体积会增大，所以容水度 可以大于孔隙度。
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2）持水性（持水度） • 饱水岩土在重力作用下排水后，依靠分子力和毛管力
流，具有多变性和不稳定性。
3、流动方向上的下降与上升的并存性：
地表江河水流：自高向低； 地下水流：补给区下降，排泄区常为上升，甚至形成喷泉。
4、地下水涉及的范围一般比较小，不像地表江河那样组
合成面积广大的大流域系统。
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（二）地下水域
• 地下水域——地下水流系统的集水区域。
• 它与地表水的流域存在明显区别：
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二、包气带水
包气带水：贮存在地下自由水面以上包气带中的水。
❖ 吸湿水、薄膜水、毛细水、汽态水、过路的重
力渗入水以及上层滞水。
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1.包气带水的主要特征：
（1）含水率和分布受气象因素影响，呈季节性变化。
① 多雨季节，雨水大量入渗，包气带含水率显著增加； ② 干旱月分，土壤蒸发强烈，包气带含水量迅速减少。
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• 孔隙度——孔隙体积与岩土体积之比 • 孔隙率—— 孔隙数量多少
（孔隙率大并不表示孔隙也大）
✓ 孔隙的大小与岩土颗粒粗细有关，通常颗粒粗则孔 隙大，颗粒细则孔隙小；
✓ 细颗粒岩土表面积大，孔隙率大： 如粘土孔隙率：45-55％；砾百度文库平均孔隙率：27％。
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2、含水介质的水理性质
第五章 地下水的结构与运动
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• 地下水:存在于地 表以下岩（土）层 空隙中的各种不同 形式水的统称。
• 地下水系统是自然 界水循环大系统的 重要亚系统。
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第一节 地下水系统的组成与结构 第二节 地下水类型
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第一节 地下水系统的组成与结构
• 地下水由于埋藏于地下岩土的空隙之中，因 而其分布、运动和水的性质，要受到岩土的 特性以及贮存它的空间特性的深刻影响。
仍然保持一定水分的能力。 • 持水度大小取决于岩土颗粒表面对水分子的吸附能力。
3）给水性（给水度） • 指饱水岩土在重力作用下能自由排出水的性能。
岩土持水度 + 给水度 = 容水度（或孔隙度）
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4）透水性（渗透系数）
• 渗透系数：在一定条件下岩土允许水通过的性能。 • K值：岩土空隙的直径大小、连通性，空隙多少。
• 与地表水系统相比，表现出立体结构的特点。
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主要内容
一、地下水的贮存空间 二、地下水流系统 三、地下水系统垂向结 构
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一、地下水的贮存空间 （一）含水介质、含水层和隔水层
岩石、土壤的固体骨架间存在着形状不 一、大小不等的孔隙、裂隙或溶隙，其中有的含 水，有的不含水，有的虽然含水却难以透水。 • 既能透水，又饱含水的多孔介质称为含水介质;
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（二）含水介质的空隙性与水理性
1、含水介质的空隙性：
空隙的多少、大小、均匀程度、连通情况， 直接决定了地下水的埋藏、分布和运动特性。
连通性好
① 孔隙——松散沉积物颗粒之间的空隙； 分布不均匀 ② 裂隙——坚硬岩石因破裂产生的空隙； 连通性差 ③ 溶隙——可溶性岩石中的空隙（包括巨大的溶穴，
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二、地下水流系统
（一）地下水流系统的基本特征
与地表水系相比较，地下水流系统具有如下的特征： 1、空间上的立体性： ➢地表江河水系：呈平面状态展布； ➢地下水流系统：自地表面起可直指地下几百上千米 深处，形成空间立体分布，呈现自上到下多层次结构。
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2、流线组合的复杂性和不稳定性 ：
地表水系：一般由一条主流和若干等级的支流组合而成； 地下水流系统：众多的流线组合而成，难以区别主流和支
➢ 地表水：流动受地形控制，其流域范围以地形分 水岭为界，主要表现为平面形态；
➢ 地下水域：受岩性地质构造控制，并以地下的隔 水边界及水流系统之间的分水界面为界，往往涉 及很大深度，表现为立体的集水空间。
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• 通常，每一个地下水域在地表上均存在相应的补 给区与排泄区；
• 补给区——地表水不断地渗入地下，地面常 呈干旱缺水状态；
• 如：粘土孔隙度很大，但孔隙直径很小，水在这些 微孔中运动时，由于水与孔壁的摩阻力大而难以通 过，而且还由于粘土颗粒表面吸附形成一层结合水 膜，这种水膜几乎占满了整个孔隙，使水更难通过。
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（三）蓄水构造 蓄水构造体需具备3个基本条件：
1、要有透水的岩层或岩体所构成的蓄水空间； 2、有相对的隔水岩层或岩体构成的隔水边界； 3、具有透水边界，补给水源和排泄出路。
面出露地表，所以地下水承层压次水结带构不明显。
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第二节 地下水类型 （一）按地下水的贮存埋藏条件分类
1. 包气带水 结合水（吸湿水、薄膜水） 毛管水（毛管悬着水、毛管上升水） 重力水（上层滞水、渗透重力水）
2. 饱水带水 潜水 承压水
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（二）按岩土的贮水空隙的差异分类 1. 孔隙水 2. 裂隙水 3. 岩溶水
（2）垂直剖面：愈近表层，含水率变化愈大，逐渐 向下，含水率变化趋于稳定而有规律。
（3）含水率变化与岩土结构，颗粒机械组成（岩土 孔隙大小和孔隙度）有关。
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• 含水层：指贮存有地下水，在自然状态或人为条件 下，能够流出地下水来的岩体。
如砂层、砂砾石层等。
• 含水带：有的含水岩体呈带状、脉状甚至是块状， 也称为含水体或含水岩组。
• 隔水层：对于那些虽然含水，但几乎不透水或透水 能力很弱的岩体。
如质地致密的火成岩、变质岩，以及孔隙细小的页岩和粘 土层。
• 排泄区——地下水流出，增加了地面上的水 量，呈现相对湿润的状态。
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三、地下水系统垂向结构 地下水垂向层次结构（空间立体性）：
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地下水层次结构的基本模式，各地区发育不一致： ➢ 包在气严带重干旱土的壤沙水漠带地区，包气结带合很水（厚吸，湿饱水和、水薄带膜水）
深埋在地下，甚至基中本间不过存渡在带； 在多雨的湿润地区，毛尤细其水是带在毛地管下水水排泄不畅的 ➢ 饱低和洼水易带涝地带潜，水包带气带往往很重薄力，水甚（潜至水地、下承潜压水水）
1）容水性（容水度） • 容水度——岩土空隙能够容纳一定水量的性能。
• 容水度值的大小： ➢ 岩土空隙的多少 ➢ 水在空隙中充填的程度
如全部空隙被水充满，则容水度在数值上等于孔隙度；对 于具有膨胀性的粘土，充水后其体积会增大，所以容水度 可以大于孔隙度。
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2）持水性（持水度） • 饱水岩土在重力作用下排水后，依靠分子力和毛管力
流，具有多变性和不稳定性。
3、流动方向上的下降与上升的并存性：
地表江河水流：自高向低； 地下水流：补给区下降，排泄区常为上升，甚至形成喷泉。
4、地下水涉及的范围一般比较小，不像地表江河那样组
合成面积广大的大流域系统。
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（二）地下水域
• 地下水域——地下水流系统的集水区域。
• 它与地表水的流域存在明显区别：
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二、包气带水
包气带水：贮存在地下自由水面以上包气带中的水。
❖ 吸湿水、薄膜水、毛细水、汽态水、过路的重
力渗入水以及上层滞水。
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1.包气带水的主要特征：
（1）含水率和分布受气象因素影响，呈季节性变化。
① 多雨季节，雨水大量入渗，包气带含水率显著增加； ② 干旱月分，土壤蒸发强烈，包气带含水量迅速减少。