含水层隔水层与水文地质单元

含水层、隔水层与水文地质单元
一、含水层与隔水层
(一)含水层与隔水层的基本概念
地壳浅表部的岩石，大都呈层状分布，所有的松散岩层和固结的沉积岩都基本如此，部分变质岩和岩浆岩也属此种情况。

松散岩层中，同一岩性单元其孔隙分布均匀、彼此连通；固结的坚硬岩层，如果发育的裂隙或溶隙在整层说来，密集和均匀的程度比较一致，连通性也好，宏观地看上述岩层整体上具有透水性，因此，它们首先是透水层，能够接受水的渗入；然而，岩层的透水性强弱也是不同的，例如，松散的透水层的下部为透水性极弱的另一岩性单元或者坚硬岩石的深部裂隙较上部十分微弱。

于是，渗入上部岩层的水在下部受到阻止而在上部透水层中聚集起来，形成一定厚度，并出现地下水面，水面下岩石空隙被水饱和，这部分透水层即可成为含水层；另一方面，作为含水层，其所赋存的水量在生产上要有一定意义，所以含水层的确切定义应该是位于地下水面以下，能够透过和给出相当数量地下水的岩层。

而厢水层则是不能透过和给出水，或透过和给出的水量甚少，对实际目的意义不大的岩层。

在理解含水层和隔水层基本概念时，首先应明确它们的区分不在于含不含水，而在于水的存在形式。

帖土层虽然含水但几乎都是结合水，不受重力支配，常温常压下不能透水，因而是隔水层；空隙大的岩层中，主要是重力水，故为含水层。

其次，在划分含水层与隔水层时，要注意其相对性和用于实际目的的针对性，以供水为例，对能够给出和透过十分有限水量的岩层，若在水源充沛、需水量很大的地区，可不划归含水层，但是，如果该岩层是在水源极其区乏、需水量不大的地区，就可以列入含水层，可资利用。

再例如，粗砂层中的泥质粉砂夹层，显然可视为隔水层，但如果泥质粉砂是夹在粘土层中，就可将其视为含水层，这就是含水层与隔水层划分的相对性。

僵化地规定出绝对的定量界限井据此加以划分，则往往脱离实际，不利于生产。

是不可取的。

最后，还应考虑到，实际工作中由于某些条件的改变，隔水层向含水层的转化，如通常情况下，粘土层为隔水层，但在较大水头差的条件下，部分结合水也要发生运动，从而可以透过和给出水量，故应视为含水层或透水层了，对这种兼具隔水、含水性能在条件变化时又能转化的岩层，可称作半含水层或半隔水层。

岩层透水性在不同方向上存在明显的差异，这就是所谓透水性的各向异性。

如果透水性在同一方向基本是相同的，则称该岩层为均质岩层，严格说这实际上是不存在的，只能为计算方便概化为均质岩层。

否则称为非均质岩层。

对于均质岩层、
若渗透系数小于o．o01m／a，在生产上一般均可划归隔水层。

对于含水层，有时按所给出水量大小划分为不同等级，以示含水层富水性的强弱，如，1g80年出版的全国水文地质图集就规定了划分的等级和原则，对于平原地区松散含水层，以8英寸口径的钻孔单位涌水量(见第三章)为依据划分如下；
富水性极弱的含水层＜1
富水性弱的含水层1—5
富水性中等的合水层i—lo
富水性强的含水层10一30
宫水性极强的含水层＞30
对于山区坚硬岩石含水层，可用平水年
富水性弱的含水层＜5
富水性中等的含水层5—30
富水性强的含水层＞30
(二)含水段、含水岩组、含水带
岩石虽呈层状分布，但其中的空隙却集中发育局部的一定范围；或者空隙虽然发育比较均匀，但其单层厚度很薄，且多次间隔重复出现；或者裂隙受构造控制，穿越不同时代岩生各异的地层；或者岩石非成层分布。

上述种种情形均可具备透水和给出水的能力，若仍冠以含水层之称，即不贴切，又往往给实际工作带来不便，同时也不便于区分各自特征。

含水段、含水岩组和含水带正是考虑这种情况提出来的。

1．含水段
对于垂向上空隙发育不均，且厚度相当大的单一岩性岩层，可在剖面上根据富水性的强弱划分出若干含水段。

如河北某地奥陶系石灰岩，总厚度达数百米，根据岩溶发育特征和富水性划分出强含水段、弱含水段和隔水段，从而为解决矿山疏干排水设计提供了准确可靠的资料。

2．含水岩组
在第四纪松散堆积物分布的河谷、平原或盆地，松散岩层的结构极为复杂，岩性、厚度多变，虽然可以区别出厚度不大、层次众多的含水层和隔水层，但在实际工作中，对这些层独立逐个加以研究不仅是不必要的，也是不可能的，而把这些层按照一定原则组合成岩组(二个以上岩层的空间组合)，把每一岩组作为一个整体来研究，则更符合客观实际。

如果该岩组，以含水层为主，并且具有统一
的水力联系，各分层的水化学特征一致，则称这类岩组为含水岩组。

同一含水岩组内部各含水层间一般应存在重力水的直接联系，含水岩组问应该有一个完整的区域性隔水层将其截然分开。

一般地说，含水岩组应具备如下条件：
(1)各单层之间应具有统一的水力联系；
(2)属于同一水文地球化学环境、具有相同的水化学特征；
(3)各层在地质上应有统一成因联系，属于同一地层单位。

这种情况同样适合于基岩岩层。

如我国北方石盒子组砂岩与页岩互层重复十次之多是按含水岩组(或隔水岩组)加以考虑的。

3．含水带
裂隙或溶隙集中发育的断裂带、接触带在水平方向上宽度有限，而在顺走向和深度上延伸较远，穿越不同时代不同岩性的岩石，构成带状含水空间。

一般将这一带状含水空间称为含水带。

另外，有些专业义献从地质构造控制地下水的赋存和运动出发，提出蓄水构造的概念和理论。

蓄水构造是指由透水层与隔水层相互结合而构成的能够富集相储存地下水的地质构造。

这一理论避免了单纯从含水层概念去认识地下水的局限性，阐明了含水层与隔水层互相依存对立统一的关系，把含水层、隔水层、补给、排泄作为相互联系的整体来进行研究，并认为这是发展基岩水文地质科学的重要途径之一。

在另一些文献中，提出关于含水系统的概念，例如，松散堆积物中，属于同时期同一水流系统的沉积物，随着环境递变，在不同部位其成因类型也不尽相同，但其中粗粒物质的分布还是连续的，其中所赋存的水具有密切的联系，构成统一的孔隙含水泵统，显然，此时按各成因类型的含水层分别研究，就人为地把一个互相联系的整体支解了，只有按含水系统来研究，才能得出正确结论。

以上二种概念，可在学习中参考。

含水系统的概念是当代水文地质学的新动向，并已用于实践，需要时，可参阅有关文献。

二、水文地质单元
汇集于某一排泄区的全部地下水流，构成一个地下水流系统。

该系统内地下水的集水范围称作地下水域。

它是以地下隔水边界和不同水域间的分水岭为界的立体空间。

这一空间范围不是固定的，在人为条件下，会发生变化*例如，山西省舀县霍山东侧岩溶含水地块以下古生界石灰岩为含水层，西侧以太古界变质岩为隔水边界，东侧以上古生界砂页岩为隔水边界；按照蓄水构造的概念，本含水地块为一单斜蓄水构造(图2·7)。

在蓄水构造南北两端，各有一个岩溶大泉，南
泉名曰广胜寺泉，流量4．5m2／s，汇水面积750km2，北泉名曰洪山泉，流量1．5m2／s，汇水面积250km2。

按照地下水流动系统的概念，两泉集水范围分别为两个地下水域。

中间以花坡以南1．5km处的地下水位分水岭(与地表分水蛤基本吻合)为界。

象这样的苦水构造就是一个水文地质单元，南北两个水域则为次一级的水文地质单元。

这就是说，一个水文地质单元，可以是一个地下水域，也可以是一个苦水构造，这里一个苦水构造含着两个地下水域。

一个完整的独立的水文地质单元，虽然可大可小，但都要由四个基本要家组成，即含水层，相对隔水层、补给区和排泄区。

一个地下水域也可能包括互有联系的苦水构造，则此时该水域为一个水文地质单元，而蓄水构造则降为次一级的水文地质单元了。

水文地质单元的范围是由水文地质边界确定的。

水文地质边界可分地形边界(地表或地下水分水岭等)，地质边界(隔水层或阻水岩体等)，水文边界(地表水体、泉水等)和人工边界(抽、注水井、排水坑道等)。

由以上所述可知，水文地质单元既可以是具有统一补给、径流和排泄的单元(如地下水域)，也可以是具有隔水或相对隔水边界的沉积单元和构造单元(如蓄水构造，孔隙含水系统)，其中的地下水具有不同程度的联系。

水文地质生产工作中，具体的工程对象往往是处在主要的含水层或其局部范围内。

这就要求不能简单地只从局部考虑，而要从水文地质单元整体出发，作全面系统的调查和研究，只有这样才能避免片面性，切实保证工程质量。