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会计学1水文地质学考试水文地质学考试(kosh)资料资料第一页，共82页。第二章第二章 岩石岩石(ynsh)中的空隙与中的空隙与水分水分2.1.1 孔隙孔隙(kngx)次生孔隙：在碳酸盐岩层中，除粒间孔隙或晶粒间孔隙所构成的原次生孔隙：在碳酸盐岩层中，除粒间孔隙或晶粒间孔隙所构成的原生孔隙外，还有由孔洞生孔隙外，还有由孔洞(kngdng)(kngdng)、裂隙、白云岩化所构成的次生、裂隙、白云岩化所构成的次生孔隙。孔隙。颗粒形状颗粒形状结构孔隙结构孔隙：粘性土颗粒表面带有的：粘性土颗粒表面带有的电荷，在沉积过程中粘粒聚合，构成电荷，在沉积过程中粘粒聚合，构成颗粒集合体，形成直径比颗粒本身还颗粒集合体，形成直径比颗粒本身还大的结构孔隙。大的结构孔隙。第2页/共82页第二页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分2.1.1 孔隙孔隙(kngx)孔隙度的影响孔隙度的影响(yngxing)(yngxing)因素：因素：孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响另外颗粒形状及胶结充填情况也影响(yngxing)(yngxing)孔隙度。孔隙度。对于粘性土，结构及次生孔隙常是影响对于粘性土，结构及次生孔隙常是影响(yngxing)(yngxing)孔隙孔隙度的重要因素。度的重要因素。岩石名称岩石名称砾石砾石砂砂粉砂粉砂粘土粘土孔隙度孔隙度变化区间变化区间25%40%25%50%35%50%40%70%松散岩石孔隙度参考数值松散岩石孔隙度参考数值 第3页/共82页第三页，共82页。第二章第二章 岩石岩石(ynsh)中的空隙与中的空隙与水分水分2.1.2 裂隙裂隙(li x)固结的坚硬岩石，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩，一般不存在固结的坚硬岩石，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩，一般不存在(cnzi)(cnzi)或只保留一部分颗粒之间的孔隙，而主要发育各种应力作或只保留一部分颗粒之间的孔隙，而主要发育各种应力作用下岩石破裂变形产生的裂隙。用下岩石破裂变形产生的裂隙。成岩成岩裂隙裂隙构造构造裂裂隙隙风化风化裂隙裂隙裂隙率裂隙率：体体裂隙率、裂隙率、面面裂隙率、裂隙率、线线裂隙率裂隙率卸荷卸荷裂隙裂隙第4页/共82页第四页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分 野外研究裂隙时，应注意测定裂隙的方向、宽度、延伸野外研究裂隙时，应注意测定裂隙的方向、宽度、延伸(ynshn)(ynshn)长度、充填情况等。因为这些都对地下水的运动具有长度、充填情况等。因为这些都对地下水的运动具有重要影响。重要影响。2.1.3 2.1.3 溶穴溶穴 可溶的沉积岩，如岩盐、石膏、石灰岩和白云岩等，在地下可溶的沉积岩，如岩盐、石膏、石灰岩和白云岩等，在地下水溶蚀下会产生水溶蚀下会产生(chnshng)(chnshng)空洞，这种空隙称为溶穴（隙）。空洞，这种空隙称为溶穴（隙）。岩溶率岩溶率录像录像图片图片第5页/共82页第五页，共82页。第二章第二章 岩石岩石(ynsh)中的空隙与中的空隙与水分水分 孔隙、裂隙、溶穴不是独立存在。自然界岩石中空隙的发孔隙、裂隙、溶穴不是独立存在。自然界岩石中空隙的发育状况远较上面所说育状况远较上面所说(su shu)(su shu)的复杂。的复杂。总结总结(zngji)(zngji)与与比较比较 松散岩石松散岩石固然以固然以孔隙为主孔隙为主，但某些，但某些粘土粘土干缩后可产干缩后可产生生裂隙裂隙，而这些裂隙的水文地质意义，甚至远远超过，而这些裂隙的水文地质意义，甚至远远超过其原有的孔隙。其原有的孔隙。第6页/共82页第六页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分 因此，在研究岩石空隙时，必须注意观察，收集实际资因此，在研究岩石空隙时，必须注意观察，收集实际资料，在事实料，在事实(shsh)(shsh)的基础上分析空隙的形成原因及控制因的基础上分析空隙的形成原因及控制因素，查明其发育规律。素，查明其发育规律。岩石中的空隙，必须以一定方式连接起来构成岩石中的空隙，必须以一定方式连接起来构成(guchng)(guchng)空隙、网络，才能成为地下水有效的运移通道空隙、网络，才能成为地下水有效的运移通道（）和储容空间和。松散岩石、坚硬基岩和可溶岩石中的）和储容空间和。松散岩石、坚硬基岩和可溶岩石中的空隙网络具有不同的特点。赋存于不同岩层中的地下水，具空隙网络具有不同的特点。赋存于不同岩层中的地下水，具有不同的分布与运动特点。有不同的分布与运动特点。孔隙水、裂隙水和岩溶水孔隙水、裂隙水和岩溶水固结程度不高的固结程度不高的沉积岩沉积岩，往往，往往既有孔隙既有孔隙，又有裂隙又有裂隙。可溶岩石，由于溶蚀不均一，有的部分可溶岩石，由于溶蚀不均一，有的部分发育溶穴发育溶穴，而有的部，而有的部分则为分则为裂隙裂隙，有时还可保留，有时还可保留原生的孔隙与裂缝原生的孔隙与裂缝。第7页/共82页第七页，共82页。第二章第二章 岩石岩石(ynsh)中的空隙与中的空隙与水分水分2.3.3 给水给水(jshu)度度定义：我们把地下水位下降定义：我们把地下水位下降(xijing)一个单位深度，从地下水位一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水在重力作用下释出的水的体积，的体积，称为给水度称为给水度。例如，地下水位下降例如，地下水位下降 2m，1m2水平面积岩石柱体，在重力作用下释水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积为出的水的体积为0.2m3（相当于水柱高度（相当于水柱高度0.2m），则给水度为），则给水度为 0.1或或 10。影响因素影响因素：对于均质的松散岩石，给水度的大小与：对于均质的松散岩石，给水度的大小与岩性岩性、初始地下水初始地下水位埋藏深度位埋藏深度以及以及地下水位下降速率地下水位下降速率等因素有关。等因素有关。单位单位体积体积饱水饱水岩石体在重力作用下自由释出的水的体积岩石体在重力作用下自由释出的水的体积第8页/共82页第八页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分2.3.3 给水给水(jshu)度度岩性对给水岩性对给水(jshu)度的影响主要表现为空隙的大小与度的影响主要表现为空隙的大小与多少。多少。例如，例如，颗粒颗粒粗粗大大的的松散松散岩石，岩石，裂隙裂隙比较宽比较宽大大的坚硬岩石，的坚硬岩石，以及具有溶穴的以及具有溶穴的可溶岩可溶岩，空隙宽大空隙宽大，重力释水时，重力释水时，滞留滞留于岩石于岩石空隙中的空隙中的结合水结合水与与孔角毛细水较少孔角毛细水较少，理想条件下给水度的值理想条件下给水度的值接接近孔近孔隙度、隙度、裂隙率与岩溶率。裂隙率与岩溶率。相反，相反，若若空隙细小空隙细小（如粘性土），重力释水时大部分水（如粘性土），重力释水时大部分水以结合水与悬挂毛细水形式滞留于空隙中，给水度往往很小。以结合水与悬挂毛细水形式滞留于空隙中，给水度往往很小。第9页/共82页第九页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分2.3.3 给水给水(jshu)度度当初始当初始(ch sh)地下水地下水位埋藏深度小于最大毛细位埋藏深度小于最大毛细上升高度时，地下水位下上升高度时，地下水位下降后，重力水的一部分将降后，重力水的一部分将转化为支持毛细水而保留转化为支持毛细水而保留于地下水面之上，从而使于地下水面之上，从而使给水度偏小。给水度偏小。第10页/共82页第十页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分2.3.3 给水给水(jshu)度度可能可能(knng)的的原因原因 1）重力释水重力释水并非瞬时并非瞬时完成，完成，而往往而往往滞后滞后于水位下降；于水位下降；2）迅速释水时迅速释水时大大、小孔小孔道释水不同步道释水不同步，大的孔道优，大的孔道优先释水，在小孔道中形成悬先释水，在小孔道中形成悬挂毛细水而不能释出。挂毛细水而不能释出。地下水位下降速率地下水位下降速率第11页/共82页第十一页，共82页。第二章第二章 岩石岩石(ynsh)中的空隙与中的空隙与水分水分2.3.4 持水度持水度定义定义(dngy)：地下水位下降一个单位深度，单位水：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体反抗重力而保持于岩石空隙中的水量，平面积岩石柱体反抗重力而保持于岩石空隙中的水量，称作持水度。称作持水度。包气带充分重力释水而又未受到蒸发、蒸腾消耗时包气带充分重力释水而又未受到蒸发、蒸腾消耗时的含水量称作残留的含水量称作残留(cnli)含水量数值上相当于最大的含水量数值上相当于最大的持水度。持水度。给水度、持水度与孔隙度的给水度、持水度与孔隙度的关系关系p影响因素影响因素第12页/共82页第十二页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分2.3.5 透水性透水性岩石允许岩石允许(ynx)水透过的能力水透过的能力以松散岩石为例，分析以松散岩石为例，分析(fnx)一个理想孔隙通道中水的运动一个理想孔隙通道中水的运动情况情况第13页/共82页第十三页，共82页。第二章第二章 岩石岩石(ynsh)中的空隙与中的空隙与水分水分2.3.5 透水性透水性岩石允许岩石允许(ynx)水透水透过的能力过的能力 圆管状孔隙通道的纵断面，孔隙的边缘上分布着在寻常条件下圆管状孔隙通道的纵断面，孔隙的边缘上分布着在寻常条件下不运动的结合水，其余部分是重力水。由于附着于隙壁的结合水层不运动的结合水，其余部分是重力水。由于附着于隙壁的结合水层对于重力水，以及重力水质点之间存在着摩擦阻力，最近边缘的重对于重力水，以及重力水质点之间存在着摩擦阻力，最近边缘的重力水流速力水流速(li s)趋于零，中心部分流速趋于零，中心部分流速(li s)最大。最大。结论结论：孔隙直径愈小，结合水所占据的无效空间愈大，：孔隙直径愈小，结合水所占据的无效空间愈大，实际渗流断面就愈小；同时，孔隙直径愈小，可能达到的实际渗流断面就愈小；同时，孔隙直径愈小，可能达到的最大流速最大流速愈小。愈小。因此因此，孔隙直径愈小，透水性就愈差孔隙直径愈小，透水性就愈差。当孔隙直径小于两。当孔隙直径小于两倍结合水层厚度时，在寻常条件下就不透水。倍结合水层厚度时，在寻常条件下就不透水。第14页/共82页第十四页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分2.3.5 透水性透水性 把松散把松散(sngsn)岩石中的全部孔岩石中的全部孔隙通道概化为一束相互平行的等径圆隙通道概化为一束相互平行的等径圆管，则不难推知：管，则不难推知：当孔隙度一定而孔隙直径愈大，当孔隙度一定而孔隙直径愈大，则圆管通道的数量愈少，则圆管通道的数量愈少，但有效渗流但有效渗流断面愈大，透水能力就愈强；反之，断面愈大，透水能力就愈强；反之，孔隙直径愈小，透水能力就愈弱。孔隙直径愈小，透水能力就愈弱。由此可见，决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；由此可见，决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙度才对岩石只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙度才对岩石(ynsh)的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。第15页/共82页第十五页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分b概化为沿程等经的圆管概化为沿程等经的圆管a孔隙通道孔隙通道(tngdo)原型原型c概化为沿程不等径圆管概化为沿程不等径圆管第16页/共82页第十六页，共82页。第二章第二章 岩石中的空岩石中的空隙隙(kngx)与水分与水分 实际的孔隙通道并不是直径均一的圆管，而是直径变化、实际的孔隙通道并不是直径均一的圆管，而是直径变化、断面形状复杂的管道断面形状复杂的管道(gundo)系统（图系统（图a）。岩石的透水能）。岩石的透水能力并不取决于平均孔隙直径（图力并不取决于平均孔隙直径（图b），而在很大程度上取决），而在很大程度上取决于最小的孔隙直径（图于最小的孔隙直径（图c）（木桶原理）（木桶原理）实际的孔隙通道也不是直线的，而是曲折的（图实际的孔隙通道也不是直线的，而是曲折的（图a）。孔隙通）。孔隙通道愈弯曲，水质点实际流程就愈长，克服摩擦阻力所消耗道愈弯曲，水质点实际流程就愈长，克服摩擦阻力所消耗(xioho)的能量就愈大。的能量就愈大。孔隙孔隙大小大小孔隙通道沿程直径的孔隙通道沿程直径的变化和曲折性变化和曲折性颗颗粒粒分分选选程程度度孔孔隙隙度度第17页/共82页第十七页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存3.2 含水层含水层(shu cn)、隔水层、隔水层(shu cn)（弱透（弱透水层水层(shu cn)）含水层含水层隔水层隔水层 透水性能好空隙大的岩层。【代表】卵石、砾石、粗砂透水性能好空隙大的岩层。【代表】卵石、砾石、粗砂的沉积物（孔隙）；富含裂隙的沉积物（孔隙）；富含裂隙(li x)的岩层；岩溶发育的岩的岩层；岩溶发育的岩层层aquifer kwif 定义：能够透过并给出相当数量定义：能够透过并给出相当数量(shling)水的岩水的岩层层定义：定义：不能透过与给出水，或者透过给出的不能透过与给出水，或者透过给出的水量微不足道水量微不足道的岩的岩层层【代表】【代表】致密的致密的基岩；压实性强的粘性土层。基岩；压实性强的粘性土层。aquiclude kwiklu:d第18页/共82页第十八页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存3.2 含水层含水层(shu cn)、隔水层、隔水层(shu cn)（弱透水层（弱透水层(shu cn)）对于一些渗透性相当差的岩层，在一般的供水排水中他们所能提供的水量微不足道，视乎可以看作隔水层；对于一些渗透性相当差的岩层，在一般的供水排水中他们所能提供的水量微不足道，视乎可以看作隔水层；但是，当发生越流（相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换）时，由于驱动但是，当发生越流（相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换）时，由于驱动(q dn)水流的水力梯度大且发生渗透的过水断面很大，越流交换的水量相当可观，此时，再称作隔水层就不合适了。水流的水力梯度大且发生渗透的过水断面很大，越流交换的水量相当可观，此时，再称作隔水层就不合适了。【代表】在平原区：粉质粘土层，粉质亚粘土层，淤泥质【代表】在平原区：粉质粘土层，粉质亚粘土层，淤泥质粉质粘土层和亚砂土层等；粉质粘土层和亚砂土层等；在坚硬岩石地区：一些在坚硬岩石地区：一些(yxi)微裂隙、节理发育的泥岩微裂隙、节理发育的泥岩层、页岩层、砂砾岩层等。层、页岩层、砂砾岩层等。弱透水层（相对隔水层）弱透水层（相对隔水层）第19页/共82页第十九页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存含水层、隔水层概念的相对性（岩层含水层、隔水层概念的相对性（岩层(yncng)渗透性能的相对渗透性能的相对性）性）利用地下水的工作利用地下水的工作供水水源（需要水量）供水水源（需要水量）A）在利用地下水供水时，某一岩层能够）在利用地下水供水时，某一岩层能够(nnggu)给出的水量给出的水量较小，对于水源丰沛、需水量很大的地区，由于远不能满足供水需求，较小，对于水源丰沛、需水量很大的地区，由于远不能满足供水需求，而被视为隔水层；而被视为隔水层；B）在水资源匮乏、需水量较小的地区，就可以被视为含水层。）在水资源匮乏、需水量较小的地区，就可以被视为含水层。排除地下水的工作排除地下水的工作工程防渗（杜绝水量）工程防渗（杜绝水量）如某种岩层如某种岩层(yncng)的渗透性较低，从供水的角度来说，的渗透性较低，从供水的角度来说，它被视作隔水层；但是从水库渗漏的角度出发，这种渗漏量就不它被视作隔水层；但是从水库渗漏的角度出发，这种渗漏量就不容忽视，依旧视作隔水层就不合适了。容忽视，依旧视作隔水层就不合适了。第20页/共82页第二十页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存时间尺度时间尺度：m3m3/sm/sm/sm2ssm2s第21页/共82页第二十一页，共82页。在讨论油气二次运移这种时间尺度很大的水文地质过在讨论油气二次运移这种时间尺度很大的水文地质过程时，流体能够穿越所有的地层程时，流体能够穿越所有的地层(dcng)。从整体上说，。从整体上说，地层地层(dcng)具有水力连续性。具有水力连续性。如上图：如上图：有有5个含水层被个含水层被4个弱透水层所阻隔。个弱透水层所阻隔。当在含水层当在含水层3中抽水时，短期内相邻的含水层中抽水时，短期内相邻的含水层2与与4的水位均未变的水位均未变动，图中所示动，图中所示a的范围构成一个有水力联系的单元。的范围构成一个有水力联系的单元。当抽水持续时，最终影响当抽水持续时，最终影响(yngxing)将波及图中将波及图中b所示范围，所示范围，这时这时5个含水层与个含水层与4个弱透水层构成一个发生统一水力联系的单元。个弱透水层构成一个发生统一水力联系的单元。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存第22页/共82页第二十二页，共82页。岩石的各向异性：岩石的各向异性：以沉积岩为例，由于不同岩性层的互层，有的层次发以沉积岩为例，由于不同岩性层的互层，有的层次发育裂隙或溶穴，垂直方向上是隔水的，但在顺层的方向上育裂隙或溶穴，垂直方向上是隔水的，但在顺层的方向上都是透水的。都是透水的。例如，薄层例如，薄层(bo cn)页岩和石灰岩互层时，页岩中页岩和石灰岩互层时，页岩中裂隙接近闭合，灰岩中裂隙与溶穴发育，便成为典型的顺裂隙接近闭合，灰岩中裂隙与溶穴发育，便成为典型的顺层透水而垂直层面隔水的岩层。层透水而垂直层面隔水的岩层。下为示意图下为示意图第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存第23页/共82页第二十三页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存构成含水层必须构成含水层必须(bx)具备的具备的3个个条件条件岩层岩层(yncng)必须有储水空间必须有储水空间 即应有孔隙、裂隙和溶隙（穴）等空隙。这是储存地即应有孔隙、裂隙和溶隙（穴）等空隙。这是储存地下水的前提条件。下水的前提条件。第24页/共82页第二十四页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存含水层存在含水层存在(cnzi)的意义的意义具备保存住地下水的地质构造（储水构造）具备保存住地下水的地质构造（储水构造）在透水性良好的岩层下有隔水层（弱透水层）的存在，以免重在透水性良好的岩层下有隔水层（弱透水层）的存在，以免重力水向下全部漏失；力水向下全部漏失；或在水平方向上有隔水层阻挡，以免全部漏空。或在水平方向上有隔水层阻挡，以免全部漏空。要有足够要有足够(zgu)的水源（良好的补、排条件）的水源（良好的补、排条件）使储水空间能不断地获得补给，方能成为含水层。使储水空间能不断地获得补给，方能成为含水层。第25页/共82页第二十五页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存3.3 地下水分类地下水分类(fn li)广义：指赋存于地面广义：指赋存于地面(dmin)以下岩土空隙中的以下岩土空隙中的水水狭义狭义(xiy)：指赋存于饱水带岩土空隙中的水：指赋存于饱水带岩土空隙中的水重力水重力水包括：包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水包括：包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水地下水地下水概念概念的从的从“狭义狭义”“”“广义广义”从只研究从只研究“重力水重力水”研究研究“包气带水包气带水&重力水重力水”水文地质学从研究水文地质学从研究“地壳浅层地下水地壳浅层地下水”研究研究“地下水地下水圈圈”第26页/共82页第二十六页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存3.4 潜水潜水(qinshu)1）概念）概念(ginin)潜水：饱水带中第潜水：饱水带中第一个具有自由表面且有一个具有自由表面且有一定一定(ydng)规模的含规模的含水层中的水称作潜水。水层中的水称作潜水。潜水没有隔水顶板，潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板或只有局部的隔水顶板 潜水面潜水面：潜水的表面为自由水面，称作潜水面：潜水的表面为自由水面，称作潜水面 潜水潜水含水层厚度含水层厚度：从：从潜水面潜水面到到隔水底板隔水底板的距离的距离 潜水潜水理藏深度理藏深度：潜水面潜水面到到地面地面的距离的距离第27页/共82页第二十七页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存2）补给）补给(b j)3）排泄：）排泄：径流径流(jngli)排排泄泄 蒸发排泄蒸发排泄 潜水潜水(qinshu)与大气圈及地表水圈的密切联系性，潜水与大气圈及地表水圈的密切联系性，潜水(qinshu)与大气圈及地表水圈的联系通道是包气带，影响包气带与大气圈及地表水圈的联系通道是包气带，影响包气带水分的因素都影响潜水水分的因素都影响潜水(qinshu)。气象、水文因素对潜水。气象、水文因素对潜水(qinshu)影响显著。影响显著。4）动态变化）动态变化第28页/共82页第二十八页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存5）潜水）潜水(qinshu)特征特征没有隔水顶板，具有没有隔水顶板，具有(jyu)自由的自由的水面水面潜水分布区与补给区常常潜水分布区与补给区常常(chngchng)一致一致 湿润气候湿润气候（补给丰富）及（补给丰富）及地形切割强烈地形切割强烈（利于径流）的地区，有利于潜（利于径流）的地区，有利于潜水的径流排泄，往往形成含盐量不高的淡水。水的径流排泄，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候干旱气候下，由细颗粒组成的下，由细颗粒组成的盆地平原盆地平原，潜水的蒸发排泄为主，常形成含，潜水的蒸发排泄为主，常形成含盐高的咸水。盐高的咸水。易污染易污染潜水的水位、水量、水质等动态变潜水的水位、水量、水质等动态变化与气象水文、地形等因素密切相关，化与气象水文、地形等因素密切相关，动态变化明显。动态变化明显。埋藏浅，易于开发，重要水源埋藏浅，易于开发，重要水源第29页/共82页第二十九页，共82页。7）潜水）潜水(qinshu)等水等水位线图位线图潜水等水位线图：将潜水位相等的各点连线，得到潜水等水位线图。该图潜水等水位线图：将潜水位相等的各点连线，得到潜水等水位线图。该图与各种与各种(zhn)等值线图，例如等高线图类似，能反映潜水面形状等值线图，例如等高线图类似，能反映潜水面形状潜水位：潜水面上任潜水位：潜水面上任(shng rn)一点的高程称为该点的潜水位一点的高程称为该点的潜水位第30页/共82页第三十页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存确定确定(qudng)潜水的流潜水的流向向第31页/共82页第三十一页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存水面坡度水面坡度(pd)：相邻两条等水位线的水位差除以其水平距离：相邻两条等水位线的水位差除以其水平距离水力梯度：沿渗透途径水头损失与相应水力梯度：沿渗透途径水头损失与相应(xingyng)渗透途径长渗透途径长度的比值度的比值当潜水面坡度当潜水面坡度(pd)不大时，潜水面坡度不大时，潜水面坡度(pd)可视为潜水水力可视为潜水水力梯度梯度确定潜水面的水面坡度确定潜水面的水面坡度第32页/共82页第三十二页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存第33页/共82页第三十三页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存判断潜水判断潜水(qinshu)和地表水的补排关系和地表水的补排关系第34页/共82页第三十四页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存确定确定(qudng)泉水出露位置和沼泽化泉水出露位置和沼泽化范围范围第35页/共82页第三十五页，共82页。侵蚀侵蚀(qnsh)（下降）泉（下降）泉接触接触(jich)泉泉溢流溢流(y li)泉泉溢流泉溢流泉溢流泉溢流泉溢流泉溢流泉侵蚀（上升）泉侵蚀（上升）泉断层泉断层泉接触带泉接触带泉第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存第36页/共82页第三十六页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存推断推断(tudun)含水层含水层岩性或厚度的变化岩性或厚度的变化第37页/共82页第三十七页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存确定潜水确定潜水(qinshu)埋藏深度（结合地形等高线埋藏深度（结合地形等高线图）图）确定含水层厚度（结合确定含水层厚度（结合(jih)隔水地板等高线图）隔水地板等高线图）确定泉水确定泉水(qunshu)出露位置和沼泽出露位置和沼泽化范围化范围 取水工程取水工程最好布置在潜水流汇合的地区（最好布置在潜水流汇合的地区（点点工程取水）工程取水）;或潜水集中排泄的地段。取水建筑物排列方向一般应垂直地或潜水集中排泄的地段。取水建筑物排列方向一般应垂直地下水流向，即与等水位线相一致。（下水流向，即与等水位线相一致。（线状线状工程取水）工程取水）第38页/共82页第三十八页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存 承压水：充满于两个稳定隔水层（弱透水层）之间的含水层中的承压水：充满于两个稳定隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水水 隔水顶板隔水顶板(dngbn)：承压含水层上部的隔水层（弱透水层）：承压含水层上部的隔水层（弱透水层）隔水底板：下部的隔水层（弱透水层）隔水底板：下部的隔水层（弱透水层）承压含水层厚度：隔水顶板承压含水层厚度：隔水顶板(dngbn)与隔水底板之间的距离与隔水底板之间的距离 承压区与非承压区承压区与非承压区 承压高度：钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离成为承压高承压高度：钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离成为承压高度度 测压水位：井中静止水位的高程就是承压水在该点的测压水位测压水位：井中静止水位的高程就是承压水在该点的测压水位3.5 承压水承压水1）概念）概念(ginin)第39页/共82页第三十九页，共82页。第三章第三章 地下水的赋地下水的赋存存2）补给与排泄）补给与排泄(pixi)方式方式补给：补给：大气大气(dq)降水及地表水体入渗；降水及地表水体入渗；从其它含水层越流补给从其它含水层越流补给排泄：排泄：泉；泉；径流径流(jngli)；向其它含水层越向其它含水层越流排泄流排泄3）水质：取决于水质：取决于埋藏条件埋藏条件及其及其与外界联系的程度与外界联系的程度 与外界联系愈密切，参加水循环愈积极，承压水的水质就与外界联系愈密切，参加水循环愈积极，承压水的水质就愈接近于入渗的大气降水与地表水，通常为含盐量低的淡水。愈接近于入渗的大气降水与地表水，通常为含盐量低的淡水。与外界联系差，水循环缓慢，水的含盐量就高。与外界联系差，水循环缓慢，水的含盐量就高。承压水不像潜水那样容易污染，但是一旦污染后则很难使其净化承压水不像潜水那样容易污染，但是一旦污染后则很难使其净化第40页/共82页第四十页，共82页。第四章第四章 地下水运动地下水运动(yndng)的基本规律的基本规律4.1 重力重力(zhngl)水运动的基本规律水运动的基本规律4.1.1 达西定律达西定律(dngl)线性渗透线性渗透定律定律(dngl)达西试验示意图达西试验示意图A第41页/共82页第四十一页，共82页。第四章第四章 地下水运动地下水运动(yndng)的基本规律的基本规律第42页/共82页第四十二页，共82页。第四章第四章 地下水运动地下水运动(yndng)的基本规律的基本规律第43页/共82页第四十三页，共82页。第四章第四章 地下水运动地下水运动(yndng)的基本规律的基本规律4）信手）信手(xnshu)流网绘制流网绘制例例2第44页/共82页第四十四页，共82页。第四章第四章 地下水运动地下水运动(yndng)的基本规律的基本规律第45页/共82页第四十五页，共82页。第四章第四章 地下水运动地下水运动(yndng)的基本规律的基本规律 1 1）已知某向斜）已知某向斜(xin xi)(xin xi)盆地中，有一承压砂岩含水层，由大盆地中，有一承压砂岩含水层，由大气降水补给，以泉群形式呈线状排泄，水位稳定。含水层等厚均质各气降水补给，以泉群形式呈线状排泄，水位稳定。含水层等厚均质各向同性，平面上流线平行，其剖面如图所示。点向同性，平面上流线平行，其剖面如图所示。点A A、B B、C C、D D、E E、F F分分别在同一铅直面上。别在同一铅直面上。A A、C C、E E是沿隔水顶板流线上的三个点；是沿隔水顶板流线上的三个点；B B、D D、F F是沿隔水底板流线上的三个点。画出向斜是沿隔水底板流线上的三个点。画出向斜(xin xi)(xin xi)盆地的流网图。盆地的流网图。第46页/共82页第四十六页，共82页。第四章第四章 地下水运动地下水运动(yndng)的基本规律的基本规律第47页/共82页第四十七页，共82页。第四章第四章 地下水运动地下水运动(yndng)的基本规律的基本规律第48页/共82页第四十八页，共82页。第六章第六章第六章第六章 地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质(wl xngzh)(wl xngzh)和化学成分及其和化学成分及其和化学成分及其和化学成分及其演变演变演变演变6.3 地下水的化学地下水的化学(huxu)特征特征6.3.1 地下水中主要气体地下水中主要气体(qt)成成分分 各种各种气体气体、离子离子、胶体物质胶体物质、有机质有机质以及以及微生物微生物等等 主要的主要的气体组分气体组分：O2、N2、CO2、H2S、CH4、H2、碳氢、碳氢化合物及少量的惰性气体。化合物及少量的惰性气体。来源：来源：空气（空气（O2、N2、CO2）、生物化学（）、生物化学（H2S、CH4、N2、CO2），化学及核反应（），化学及核反应（He、Rn）气体成分气体成分存在的意义存在的意义：气体成分能够说明气体成分能够说明地下水所处的地地下水所处的地球化学环境球化学环境；地下水中的有些气体会地下水中的有些气体会增加水溶解盐类的增加水溶解盐类的能力能力，促进某些化学反应促进某些化学反应。第49页/共82页第四十九页，共82页。第六章第六章第六章第六章 地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质(wl xngzh)(wl xngzh)和化学成分及其和化学成分及其和化学成分及其和化学成分及其演变演变演变演变 6.3.2 地下水中的主要离子成分地下水中的主要离子成分 一般情况下，随着总矿化度（溶解性总固体一般情况下，随着总矿化度（溶解性总固体/TDS）的变化）的变化(binhu)，地下，地下水中占主要地位的离子成分也随之发生变化水中占主要地位的离子成分也随之发生变化(binhu)。低矿化水中常以低矿化水中常以HCO3-及及Ca2+、Mg2+为主；为主；高矿化水则以高矿化水则以C1-及及Na+为主；为主；中等矿化的地下水中，阴离子常以中等矿化的地下水中，阴离子常以SO42-为主，主要阳离子则可以是为主，主要阳离子则可以是Na+，也可以是，也可以是Ca2+。这是因为：。这是因为：地下水中常见地下水中常见(chn jin)盐类的溶解度（盐类的溶解度（0，单，单位位g/L）盐类盐类溶解度溶解度盐类盐类溶解度溶解度盐类盐类溶解度溶解度NaClKClMgCl2CaCl2350290558.1（18）731.9（18）Na2SO4MgSO4CaSO4502701.9Na2CO3MgCO3193.9（18）0.1第50页/共82页第五十页，共82页。第六章第六章第六章第六章 地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质(wl xngzh)(wl xngzh)和化学成分及其和化学成分及其和化学成分及其和化学成分及其演变演变演变演变6.4 地下水化学成分的形成地下水化学成分的形成(xngchng)作作用用6.4.1 溶滤作用溶滤作用1）定义）定义(dngy)：水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水：水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中中2）结果）结果：岩土失去一部分可溶物质，地下水则补充了新的组分岩土失去一部分可溶物质，地下水则补充了新的组分3）溶解的过程）溶解的过程4）溶解）溶解与与结晶结晶同时进行同时进行溶解度溶解度5）不同盐类具有不同盐类具有不同的溶解度不同的溶解度（原因）（原因）水是偶极分子水是偶极分子结晶格架中的盐类离子结晶格架中的盐类离子不同盐类，结晶格架中不同盐类，结晶格架中离子间的吸引力不同离子间的吸引力不同第51页/共82页第五十一页，共82页。第六章第六章第六章第六章 地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质(wl xngzh)(wl xngzh)和化学成分及和化学成分及和化学成分及和化学成分及其演变其演变其演变其演变6）温度）温度(wnd)对溶解度的对溶解度的影响影响 随着温度随着温度(wnd)上升，结晶格上升，结晶格架内离子的振荡运动加剧，离子间引架内离子的振荡运动加剧，离子间引力削弱，水的极化分子易于将离子从力削弱，水的极化分子易于将离子从结晶格架上拉出。因此，盐类溶解度结晶格架上拉出。因此，盐类溶解度通常随温度通常随温度(wnd)上升而增大。上升而增大。但是，某些盐类例外，如但是，某些盐类例外，如 Na2SO4 在温度在温度(wnd)上升时，由上升时，由于矿物结晶中的水分子逸出，离子间于矿物结晶中的水分子逸出，离子间引力增大，溶解度反而降低；引力增大，溶解度反而降低；CaCO3 及及 MgCO3的溶解度也的溶解度也随温度随温度(wnd)上升而降低，这与下上升而降低，这与下面所说的脱碳酸作用有关。面所说的脱碳酸作用有关。第52页/共82页第五十二页，共82页。第六章第六章第六章第六章 地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质(wl xngzh)(wl xngzh)和化学成分及和化学成分及和化学成分及和化学成分及其演变其演变其演变其演变7）溶滤作用的强度）溶滤作用的强度(qingd)（岩土中的组分转入水中的速（岩土中的组分转入水中的速率）与下列因素有关：率）与下列因素有关：组成岩土的矿物盐类的溶解度组成岩土的矿物盐类的溶解度 NaCl与与SiO2比较比较(bjio)岩土的空隙特征岩土的空隙特征 缺乏裂隙的致密基岩，水难以与矿物盐类接触，溶滤作用便也无缺乏裂隙的致密基岩，水难以与矿物盐类接触，溶滤作用便也无从发生。从发生。水的溶解能力决定着溶滤作用的强度水的溶解能力决定着溶滤作用的强度 总的说来，低矿化水溶解能力强而高矿化水弱。总的说来，低矿化水溶解能力强而高矿化水弱。水中水中CO2、O2等气体成分的含量决定着某些盐类的溶解能力等气体成分的含量决定着某些盐类的溶解能力 如水中如水中CO2含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强。含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强。O2的含的含量愈高，水溶解硫化物的能力愈强。量愈高，水溶解硫化物的能力愈强。水的流动状况水的流动状况第53页/共82页第五十三页，共82页。第六章第六章第六章第六章 地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质地下水的物理性质(wl xngzh)(wl xngzh)和化学成分及其和化学成分及其和化学成分及其和化学成分及其演变演变演变演变水的流动水的流动(lidng)状况状况 流动流动(lidng)停滞的地下水，最终将失去溶解能力，溶滤停滞的地下水，最终将失去溶解能力，溶滤作用便告终止。地下水流动作用便告终止。地下水流动(lidng)迅速，矿化度低的、含有迅速，矿化度低的、含有大量大量CO2、O2的大气降水和地表水，不断更新含水层中原有的的大气降水和地表水，不断更新含水层中原有的溶解能力已经趋于饱和的水，溶滤作用便持续地强烈发育。溶解能力已经趋于饱和的水，溶滤作用便持续地强烈发育。地下水的径流与交替强度是决定溶滤作用强度的最活跃最地下水的径流与交替强度是决定溶滤作用强度的最活跃最关键的因素关键的因素8）溶滤作用）溶滤作用(zuyng)与纯化学的溶解作用与纯化学的溶解作用(zuyng)的区别的区别溶滤作用溶滤作用时