水文地质学-----孔隙水.ppt

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1、第十章第十章 孔隙水孔隙水定义定义：赋存于赋存于松散沉积物颗粒构成的孔隙网络松散沉积物颗粒构成的孔隙网络之中之中的地下水的地下水孔隙水的特征：孔隙水的特征：1）孔隙水多呈）孔隙水多呈层层状均匀分布状均匀分布，孔隙之，孔隙之间间互相互相连连通，通，水力水力联联系密切，同一含水系密切，同一含水层层具有具有统统一的地下水面；一的地下水面；2）孔隙水一般呈）孔隙水一般呈层层流运流运动动，很少，很少见见到像裂隙水和岩到像裂隙水和岩溶水那溶水那样样，出，出现现透水性突透水性突变变和相和相应应的紊流运的紊流运动动状状态态。层流、达西定律层流、达西定律 3）孔隙水的埋藏分布和运）孔隙水的埋藏分布和运动规动规律

2、主要受律主要受地貌及第四地貌及第四纪纪沉沉积规积规律控制律控制，在不同的地貌，在不同的地貌单单元和元和不同不同类类型的第四系型的第四系沉沉积积物中物中，地下水具有，地下水具有不同的分布不同的分布规规律律。第十章第十章 孔隙水孔隙水按照沉按照沉积积物物的的成因成因类型类型，孔隙水分，孔隙水分为为：洪积洪积物（洪积扇）物（洪积扇）中的地下水中的地下水冲击物冲击物中的地下水中的地下水湖积物湖积物中的地下水中的地下水黄土高原黄土高原的地下水的地下水沙漠地区沙漠地区的地下水的地下水冰川堆积物冰川堆积物中的地下水中的地下水滨海三角洲滨海三角洲及及海岛沉积物海岛沉积物中的地下水中的地下水第十章第十章 孔隙水

3、孔隙水10.1 洪积扇中的地下水洪积扇中的地下水10.1.1 洪洪积积扇的沉扇的沉积积于分布于分布典型的洪积扇典型的洪积扇形成于形成于干旱半干旱地区的山前地带。干旱半干旱地区的山前地带。暴雨形成流速极大的暴雨形成流速极大的洪流洪流，山区洪流沿河槽流出山口，进，山区洪流沿河槽流出山口，进入平原或盆地，不再受河槽的约束，加之入平原或盆地，不再受河槽的约束，加之地势突然转为地势突然转为平平坦坦，集中的洪流转为辫状散流；集中的洪流转为辫状散流；水的水的流速顿减流速顿减，搬运能力急剧降低，洪流所携带的物质以，搬运能力急剧降低，洪流所携带的物质以山口为中心堆积成扇形，称为山口为中心堆积成扇形，称为洪积扇洪

4、积扇。在山近入平原盆地处常常形成一系列大大小小的洪积扇，在山近入平原盆地处常常形成一系列大大小小的洪积扇，扇间为扇间为洼地洼地。洪积扇洪积扇分布分布：我国新疆天山北麓、内蒙古阴山、甘肃河西：我国新疆天山北麓、内蒙古阴山、甘肃河西走廊、华北太行山东麓、东北大兴安岭地带。走廊、华北太行山东麓、东北大兴安岭地带。一、洪积扇形成过程一、洪积扇形成过程第十章第十章 孔隙水孔隙水10.1.2 洪洪积积扇中的地下水扇中的地下水第十章第十章 孔隙水孔隙水二、洪积扇的地形及岩性特征二、洪积扇的地形及岩性特征地形地形：由山麓向平原呈扇状展开，地面坡度也向平原逐渐变缓：由山麓向平原呈扇状展开，地面坡度也向平原逐渐变

5、缓岩性岩性：分选不良，但大体由山麓向平原，沉积物颗粒由粗变细：分选不良，但大体由山麓向平原，沉积物颗粒由粗变细 顶部顶部：多为：多为砾石、卵石、漂砾砾石、卵石、漂砾，沉积物，沉积物不显层理不显层理，或仅在，或仅在期间所夹细粒层中显示层理；透水性好。期间所夹细粒层中显示层理；透水性好。中部中部：过渡为：过渡为砾及砂砾及砂为主，开始出现粘性土夹层，为主，开始出现粘性土夹层，层理层理较明较明显；透水性变差。显；透水性变差。下部下部至没入平原的部分：为砂与粘性土的互层。至没入平原的部分：为砂与粘性土的互层。注注：流速的陡变流速的陡变决定了决定了洪积物分选不良洪积物分选不良，即使，即使在在卵石、砾石为卵

6、石、砾石为主的扇顶，也常出现砂和粘性土的夹层或团块，甚至出现粘性主的扇顶，也常出现砂和粘性土的夹层或团块，甚至出现粘性土和砾石的混杂沉积物土和砾石的混杂沉积物，向下分选良好，向下分选良好。第十章第十章 孔隙水孔隙水10.1.2 洪洪积积扇中的地下水扇中的地下水1）顶部顶部 粗大的颗粒直接出露地表，或仅覆盖薄土层，十分有利于吸粗大的颗粒直接出露地表，或仅覆盖薄土层，十分有利于吸收降水及山区汇流的地表水，是收降水及山区汇流的地表水，是主要补给区主要补给区。地势高，地势高，潜水埋藏深潜水埋藏深（水位埋深十余米乃至数十米）。岩层（水位埋深十余米乃至数十米）。岩层透水性好，地形坡降大，透水性好，地形坡降

7、大，地下径流强烈地下径流强烈。蒸发微弱蒸发微弱而而溶滤强烈溶滤强烈，故形成故形成低矿化水低矿化水（数十毫克升到数百毫克升）。（数十毫克升到数百毫克升）。属属潜水深埋带潜水深埋带或或盐分溶滤带盐分溶滤带，其动态随气象和水文因素而变，其动态随气象和水文因素而变化，化，地下水地下水水位水位动态变化大动态变化大。地下水地下水水质好水质好，水量大水量大，但水位埋藏深，但水位埋藏深，取水不便取水不便。一、一般规律一、一般规律第十章第十章 孔隙水孔隙水2）中）中部部 随着地形变缓、颗粒变细，透水性变差，随着地形变缓、颗粒变细，透水性变差，富水性降低，富水性降低，地下地下水位埋藏变浅水位埋藏变浅，地下地下径流

8、受阻径流受阻减弱减弱，潜水壅水而潜水壅水而水位接近地表水位接近地表，形成泉与沼泽形成泉与沼泽，故也称，故也称溢出带溢出带。地下水位埋藏浅地下水位埋藏浅，蒸发加强，蒸发加强，径流途径径流途径加长，加长，水的矿化度增水的矿化度增高。高。水化学成分逐渐由水化学成分逐渐由HCO3-向向HCO3SO4、SO4HCO3或或SO42-转变转变，也，也称称盐分过路带盐分过路带。潜水含水层之下，可构成多层承压含水层，它受上游潜水的潜水含水层之下，可构成多层承压含水层，它受上游潜水的补给，水位逐渐高于上游潜水，在溢出带外缘地形低洼处，可形补给，水位逐渐高于上游潜水，在溢出带外缘地形低洼处，可形成自流。成自流。承压

9、水不易受到蒸发影响，一般为矿化度小于承压水不易受到蒸发影响，一般为矿化度小于1g/L的淡水。的淡水。因此，这一带地下水以因此，这一带地下水以浅部潜水溢出和深部承压浅部潜水溢出和深部承压为特征。为特征。第十章第十章 孔隙水孔隙水3）下）下部部 常与冲击、湖积物等形成复合堆积平原。沉积物主要有粉土、常与冲击、湖积物等形成复合堆积平原。沉积物主要有粉土、粘性土和一些细砂、粉砂的互层或夹层组成。此带由于地形平坦、粘性土和一些细砂、粉砂的互层或夹层组成。此带由于地形平坦、透水性弱，透水性弱，径流缓慢径流缓慢使地下水使地下水趋于停滞趋于停滞状态。在状态。在河流排泄作用河流排泄作用的的影响下，潜水埋藏深度比

10、溢出带稍有加深，故称影响下，潜水埋藏深度比溢出带稍有加深，故称潜水下沉带潜水下沉带。水位埋深仍很浅，蒸发作用强烈，水以垂直交替为主，故又水位埋深仍很浅，蒸发作用强烈，水以垂直交替为主，故又称称潜水垂直交替带潜水垂直交替带。潜水大量蒸发，矿化度急剧增加。一般潜水大量蒸发，矿化度急剧增加。一般3g/L,部分地区达到部分地区达到50g/L。水化学。水化学SO4Cl向向ClSO4转变，最后为转变，最后为Cl-。地表常形成。地表常形成土壤盐滞化、故还称土壤盐滞化、故还称盐分堆积带盐分堆积带。沉积厚度大，形成深部承压水。承压水经上覆弱透水层补给沉积厚度大，形成深部承压水。承压水经上覆弱透水层补给上部潜水，

11、一定程度加剧潜水蒸发。上部潜水，一定程度加剧潜水蒸发。第十章第十章 孔隙水孔隙水坡度：陡坡度：陡缓缓岩性：粗岩性：粗细细水动力条件控制水动力条件控制着沉积作用，洪着沉积作用，洪积扇显示良好的积扇显示良好的地貌、岩性分带地貌、岩性分带透水性：好透水性：好差差富水性：强富水性：强弱弱水位埋深：大水位埋深：大小小大大径流条件：好径流条件：好差差地下水排泄：径流为主地下水排泄：径流为主蒸发为主蒸发为主水化学作用：溶滤水化学作用：溶滤浓缩浓缩矿化度：小矿化度：小大大（水化学类型）（水化学类型）地下水位的变动：大地下水位的变动：大小小（地表）水动力条件分带（地表）水动力条件分带沉积作用分带沉积作用分带地貌

12、岩性分带地貌岩性分带地下水分带地下水分带潜水深埋带潜水深埋带潜水潜水溢出带溢出带盐分溶滤带盐分溶滤带盐分过路带盐分过路带潜水垂直交替带潜水垂直交替带盐分堆积带盐分堆积带第十章第十章 孔隙水孔隙水二、特定条件下洪积扇中的地下水二、特定条件下洪积扇中的地下水1 1）地质结构）地质结构 例如，洪积扇顶部通常潜水埋藏深度大，不利于取用地例如，洪积扇顶部通常潜水埋藏深度大，不利于取用地下水，因此，城镇大多分布于溢出带以上最利于取用地下水下水，因此，城镇大多分布于溢出带以上最利于取用地下水的地带，的地带，这在我国华北很普遍。这在我国华北很普遍。但是在我国西北的某些山前地区，洪积扇上带的潜水埋但是在我国西北

13、的某些山前地区，洪积扇上带的潜水埋藏深度往往反而比中带浅得多。藏深度往往反而比中带浅得多。这是因为新构造运动使隔水基底呈现这是因为新构造运动使隔水基底呈现差异断块活动差异断块活动，近近山处基底上升而远山处下落山处基底上升而远山处下落，故使两侧地下水位形成，故使两侧地下水位形成跌水跌水（图图 102）。上面所说的乃是洪积扇中地下水的上面所说的乃是洪积扇中地下水的一般规律一般规律，在，在特定的特定的自自然地理、地质背景下，洪积扇中的地下水有其独特性。然地理、地质背景下，洪积扇中的地下水有其独特性。第十章第十章 孔隙水孔隙水第十章第十章 孔隙水孔隙水 一般一般：干旱气候干旱气候的的祁连山山前倾斜平原

14、祁连山山前倾斜平原，年降水量，年降水量只有只有0170mm，降水入渗，降水入渗补给补给地下水微乎其微，蒸地下水微乎其微，蒸发发强强烈，烈，显显示良好的水化学分示良好的水化学分带带。洪。洪积积扇扇顶顶部部为矿为矿化度小于化度小于 1g/L 的重碳酸的重碳酸盐盐水，中水，中间过间过渡渡带为带为 13g/L 的重碳酸的重碳酸盐盐-硫酸硫酸盐盐水和硫酸水和硫酸盐盐氯氯化物水，溢出化物水，溢出带带以下以下为矿为矿化度大化度大于于 l0g/L 的的氯氯化物水。化物水。特殊特殊：湿湿润润气候气候的的川西山前倾斜平原川西山前倾斜平原，年降水量高，年降水量高达达 1000mm 以上，由洪以上，由洪积积扇扇顶顶部

15、直到溢出部直到溢出带带以下，均以下，均为为矿矿化度小于化度小于 0.5g/L的重碳酸的重碳酸盐盐水，水，水化学分水化学分带带很不明很不明显显。2 2）气候条件气候条件第十章第十章 孔隙水孔隙水10.2 冲击冲击层层中的地下水中的地下水10.2.1 河流的沉河流的沉积积作用和冲作用和冲击层击层一、河流上、中游河谷的冲击层一、河流上、中游河谷的冲击层 冲击物是河流堆积作用形成的沉积物，它具有较好的冲击物是河流堆积作用形成的沉积物，它具有较好的磨圆度、分选性和层理磨圆度、分选性和层理。河流的上、中、下游冲击作用不同，形成的冲击物的河流的上、中、下游冲击作用不同，形成的冲击物的岩性和结构特征也不同，因

16、而各河段的水文地质条件也不岩性和结构特征也不同，因而各河段的水文地质条件也不尽相同。尽相同。河流上、中、下游河流上、中、下游河流左岸、右岸河流左岸、右岸河流凸岸、凹岸河流凸岸、凹岸第十章第十章 孔隙水孔隙水中游的低山丘陵区中游的低山丘陵区：河床纵向：河床纵向坡降变缓坡降变缓，下切下切强度强度减弱减弱，侧向侵蚀作用加强，河谷变宽。河床内侧向侵蚀作用加强，河谷变宽。河床内横向环流横向环流冲刷凹岸，冲刷凹岸，使粗大的砂卵石搬运到凸岸一边河底沉积下来，逐渐形成使粗大的砂卵石搬运到凸岸一边河底沉积下来，逐渐形成滨河浅滩。滨河浅滩。在洪水期在洪水期，滨河浅滩被淹没，沉积一些粉细砂，滨河浅滩被淹没，沉积一些

17、粉细砂或粘土物质，便形成了河漫滩或粘土物质，便形成了河漫滩下粗上细下粗上细的二元结构。的二元结构。上游山区河谷地段上游山区河谷地段：河床纵向：河床纵向坡降大坡降大，水流，水流速度大速度大，主要，主要表现为表现为向下侵蚀向下侵蚀，常形成深窄的峡谷形态。，常形成深窄的峡谷形态。水流侵蚀破坏的产物大部分被水冲走，只有在水流侵蚀破坏的产物大部分被水冲走，只有在枯水期枯水期水量、流速都变小，水流搬运能力降低，粗大的碎屑物质水量、流速都变小，水流搬运能力降低，粗大的碎屑物质（卵砾石、粗砂）才能在河流的凸岸和河谷的开阔河段堆（卵砾石、粗砂）才能在河流的凸岸和河谷的开阔河段堆积下来。通常没有粘土质的覆盖层。积

18、下来。通常没有粘土质的覆盖层。（坡（坡/残积物）残积物）第十章第十章 孔隙水孔隙水第十章第十章 孔隙水孔隙水二、河流下游平原的冲击层二、河流下游平原的冲击层河流下游广阔平原地区河流下游广阔平原地区：新构造运动的沉降地带，：新构造运动的沉降地带，河道变浅河道变浅，流速变小流速变小，有利于河流不断地堆积形成冲积平原。，有利于河流不断地堆积形成冲积平原。河道附近堆积规律河道附近堆积规律：沿水平方向：沿水平方向粗细颗粒粗细颗粒往往呈往往呈带状分布带状分布。靠近河道靠近河道的地方，包括河漫滩和一级阶地一带，沉积物通常的地方，包括河漫滩和一级阶地一带，沉积物通常是透水性良好的砂层，厚度也较大，是储存地下水

19、的良好场是透水性良好的砂层，厚度也较大，是储存地下水的良好场所。所。远离河道远离河道的地方含水层逐渐变薄。的地方含水层逐渐变薄。平原河流下游平原河流下游：坡降缓、流速小，河流的堆积作用使河床淤：坡降缓、流速小，河流的堆积作用使河床淤浅。洪水泛滥出河床后流速顿缓，便在河床两侧堆积形成浅。洪水泛滥出河床后流速顿缓，便在河床两侧堆积形成“自然堤自然堤”。随着河床不断淤积与自然堤不断抬高，结果是河。随着河床不断淤积与自然堤不断抬高，结果是河床高出周围地面，成为床高出周围地面，成为“地上河地上河”。黄河黄河中游中游是广袤的黄土高原，以粉土质为主、质地疏松的黄土很容易是广袤的黄土高原，以粉土质为主、质地疏

20、松的黄土很容易遭受水流侵蚀带入黄河，遭受水流侵蚀带入黄河，黄河含砂量黄河含砂量之高属世界之冠。之高属世界之冠。郑州以上郑州以上，黄河在，黄河在峡谷中流动，以侵蚀搬运作用为主。峡谷中流动，以侵蚀搬运作用为主。郑州以下郑州以下，进入广阔的华北平原，坡降变小，黄河以堆积作用为主，进入广阔的华北平原，坡降变小，黄河以堆积作用为主，河床不断淤浅。河床不断淤浅。洪水期洪水期水流漫溢出河槽后便在河床两侧堆积形成水流漫溢出河槽后便在河床两侧堆积形成自然堤自然堤。河床河床不断淤浅不断淤浅，自然堤不断抬高自然堤不断抬高，河床高出周围地面，成为，河床高出周围地面，成为地上河地上河。自然。自然堤基础上堆筑的人工堤近一

21、步使黄河河床抬高。占据高位的地上河，经常堤基础上堆筑的人工堤近一步使黄河河床抬高。占据高位的地上河，经常冲决自然堤与人工堤而频繁改道，从而冲决自然堤与人工堤而频繁改道，从而淤积形成冲积平原淤积形成冲积平原。第十章第十章 孔隙水孔隙水 华华北平原本来是个大海湾，北平原本来是个大海湾，山山东东丘陵丘陵则则为为海中的一个大海中的一个大岛岛，最初以最初以郑郑州州为为中心的黄河古中心的黄河古冲冲积积扇扇向向东发东发展，把展，把这这个海湾分成个海湾分成黄黄海和渤海海和渤海南北两部分。同南北两部分。同时时从黄土高原流出的永定河和滹从黄土高原流出的永定河和滹（h）沱河等河流，也分沱河等河流，也分别别在出山口在

22、出山口处处，形成，形成较较小的冲小的冲积积扇。扇。第十章第十章 孔隙水孔隙水 因前述因前述较较小冲小冲积积扇的形成，地扇的形成，地势势逐逐渐渐增高，迫使出山后的增高，迫使出山后的黄河改道向黄河改道向东东南流入黄海南流入黄海，使，使黄河三角洲黄河三角洲迅速向迅速向东东南南发发展，逐展，逐渐渐与与山山东东丘陵丘陵及及较较南的南的淮阳山脉淮阳山脉相相连连，于于是形成是形成淮河平原淮河平原。第十章第十章 孔隙水孔隙水 因此，淮河北岸的支流，皆源出黄河古冲因此，淮河北岸的支流，皆源出黄河古冲积积扇的南扇的南侧侧，向，向东东南流。当黄河河道日南流。当黄河河道日渐渐堆堆积积使其再次改道向使其再次改道向东东北

23、流入渤海北流入渤海时时，黄河三角洲又迅速向黄河三角洲又迅速向东东北北发发展，与永定河和滹沱河等冲展，与永定河和滹沱河等冲积积扇扇连连接，接，形成形成海河平原海河平原。第十章第十章 孔隙水孔隙水次数次数时间时间入海地点入海地点改道原因改道原因第一次第一次 公元前公元前602年年沧沧州入渤海州入渤海自然自然第二次第二次 公元公元11年年滨县滨县，利津入渤海，利津入渤海自然，人自然，人为为第三次第三次 公元公元1048年年北流由天津入渤海，南北流由天津入渤海，南流由无棣流由无棣笃马笃马河入渤海河入渤海自然自然第四次第四次 公元公元1194年年清江口，云梯关入海清江口，云梯关入海自然，人自然，人为为第

24、五次第五次 公元公元1494年年淮河入海淮河入海自然，人自然，人为为第六次第六次 公元公元1855年年利津入渤海利津入渤海自然，人自然，人为为第七次第七次 公元公元1938年年淮河入海淮河入海人人为为黄河改道黄河改道具体年表具体年表第十章第十章 孔隙水孔隙水 经过长经过长期的期的历历史史发发展，整个以黄河古冲展，整个以黄河古冲积积扇扇为为分水岭的分水岭的黄黄淮海平原淮海平原终终于于形成，分水岭南形成，分水岭南边边为为淮河水系，北淮河水系，北边则边则为为海河水系。海河水系。第十章第十章 孔隙水孔隙水三、河流发展过程中的阶地沉积三、河流发展过程中的阶地沉积定义定义：河流下切使河谷底部出现一些不再为

25、特大洪水所淹没的阶河流下切使河谷底部出现一些不再为特大洪水所淹没的阶梯状地形，又称河成阶地。梯状地形，又称河成阶地。一般河谷中常有一级或多级阶地，每一级阶地包含的地形单一般河谷中常有一级或多级阶地，每一级阶地包含的地形单元有：元有：阶地面、阶地斜坡、阶地前缘、阶地后缘和阶地陡坎等阶地面、阶地斜坡、阶地前缘、阶地后缘和阶地陡坎等。1）阶地相关概念）阶地相关概念第十章第十章 孔隙水孔隙水阶地阶地面面是指阶地的表面，实际是原河谷底，大多向河谷轴部和下是指阶地的表面，实际是原河谷底，大多向河谷轴部和下游方向倾斜。游方向倾斜。阶地阶地斜坡斜坡是阶地面以下的坡地，也向河谷轴部倾斜，但坡度大得是阶地面以下的

26、坡地，也向河谷轴部倾斜，但坡度大得多。多。阶地面和阶地斜坡是组成阶地的两个主要形态要素，说明阶地发阶地面和阶地斜坡是组成阶地的两个主要形态要素，说明阶地发育的两个主要过程：育的两个主要过程：阶地面形成时期，阶地面形成时期，河流的侧蚀作用或沉积作河流的侧蚀作用或沉积作用占优势；用占优势；阶地斜坡形成时期，阶地斜坡形成时期，河流的下切作用占优势。河流的下切作用占优势。阶地阶地前缘前缘是指同一级阶地的阶地面与阶地斜坡相交的地段。是指同一级阶地的阶地面与阶地斜坡相交的地段。阶地阶地后缘后缘是指阶地面与较高一级阶地的斜坡或谷坡相交的地段。是指阶地面与较高一级阶地的斜坡或谷坡相交的地段。阶地阶地高度高度一

27、般指阶地面与河流平水期水面之间的垂直距离。一般指阶地面与河流平水期水面之间的垂直距离。阶地的阶地的级数级数是由下而上按顺序分级的，把高于河漫滩的最低一级是由下而上按顺序分级的，把高于河漫滩的最低一级阶地称为一级阶地，向上依次为二级、三级阶地称为一级阶地，向上依次为二级、三级阶地。一般说，阶地。一般说，阶地愈高年代愈老。阶地愈高年代愈老。第十章第十章 孔隙水孔隙水2）阶地成因）阶地成因 河流阶地是河流在河流阶地是河流在相当长时期内稳定相当长时期内稳定在一个高度之在一个高度之后又后又突然转向深切侵蚀突然转向深切侵蚀，使原河谷底部高悬而成。，使原河谷底部高悬而成。形成的条件有两个：形成的条件有两个：

28、较宽广的谷底较宽广的谷底和河和河流的下切侵流的下切侵蚀蚀。由于河流下切侵蚀的原因不同，阶地的成因也不一由于河流下切侵蚀的原因不同，阶地的成因也不一样，大致有以下几种：样，大致有以下几种：第十章第十章 孔隙水孔隙水气候变化气候变化 气候变冷，流域内物理风化的加强，或者气候变干，气候变冷，流域内物理风化的加强，或者气候变干，流域内植被覆盖度减小，坡面侵蚀强度加大，都使流域补流域内植被覆盖度减小，坡面侵蚀强度加大，都使流域补给给河流的水量减少，沙量增加河流的水量减少，沙量增加，造成，造成河床河床堆积堆积。相反，气候变湿热，河流中相反，气候变湿热，河流中泥沙量减少而径流量泥沙量减少而径流量增加，增加，

29、导致导致河床下切侵蚀河床下切侵蚀，形成阶地。，形成阶地。可见，长期的可见，长期的气候干湿变化气候干湿变化引起引起堆积和侵蚀堆积和侵蚀作用的作用的交交替替，便会形成一系列阶地。，便会形成一系列阶地。这种阶地称为这种阶地称为气候阶地气候阶地，如第四纪以来与间冰期气候，如第四纪以来与间冰期气候交替出现所形成的阶地。交替出现所形成的阶地。第十章第十章 孔隙水孔隙水构造运动构造运动 当河流流经地区的当河流流经地区的地壳上升地壳上升时，河床时，河床纵剖面的比降纵剖面的比降加大加大，水流，水流侵蚀作用加强侵蚀作用加强，使河流下切形成阶地。，使河流下切形成阶地。地壳运动是间歇性的，在地壳地壳运动是间歇性的，在

30、地壳上升运动期间上升运动期间，河流，河流以以下切为主下切为主；在地壳；在地壳相对稳定期间相对稳定期间，河流以，河流以侧蚀侧蚀和和堆积为堆积为主主，这样就在河谷两侧形成多级阶地。，这样就在河谷两侧形成多级阶地。这种因构造运动形成的阶地，称为这种因构造运动形成的阶地，称为构造阶地构造阶地。第十章第十章 孔隙水孔隙水基准面变化基准面变化 基准面基准面下降通常会引起下降通常会引起河口段河床比降的增加河口段河床比降的增加，比降，比降的加大则引起水流下切侵蚀，形成河流阶地。的加大则引起水流下切侵蚀，形成河流阶地。引起基准面升降的原因可以是引起基准面升降的原因可以是地壳的升降地壳的升降或或第四纪冰第四纪冰期

31、与间冰期交替引起的期与间冰期交替引起的海面变动海面变动。一般认为，一般认为，间冰期间冰期是海面普遍上升的时期，也是河流是海面普遍上升的时期，也是河流因海侵而发生淤积的时期；因海侵而发生淤积的时期；冰期冰期是海面普遍下降的时期，是海面普遍下降的时期，亦是河流下游或河口段河床下切形成阶地的时期。亦是河流下游或河口段河床下切形成阶地的时期。由于由于海面变化海面变化在晚近地质时期内在晚近地质时期内交替出现交替出现，因此基准，因此基准面变化形成的阶地称为面变化形成的阶地称为旋回阶地旋回阶地。第十章第十章 孔隙水孔隙水人为活动人为活动 人类活动能使河流的人类活动能使河流的水流和河床水流和河床情况发生一定的

32、变化情况发生一定的变化。如由于如由于水库的兴建水库的兴建，上游河段因基准面的上升，使原，上游河段因基准面的上升，使原河流阶地河流阶地被水淹没成为被水淹没成为河床或河漫滩河床或河漫滩。而水库以下的河段，由于洪峰后水库调平，下泄径流而水库以下的河段，由于洪峰后水库调平，下泄径流量减少，原量减少，原河漫滩河漫滩受不到洪水的淹没变成受不到洪水的淹没变成新的阶地新的阶地。第十章第十章 孔隙水孔隙水3）阶地分类（）阶地分类（按组成物质及其结构按组成物质及其结构）侵蚀阶地侵蚀阶地 由基岩构成，其上由基岩构成，其上很少很少有河流冲积物覆盖，一般发育在构有河流冲积物覆盖，一般发育在构造抬升的山区河谷。造抬升的山

33、区河谷。这里水流流速较大，侵蚀作用较强，侵蚀阶地面上往往只这里水流流速较大，侵蚀作用较强，侵蚀阶地面上往往只有有一些一些坡积物和残积物。坡积物和残积物。堆积阶地堆积阶地 完全由河流冲积物构成，又称完全由河流冲积物构成，又称沉积阶地沉积阶地。在河流中下游最在河流中下游最为常见。为常见。形成过程形成过程：先是河流侧向侵蚀展宽谷底，同时发生大量堆：先是河流侧向侵蚀展宽谷底，同时发生大量堆积，形成宽阔的河漫滩；然后河流强烈下蚀，当积，形成宽阔的河漫滩；然后河流强烈下蚀，当河流下切深度河流下切深度不超过冲积层的厚度不超过冲积层的厚度时，形成堆积阶地。时，形成堆积阶地。第十章第十章 孔隙水孔隙水堆积阶地堆

34、积阶地分为分为上叠阶地上叠阶地和和内叠内叠阶地阶地两种两种：上叠阶地上叠阶地新阶地完全新阶地完全上叠上叠在老在老阶地上，阶地上，从下到上从下到上叠生而成。叠生而成。内叠阶地内叠阶地指新阶地指新阶地内叠内叠于老阶于老阶地之内，地之内，由内向外由内向外叠生而成，叠生而成，叠生的冲积物分布的范围和厚叠生的冲积物分布的范围和厚度都小于老的度都小于老的基座阶地基座阶地 下部出露基岩、上部覆盖冲积物的阶地，下部出露基岩、上部覆盖冲积物的阶地，由河流由河流下切深度超过原冲积层的厚度下切深度超过原冲积层的厚度，切至基岩内部而成。，切至基岩内部而成。埋藏阶地埋藏阶地 被新的冲积物或其他堆积物所埋藏的早期阶地。被

35、新的冲积物或其他堆积物所埋藏的早期阶地。1.不同时代冲击层不同时代冲击层2.现代河漫滩现代河漫滩3.基岩基岩4.坡积物坡积物5.河水位河水位a）侵蚀阶地）侵蚀阶地b）基座阶地基座阶地c）嵌入阶地嵌入阶地d）内叠阶地内叠阶地e）上叠阶地上叠阶地f）掩埋（埋藏）阶地掩埋（埋藏）阶地g）坡下阶地（为斜坡坡下阶地（为斜坡堆积物所掩埋）堆积物所掩埋）第十章第十章 孔隙水孔隙水10.2.2 冲冲击层击层中的地下水中的地下水一、河流上、中游河谷冲击层中的地下水一、河流上、中游河谷冲击层中的地下水上游上游：河谷：河谷V形，狭窄，阶地和河漫滩不发育，凸岸沉积有形，狭窄，阶地和河漫滩不发育，凸岸沉积有卵砾石层，卵

36、砾石层，透水性强，水质好透水性强，水质好，与河水关系密切与河水关系密切，但厚度不，但厚度不大，分布范围小，水位季节变化大。大，分布范围小，水位季节变化大。中游中游：河谷：河谷U形，相对宽阔，阶地和河漫滩比较发育。形，相对宽阔，阶地和河漫滩比较发育。具有二元结构的具有二元结构的河漫滩河漫滩属最新堆积的冲击层，属最新堆积的冲击层，上部上部细砂细砂及粘性土为及粘性土为弱透水层弱透水层；下部下部中粗砂和砾石组成较强透水层，中粗砂和砾石组成较强透水层，埋藏有丰富的地下水，且潜水和河水往往连成一个统一体。埋藏有丰富的地下水，且潜水和河水往往连成一个统一体。阶地中阶地中埋藏的潜水埋藏的潜水，补给、径流条件好

37、，水量大，除接，补给、径流条件好，水量大，除接受受大气降水大气降水补给外，还常常接受补给外，还常常接受地表水地表水补给。补给。第十章第十章 孔隙水孔隙水 阶地中潜水阶地中潜水的埋藏深度的埋藏深度受地形受地形的控制。的控制。地下水的水力坡度自分水岭向河谷变缓，埋藏深度逐地下水的水力坡度自分水岭向河谷变缓，埋藏深度逐渐变浅。渐变浅。在不同的地貌部位因地质构造不同，富水性也有所差在不同的地貌部位因地质构造不同，富水性也有所差异。异。一级阶地一级阶地富水性最好，且多为重碳酸盐型水。富水性最好，且多为重碳酸盐型水。高阶地高阶地的冲击物因形成时间早，常已开始的冲击物因形成时间早，常已开始固结固结或被或被洪

38、洪积物积物覆盖，因此透水性差，加之厚度、宽度较小，汇水条覆盖，因此透水性差，加之厚度、宽度较小，汇水条件不如低阶地，故富水性不如低阶地好，且水质变化大。件不如低阶地，故富水性不如低阶地好，且水质变化大。第十章第十章 孔隙水孔隙水 二级阶地出露较广，阶面平坦，最宽可达二级阶地出露较广，阶面平坦，最宽可达4km4km多，多，兰州市区兰州市区即位其上。即位其上。该阶地含水层厚度变化大，由几米至二十多米；渗该阶地含水层厚度变化大，由几米至二十多米；渗透系数平均为透系数平均为14m/d14m/d，潜水埋深在，潜水埋深在1-15m1-15m左右，富水性和水质均左右，富水性和水质均比一级阶地差，矿化度已达比

39、一级阶地差，矿化度已达1g/L1g/L。在四季阶地以上水量已甚小，水质极差，带苦涩味，已不在四季阶地以上水量已甚小，水质极差，带苦涩味，已不能引用。能引用。例如例如，黄河在兰州附近形成了六级阶地：，黄河在兰州附近形成了六级阶地：一级阶地沿黄河不连续分布，宽度小于一级阶地沿黄河不连续分布，宽度小于500m500m，组成物质下，组成物质下部为砂砾卵石层，上部为细砂；潜水埋深部为砂砾卵石层，上部为细砂；潜水埋深1-3m1-3m，含水层最厚处，含水层最厚处达达340m340m，透水性良好，渗透系数，透水性良好，渗透系数40-100m/d40-100m/d，主要接受黄河水补，主要接受黄河水补给，水质为给

40、，水质为HCOHCO3 3-Ca-Mg-Ca-Mg型水，矿化度在型水，矿化度在0.3g/L0.3g/L左右，左右，兰州城市兰州城市供水开采的地下水即取自该阶地与河漫滩的含水层。供水开采的地下水即取自该阶地与河漫滩的含水层。第十章第十章 孔隙水孔隙水二、河流下游平原冲击层中的地下水二、河流下游平原冲击层中的地下水第十章第十章 孔隙水孔隙水 在冲积平原上，近期在冲积平原上，近期古河道古河道与与现代河道现代河道，地势最高，沉，地势最高，沉积颗粒较粗的砂积颗粒较粗的砂；向外向外，随着地势变低依次堆积亚砂土、亚粘土，在河间，随着地势变低依次堆积亚砂土、亚粘土，在河间洼地的中心部位则堆积粘土。洼地的中心部

41、位则堆积粘土。良好的良好的微地貌微地貌岩性岩性地下水分带。地下水分带。现代河道现代河道与与近期古河道近期古河道地势高、岩性粗，渗透性好，利地势高、岩性粗，渗透性好，利于接受地表水与降水的入渗补给，地下水埋藏深度大，蒸发于接受地表水与降水的入渗补给，地下水埋藏深度大，蒸发较弱，以溶滤作用为主，水质良好。较弱，以溶滤作用为主，水质良好。自两侧向自两侧向河间洼地河间洼地，地势逐渐变低，岩性变细，渗透性，地势逐渐变低，岩性变细，渗透性变差，地下水位变浅，蒸发增加，矿化度增大。变差，地下水位变浅，蒸发增加，矿化度增大。由河道向河间洼地地下水由河道向河间洼地地下水水质的变化水质的变化还与本区普遍还与本区普

42、遍存在存在的咸水层的咸水层以及以及咸水层咸水层在在地下水流动系统的驱动地下水流动系统的驱动下下运移运移有关。有关。第十章第十章 孔隙水孔隙水 冲积平原中流速较大的冲积平原中流速较大的河床堆积砂河床堆积砂，河床以外河床以外则则淤积淤积粘粘性土为主性土为主。因此，构成冲积平原主要含水层的砂沿河道因此，构成冲积平原主要含水层的砂沿河道呈条带状分呈条带状分布布。随着河流决口改道，形成不同时期的古河道。随着河流决口改道，形成不同时期的古河道。除了除了决口处决口处前后期古河道的前后期古河道的砂层连通外砂层连通外，后期的河道砂，后期的河道砂带也可能在某些地方直接叠置在原有河道砂带之上。带也可能在某些地方直接

43、叠置在原有河道砂带之上。因此，剖面上看来似乎是因此，剖面上看来似乎是孤立透镜体的砂孤立透镜体的砂，在三维空间，在三维空间实际上是相互联系的网络状砂带。实际上是相互联系的网络状砂带。含水砂层正是通过这种含水砂层正是通过这种砂层相连的砂层相连的“天窗天窗”以及通过以及通过粘粘性土弱透水层的越流性土弱透水层的越流相互发生水力联系的。相互发生水力联系的。第十章第十章 孔隙水孔隙水10.3 湖积物中的地下水湖积物中的地下水湖湖积积物属于物属于静水沉静水沉积积。颗颗粒分粒分选选良好，良好，层层理理细细密，密，岸岸边边浅水浅水处处沉沉积积砂砂砾砾等粗等粗粒物粒物质质，向，向湖心湖心逐逐渐过渐过渡渡为为粘土。

44、粘土。构成主要构成主要含水含水层层的砂的砂砾砾，展布广、厚度大（，展布广、厚度大（单层单层厚度厚度甚至可高达甚至可高达100m以上），剖面上以上），剖面上为层为层状或延伸状或延伸远远的的长长透透镜镜状。随着沉状。随着沉积积物形成物形成时时湖盆湖盆规规模、气候、新构造运模、气候、新构造运动动等等的不同，砂的不同，砂砾砾含水含水层层的的规规模不等。模不等。第十章第十章 孔隙水孔隙水（有河流有河流）丘陵山区的湖泊沉积，由于物质来源多为粗粒丘陵山区的湖泊沉积，由于物质来源多为粗粒物质，故岸边多为物质，故岸边多为砂砾层砂砾层，向湖心过渡为，向湖心过渡为粘土与砂互层粘土与砂互层。有时洪积扇直接伸入湖泊中，

45、湖的有时洪积扇直接伸入湖泊中，湖的岸边岸边为分选较差的为分选较差的洪积物洪积物，远岸远岸处逐渐变为分选较好的处逐渐变为分选较好的粗粒湖积物粗粒湖积物。气候的周期性干湿交替气候的周期性干湿交替（或构造下降与停顿交替），（或构造下降与停顿交替），则使同一地点则使同一地点砂砾层砂砾层与与粘土层粘土层交替堆积，形成交替堆积，形成多个多个被粘土被粘土分隔的分隔的含水砂层含水砂层。当当没有河流没有河流穿越湖泊时，穿越湖泊时，波浪力是唯一的分选营力波浪力是唯一的分选营力。在近岸浅水带波浪力影响所及的范围内，波浪反复淘在近岸浅水带波浪力影响所及的范围内，波浪反复淘洗沉积物，洗沉积物，粗粒粗粒留在岸边，留在岸边

46、，细粒细粒落于远岸处，波浪力所影落于远岸处，波浪力所影响不到的湖心，则被细小的响不到的湖心，则被细小的粘粒粘粒所占据，典型条件下湖心所占据，典型条件下湖心粘土层理十分细密。粘土层理十分细密。第十章第十章 孔隙水孔隙水湖泊沉积物水力联系、富水程度湖泊沉积物水力联系、富水程度 总的说来，我国第四纪初期湖泊众多，湖积物发育，总的说来，我国第四纪初期湖泊众多，湖积物发育，后期湖泊萎缩，后期湖泊萎缩，湖积物多被冲积物所覆盖湖积物多被冲积物所覆盖。因此，裸露于地表的粗粒湖泊物很少见。由于湖积物因此，裸露于地表的粗粒湖泊物很少见。由于湖积物往往是砂砾石与粘土的互层，往往是砂砾石与粘土的互层，垂向越流补给垂向

47、越流补给比较困难。比较困难。侧向上分布广泛的粗粒的湖积含水砂砾层主要通过进侧向上分布广泛的粗粒的湖积含水砂砾层主要通过进入湖泊的入湖泊的冲积砂层与外界联系。冲积砂层与外界联系。湖积物通常有规模大的含水砂砾层，容易给人以赋存湖积物通常有规模大的含水砂砾层，容易给人以赋存地下水丰富的印象。但由于其与外界联系较差，补给困难，地下水丰富的印象。但由于其与外界联系较差，补给困难，地下水资源一般并不丰富。地下水资源一般并不丰富。第十章第十章 孔隙水孔隙水10.4 黄土高原黄土高原的地下水的地下水 我国西部黄土高原普遍分布黄土。我国西部黄土高原普遍分布黄土。黄土的黄土的粉土粉土含量大于含量大于60，富含，富

48、含钙质钙质，结结构构较为较为疏松疏松。下中更新世（下中更新世（Q+）黄土，多）黄土，多为为粉土粉土质亚质亚粘土粘土，一般呈棕，一般呈棕黄色，有的地区微黄色，有的地区微显红显红色，厚度最大可达色，厚度最大可达200m。由于多。由于多次沉次沉积间积间断，形成十余断，形成十余层层深棕至棕黑色的古土壤深棕至棕黑色的古土壤层层，古土，古土壤壤层层以下以下则为钙质结则为钙质结核核层层。上更新世（上更新世（Q）黄土呈淡黄色，一般厚数米到十余）黄土呈淡黄色，一般厚数米到十余米，主要米，主要为为粉粉土土质亚质亚砂土砂土，古土壤，古土壤层层与与钙质结钙质结核均不如下核均不如下中更新世黄土中更新世黄土发发育，育，结

49、结构格外疏松。构格外疏松。第十章第十章 孔隙水孔隙水 黄土均黄土均发发育育垂直垂直节节理理，且多，且多虫孔虫孔、根孔根孔等以等以垂向垂向为为主主的大孔的大孔隙。因此，黄土的隙。因此，黄土的垂向渗透系数垂向渗透系数常比常比水平方向水平方向大几倍到几十倍。大几倍到几十倍。对对甘甘肃肃黄土黄土进进行渗水行渗水试验试验后得出，黄土垂向渗透系数后得出，黄土垂向渗透系数为为0.190.37m/d，水平方向渗透系数为，水平方向渗透系数为0.0020.003m/d。随着埋藏深度。随着埋藏深度加大，黄土中大孔隙减少，渗透性明显降低。加大，黄土中大孔隙减少，渗透性明显降低。总总的的说说来，黄土高原地下水水量不丰富

50、，地下水位埋深大，来，黄土高原地下水水量不丰富，地下水位埋深大，水水质较质较差。差。这这是岩性、地貌、气候是岩性、地貌、气候综综合影响的合影响的结结果。果。第十章第十章 孔隙水孔隙水【黄土【黄土塬塬】我国西北黄土地区的一种地貌。指黄土覆盖的】我国西北黄土地区的一种地貌。指黄土覆盖的较较高而面高而面积积较较大的平坦地面大的平坦地面。它的周。它的周围为围为沟谷所沟谷所环蚀环蚀，边缘边缘由于受沟谷的向源侵由于受沟谷的向源侵蚀蚀而参差不而参差不齐齐。塬塬的成因，可以是黄土堆的成因，可以是黄土堆积积在侵在侵蚀蚀切割不切割不强强，地，地势势平平缓缓的大片古地面上而成；也可以是充填在山的大片古地面上而成；也