水文地质学 第三章__地下水的赋存.

第三章地下水的赋存

3.1 包气带与饱水带

地下水面以上称为––––包气带,或非饱和带(unsaturated zone。地下水面以下称为––––饱水带,或饱和带(saturated zone 。

包气带水主要通过大气降水,毛细作用

从地下水面输送水分,获得补给。雨季,包气带中的水以下渗为主,雨后,通过蒸发与植物蒸腾向大气圈排泄。

包气带是饱水带与大气圈联系的必经之路。饱水带通过包气带获得大气降水和地表水的补给,又通过包气带蒸发与蒸腾排泄到大气圈→参与水循环。

饱水带岩石空隙全部为液态水所充满。水体是连续分布的,能够传递静水压力,在水头差的作用下,可发生连续运动。饱水带中的重力水––––是开发利用或排除的主要对象。

研究水的运动规律––––土壤水动力学

研究水的运动规律––––地下水动力学

大气

3.2 含水层、隔水层与弱透水层

岩层按渗透性分为:

透水层––––含水层;

不透水层––––隔水层。

1.含水层(aquifer––––饱含水的透水层。既含水又透水。

2.隔水层(aquifuge 既不含水也不透水;aquiclude 含水不透水––––不透水层。

构成含水层的条件:

a. 岩层发育有储水空隙;

b. 有隔水层阻挡;

c. 有水的补给来源;

d. 适当的地形地貌条件。

含水层与隔水层是相对的。含水层与隔水层的定义取决于运用它们的具体条件: 1同一岩层,在有些地方作为含水层,而在另外一些地方作为隔水层(用水量不同;

2同一岩层,当涉及某一问题时作为含水层,而涉及另外一些问题时作为隔水层(涉及问

题不同。

如:大型供水与小型供水:亚砂土;矿山排水与小型供水:相对于O岩溶水,C-P砂

页岩作为隔水层;在缺水地区,C-P中的砂岩可作为含水层。

3.弱透水层(aquitard––––渗透性较差的岩层,相邻含水层通过其发生越流时,进行水量交

换。

在相当长一个时期内,人们把隔水层看作是绝对不透水的,20世纪40年代雅可布(C.

E. Jacob提出越流概念后,人们才逐渐认识到性质上介于隔水层与透水层之间的–––弱透水层。

弱透水层往往过水断面较大→交换水量也较大。

自然界中不存在绝对不发生渗透的岩层。同时还要考虑时间尺度,如在含水层中抽水时,有的岩层短期内透水性不明显,但长时间抽水时,水位下降,透水明显。含水层与整个弱透水层一起构成一个统一的含水系统。

有的岩石顺层透水,垂直层面隔水。如页岩与薄层石灰岩互层时,往往顺层透水,而垂直层面隔水。

3.3 地下水分类

地下水这一名词有广义与狭义之分:

a. 广义地下水––––指赋存于地面以下岩土空隙中的水,包括包气带及饱水带岩石空隙

中的水(subsurface water––––包括soil water和ground water。

b. 狭义地下水––––指赋存于饱水带岩土空隙中的水(ground water。

长期以来水文地质学着重研究饱水带中的重力水。现在开始重视包气带水的研究。因为人们认识到在“三水”(大气水、地表水、地下水转化过程中包气带是必经之路。

由于埋藏条件,含水介质类型对地下水水量、水质的时空分布有决定意义,所以按埋藏条件和含水介质(空隙类型对地下水进行划分:

1.按埋藏条件:包气带水、潜水、承压水;

2.按含水介质(空隙类型:孔隙水、裂隙水、岩溶水;

3.综合分类(见P29:表3–1地下水分类表。如:孔隙潜水,孔隙承压水。表3–1 地下水分类表

3.4 潜水

phreatic water

underground water

1.概念

潜水––––饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称作潜水。特征:

a. 潜水没有隔水顶板,或只有局部的隔水顶板;

b. 潜水面(water table为自由水面(不承受除大气压以外的附加压力;

c. 从潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度(M;

d. 潜水面到地面的距离为潜水埋藏深度(D;

e. 潜水含水层厚度与潜水面埋藏深度随潜水面的升降而发生相应的变化。

2.补、径、排特点

1由于潜水含水层与包气带直接连通,无隔水顶板,因而在其全部分布范围内都可通

过包气带接受大气水,地表水等的补给;

2在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方径流;

3排泄:

a. 径流排泄:径流到低洼处,以泉、泄流的形式向地表或地表水体排泄;

b. 蒸发排泄:土面蒸发和植物蒸腾→大气;

c. 向其它含水层排泄。

3.动态特点及其影响因素

主要影响因素:是气象、水文因素。由于潜水与大气圈及地表水圈联系密切,因此,动态特点:具有明显的季节性。

a. 丰水季节或年份:补给量>排泄量,水位上升,埋藏深度变小;

b. 干旱季节:补给量<排泄量,水位下降,埋藏深度变大。 4.资源特点

1水量易于补充恢复,由于厚度有限,通常缺乏多年调节性; 2水质:

a. 湿润气候及地形切割强烈地区,有利于径流排泄,为含盐量不高的淡水;

b. 干旱气候下的盆地、平原,以蒸发排泄为主,常形成含盐量高的咸水; 3易受污染,对水源应注意卫生防护。 5.潜水等水位线图

潜水面特点:潜水面是向排泄区倾斜的曲面,起伏大体与地形一致而较缓和。潜水位––––潜水面上任一点的高程称为潜水位。等水位线图––––潜水位相等的各点的连线。作图:a. 内插法:线性插值公式(数值分析,或平面几何的直线方程,由已知两点坐标求第三点坐标的方法来作图;b. 修正:根据水文地质条件和原理对不符合实际的点进行相应的修正。

K 3K 2

22.4

21.2

∆y 2

4X ,y 22

(X ,1

12

2

1y y x x ∆∆∆=

∆式中:2x ∆––––两孔间的水平距离;1x ∆––––插值点与k 1孔(低水位孔间的水平距离;

2y ∆––––两孔间的水位差;1y ∆––––插值点与k 1孔(低水位孔间的水位差。

从等水位线图可得: