地下水

第四章地下水

如何寻找地下水

结合地质、地貌和水文条件找水

山区

1 四周高、中间低的盆地中

2 三面环山、一面出口的山谷中

3 两山夹窄谷，谷中利于截堵地下水

平原

1 古河道

2 河流阶地：河漫滩上卵石多，地下潜流似暗河

3 洪积扇中找水

第一节地下水的组成与结构

地下水的概念

地下水的贮存空间

地下水流系统

地下水系统垂向结构

地下水的理化性质

地下水的概念:

广义：地表以下岩土层空隙中各种形式的水

--气态水、液态水、固态水

--结合水、毛管水、重力水

狭义：地表以下岩土层空隙中的重力水

✓分布广泛，便于就地开采：山前倾斜平原、冲积平原、滨海平

原

✓水质较优

✓开发成本相对较低

地下水资源的特点

➢系统性

干旱地区洪积扇地形水系平面图干旱区山前洪积扇水文地质剖面图➢可恢复性

➢复杂性

地下水资源开发利用中存在的问题

1 由过度抽取引起的损耗问题

➢地下水位的持续下降：地面沉降、地面塌陷、桥梁等交通受损、海水倒灌入侵

2 水涝和盐渍化问题

➢由排水不当、粗放灌溉等引起的水涝和盐渍化问题，我国西北地区土地盐渍化形势十分严峻。

➢土壤盐渍化:地下水中的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤。它是易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程，也称盐碱化。

3 污染问题

●工业、生活污水的不合理排放，农业化肥、农药的施用等，导致地下水污染日益严重。

地下水环境污染呈现出由点向面、由城市向农村扩展的趋势。全国约有一半城市市区地下水污染比较严重，由污染造成的缺水城市和地区日益增多。

地下水的贮存空间

空隙：孔隙、裂隙、溶隙松散沉积物中的孔隙连通性好

坚硬岩石中的裂隙分布不均匀

可溶性岩石中的溶隙连通性差

分选良好排列疏松的砂岩

分选良好排列紧密的砂岩

分选不良含泥、砂的砾石

部分胶结的砂岩

具有裂隙的岩石

具有溶隙的可溶岩

➢含水层：能含水并能透水的岩土层（砂层、砂砾石层）--含水带

➢隔水层：可含水但不透水的岩土层（页岩、粘土层）

➢蓄水空间：岩土层有较大空隙；为隔水层所限；有补给来源。

透水：在一定条件下，岩石允许水通过的性能，即透水性，一般用渗透系数表示。

岩石空隙的大小、多少和空隙是否彼此连通，对透水性有明显的影响。粘土孔隙度有时虽然可达50％以上，但透水性很差，砂的孔隙度一般只有30％，但孔隙大，故透水性良好。同一岩石在不同方向上的透水性能也不一样。

岩土水理性质

容水性:常压下，岩土空隙能够容纳一定水量的性能

岩石所容纳水的最大体积与岩石总体积之比，称为岩石的容水度

持水性:饱水岩土在重力作用下排水后，依靠分子力和毛管力保持一定水分的能力。

经重力排水后岩石空隙保持水的体积与岩石总体积之比，即岩石的持水度

给水性:饱水岩土在重力作用下能够自由排出水的性能

饱水岩土在重力作用下，自由排出水的体积与岩土总体积之比，即给水度

容水度= 持水度+ 给水度

地下水流系统

➢在一定的水文地质条件下，汇集于某一排泄区的全部水流，自成一个相对独立的系统。

➢同一地下水流系统具有相同的补给来源和排泄区。

地表水系统与地下水系统的对比

地表水系统地下水系统空间分布平面立体

流线组合简单、有规律复杂、不稳定

流动方向下降上升、下降并存

集水区域以分水岭为界岩性、地质构造控制

地下水垂向结构

土壤水：包气带土壤颗粒吸附的水分和土壤孔隙中存在的水，包括吸湿水、薄膜水、毛管水。

地下水的理化性质

温度

成层分布：日常温层、年常温层（地热增温级：33m/0c)

化学成分

化学性质

•地下水循环交替缓慢

•矿化度变化范围大（肥水：含有硝态氮和其他可溶盐的地下水）•地下水的化学成分的时间变化极为缓慢

•地下水与大气接触有很大的局限性，富集CO2、H2S、CH4等气体

•第二节地下水的类型

一、地下水的分类

●包气带水与饱水带水

●孔隙水、裂隙水、岩溶水

1.包气带水

包气带：地面以下潜水面以上的地带（非饱和带），是岩土颗粒、水、空气同时存在的一个复杂系统，具有吸收水分、保持水分和传递水分的能力。

包气带水：贮存在地下自由水面以上包气带中的水。

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）

上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水。其动态取决于隔水层的分布范围、厚度、透水性及埋藏深度。因水量有限、季节性变化大，一般只能作为小型或暂时性供水水源

2. 饱水带水

➢潜水：饱水带中自地表向下第一个具有自由水面的含水层中的重力水。

➢承压水：充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。

二、地下水的特点

1.潜水

（1）定义：埋藏在地表下第一个稳定隔水层上具有自由表面的重力水。

表征潜水特性的参数：

潜水面：隔水层上重力水的自由表面。

潜水埋藏深度：潜水面距地表的铅直距离。

含水层：潜水面到下伏隔水层之间的岩层。

（2）潜水的特点

潜水分布区与补给区基本一致。

深受外界气象、水文因素的影响，动态变化比较大。呈现明显的季节变化。

潜水面一般包括：倾斜型、水平型、抛物线型；

潜水面的起伏经常与地形一致，只是比地形起伏平缓一些；潜水面与地表面的形态具有相似性；（3）潜水的补给与排泄