第三章地下水的赋存

第三章地下水的赋存

第一节包气带与饱水带

一、包气带与饱水带的划分

地下水面：岩石中的空隙被重力水所充满，形成一个自由水面，称为地下水面。

地下水位：地下水面至基准面的高度，一般用海拔高程来表示。

地下水面通过打井或地下开挖来确定（图3-1）。

包气带：地表以下到地下水面之上，岩石中的空隙未被重力水所充满。

饱水带：地下水面以下，岩石中的空隙被重力水所充满的带。

二、包气带

特点：①岩石空隙未被水充满，②是固、液、气三相介质并存

水的存在形式多样：结合水、毛细水（各种）、重力水、气态水土层含水量垂直分带：

图3—1 包气带与饱水带

作用：包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要通道；“重力水”通

过包气带获得降水，地表水的入渗补给（补充），部分水又通过包气带将水分传

输，蒸发，消耗出去。

三、饱水带

特点：岩石空隙被水完全充满→是二相介质（固相+液相水）

空隙中水的存在形式：①重力水，②结合水

重力水：连续分布（孔隙是连续的）→ 传递压力→ 在水头差作用下，地下水

（空隙中的水）可以连续运动。

意义：地下开挖，坑道，巷道，基坑，打井在此带均有重力水涌出来！

第二节含水层，隔水层与弱透水层

一、基本概念

划分原则：在地下水位以下，饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行划分

含水层：是能够透过并给出相当数量水的岩层，如各类砂土、砂岩等。

隔水层：不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层，如裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密）

弱透水层：渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层（驱动），如各种粘土，泥质粉砂岩。

二、概念的相对性

上述的含水层、隔水层与弱透水层的划分，有几个模糊概念“相当水量，微不足道，较大水力梯度”等。

在“地质学”思考问题中，通常很难用严格的“是与非”的逻辑思维很多情况下是相对的和模糊的概念，这样更切合实际。

（1）从理论意义来看

微不足道，有时空尺度的制约。如华北平原早期地下水开采就是典型的例子，深层水与浅层水的开采与评价，以中间的粘性土层视为“隔水层”，分别使用与开采深层水与浅层水；在最先开采深层水时发现，深层水水量大、水位高（部分自流），开采一段时间后，深层水位下降很快，浅层水开始向深层水“越流”。显然，在时间空间足够长和大时，被视为隔水的粘土层变为了“透水层”。（2）从概念应用来看，相对性的意义在于

从实际应用角度来看划分是相对的，满足需要就可以了，在某处打一口井，出水量80，作为小规模的供水，不能满足需要，地层定为隔水层；但作为饮料厂的装瓶生产，水量又能够满足需要，该地层就会定为含水层。再如，某种岩层的渗透性比较低，从供水的角度，它可能被看作隔水层，而从水库渗漏的角度，由于水库的周界长，渗漏时间长，此类岩层的渗漏水量不能忽视，这时又必须将它看作含水层。

严格地说，自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层，只不过某些岩层(如缺少裂隙的致密结晶岩)的渗透性特别低罢了。从这个角度说，岩层之是否透水（即地下水在其中是否发生具有实际意义的运移）还取决于时间尺度。当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时，任何岩层都可视为可渗透的。

随着模拟技术的发展，现代水文地质学在分析与模拟时，不再将地层简单的划

分为“含水或隔水层”的了，采用模糊数学的研究方法，给个相当于隶属度的1和0之间的任一个数，如0.8，0.75，0.7，……0.3等等；引用地层的“透水性”描述地层，具有重要的理论意义。

第三节地下水分类

广义地下水：地表以下岩石空隙中的水称之，包括包气带中和饱水带中的所有水。

狭义地下水：地表以下饱水岩层空隙中的水（饱水带中重力水）。

地下水分类依据

含水介质的类型（赋存空间）：孔隙水、裂隙水和岩溶水

埋藏条件（赋存部位）：包气带（上层滞水）、饱水带（潜水和承压水）

表3-1是根据含水介质三类与埋藏条件（三类）划分的9类地下水。

表3—1 地下水分类表

图3—3是按含水介质（空隙）类型与埋藏条件划分地下水的图示。

图3—3 潜水、承压水及上层滞水

1—隔水层；2—透水层；3—饱水部分；4—潜水位；5—承压水测压水位；6—泉（上升泉）；7—水井，实线表示井壁不进水；a—上层滞水；b—承压水

第四节潜水与潜水含水层

一、潜水与潜水含水层概念

潜水：地表以下，第一个具有自由表面的稳定含水层中的水

自由表面——即没有隔水层限制，与大气直接相通，水面不承受大气压强以外的任何附加压强。

稳定——具有一定的空间连续性（范围），以区分上层滞水。

潜水含水层：赋存潜水的岩层。一般地，房屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏多为潜水。

二、基本要素（专业术语）

潜水含水层的基本构成：（参见图3-4）（以下要素结合图制作动画）

图3—4 潜水

1—含水层；2—隔水层；3—高水位期潜水面；4—低水位期潜水面；5—大气降水入渗；6—蒸发；7—潜水流向；8—泉

三、主要特征

潜水的基本特征：

1）补给：降水入渗，河湖入渗

2）排泄：泉，河，蒸发

3）动态：补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水！

4）水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快

5）影响因素：

受气象，水文因素影响明显，变化快（水量、水位季节性变化）

受人为因素影响也显著，易污染

潜水的基本特点是与大气圈、地表水圈联系密切，积极参与水循环；决定这一特点的根本原因是其埋藏特征——位置浅且上面没有连续的隔水层。

第五节承压水与承压含水层

一、定义

承压水：充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。

承压含水层：赋存承压水的岩层。图3-6

图3—6 基岩自流盆地中的承压水

1—隔水层；2—含水层；3—潜水位及承压水测压水位；4—地下水流向；5—泉；6—钻孔，虚线为进水部分；7—自喷井；8—大气降水补给；H—承压高度；M—含水层厚度

二、基本要素与特征

结合图3-6，认真理解承压水和承压含水层的组成要素：

承压含水层：赋存承压水的岩层

隔水顶板

隔水底板

承压含水层厚度（H）

埋深（D）

⑥测压水位线（面）：测压水位线的连线（面），此线是虚拟的（如图有压管）

⑦承压高度：含水层某点的承压高度数值上等于该点的测压高度

⑧补给区：仅分布于出露区

⑨承压区：含水层中具有承压高度的分布区