水文地质学---地下水的赋存.ppt
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1、第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.1 包气带与饱水带包气带与饱水带3.2 含水层、隔水层含水层、隔水层(弱透水层弱透水层)3.3 地下水分类地下水分类3.4 潜水潜水3.5 承压水承压水3.6 潜水与承压水的相互转化潜水与承压水的相互转化3.7 上层滞水上层滞水第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存抽水前抽水前抽水后抽水后第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存1)包气)包气带带的分的分层层 土壤水带土壤水带:接近地表,植:接近地表,植物根系发育,微生物活动较频物根系发育,微生物活动较频繁繁 毛细水带毛细水带:包气带底部由:包气带底部由地下水面支持的
2、毛细水构成毛地下水面支持的毛细水构成毛细水带细水带 中间带中间带:包气带厚度较大:包气带厚度较大时,在土壤水带与毛细水带之时,在土壤水带与毛细水带之间还存在中间带间还存在中间带3.1 包气带与饱水带包气带与饱水带3.1.1 包气带包气带2)包气)包气带带水的成分水的成分 空隙壁面吸附的空隙壁面吸附的结合水结合水 细细小空隙中含有小空隙中含有毛细水毛细水 未被液未被液态态水占据的空隙水占据的空隙中包含中包含空气空气及及气态水气态水第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3)包气)包气带带水的水的补给补给与与排泄排泄补给补给大气大气降水降水补给补给地表水体的地表
3、水体的渗漏渗漏地下水面(地下水面(饱饱水水带带)通)通过过毛毛细细上升上升输输送送的水分的水分地下水蒸地下水蒸发发形成的形成的气气态态水水 包气包气带带水的水的赋赋存与运移受存与运移受毛毛细细力与重力力与重力的共同影响。的共同影响。毛毛细细力力将水分将水分输输向空隙向空隙细细小与含水量小与含水量较较低的部位,在蒸低的部位,在蒸发发影响下,影响下,毛毛细细力力常将水分由包气常将水分由包气带带下部下部输输向向上部上部;重力重力则则使水分使水分下移下移。降雨以后,一定深度以下的包气。降雨以后,一定深度以下的包气带带水下渗水下渗补给饱补给饱水水带带。排排泄泄第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存4)影
4、响)影响包气包气带带厚度厚度、含水量含水量及其及其水水盐盐运运动动的因素的因素气象气象水文水文因素因素:气温;气温;降水,蒸降水,蒸发发 影响包气影响包气带带的含水量及其水、的含水量及其水、盐盐运运动动植被植被:天然天然的的湿地湿地、森林森林、人工草坪人工草坪。一方面,一方面,滞留地表坡流滞留地表坡流,有利于降水入渗;另一方面,有利于降水入渗;另一方面,植物蒸腾消耗植物蒸腾消耗包气带水。包气带水。人人类类活活动动:灌溉、人工抽取地下水灌溉、人工抽取地下水岩性:岩性:控制毛细上升高度与速度从而影响潜水蒸发控制毛细上升高度与速度从而影响潜水蒸发第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存5)研究包气)研
5、究包气带带的意的意义义通道作用:通道作用:包气包气带带是是饱水带饱水带与与大气圈、地表水圈大气圈、地表水圈联联系必系必经经的通道的通道。饱饱水水带带通通过过包气包气带获带获得大气降水和地表水的得大气降水和地表水的补给补给,又,又通通过过包气包气带带蒸蒸发发与蒸与蒸腾腾排泄到大气圈。排泄到大气圈。意义意义:研究包气研究包气带带水水盐盐的形成及运的形成及运动规动规律律对对阐明饱水带水阐明饱水带水的形成的形成具有重要意具有重要意义义;对对研究研究农作物的需水、环境地质等问题农作物的需水、环境地质等问题也有重要意也有重要意义义第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.1.2 饱饱水水带带特征特征:岩石
6、空隙全部岩石空隙全部为为液液态态水所充水所充满满。饱饱水水带带中的中的水体是水体是连续连续分布分布的,能的,能够够传递传递静水静水压压力力,在水在水头头差的作用下,可以差的作用下,可以发发生生连续连续运运动动。饱饱水水带带岩岩层层按其透按其透过过和和给给出水的能力,可分出水的能力,可分为为含水含水层层和和隔水隔水层层。岩层岩层渗透性渗透性透水层透水层不透水层不透水层饱含水饱含水含水层含水层隔水层隔水层第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.2 含水层、隔水层含水层、隔水层(弱透水层弱透水层)含水层含水层隔水层隔水层 透水性能好空隙大的岩层透水性能好空隙大的岩层。【。【代表】代表】卵石、砾石、
7、粗卵石、砾石、粗砂的沉积物砂的沉积物(孔隙孔隙););富含富含裂隙裂隙的岩层的岩层;岩溶岩溶发育的岩层发育的岩层aquifer kwif 定定义义:能:能够够透透过过并并给给出出相当数量相当数量水的岩水的岩层层定定义义:不能透不能透过过与与给给出水,或者透出水,或者透过给过给出的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第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.2 含水层、隔水层含水层、隔水层(弱透水层弱透水层)对于一些对于一些渗透性相当差的岩渗透性相当差的岩层层,在一般的,在一般
8、的供水排水供水排水中中他他们们所能所能提供的水量提供的水量微不足道,微不足道,视视乎可以看作乎可以看作隔水层隔水层;但是,当但是,当发发生生越流越流(相邻含水层通过其间的弱透水层发生水相邻含水层通过其间的弱透水层发生水量交换量交换)时时,由于,由于驱动驱动水流的水流的水力梯度大水力梯度大且且发发生渗透的生渗透的过水过水断面断面很大,越流交很大,越流交换换的的水量相当可观水量相当可观,此时,此时,再称作隔水再称作隔水层层就不合适了。就不合适了。【代表】代表】在平原区:在平原区:粉质粘土层粉质粘土层,粉质亚粘土层粉质亚粘土层,淤淤泥质粉质粘土层泥质粉质粘土层和和亚砂土层亚砂土层等;等;在坚硬岩石地
9、区:一些在坚硬岩石地区:一些微裂隙微裂隙、节理发育节理发育的的泥岩层泥岩层、页岩层、砂砾岩层页岩层、砂砾岩层等。等。弱透水层(相对隔水层)弱透水层(相对隔水层)第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存含水层、隔水层含水层、隔水层概念的概念的相对性相对性(岩层(岩层渗透性能渗透性能的相对性)的相对性)利用利用地下水的工作地下水的工作供水水源供水水源(需要需要水量水量)A)在利用地下水供水时,某一岩层能够给出的水量在利用地下水供水时,某一岩层能够给出的水量较小,对于较小,对于水源丰沛、水源丰沛、需需水量很大的地区水量很大的地区,由于远不能满,由于远不能满足供水需求,而被足供水需求,而被视为隔水层视为
10、隔水层;B)在在水资源匮乏、水资源匮乏、需需水量较小的地区水量较小的地区,就可以被,就可以被视视为含水层为含水层。排除排除地下水的工作地下水的工作工程防渗工程防渗(杜绝杜绝水量)水量)如某种岩层的渗透性较低,从如某种岩层的渗透性较低,从供水的角度供水的角度来说,它被来说,它被视作隔水层;但是从视作隔水层;但是从水库渗漏的角度水库渗漏的角度出发,这种渗漏量就出发,这种渗漏量就不容忽视,依旧视作隔水层就不合适了。不容忽视,依旧视作隔水层就不合适了。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存时间尺度时间尺度:m3m3/sm/sm/sm2ssm2s 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
11、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。从整体上说,地层具有从整体上说,地层具有水力连续性。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,中抽水时,短期内短期内相邻的含水层相邻的含水层2与与4的的水位均未变动,图中所示水位均未变动,图中所示a的范围构成一个有水力联系的的范围构成一个有水力联系的单元。单元。当当抽水持续抽水持续时,最终影响将波及图中时,最终影响将波及图中b所示范围,这所示范围,这时时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个弱透
12、水层构成一个发生统一水力联系的单元。单元。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存岩石的各向异性岩石的各向异性:以以沉积岩沉积岩为例为例,由于不同岩性层的互层,有的层次发,由于不同岩性层的互层,有的层次发育裂隙或溶穴,垂直方向上是育裂隙或溶穴,垂直方向上是隔水隔水的的,但在顺层的方向上,但在顺层的方向上都是透水的。都是透水的。例如,例如,薄层页岩薄层页岩和和石灰岩石灰岩互层时,页岩中互层时,页岩中裂隙接近闭裂隙接近闭合合,灰岩中,灰岩中裂隙与溶穴发育裂隙与溶穴发育,便成为典型的顺层透水而垂,便成为典型的顺层透水而垂直层面隔水的岩层。直层面隔水的岩层。下为下为示意示意图图第三章第三章 地下水的赋存
13、地下水的赋存第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存构成含水层必须具备构成含水层必须具备的的3 3个条件个条件岩层必须有岩层必须有储水空间储水空间 即应有孔隙、裂隙和溶隙即应有孔隙、裂隙和溶隙(穴)(穴)等等空隙空隙。这是储存地下。这是储存地下水的前提条件。水的前提条件。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存含水层存在的意义含水层存在的意义具备保存住地下水的地质构造具备保存住地下水的地质构造(储水构造储水构造)在透水性良好的岩层下有隔水层(弱透水层)的存在,在透水性良好的岩层下有隔水层(弱透水层)的存在,以免重力水以免重力水向下向下全部漏失;全部漏失;或在或在水平方向水平方向上有隔水层阻挡,以免
14、全部漏空。上有隔水层阻挡,以免全部漏空。要有足够的水源要有足够的水源(良好的补、排条件良好的补、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。第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存3.3 地下水分类地下水分类广义广义:指赋存于地面以下岩土空隙中的水指赋存于地面以下岩土空隙中的水狭义狭义: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:包括:包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水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“包气包气带带
15、水水&重力水重力水”水文地水文地质质学从研究学从研究“地壳浅地壳浅层层地下水地下水”研究研究“地下水圈地下水圈”第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存埋藏条件埋藏条件:指含水岩:指含水岩层层在在地地质质剖面剖面中所中所处处的部位及受隔的部位及受隔水水层层(弱透水(弱透水层层)限制的情况。)限制的情况。包气带水、潜水、承压水包气带水、潜水、承压水第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存含水介含水介质质(空隙)特征:(空隙)特征:孔隙水、裂隙水、岩溶水孔隙水、裂隙水、岩溶水孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水包气包气带水带水土壤水土壤水局部粘性土隔水层局部粘性土隔水层上上季节性季节性存在的重存在的重
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