地下水的赋存PPT讲稿.ppt

地下水的赋存第1页，共29页，编辑于2022年，星期六本章内容本章内容 3.3 地下水分地下水分类3.2 含水含水层 隔水隔水层 弱透水弱透水层 含水系含水系统 3.1 包气包气带与与饱水水带 3.4 潜水与潜水含水潜水与潜水含水层 3.5 承承压水与承水与承压含水含水层第2页，共29页，编辑于2022年，星期六3.1 包气带与饱水带包气带与饱水带 一、包气带与饱水带的划分一、包气带与饱水带的划分 地下水面（水位）地下水面（水位）：地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充满，形成一个自由水面，以海拔高度表示称之形成一个自由水面，以海拔高度表示称之地下水位地下水位（一般通（一般通过打井，地下开挖来确定）打井，地下开挖来确定）第3页，共29页，编辑于2022年，星期六包包气气带带与与饱饱水水带带地下水位地下水位第4页，共29页，编辑于2022年，星期六3.1.2 包气带包气带包气带包气带（zone of aeration or zone of unsaturation）v特点：特点：岩石空隙未被水充岩石空隙未被水充满 是固、液、气三相介是固、液、气三相介质并存介并存介质 v水的存在形式（多水的存在形式（多样）结合水、毛合水、毛细水（各种）、重力水、气水（各种）、重力水、气态水水 v包气包气带水的垂直分水的垂直分带 土壤水土壤水带，中中间带（过渡渡带）支持毛支持毛细水水带，毛，毛细饱和水和水带 包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要通道通道；“重力水重力水”通过包气带获得降水、地表水的入渗通过包气带获得降水、地表水的入渗补给补给（补充），部分水又通过包（补充），部分水又通过包气带将水分传输，气带将水分传输，蒸发蒸发，消耗出去。，消耗出去。第5页，共29页，编辑于2022年，星期六饱水带饱水带（saturation zone）v岩石空隙被水完全充满岩石空隙被水完全充满 是二相介质（固相是二相介质（固相+液相水）液相水）v空隙中水的存在形式：空隙中水的存在形式：重力水重力水 结合水合水 重重力力水水：连续分分布布（孔孔隙隙是是连通通）传递压力力在在水水头差差作用下，地下水（空隙中的水）可以作用下，地下水（空隙中的水）可以连续运运动。地地下下开开挖挖，坑坑道道，巷巷道道，基基坑坑，打打井井在在此此带带均均有有重重力力水涌出来！水涌出来！3.1.3 3.1.3 饱水带饱水带饱水带饱水带 第6页，共29页，编辑于2022年，星期六3.2 含水层含水层 隔水层隔水层 弱透水层弱透水层 含水系统含水系统一、一、一、一、基本概念基本概念基本概念基本概念 饱水岩水岩层中，根据岩中，根据岩层给给水与透水能力水与透水能力水与透水能力水与透水能力而而进行的划分行的划分 v 含水层含水层（AquiferAquifer）：）：是能够是能够透过透过并并给出给出相当数量水的岩层相当数量水的岩层各类砂土，砂岩等各类砂土，砂岩等 v 隔水层隔水层（Aquifuge)Aquifuge)：不不能能透透过过与与给给出出水水或或透透过过与与给给出出的的水水量量微微不不足足道道的的岩岩层层裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密）裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密）v 弱透水层弱透水层（AquitardAquitard）：）：渗渗透透性性很很差差，给给出出的的水水量量微微不不足足道道，但但在在较较大大水水力力梯梯度度作作用用下下，具具有有一一定定的的透透水水能能力力的的岩岩层层各各种种粘粘土土，泥泥质质粉粉砂岩砂岩第7页，共29页，编辑于2022年，星期六定义中的模糊概念定义中的模糊概念“相当水量，微不足道，较大水力梯度相当水量，微不足道，较大水力梯度”等等 严格格的的“是是与与非非”的的逻辑思思维，在在很很多多情情况况下下是是相相对的的和和模模糊糊的的概概念念相相对对性的意义：性的意义：v 从实际应用角度来看从实际应用角度来看划分的相对的性划分的相对的性相当水量相当水量 满足足需需要要就就可可以以了了。如如在在某某处处一一口口井井出出水水量量80m80m3 3/d/d，作作为为1 1万万人人的的供供水水，非非含含水水层层；作作为为饮饮料料厂厂、装装瓶瓶生生产产则则为为含含水水层层。又又如如一一个个小小泉泉水水流流量量0.11/s8.6m0.11/s8.6m3 3/d/d，大厂，大厂非，村用非，村用是。是。v 从理论意义来看从理论意义来看微不足道微不足道 微不足道，有微不足道，有时空尺度的制空尺度的制约。如如华华北北平平原原早早期期地地下下水水开开采采就就是是典典型型的的例例子子，深深层层水水与与浅浅层层水水的的开开采采有有一一粘粘土土隔隔水水层层；后后开开采采深深层层，水水量量大大，水水位位降降低低快快，浅浅层层水水向向深深层层“越越流流”-粘土层成为粘土层成为“透水层透水层”。现现在在进进行行水水文文地地质质计计算算、模模拟拟时时，不不再再简简单单二二分分了了，而而是是用用模模糊糊学学的的研研究究方方法法，给给个个隶隶属属度度1 1，0 0之之间间，可可以以为为 0.8,0.7,0.8,0.7,0.3,0.3,表表示示“透水性透水性”？3.2.2 3.2.2 概念的相对性概念的相对性概念的相对性概念的相对性第8页，共29页，编辑于2022年，星期六时时间间的的相相对对性性54321第9页，共29页，编辑于2022年，星期六概念的思考？概念的思考？概念的思考？概念的思考？A B 大大坝 1.1.1.1.这组地层是含水层还是隔水层？这组地层是含水层还是隔水层？2.2.煤层开采，巷道（矿坑）会否有水？煤层开采，巷道（矿坑）会否有水？3.3.如果需要修水库，建坝后库水是否渗漏？如果需要修水库，建坝后库水是否渗漏？4.4.如供水的需要如供水的需要如何布置勘探？如何布置勘探？第10页，共29页，编辑于2022年，星期六3.2.3 含水系统含水系统含水系统含水系统Groundwater aquifer system 地下水含水系统：地下水含水系统：v是是指指由由隔隔水水或或相相对对隔隔水水岩岩层层圈圈闭闭的的，具具有有统统一一水水力力联联系系的的含含水水岩岩系系 v含水系统：包含多个含水层和弱透水层，或局部隔水层含水系统：包含多个含水层和弱透水层，或局部隔水层 v含水系统：可以进行子系统划分含水系统：可以进行子系统划分 v含含水水系系统统的的定定义义是是从从大大的的空空间间尺尺度度研研究究含含水水层层、隔隔水水层层、与与弱弱透透水水层层的的组组合合关关系系，是是从从地地质质成成因因角角度度对对岩岩层层的的水水文文地地质质特特征征进进行划分的分析方法行划分的分析方法(或给出的概念或给出的概念)第11页，共29页，编辑于2022年，星期六含水系统层次划分含水系统层次划分含水系统层次划分含水系统层次划分系统与子系统系统与子系统系统与子系统系统与子系统AB第12页，共29页，编辑于2022年，星期六冲洪积平原地下水含水系统冲洪积平原地下水含水系统冲洪积平原地下水含水系统冲洪积平原地下水含水系统丘陵丘陵 倾斜平原区斜平原区 低平原低平原 第13页，共29页，编辑于2022年，星期六v 广义地下水广义地下水：地表以下岩石空隙中的水地表以下岩石空隙中的水(包气包气带、饱水水带中的水中的水)subsurface-water,under groundwater,groundwater subsurface-water,under groundwater,groundwater v 狭义地下水狭义地下水：地表以下饱水带岩层空隙中的水地表以下饱水带岩层空隙中的水重力水重力水 v 地下水分类地下水分类：主要依据主要依据含水介含水介质的的类型（型（赋存空存空间）埋藏条件（埋藏条件（赋存部位）存部位）v表表3-13-1含水介质三类，埋藏三分，组合共分为含水介质三类，埋藏三分，组合共分为9 9类类 3.3 地下水分类地下水分类孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水包气带包气带上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水潜水潜水孔隙潜水孔隙潜水裂隙潜水裂隙潜水岩溶潜水岩溶潜水承压水承压水孔隙承压水孔隙承压水裂隙承压水裂隙承压水岩溶承压水岩溶承压水 第14页，共29页，编辑于2022年，星期六潜水潜水(b)、承压水、承压水(c)、上层滞水、上层滞水(a)abc第15页，共29页，编辑于2022年，星期六3.4.1 3.4.1 潜水与潜水含水层概念潜水与潜水含水层概念 v潜水潜水：地表以下，第一个具有地表以下，第一个具有自由表面自由表面的的稳定定含水含水层中的水中的水 自自由由表表面面即即没没有有隔隔水水层层限限制制，与与大大气气直直接接相相通通，除除大大气气压强外不受其它力。压强外不受其它力。稳定稳定具有一定的空间连续性（范围）以示区分上层滞水具有一定的空间连续性（范围）以示区分上层滞水 v潜水含水层潜水含水层 -赋存潜水的岩存潜水的岩层 屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）屋建筑时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）3.4 3.4 潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层第16页，共29页，编辑于2022年，星期六二、二、基本要素（专业术语）基本要素（专业术语）v 潜水面潜水面(water table)v 潜水位潜水位(water level)v 潜水含水潜水含水层-v 含水含水层厚度厚度-v 潜水埋深潜水埋深-3.4 潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层第17页，共29页，编辑于2022年，星期六2 3 4 5 6 7 8 D 1 M 潜水与潜水含水层图潜水与潜水含水层图1-1-潜水含水层潜水含水层 2-2-隔水层隔水层 3 3、4 4 潜水面潜水面 潜水位潜水位 M-M-含水层厚度含水层厚度 D-D-潜水埋深潜水埋深 5-5-大气降水入渗大气降水入渗 6-6-蒸发蒸发 7-7-流向流向 8-8-泉泉 第18页，共29页，编辑于2022年，星期六三、三、主要特征主要特征学习学习P3031,总结总结 v 补给(来源来源)：降水入渗，河湖入渗降水入渗，河湖入渗 v 排泄排泄(汇)：泉，（河）泄流，蒸泉，（河）泄流，蒸发 补给或排泄通或排泄通过含水含水层厚度厚度变化而化而储水与水与释水！水！v 动态：受气象，水文因素影响明：受气象，水文因素影响明显，变化快化快（水量、水位季（水量、水位季节性性变化）化）受人受人为因素影响也因素影响也显著，易著，易污染染 v 水循水循环交替迅速交替迅速：水循：水循环周期短，更新恢复快周期短，更新恢复快 v潜水研究基本方法潜水研究基本方法绘制潜水等水位线图绘制潜水等水位线图 获取信息获取信息-资料的手段资料的手段调查、调查、勘探勘探，分析，分析 实习一实习一：编制潜水等水位线图：编制潜水等水位线图3.4 潜水与潜水含水层潜水与潜水含水层第19页，共29页，编辑于2022年，星期六某地潜水等水位线图（平面）某地潜水等水位线图（平面）河河河河流流流流第20页，共29页，编辑于2022年，星期六一、一、承压水定义承压水定义 充充满满于于2个个隔隔水水层层（或或弱弱透透水水层层）之之间间的的含含水水层层中中的的水水，称称之。（图之。（图 P31，图，图3-6）二、二、基本要素与特征基本要素与特征 承承压含水含水层；隔水隔水顶板；板；隔水底板；隔水底板；承承压含水含水层厚度（厚度（H）；）；埋深（埋深（D）测压水水位位线（面面）：测压水水位位线的的连线（面面）此此线是是虚虚拟的的（如（如图有有压管）管）承承压高度；高度；补给区；区；承承压区；区；排泄区排泄区 自溢区自溢区测压水位水位线与地形等高与地形等高线的交点的交点连接区接区 绘制一张承压含水层的等测压水位线图（加地形等高线）绘制一张承压含水层的等测压水位线图（加地形等高线）3.5 承压水与承压含水层承压水与承压含水层 Confined aquifer承压水要素第21页，共29页，编辑于2022年，星期六基岩自流盆地中的承压水基岩自流盆地中的承压水承压含水层承压含水层 隔水顶板隔水顶板 隔水底板隔水底板 承承压压含含水水层层厚厚度（度（M M）埋深（埋深（D D）测测压压水水位位线线（面面）：承压高度承压高度-H-H 补给区补给区 承压区承压区 排泄区排泄区 自溢区自溢区第22页，共29页，编辑于2022年，星期六v 特征特征：补给与排泄与排泄 有有限限区区域域与与外外界界联系系，水水循循环迟缓些些，水水交交替替慢慢，平平均均滞滞留留时间长（年年龄老或老或长）恢复性差恢复性差 水化学水化学 变化化较大，大，矿化度一般要高点，可以保留化度一般要高点，可以保留“古老古老”的水的水 动态 要要稳定些，如果分布面定些，如果分布面积大，厚度大，厚度稳定定则调节能力很能力很强 v 问问题题？承承压压含含水水层层的的变变化化：在在储储水水与与释释水水时时，含含水水层层厚厚度度是是不变的，承压含水层的储水与释水是如何进行的？！不变的，承压含水层的储水与释水是如何进行的？！3.5 3.5 承压水与承压含水层承压水与承压含水层承压水与承压含水层承压水与承压含水层第23页，共29页，编辑于2022年，星期六承压含水层的储水与释水承压含水层的储水与释水 v 弹性给水度弹性给水度 e 承承压含含水水层中中当当测压水水位位下下降降(或或上上升升)1个个单位位，单位位水水平平面面积含含水水层较体所体所释放放(或或储存存)的水量的水量 v 测压水位降低导致测压水位降低导致 含含水水层孔孔隙隙中中水水的的压力力降降低低水水体体积膨膨胀释水水，水水的的膨膨胀系系数数约为 1/20000 孔隙水孔隙水压力降低，岩力降低，岩层颗粒粒间承受承受压力增加力增加骨架被骨架被压缩 颗粒不粒不变骨架骨架压缩=空隙体空隙体积减小（排列改减小（排列改变）发生生释水（水（挤出来）水出来）水 v 这两部水很有限，所以这两部水很有限，所以 e e 很小很小 ；与重力给水度与重力给水度 d相比要相比要 小小10-1 10-3 3.5.3 3.5.3 承压含水层的储水与释水承压含水层的储水与释水第24页，共29页，编辑于2022年，星期六承压含水层的弹性给水度承压含水层的弹性给水度v从理论上来看：从理论上来看：弹性给水度是可以恢复的弹性给水度是可以恢复的 实际上弹性是有限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最终导致含水层的弹性给水与释水能力降低 v 第25页，共29页，编辑于2022年，星期六3.5.4 3.5.4 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化v在在自自然然或或实实际际条条件件下下，潜潜水水与与承承压压水水的的划划分分也也是是相相对的对的 v在在复复杂杂条条件件下下，很很难难将将某某些些含含水水层层中中的的水水划划定定为为潜潜水或承压水水或承压水 v甚至有人把潜水的下部作为承压水看待甚至有人把潜水的下部作为承压水看待v承压水可以开采后形成类似于潜水的承压水可以开采后形成类似于潜水的“无压水无压水”v举例说明举例说明：山区基岩互山区基岩互层 一个一个 较厚的潜水含水厚的潜水含水层 第26页，共29页，编辑于2022年，星期六例：潜水与承压水的转化例：潜水与承压水的转化 第27页，共29页，编辑于2022年，星期六3.5 承压水与承压含水层承压水与承压含水层介绍内容介绍内容上层滞水（上层滞水（perched water）这是包气带中唯一有实际利用价值的重力水这是包气带中唯一有实际利用价值的重力水 v 侵蚀基准面概念及其应用侵蚀基准面概念及其应用v前前第第一一、二二、三三章章，是是水水文文地地质质学学中中常常用用的的基基本本概概念念和和术术语语，要要求掌握求掌握 v后几章将着重介绍一些基本理论与方法后几章将着重介绍一些基本理论与方法 v有有关关地地下下水水运运动动的的内内容容，请请参参考考学学习习水水力力学学中中有有关关水水头头、水水力梯度的概念。力梯度的概念。v水井与水泵的基本知识介绍水井与水泵的基本知识介绍 第三章结束第三章结束第28页，共29页，编辑于2022年，星期六强调与要求前第一、二、三章，是水文地质学中常用前第一、二、三章，是水文地质学中常用的基本概念和术语，要求掌握的基本概念和术语，要求掌握 后几章将着重介绍一些基本理论与方法后几章将着重介绍一些基本理论与方法 有关地下水运动的内容，请参考学习有关地下水运动的内容，请参考学习水水力学力学中有关水头、水力梯度的概念。中有关水头、水力梯度的概念。第29页，共29页，编辑于2022年，星期六