第五章 地下水的运动与结构讲解
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水文学-第五章 地下水的结构与运动3
松散沉积 物中孔隙
2020年2月1日
坚硬岩石 中的裂隙
5
可溶性岩 石中溶穴
（1）孔隙
砂砾石的孔隙度（porosity）
孔隙度（n）是描述松散岩石中孔隙多少的指标。
定义：某一体积岩石（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙体积所占的
比例。
n Vn 100% V
岩石名称 砾 石 粗 砂 细 砂 砂充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。倘 若含水层没有完全被水充满，且象潜水那样具有自由水面，则称为无 压层间水
（一）承压水的主要特征 ⒈承压性：承压水由于存在隔水层顶板而承受静水压力； ⒉承压水的分布区与补给区不一致； ⒊受外界的影响相对要小，动态变化相对稳定； ⒋水质类型多样，变化大
化.土壤水是农作物根系供水的来源.土壤水带中的水分形式主要有结合水、
毛管水和一些过路的性质的重力水。
----中间带：界于土壤水带的下界与毛细水带之间。中间水带的水分形式
主要有气态水、结合水和毛管水。
----毛管水带：潜水面向上扩展，其厚度取决于岩土的性质和空隙大小
2、饱和带
----饱和带岩石的所有空隙空间均为水所充满，有重力水（潜水和承压
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五、孔隙水 1、孔隙水：是指埋藏于松散岩土孔隙中的重力水。
在我国，孔隙水主要贮存于第四纪和第三纪未胶结的松散岩土层 中。 ⒉根据松散沉积物的成因类型以及地貌条件上的差异，可将之分为：
①山前倾斜平原孔隙水； ②河谷地区孔隙水； ③冲积平原孔隙 水；
④ 山间盆地孔隙水 ；⑤黄土地区孔隙水；⑥沙漠地区的孔隙水 等。
(3)流动方向上的下降与上升的并存性
地下水流方向在补给区表现为下降,但在排泄区则往往表现为上升
工程地质学第五章-地下水
硬 度
M C2 2 a g 2 H3 C O M Ca3 3 g C C H 2 O O O C2 O
2021/永8/2 久硬度：煮沸时未发生碳酸盐沉淀的那部分Ca2＋、Mg2＋含量 44
②根据硬度对地下水进行分类：
极软水、软水、微硬水、硬水、极硬水
5、地下水的侵蚀性
地下水对混凝土的侵蚀破坏类型包括分解性侵蚀、结晶性侵蚀和分解结晶
如挖排水、截水沟，筑挡水坝，开凿输
水隧洞改道等等。
2021/8/2
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5、泉：地下水在地表的天然出露
泉的类型按补给源可分为三类：包气带泉、潜水泉、 自流水泉，按水头性质分为上升泉和下降泉，按出露 原因分为侵蚀泉、接触泉和断层泉。
河谷切割到潜水含水层时，潜水出露成侵蚀下降泉。河 谷切穿承压含水层的隔水顶板时，承压水喷涌成泉，称 为侵蚀上升泉。透水性不同的岩层接触，地下水沿接触 面出露称为接触泉。断层使承压含水层被隔水层阻挡， 当断层导水时沿地面出露的承压水称为断层泉。
隔水层(aquiclude)： 不透水但可含水的岩土层。
含水层的形成条件：
一是岩石中要有空隙存在，并充满足
够数量的重力水；二是这些重力水能够在 岩石空隙中自由运动。
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3、岩土的水理性质
1.含水性
• 容水度:岩土空隙完全被水充满时的含水
量。
• 持水度:岩土在重力作用下释水时仍能保
持的含水量。
C、H、O为主的有机质
2、氢离子浓度
氢离子浓度是指水的酸碱度，用PH值表示：PH = lg[H+]
根据PH值可将地下水分为5类：
强酸性水、弱酸性水、中性水、弱碱性水、强碱性水
20地21/下8/2水的氢离子浓度为一般酸性侵蚀指标。
第5章 地下水运动课件
严格地讲，自然界中地下水都属于非稳定流，原因有三： ⑴ 补给水源受水文、气象因素影响大，呈季节性变化； ⑵ 排泄方式具有不稳定性； ⑶ 径流过程中存在不稳定性。
为了便于分析和运算，常常将某些运动要素变化微小的渗流，近似地看作稳定流 。
二、渗流驱动力
在水力学中总水头H为： H = Z + P/g+u2/2g
v K dh
L
dx 单宽流量为：
qdx KMdh
q v K M 1 dh KM dh
L qdx
h2 KMdh
0
h1
dx
dx
分离变量并积分：
q
L
dx KM
0
h2 dh
h1
q KM h1 h2 KMI L
设x(0,L), 并对应的测压水位为h，根据上式可写成如下两式：
定水头边界，相当于等水头线，等水头面 （河流）
隔水边界相当于流线
地表水体的断面可看作 等水头面，河渠的湿周 必定是一条等水头线
隔水边界无水流通过，为 零通量，流线就是“零通 量”边界，平行隔水边界 可绘出流线
无
有
入
入
渗
渗
和
补
蒸
给
发
地下水面边界比较复杂。当无入渗补给及蒸发排泄，有侧向补给，作稳定流动时，地下水面是一条流线； 当有入渗补给时，地下水面就既不是流线，也不是等水头线。
实际流动速度要大于渗透速度：
U V
水力梯度（I）
沿渗透途径水头损失与相应 渗透途径长度的比值。
水力梯度可表示为：
h , - dh , - dh ,...... L ds dx
I dh dh
ds
dl
即当很小时：
为了便于分析和运算，常常将某些运动要素变化微小的渗流，近似地看作稳定流 。
二、渗流驱动力
在水力学中总水头H为： H = Z + P/g+u2/2g
v K dh
L
dx 单宽流量为：
qdx KMdh
q v K M 1 dh KM dh
L qdx
h2 KMdh
0
h1
dx
dx
分离变量并积分：
q
L
dx KM
0
h2 dh
h1
q KM h1 h2 KMI L
设x(0,L), 并对应的测压水位为h，根据上式可写成如下两式：
定水头边界，相当于等水头线，等水头面 （河流）
隔水边界相当于流线
地表水体的断面可看作 等水头面，河渠的湿周 必定是一条等水头线
隔水边界无水流通过，为 零通量，流线就是“零通 量”边界，平行隔水边界 可绘出流线
无
有
入
入
渗
渗
和
补
蒸
给
发
地下水面边界比较复杂。当无入渗补给及蒸发排泄，有侧向补给，作稳定流动时，地下水面是一条流线； 当有入渗补给时，地下水面就既不是流线，也不是等水头线。
实际流动速度要大于渗透速度：
U V
水力梯度（I）
沿渗透途径水头损失与相应 渗透途径长度的比值。
水力梯度可表示为：
h , - dh , - dh ,...... L ds dx
I dh dh
ds
dl
即当很小时：
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
16
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__地下水的运动基本规律
2014-12-25
（二）非线性渗透定律 适用于临界雷诺数 Re > 9, 紊流：如地下水在大空隙、 大裂隙、大溶洞及取水建筑物附近的运动 哲才公式： v = K I 或 Q = K ⋅w I 思姆莱公式： 临界雷诺数 Re≈7～9
v = K⋅I
1 m
m的取值范围为1～2。 m=1，Darcy公式； m=2，哲才公式。
上式中： hx = H x − Z x
2014-12-25 CH5-14
雷诺试验
ρud/μ = ud/ν d —管径； μ—动力粘滞系数； ν—运动粘滞系数。
Re=
图5.1-6 雷诺试验动画图a
2014-12-25 CH5-15
15
图5.1-6 雷诺试验动画图b
2014-12-25 CH5-16
16
图5.1-6 雷诺试验动画图c
因为
v⋅l H1 − H 2 = K 2 2 p2 v 2 p1 v1 v⋅l = z1 + + − z2 + + γ 2g γ 2g K
H1 − H 2 v = K ⋅i = K ⋅ l
2014-12-25
v⋅l = H1 − H 2 hw = K hw—水头损失。 CH5-27
5.3 地下水向河渠的稳定运动
第5章 地下水的运动基本规律
第5章 地下水运动的基本规律
5.1 基本概念及基本定律 一、基本概念 液体运动要素—渗流的压强、速度和加速度等。 1.渗透和渗透水流 地下水在岩石空隙中的运动称为渗透 真实水流（仅在岩石空隙中） 假想水流（充满含水层）渗透水流 ①不考虑渗透迂回曲折，只考虑水流主要方向 ②不考虑颗粒骨架占据的空间，假想水流充满全部空间 为使假想的水流能正确反映真实水流的情况，假想 水流必须符合如下几点：
第5章 地下水
第二节 地下水类型及其主要特征
3. 承压水的补给与排泄 承压水的补给源有大气降水、地表水及潜水； 承压水的排泄方式有：向潜水排泄、泉的排泄及向地表 水排泄。 4. 承压水对工程建设的影响 （1）良好的城市供水水源； （2）基坑突涌； （3）排水比较困难，井深，范围广，水量大。
运动多属于非层流运动。
第二节 地下水类型及其主要特征
地下水按照埋藏条件可以分为包气带水、潜水和承压水 三类；按照含水层的空隙性质可分为孔隙水、裂隙水和岩溶 水三类。
第二节 地下水类型及其主要特征
5.2.1 包气带水 处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中，包括土 壤水、沼泽水、上层滞水以及基岩风化壳(粘土裂隙)中季节 性存在的水。主要特征是受气候控制，季节性明显，变化大， 雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包气带水对农业有很 大意义，对工程建筑有一定影响。
第二节 地下水类型及其主要特征
承压斜地
第二节 地下水类型及其主要特征
承压含水层在同一区域内均可在不同深度有着若干层 同时存在的情况，它们之间的水头高度与地形和构造二者 有关。 当地形和构造一致时称为正地
形。下部含水层压力高，若有裂隙
穿透上下含水层，下部含水层的水 通过裂隙补给上部含水层。如山东
济南的承压斜地，地下水通过近20m厚的第四系覆盖层出
水下施工。若潜水对施工有危害，宜用排水、降低水位、隔离(包括冻结法
等)等措施处理。
第二节 地下水类型及其主要特征
5.2.3 承压水 承压水是指埋藏并充满在两个稳定隔水层之间的含水层 中的地下水，是一种有压重力水。
第二节 地下水类型及其主要特征
1. 承压水的形成 最适宜形成承压水的地质构造有向斜构造盆地和单斜构 造。 承压盆地 此类承压水的水 位受到气候及地形的 控制，往往有较好的 径流条件。
第五章 地下水的结构与运动1
地下水层次结构的基本模式，各地区发育不一致： 在多雨的湿润地区，尤其是在地下水排泄不畅的低洼易涝地带，包气带 往往很薄，甚至地下潜水面出露地表，所以地下水层次结构不明显。
2.地下水不同层次的力学结构 分子力、毛细力和重力。 薄膜水、毛管水和重力水。
3.地下水体系作用势 重力势、静水压势、渗透压势、吸附势等分势组合为总水势。
包气带薄，降水入渗补给地下水的途径亦短，雨后地下潜水面上升快 。
(2)包气带的类型 c 过渡型： 厚度介于上述两类之间，存在明显季节性变化。 雨季，地下水面上升，包气带变薄，只存在毛细上升带； 旱季，地下水面下降，整个包气带又可区分出3个亚带。
我国东部平原地区的地下包气带大多属于这种类型。
(2) 含水介质的水理性质 水理性质：与水分的贮容、运移有关的岩石性质称为含水介质的水理性质。 包括：岩土的容水性、持水性、给水性、贮水性、透水性及毛细性等。
1）容水性（容水度） 岩土空隙能够容纳一定水量的性能，以容水度衡量。 容水度值的大小取决于： a 岩土空隙的多少； b 水在空隙中充填的程度。 容水度可等于孔隙度，也可大于孔隙度。
(二)、包气带的水分交换与动态 时程的变化： 和外界发生水分交换而引起； 通过内部水分的再分配和内排水过程而发生。
(二)、包气带的水分交换与动态 水分增长途径： 通过上界面得到降水与地表水的补给； 通过下界面来自饱和水带的补给。
(二)、包气带的水分交换与动态 水分的消退： 土壤蒸发、植物散发是造成上层水分消退的主导因素； 内排水是水分通过下界面的主要消退方式。
2.承压水的形成 主要取决于地质构造条件, 最适宜的是向斜构造和单斜构造。
1、向斜盆地构造 向斜盆地构造：承压盆地或自流盆地，大型复式构造或单一向斜构造。
第五章 地下水的结构与运动
(二)包水带水
1. 潜水
(1)概念:饱和带中埋藏于地表以下,第一个不透水层之 上,具有自由水面的地下水.属于浅层地下水.
潜水埋深
潜水面
河流
潜水层厚度
(2)潜水特征
潜水面以上无稳定隔水层,大气降水和地表水可以 通过包气带补给潜水,潜水的分布区和补给区是一 致的. 潜水具有自由表面,不承受静水压力,其流向是在 重力下从潜水位高处流向低处. 一般埋藏于地表松散沉积物的孔隙中,或储藏于构 造裂隙或风化裂隙中,埋藏浅,便于开采,被广泛 用作供水水源. 埋藏深度及潜水层厚度在不同地区或不同季节变化 很大.
实验发现:渗流量(Q)与水位差(h1-h2),过水面 积(A)成正比,与渗透途径长度(ΔL)成反比:
h1 h2 Q = kA ΔL
根据流量,过水面积和流速之间的关系: Q=FV 令:h1-h2=Δh 则: V=Q/A 得:V=k Δh/ ΔL
式中, Δh/ ΔL 称水头梯度,用I表示,则: V=KI 上式为达西定律,其含意为地下水的渗透速度与水 头梯度的一次方成正比,因而称线性渗透定律.
三. 储水构造
概念:由透水岩层与隔水层相互结合构成的能够富 集和储存地下水的地质构造体 (一)储水构造的基本条件: 有透水岩层或岩体构成的储水空间 有相对隔水层或岩体构成隔水边界 有透水边界,补给水源和排泄通道 (二)主要储水构造: 基岩区:单斜,背斜,向斜,断裂,岩溶储水构造 等 松散沉积物区:山前冲洪积型,河谷冲积型,湖盆 沉积型等
三. 非线性渗透定律
达西公式适用于层流运动的地下水,而且要求雷诺数比 较小gt;10的层流态,达西定律就不适用了,这时可以采用非线性 渗透定律,即:
V = KI
1 m
式中,k为渗透系数,1/m为流态指数,其变化范围在1/2-1之 间: 当m=1时,属于速度较小的层流,符合达西定律 当m=2时,属于紊流状态,可以用谢才公式描述 当1<m<2时,属于速度较大的层流非线性流
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。
第五章 地下水的结构与运动
包气带的水分交换与动态
• 包气带中的水分，不仅垂向上存在明显 差异，而且在时程上亦不断变化。 • 这种变化一方面是由于和外界发生水分 交换而引起的，另一方面是通过内部水 分的再分配和内排水过程而发生的。
• 造成包气带水分增长途径有两个， 一是通过上界面得到降水与地表水的补 给； 二是通过下界面来自饱和水带的补给。
• 地下水域就是地下水流系统的集水区域。
• 地下水域要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。
• 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， • 补给区由于地表水不断地渗 入地下，地面常呈现干旱缺 水状态； • 排泄区则由于地下水的流出， 增加了地面上的水量，因而 呈现相对湿润的状态。如果 地下水在排泄区以泉的形式 排泄，则可称这个地下水域 为泉域。
黄山泉水
地下水系统垂向结构
• 地下水垂向层次结构的基本模式 • 地下水不同层次的力学结构 • 地下水体系作用势
地下水垂向层次结构的基本模式 • 地下水垂向的层次结构，则是地下水空间 立体性的具体表征。
• 自地表面起至地下某一深度出现不透水基岩为止，可区 分为包气带和饱和水带两大部分。 • 其中包气带又可进一步区分为土壤水带、中间过渡带及 毛细水带等3个亚带； • 饱和水带则可区分为潜水带和承压水带两个亚带。 • 从贮水形式来看，与包气带相对应的是存在结合水（包 括吸湿水和薄膜水）和毛管水；与饱和水带相对应的是 重力水（包括潜水和承压水）。
岩石的透水性
蓄水构造
• 蓄水构造，是指由透水岩层与隔水层相 互结合而构成的能够富集和贮存地下水 的地质构造体。
• 一个蓄水构造体需具备以下3个基本条件: 第一，要有透水的岩层或岩体所构成的蓄水空间 第二，有相对的隔水岩层或岩体构成的隔水边界
第五章地下水的运动与结构(精)
第五章地下水的运动与结构
复习思考题
1、分析对比地下水系统与地表水系统之间的区别与联系。
2、何谓岩石的水理性质，它们对地下水的储存、运移有何影响？
3、分析包气带与饱水带之间的区别与联系。
4、试述吸湿水、薄膜水、毛管水及重力水之间的区别及受到的作用势。
5、对比分析潜水与承压水之间的主要区别。
6.分析地下水的主要补给来源，以及地下水与地表水之间互补关系。
7.说明地下径流过程的类型及各自的特点。
8.地下水排泄有几种方式，其特点如何？
9.试述结合水、毛管水运动的基本规律。
10.试列出达西渗透定律，以及裘布依方程，并分别说明其物理意义。
11.试分析影响地下水动态的主要因素。
12.试述地下水动态的地区特征、多年特征以及动态类型。
水文学(黄锡荃)第五章 地下水的结构与运动
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地下水的取水建筑物
斜井：倾角20-40°，
斜长：50-200 m， 垂直深度一般 ＜100m。
7
地下水的取水建筑物
坎儿井：干旱地区利用地下渠道截引
砾石层中的地下水，引至地面
开挖时先打一眼竖井，称定位井。 发现地下水后沿拟定渠线向上下 游分别开挖竖井，作为水平暗渠 定位、出渣、通风和日后维修孔 道。 暗渠首段是集水部分,中间是输 水部分,出地面后有一段明渠和 一些附属工程。
裂隙类型：成岩裂隙 风化裂隙 构造裂隙
48
裂隙水的特点
• 与孔隙水相比，裂隙水具有以下特点
o 裂隙水埋藏与分布极不均匀 o 裂隙水的动力性质比较复杂 o 基岩裂隙的发育具有明显的分带性，通常由地 表向下随着深度的增加，裂隙率迅速递减
49
孔隙水与裂隙水的比较
50
岩溶水
• 济南泉城
o 蕴育滋养了济南的文明与发展
第五章 地下水的结构与运动
• 地下水是存在于地表以下岩（土）层空隙 中的各种不同形式水的统称
2008年水资源公报数据
1
地下水水文学的发展历史
• 1856年前的萌芽时期
o 由逐水而居到凿井取水，开始认识并积累地下 水知识。
• 1856年到二十世纪中叶的奠基时期
o 1856年，法国水力工程师达西提出了著名“达 西定律”，为地下水定量计算提供了理论依据
• 二十世纪中叶以后
o 主要标志是泰斯非稳定流理论的提出，及计算 机技术的应用 o 地下水水流系统的提出；地下水与环境
2
地表水与地下水
地下水 地下广阔的含水介 空间分布 地表稀疏的水文网 质 季节变化性大；需要 具有天然调节功能 时间调节 筑坝建库人工调节 的地下水库 不易受污染；不易 水质 易受污染；易恢复 恢复 预先进行水质处理； 把地下水提升至地 可利用性 修建管道 表消耗能量 补给速度快，水资源 补给速度慢，深层 补给速度 可利用量大 含水层的补给更慢
第五章地下水运动基本规律
第五章地下水运动基本规律
地下水运动的本质
VKIK•H1H2 L
L
HH1H2
V• K
H:势能 V:流速(动能)
由此可以看出，地下水的运动是由势能转化为地下水 流动的动能的过程，也即符合质量/能量守衡定律的基本 物理定律。
第五章地下水运动基本规律
地下水运动本质：也即，由势能转化为地下水流动的过程， 符合质量，能量守衡定律。
1）ne<n；
2）一般重力释水时，空隙中有结合水、毛细水，所以 ＜ne；
3）对于粘性土，空隙细小、结合水所占的比例大，所以ne很小，尽管n很 大；
4）对于空隙大的岩层（如大的溶隙、裂隙），ne≈ ≈n。
∵ 由于ω不是实际过水断面，
∴ V不是真实流速（假设水流通过骨架与空隙在内的流速），虚拟流速–––
对于井半径也可用公式求得 合理的井半径。半径和抽水量成 正相关，半径增加10培，水量增 加40%左右。
第五章地下水运动基本规律
影响半径
齐姆(法国)提出了影响半径的概念，最早称补给半径。后改为引 用半径，然后提出为影响半径。即超过影响半径后水位不发生变 化。
1)稳定井流(经验公式) (1)潜水井的库萨金公式
实验中过水断面ω
1）颗粒––––无水通过； 2）孔隙––––有水通过。
水流实际流过的面积（扣除结合水）––––实际过水断面ω’： ω’=ωne （ne<n） 有效孔隙度（ne）––––为重力水流动的孔隙体积（不包括结合水占 据的空间）与岩石体积之比。（对重力水的运动有效）
第五章地下水运动基本规律
关于有效孔隙度ne：
第五章 地下水运动的基本规律
第五章地下水运动基本规律
5.1 重力水运动的基本规律 5.2 达西定律的应用 5.3 流网 5.4 饱水粘土中水的运动规律
地下水运动的本质
VKIK•H1H2 L
L
HH1H2
V• K
H:势能 V:流速(动能)
由此可以看出，地下水的运动是由势能转化为地下水 流动的动能的过程，也即符合质量/能量守衡定律的基本 物理定律。
第五章地下水运动基本规律
地下水运动本质：也即，由势能转化为地下水流动的过程， 符合质量，能量守衡定律。
1）ne<n；
2）一般重力释水时，空隙中有结合水、毛细水，所以 ＜ne；
3）对于粘性土，空隙细小、结合水所占的比例大，所以ne很小，尽管n很 大；
4）对于空隙大的岩层（如大的溶隙、裂隙），ne≈ ≈n。
∵ 由于ω不是实际过水断面，
∴ V不是真实流速（假设水流通过骨架与空隙在内的流速），虚拟流速–––
对于井半径也可用公式求得 合理的井半径。半径和抽水量成 正相关，半径增加10培，水量增 加40%左右。
第五章地下水运动基本规律
影响半径
齐姆(法国)提出了影响半径的概念，最早称补给半径。后改为引 用半径，然后提出为影响半径。即超过影响半径后水位不发生变 化。
1)稳定井流(经验公式) (1)潜水井的库萨金公式
实验中过水断面ω
1）颗粒––––无水通过； 2）孔隙––––有水通过。
水流实际流过的面积（扣除结合水）––––实际过水断面ω’： ω’=ωne （ne<n） 有效孔隙度（ne）––––为重力水流动的孔隙体积（不包括结合水占 据的空间）与岩石体积之比。（对重力水的运动有效）
第五章地下水运动基本规律
关于有效孔隙度ne：
第五章 地下水运动的基本规律
第五章地下水运动基本规律
5.1 重力水运动的基本规律 5.2 达西定律的应用 5.3 流网 5.4 饱水粘土中水的运动规律
第五章 地下水
（二）地下水的酸碱性 酸碱度：氢离子浓度PH值。1PH=1g[H+] 强酸性水PH<5；弱酸性水PH=5-7；中性水 PH=7；弱碱性水PH=7-9；强碱性水PH >9。 酸性侵蚀可以分解水泥混凝土中的CaCO3。
Байду номын сангаас
（三）总矿化度 水中离子、分子和各种化合物的总量称为总 矿化度，以g/L表示。 水按矿化度分：淡水（<1）；微咸水（1-3）； 咸水（3-10）；盐水（10-50）；卤水 （>50）。 高矿化度的水能降低水泥混凝土的强度，腐 蚀钢筋，促使混凝土表面风化。
第四节 地下水对公路建设的影响
1、地下水的存在，对建筑工程有着不可忽 视的影响。尤其是地下水位的变化，水的 侵蚀性和流砂、潜蚀等不良地质作用都将 对建筑工程的稳定性、施工及正常使用带 来很大的影响。
1.地基沉降：地下水位的变化，如水位上升，可 引起浅基础地基承载力降低，地震时会加剧砂土 液化，引起建筑物震害加剧，岩土体产生变形、 滑坡、崩塌失稳等不良地质作用。 2.侵蚀性：对混凝土、可溶性石材、管道以及金 属材料的侵蚀危害。潜蚀通常分为机械潜蚀和化 学侵蚀。 3.流沙和潜蚀（管涌）：地下水可引起流砂现象， 给施工带来极大困难。 4.地下水的浮托作用： 5.基坑涌水现象：
第五章 水的地质作用
自然界中，水有气态、固态、液态三种。
1、大气水：存在于大气中；
2、地表水：覆盖在地球表面，如海洋、
江河、湖泊等； 3、地下水：埋藏于土中孔隙、岩石孔隙 和裂隙、岩石空洞中。
一、地下水及地下水问题 埋藏在地表以下的土层及岩石的空隙中的水称 为地下水。 地下水是自然界水资源的重要组成部分，它常 为生活和生产的水源，干旱和半干旱地区更是 主要的甚至是唯一的可靠水源。 地下水与岩土相互作用，会使岩体及土体的强 度和稳定性降低，产生各种不良地质现象和工 程地质现象，如滑坡、岩溶、潜蚀、地基沉陷 与冻胀等，对工程造成危害。
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第五章地下水的运动与结构
复习思考题
1、分析对比地下水系统与地表水系统之间的区别与联系。
2、何谓岩石的水理性质，它们对地下水的储存、运移有何影响？
3、分析包气带与饱水带之间的区别与联系。
4、试述吸湿水、薄膜水、毛管水及重力水之间的区别及受到的作用势。
5、对比分析潜水与承压水之间的主要区别。
6.分析地下水的主要补给来源，以及地下水与地表水之间互补关系。
7.说明地下径流过程的类型及各自的特点。
8.地下水排泄有几种方式，其特点如何？
9.试述结合水、毛管水运动的基本规律。
10.试列出达西渗透定律，以及裘布依方程，并分别说明其物理意义。
11.试分析影响地下水动态的主要因素。
12.试述地下水动态的地区特征、多年特征以及动态类型。