第7章 地下水的分类及其特征

上层滞水
埋藏在离地表不深、包气带中局部隔水层之上 的重力水。见图7-1
这是包气带中唯一有实际利用价值的重力水
–特点：一般分布不广，呈季节性变化，雨季出现，旱季 消失，其动态变化与气候、水文因素的变化密切相关。 –利用及危害情况：只能作小型或暂时性供水水源，对矿 山建设无影响
第二节
潜水与潜水含水层
承压水 埋藏在上下两个隔水层之间， 承受一定压力的地下水 大气降水和地表水通过潜水补 给承压水
补给 大气降水和地表水渗入补给 来源
排泄 露出地表成泉或直接补给地表水或蒸 方式 发
1.具有自由水面 2.受制于地形的坡度，在重力作用下 主要 ，顺着倾斜方向从高处流向低处 特点 3.分布区与补给区基本一致 4.埋藏较浅，流量不稳定 5.受气候因素影响大，易受污染
潜水面的形状
岩石颗粒由细变粗
含水层厚度增大
等水位线由密变疏
三、主要特征
补给(来源)：降水入渗，河湖入渗
排泄(汇)：泉，（河）泄流，蒸发 补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水！ 动态：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
水循环交替迅速：水循环周期短，更新恢复快
二、基本要素（专业术语）
•潜水面：潜水的上表面是一个自由水面，称为潜水面 •含水层：从潜水面至隔水层之间、充满重力水的部分称为 含水层。 •含水层的厚度(h)：潜水面至隔水层的距离称为含水层的厚 度 •埋深(h1)：地表到潜水面之间的距离称为潜水的埋深 •潜水位(H)：潜水面上任意一点的绝对标高，称为潜水位
弹性给水度μe 承压含水层中当测压水位下降(或上升)1个单位，单位 水平面积含水层柱体所释放(或储存)的水量 测压水位降低导致 （1）含水层孔隙中水的压力降低—水体积膨胀释水， 水的膨胀系数约为 1/20000 （2）孔隙水压力降低，岩层颗粒间承受压力增加—骨 架被压缩，当颗粒不变时，骨架压缩 = 空隙体积减小 （排列改变）——发生释水（挤出来）水 这两部水很有限，所以μe 很小 ； 与重力给水度μd相比要小10-1 ~ 10-3
第七章
地下水的分类及其特征
定义 潜 水 特征 研究方法 定义 特征 研究方法
承 压 水Βιβλιοθήκη Baidu
第一节 地下水分类 第二节 潜水与潜水含水层 第三节 承压水与承压含水层
第一节 地下水分类
广义地下水：地表以下岩石空隙中的水(包气带、饱水带中的水） 狭义地下水：地表以下饱水带岩层空隙中的水—重力水 地下水分类：主要依据—含水介质的类型（赋存空间） 埋藏条件（赋存部位） 含水介质三类，埋藏三分，组合共分为9类 煤矿生产中常用分类方法：按地下水的埋藏条件和含水层性质综合分类 。见表7-1
等水压线图
（1）判断含水层岩性和厚度的变 化 （2）确定测压水位的埋藏深度和 承压水的水头 （3）确定潜水与承压水间的相互 关系
地形等高线（m）
等测压水位线
含水层顶板等高线（m）
三、承压含水层的储水与释水
问题： 承压含水层的变化：在储水与释水时，含水层厚度是不变的，承压含水 层的储水与释水是如何进行的？！
补给潜水或补给地表水或露出 地表成泉
1.受隔水层顶的限制，承受静水 压力 2.水的运动取决于静水压力 3.分布区、补给区、排泄区基本 不在同一地区 4.埋藏较深，直接受气候影响较 小，流量稳定 5.不易受污染，水质比较好
按埋藏条件划分的地下水类型的理想模型见图7-16
– 潜水面形态：倾斜的、抛物线形状的、各种形状组 合的曲面、水平面 – 影响水面变化的因素
• 地形影响：潜水面的起伏与地形接近一致，但坡度小于地 形坡度 • 潜水面的变化与含水岩层的透水性和厚度的变化也有一定 的关系（见图7-3） • 气象水文因素和人为因素对潜水特征的变化
• 潜水面的表示方法和意义
一、
潜水：
潜水与潜水含水层概念
• 地表以下，第一个具有自由表面的稳定含水层中的重力水。
见图7-2
•自由表面—即没有隔水层限制，与大气直接相通，除大气
压强外不受其它力。 稳定含水层—指具有一定的空间连续性（范围）以示区分 上层滞水 潜水含水层——赋存潜水的岩层 屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）
潜水研究基本方法—绘制潜水等水位线图—获取信息资料的手段——通过调查、勘探和分析绘制
第三节
承压水与承压含水层
一、基本要素与特征
充满于2个稳定隔水层（或弱透
水层）之间的含水层中的重力水，称
之承压水 。 •静止水位（测压水位）：在承压水的承压区，如果施工钻孔 或水井，其内稳定的水的位置称为静止水位。 •承压水头：从静止水位到隔水顶板底面的垂直距离。 •含水层厚度：隔水顶板到隔水底板之间的垂直距离，称为含 水层的厚度。 •正水头：如果静止水位高于该点地形高程时，此时的承压水 头称为正水头。 •负水头：如果静止水位低于该点地形高程时，此时的承压水 头称为负水头。
一、基本要素与特征
主要特征： （1）承受静水压 （2）补给区与分布区不一致 （3）动态变化不显著 （4）其运动方式是在静水压 力的作用下，以水交替的形 式进行运动
一、基本要素与特征
补给与排泄: 有限区域与外界联系，水循环迟缓些，水交替慢, 平 均滞留时间长（年龄老或长）——恢复性差 水化学 变化较大，矿化度一般要高点，可以保留“古老”的 水 动态 要稳定些，如果分布面积大，厚度稳定—则调节能力 很强 承压水的含水量大小的影响因素：含水层的分布范围、厚 度、透水性、水的补给来源等
二、地质构造条件与承压水形成的关系
1、承压盆地：储存地下水的向斜构造，在水文地质学中称为承压盆地。
•补给区：一般直接接受大气降水或地表水补给，径流条件好，不承 压，为无压区。 •承压区：承压含水层上具有不透水层覆盖的地区称为承压区，整个 承压区范围内地下水均承受静水压力。 •排泄区：通常位于承压盆地地形较低的一侧，或在盆地中间地形低 洼且发育有导水断层处，地下水通过泉或其它方式由此排出。
根据地形与构造的关系： 正地形盆地 负地形盆地
2、承压斜地
–承压斜地：储存承压水的单 斜构造称为承压斜地。 –承压斜地的两种形式： •断块构造形成的承压斜地， 见图7-11：又分为断层导 水和断层不导水两种 •岩性变化形成的承压斜地， 见图7-12 •地堑或地垒组成的储水构 造单元：即由多个承压斜 地
孔隙水 包气带 上层滞水
裂隙水 上层滞水
岩溶水 上层滞水
潜水 承压水
孔隙潜水 孔隙承压水
裂隙潜水 裂隙承压水
岩溶潜水 岩溶承压水
煤矿水文地质最关心
地下水分类
地下水分类表
岩溶水
地下水分类
上层滞水
a 潜水 b
c
上层滞水、潜水及承压水 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； 承压水
– 水文地质剖面图，见图7-4 – 等水位线图，即潜水面等高线图，见图7-5
• 做法：根据潜水面上标高相同的点连接而成的
某地潜水等水位线图（平面）
河 流
河
流
利用潜水等水位线图，可以解决 以下实际问题：
（1）确定潜水流向 （2）确定潜水面的水力坡度 （3）判断地表水与潜水的相互补给关系图7-6 （4）确定潜水埋藏深度 （5）推断含水层岩性或厚度的变化 （6）确定引水工程的位置
– 等水压线图：等水压线图就是承压水测压水位等高线 图，是反映承压水面特征的一种基本图件。见图7-13
• 编制方法：根据承压水面上测压水位标高相同的点连接而 成的。 • 应用： – 确定承压水的流向、 – 水力坡度(见图7-13）、 – 判断含水层岩性和厚度的变化（见图7-14） – 可以确定测压水位的埋藏深度和承压水的水头大小 – 可以确定潜水与承压水之间的相互关系（见图7-15）
蒸发 大气降水入渗 潜水埋深 h1 泉 潜水位 H 潜水面 流向 潜水含水层 含水层厚度 h
隔水层
三、主要特征
A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补 给； B）潜水面不承受静水压力；
C）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关；
D）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流。
• 潜水面的形态及影响水面变化的因素
承压水含水层
潜水含水层
承压含水层的贮水系数与潜水含水层给水度的比较
三、承压含水层的储水与释水
承压含水层的弹性给水度 从理论上来看：
•
•
弹性给水度是可以恢复的
实际上弹性是有限恢复的
•
越过含水层弹性范围（限定），将产生一次性的
变形—即永久性不可恢复的变形 • 最终导致含水层的弹性给水与释水能力降低
四、潜水与承压水的相互转化
二、地质构造条件与承压水形成的关系
•根据排泄形式对承压盆地的分类 –开放型承压盆地：承压区内的隔水层顶板被断层或河流 切割，形成通道，承压水沿这些通道泄出。见图7-8 –封闭型承压盆地：含水层完全封闭，承压水只通过上覆 弱透水的隔水层或“天窗”以越流方式进行缓慢水交替。 见图7-9
二、地质构造条件与承压水形成的关系
在自然或实际条件下，潜水与承压水的划分也是
相对的 在复杂条件下，很难将某些含水层中的水划定为
潜水或承压水
几个例子： 山区基岩互层 一个 较厚的含水层 一个封闭的含水层—潜水？ 开采前—潜水含水层 开采后—承压含水层
开采潜水与承压水的转化
例：潜水与承压水的转化
类型 潜水 埋藏 条件 埋藏在第一个隔水层之上的地下水