10.孔隙水、裂隙水、岩溶水
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1、可溶岩层的存在： 碳酸盐岩：灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云 岩； 结构：豹皮灰岩，生物碎屑灰岩，厚层状，薄层状 2、可溶岩必须透水 裂隙发育（初始裂隙）→岩溶系统; 断层发育决定了→溶洞形成 可溶岩必须透水，水才能进入产生溶蚀作用
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第四纪松散沉积物分布： 平原和盆地中普遍发育；砂砾构成含水层，粘性土 构成弱透水层；赋存的孔隙水，为主要供水水源。 第四系松散沉积物存在多种成因类型，如洪积、冲
积、坡积等，成因类型不同，其分布、地貌形态及内部
地质条件差异较大，由此也决定了其中水文地质条件存 在较大差异。故而，以下按成因类型来分析其中的水文 地质特征。
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10.3.1
概述
3、裂隙水的类型 （1）成岩裂隙水：赋存于成岩裂隙中的水 （2）风化裂隙水：赋存于风化裂隙中的水
（3）构造裂隙水：赋存于构造裂隙中的水， 主要研究对象 。
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10.3.2 裂隙的成因类型及其中的地下水
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10.3
概述
1、裂隙的类型
成岩裂隙 （original fracture 如玄武岩的柱状节理） 构造裂隙 （tectonic fracture 断层（裂）带）
风化裂隙（weathering fracture ）
2、裂隙水的特点：
黄土杖地
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山西黄土地区实景照片
黄土梁
右上黄土杖地 左下黄土塬、梁 右下黄土塬上
黄土塬
黄土杖地
黄土峁
黄土塬 黄土梁
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本章内容
10.2 岩溶水特征
水量分布不均匀 ——有的地方打井有水，有的地方无水 水力联系不统一性 ——裂水含水系统的迭置与独立 渗透的各向异性 ——KX≠KY
裂隙水特点
转下页
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裂隙水的特点、裂隙水含水系统
水量分布不均匀 ——有的地方打井有水，有的地方无水 水力联系不统一性 ——裂水含水系统的迭置与独立 渗透的各向异性 ——KX≠KY
Fundamentals of Hydrogeology
水文地质学基础
第十章 不同含水介质 中的地下水
LOGO 水资源与环境工程学院
本章内容
10.1 孔隙水 10.2 岩溶水
10.3 裂隙水
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孔隙水的特点
一般呈层状分布（与岩层分布一致） 水量空间分布均匀，连续性好
a:总体上来讲，岩溶介质吸收降水的能力很强，
南方岩溶降水入渗系数可达0.8以上，北方
岩溶区降水入渗系数在0.3以上。
b:补给方式：不仅存在渗入式的补给且存在通
过落水洞、竖井、溶蚀漏斗等的"灌入式"补
给。
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10.2.4岩溶水特征
排泄：
V0 V1 V2 Vn
K 小 V小
水流分散
K 大 V大
水流集中
具体表现为：不均匀介质→不均匀水流→差异溶蚀→更 不均匀介质→更不均匀水流→进一步差异溶蚀→如此循 Company Logo 环往复，便形成一个岩溶演化的正反馈过程。
10.2.4岩溶水特征
补给：
变幅 大 小 整体、统一的均衡区 缺水区 泉，沼泽 盐渍化区 Company
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10.1.4洪积物中地下水赋存条件小结
综合上述分析： 分析不同沉积物类型的地下水赋存、运动和水化学特 征等（简称水文地质条件），应从沉积物形成时的 水动力场到沉积物沉积规律，再到地下水的分带性 特征来进行
自溶水系统的改造与演变
10.2.3 地下水流对介质的改造（机理）
岩溶水与孔隙水、裂隙水最大的不同，就是其介质可 以被改造，水流特征不断变化，介质特征也不断变化 初始介质场 K0 K1 K2 Kn
—— —— —— ……….……… ——
10.3.2.1 成岩裂隙水 成岩裂隙的富水特点 （1）沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的， 含水意义不大； （2）喷出地表的岩浆岩——玄武岩成岩裂隙最为发育： 常形成柱状节理和层面节理。此类成岩裂隙大多张开且 密集均匀，连通良好，常构成贮丰富、导水通畅的层状 裂隙含水系统；
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10.1.3 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成 山区 平原
扇顶
扇缘（前）
水流集中 分散 流速快（高能区） 慢（低能区） 地形地貌 地形高，陡（扇顶 ） 地形低缓（扇缘） Company 水动力条件
黄土特征：厚度大，结构疏松，粉土含量大于60%，含 钙质结核，呈棕黄，微红，棕黑色。 黄土形成时期：第四纪中、下更新世 （Q2与Q3黄土）
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10.1.7 黄土地区的地貌形态
黄土地区的地貌形态：
黄土塬：原始地貌保持较好的规模较大的黄土平台 黄土梁：长条状的垅岗 ；黄土峁：浑圆形的土丘； 黄土杖（撑）地：梁与峁之间宽浅谷地 黄土塬 黄土梁
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典型地区洪积扇沉积物的分带性
山区 平原
扇顶
扇缘（前）
沉积物粒度 沉积特征
粗（砾，粗砂） 中砂 细 极细、粘土 分选 差 中等 好
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10.1.3 地下水赋存条件与特征—赋存
山区 平原
扇顶
扇缘（前）
透水性（K） 好 差 水位埋深 深 浅 渐深（或承压） 赋存 （深埋区） （溢流区） （下沉区）
华北的大多数煤层，下伏O 2 灰岩水承压水头之 高，带来开采风险巨大
云南、广西、贵州省岩溶山区，缺水严重，阻 碍发展，生活赤贫现象 岩溶区的库水渗漏，处理困难
在基本建设中，地下施工，燧道施工困难重重
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10.2 .2 岩溶发育的基本条件 一、发育的基本条件
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10.2 .1 岩溶及其研究意义
岩溶（喀斯特） ：是水与可溶岩发生化学作 用和机械破坏作用而产生的各种（地质、地 蚀、水文等）现象的总称。 岩溶水(喀斯特水) ：赋存并运移于岩溶化岩 层中的水 。 岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象 对 许 多人 来 说是 很 神密 的 （ 含 部 分专 业 人 员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出 鬼末，有着积极的一面：
深 浅
深 浅
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10.1.5 冲积物（fluvial plain）中的地下水 河流沉积物与洪积物相比：
① 经常性水流作用的结果 ② 河流是线状或带状分布的，横向与纵向差异大； 在冲积平原区往往发育有多条河流，呈交织状、 发生改道且长期作用
冲积平原砂层的几何形态特征
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山水甲天下的桂林
烟雨漓江
塔山
九马山
象鼻山
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可溶岩分布 约占全国面 积的1/3
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岩溶水的奇特又使人无可耐何——消积不利
孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。 在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶结的松散 沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨论第四系松散沉积 物中的孔隙水。 洪积物中的地下水
（1） 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成
（2）洪积扇中地下水赋存条件与特征 从沉积物形成时的水动力条件入手，分析沉积岩性的变 化规律，到地下水的赋存条件与特征。 水动力条件控制沉积作用→控制岩性地貌→控制地下水
同一含水层中的孔隙水具有密切的水力联系，并
具有统一的地下水位
孔隙水的流动通常呈层流流态，符合达西定律
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10.1 .1 孔隙水特征
孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。
在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶 结的松散沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨 论第四系松散沉积物中的孔隙水。
见后页图
冲积物的特征，从垂直河流横向切剖面来分析 （郑州黄河中下游为例）： 郑州剖面
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冲积平原中的河道变迁及砂层的几何形态
A-A，B-B 横切剖面 砂层多为 小透镜体 C-C，D-D 纵向剖面 砂层可以 延伸很长。
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10.1.3 地下水赋存条件与特征—补给与排泄
山区 平原
扇顶
扇缘（前）
补给 流速水交替 排泄
好 V大，交替快 径流排泄
差 V小，交替慢 蒸发排泄 Company
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10.1.3地下水赋存条件与特征—水化学
岩溶山区分布的落水洞
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动态： 由于存在“灌入式”补给，径流通畅， 集中排泄，类似于地表水，故而地下水动 态受外界气象因素影响较大，动态变化较 为显著。
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本章内容
10.3 裂隙水
北方岩溶水－集中以岩溶大泉形式排泄；
南方岩溶水－主要以地下暗河、泉、基流形式排 泄。
地苏地下河 出口 地苏地下河出口 附近落水洞
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南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源
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10.2.2 岩溶发育的基本条件
3、水具侵蚀性
纯水对碳酸盐岩的溶蚀作用很弱，只有水中含有 大量二氧化碳，或其他酸类，其侵蚀性才能增强。
4. 水的流动性
如果水是停滞的，最终会因溶解饱和而丧失侵蚀能 力。 地下水的循环交替是岩溶发育的充分必要条件。
其作用：不断更替补充具侵蚀性的水；将溶解与侵 蚀的物质带走----留下空洞（岩溶） 二、影响因素（略）
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10.1.6
黄土高原的地下水（风成作用）
黄土是特定地质历史时期的沉积物
在我国西北部广泛、大面积分布，西北部地区又是我国 干旱半干旱气候区，水资源严重匮乏，基本上无常年性 河流（或地表水），地下水水量也不丰富。 赋存于黄土孔隙与裂隙中的地下水是当地人民生活的主 要水源。
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水流沉积物是分布最广、最有水文地质意义 包括：洪积物、冲积物、湖积物、滨海三角 洲沉积物以及冰水沉积物 洪积物呈扇状 河道堆积物呈条状 湖泊堆积物的平面展布呈同心圆状
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10.1.2 洪积物中的地下水
山区 平原
扇顶
扇缘（前）
形成作用 矿化度（TDS） 成分与类型
溶滤作用 低 HCO3
中 SO4
蒸发浓缩作用 高 Cl Company
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10.1.3 地下水赋存条件与特征—动态与均衡
山区 平原
扇顶
扇缘（前）
动态 均衡 景观（环境）
掌握分析问题的思路与方法比死记更重要,即：
普通地质作用---地质地貌---水文地质条件 例如： 西北某些新构造运动影响的洪积扇 山西霍县--新构造运动结果→有多个溢出带
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西北某些新构造运动影响的洪积扇
山前水位埋深
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第四纪松散沉积物分布： 平原和盆地中普遍发育；砂砾构成含水层，粘性土 构成弱透水层；赋存的孔隙水，为主要供水水源。 第四系松散沉积物存在多种成因类型，如洪积、冲
积、坡积等，成因类型不同，其分布、地貌形态及内部
地质条件差异较大，由此也决定了其中水文地质条件存 在较大差异。故而，以下按成因类型来分析其中的水文 地质特征。
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10.3.1
概述
3、裂隙水的类型 （1）成岩裂隙水：赋存于成岩裂隙中的水 （2）风化裂隙水：赋存于风化裂隙中的水
（3）构造裂隙水：赋存于构造裂隙中的水， 主要研究对象 。
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10.3.2 裂隙的成因类型及其中的地下水
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10.3
概述
1、裂隙的类型
成岩裂隙 （original fracture 如玄武岩的柱状节理） 构造裂隙 （tectonic fracture 断层（裂）带）
风化裂隙（weathering fracture ）
2、裂隙水的特点：
黄土杖地
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山西黄土地区实景照片
黄土梁
右上黄土杖地 左下黄土塬、梁 右下黄土塬上
黄土塬
黄土杖地
黄土峁
黄土塬 黄土梁
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10.2 岩溶水特征
水量分布不均匀 ——有的地方打井有水，有的地方无水 水力联系不统一性 ——裂水含水系统的迭置与独立 渗透的各向异性 ——KX≠KY
裂隙水特点
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裂隙水的特点、裂隙水含水系统
水量分布不均匀 ——有的地方打井有水，有的地方无水 水力联系不统一性 ——裂水含水系统的迭置与独立 渗透的各向异性 ——KX≠KY
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水文地质学基础
第十章 不同含水介质 中的地下水
LOGO 水资源与环境工程学院
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10.1 孔隙水 10.2 岩溶水
10.3 裂隙水
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孔隙水的特点
一般呈层状分布（与岩层分布一致） 水量空间分布均匀，连续性好
a:总体上来讲，岩溶介质吸收降水的能力很强，
南方岩溶降水入渗系数可达0.8以上，北方
岩溶区降水入渗系数在0.3以上。
b:补给方式：不仅存在渗入式的补给且存在通
过落水洞、竖井、溶蚀漏斗等的"灌入式"补
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10.2.4岩溶水特征
排泄：
V0 V1 V2 Vn
K 小 V小
水流分散
K 大 V大
水流集中
具体表现为：不均匀介质→不均匀水流→差异溶蚀→更 不均匀介质→更不均匀水流→进一步差异溶蚀→如此循 Company Logo 环往复，便形成一个岩溶演化的正反馈过程。
10.2.4岩溶水特征
补给：
变幅 大 小 整体、统一的均衡区 缺水区 泉，沼泽 盐渍化区 Company
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10.1.4洪积物中地下水赋存条件小结
综合上述分析： 分析不同沉积物类型的地下水赋存、运动和水化学特 征等（简称水文地质条件），应从沉积物形成时的 水动力场到沉积物沉积规律，再到地下水的分带性 特征来进行
自溶水系统的改造与演变
10.2.3 地下水流对介质的改造（机理）
岩溶水与孔隙水、裂隙水最大的不同，就是其介质可 以被改造，水流特征不断变化，介质特征也不断变化 初始介质场 K0 K1 K2 Kn
—— —— —— ……….……… ——
10.3.2.1 成岩裂隙水 成岩裂隙的富水特点 （1）沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的， 含水意义不大； （2）喷出地表的岩浆岩——玄武岩成岩裂隙最为发育： 常形成柱状节理和层面节理。此类成岩裂隙大多张开且 密集均匀，连通良好，常构成贮丰富、导水通畅的层状 裂隙含水系统；
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10.1.3 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成 山区 平原
扇顶
扇缘（前）
水流集中 分散 流速快（高能区） 慢（低能区） 地形地貌 地形高，陡（扇顶 ） 地形低缓（扇缘） Company 水动力条件
黄土特征：厚度大，结构疏松，粉土含量大于60%，含 钙质结核，呈棕黄，微红，棕黑色。 黄土形成时期：第四纪中、下更新世 （Q2与Q3黄土）
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10.1.7 黄土地区的地貌形态
黄土地区的地貌形态：
黄土塬：原始地貌保持较好的规模较大的黄土平台 黄土梁：长条状的垅岗 ；黄土峁：浑圆形的土丘； 黄土杖（撑）地：梁与峁之间宽浅谷地 黄土塬 黄土梁
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典型地区洪积扇沉积物的分带性
山区 平原
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扇缘（前）
沉积物粒度 沉积特征
粗（砾，粗砂） 中砂 细 极细、粘土 分选 差 中等 好
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10.1.3 地下水赋存条件与特征—赋存
山区 平原
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透水性（K） 好 差 水位埋深 深 浅 渐深（或承压） 赋存 （深埋区） （溢流区） （下沉区）
华北的大多数煤层，下伏O 2 灰岩水承压水头之 高，带来开采风险巨大
云南、广西、贵州省岩溶山区，缺水严重，阻 碍发展，生活赤贫现象 岩溶区的库水渗漏，处理困难
在基本建设中，地下施工，燧道施工困难重重
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10.2 .2 岩溶发育的基本条件 一、发育的基本条件
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10.2 .1 岩溶及其研究意义
岩溶（喀斯特） ：是水与可溶岩发生化学作 用和机械破坏作用而产生的各种（地质、地 蚀、水文等）现象的总称。 岩溶水(喀斯特水) ：赋存并运移于岩溶化岩 层中的水 。 岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象 对 许 多人 来 说是 很 神密 的 （ 含 部 分专 业 人 员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出 鬼末，有着积极的一面：
深 浅
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10.1.5 冲积物（fluvial plain）中的地下水 河流沉积物与洪积物相比：
① 经常性水流作用的结果 ② 河流是线状或带状分布的，横向与纵向差异大； 在冲积平原区往往发育有多条河流，呈交织状、 发生改道且长期作用
冲积平原砂层的几何形态特征
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山水甲天下的桂林
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九马山
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可溶岩分布 约占全国面 积的1/3
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岩溶水的奇特又使人无可耐何——消积不利
孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。 在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶结的松散 沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨论第四系松散沉积 物中的孔隙水。 洪积物中的地下水
（1） 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成
（2）洪积扇中地下水赋存条件与特征 从沉积物形成时的水动力条件入手，分析沉积岩性的变 化规律，到地下水的赋存条件与特征。 水动力条件控制沉积作用→控制岩性地貌→控制地下水
同一含水层中的孔隙水具有密切的水力联系，并
具有统一的地下水位
孔隙水的流动通常呈层流流态，符合达西定律
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10.1 .1 孔隙水特征
孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。
在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶 结的松散沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨 论第四系松散沉积物中的孔隙水。
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冲积物的特征，从垂直河流横向切剖面来分析 （郑州黄河中下游为例）： 郑州剖面
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冲积平原中的河道变迁及砂层的几何形态
A-A，B-B 横切剖面 砂层多为 小透镜体 C-C，D-D 纵向剖面 砂层可以 延伸很长。
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10.1.3 地下水赋存条件与特征—补给与排泄
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扇顶
扇缘（前）
补给 流速水交替 排泄
好 V大，交替快 径流排泄
差 V小，交替慢 蒸发排泄 Company
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10.1.3地下水赋存条件与特征—水化学
岩溶山区分布的落水洞
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动态： 由于存在“灌入式”补给，径流通畅， 集中排泄，类似于地表水，故而地下水动 态受外界气象因素影响较大，动态变化较 为显著。
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10.3 裂隙水
北方岩溶水－集中以岩溶大泉形式排泄；
南方岩溶水－主要以地下暗河、泉、基流形式排 泄。
地苏地下河 出口 地苏地下河出口 附近落水洞
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南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源
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10.2.2 岩溶发育的基本条件
3、水具侵蚀性
纯水对碳酸盐岩的溶蚀作用很弱，只有水中含有 大量二氧化碳，或其他酸类，其侵蚀性才能增强。
4. 水的流动性
如果水是停滞的，最终会因溶解饱和而丧失侵蚀能 力。 地下水的循环交替是岩溶发育的充分必要条件。
其作用：不断更替补充具侵蚀性的水；将溶解与侵 蚀的物质带走----留下空洞（岩溶） 二、影响因素（略）
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10.1.6
黄土高原的地下水（风成作用）
黄土是特定地质历史时期的沉积物
在我国西北部广泛、大面积分布，西北部地区又是我国 干旱半干旱气候区，水资源严重匮乏，基本上无常年性 河流（或地表水），地下水水量也不丰富。 赋存于黄土孔隙与裂隙中的地下水是当地人民生活的主 要水源。
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水流沉积物是分布最广、最有水文地质意义 包括：洪积物、冲积物、湖积物、滨海三角 洲沉积物以及冰水沉积物 洪积物呈扇状 河道堆积物呈条状 湖泊堆积物的平面展布呈同心圆状
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10.1.2 洪积物中的地下水
山区 平原
扇顶
扇缘（前）
形成作用 矿化度（TDS） 成分与类型
溶滤作用 低 HCO3
中 SO4
蒸发浓缩作用 高 Cl Company
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10.1.3 地下水赋存条件与特征—动态与均衡
山区 平原
扇顶
扇缘（前）
动态 均衡 景观（环境）
掌握分析问题的思路与方法比死记更重要,即：
普通地质作用---地质地貌---水文地质条件 例如： 西北某些新构造运动影响的洪积扇 山西霍县--新构造运动结果→有多个溢出带
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西北某些新构造运动影响的洪积扇
山前水位埋深