河海大学工程地质.pptx

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1、河谷的组成河谷的组成 由河流作用所形成的谷地称为由河流作用所形成的谷地称为河谷河谷。河谷的形态要素包。河谷的形态要素包括谷坡和谷底两大部分。括谷坡和谷底两大部分。谷底中包括河床及河漫滩。谷底中包括河床及河漫滩。河床河床是指平水期河水占据的谷是指平水期河水占据的谷底，也称为河槽。底，也称为河槽。河漫滩河漫滩是经常被洪水淹没的谷底部分。是经常被洪水淹没的谷底部分。谷坡谷坡是河谷两侧因河是河谷两侧因河流侵蚀而形成的岸坡。古老流侵蚀而形成的岸坡。古老的谷坡上常发育有洪水不能的谷坡上常发育有洪水不能淹没的阶地，淹没的阶地，阶地阶地是被抬升是被抬升的古老的河谷谷底。谷坡与的古老的河谷谷底。谷坡与谷底的交界

2、称为谷底的交界称为破麓破麓，谷坡，谷坡与山坡交界的转折处称为与山坡交界的转折处称为谷谷缘缘，也称为，也称为谷肩谷肩。第1页/共50页3.1河流的地质作用与河谷地貌河流的地质作用与河谷地貌1.1.河流的地质作用河流的地质作用河流的侵蚀作用河流的侵蚀作用河流在流动过程中，以其自身的动力河流在流动过程中，以其自身的动力（活力）以及所携带的泥沙对河床的破坏，使期加深，加宽（活力）以及所携带的泥沙对河床的破坏，使期加深，加宽和加长的过程。分为和加长的过程。分为化学化学和和机械机械两种方式，以后者居多。按两种方式，以后者居多。按侵蚀方向可分为侵蚀方向可分为下蚀作用下蚀作用和和侧蚀作用侧蚀作用。河流的下蚀作

3、用河流的下蚀作用把河水以及携带的碎屑物质对河床底把河水以及携带的碎屑物质对河床底部产生破坏，使河谷加深、加长的过程。部产生破坏，使河谷加深、加长的过程。在河流的上游以及山区河流，由于河床的纵比降和流水速在河流的上游以及山区河流，由于河床的纵比降和流水速度大，就能产生较强的下蚀能力，这样使河谷的加深速度度大，就能产生较强的下蚀能力，这样使河谷的加深速度快于拓宽速度，从而形成在横断面上呈快于拓宽速度，从而形成在横断面上呈“V”字形的河谷。字形的河谷。下蚀图例下蚀图例第2页/共50页河流的侧蚀作用河流的侧蚀作用河水以自身的动力及携带的砂石河水以自身的动力及携带的砂石对河床对河床两侧或谷坡进行破坏的作

4、用两侧或谷坡进行破坏的作用。也称为旁蚀作用。也称为旁蚀作用。侧蚀作用是平原区河流及河流下游的主要侵蚀形式。侧蚀作用是平原区河流及河流下游的主要侵蚀形式。侧蚀作用的结果使河床弯曲、谷坡后退。河谷加宽。侧蚀作用的结果使河床弯曲、谷坡后退。河谷加宽。第3页/共50页 河流的侧向侵蚀，导致中下游河曲的形成和发展。河流的侧向侵蚀，导致中下游河曲的形成和发展。在横向环流的作用下，在横向环流的作用下，凹岸下部岩石不断破碎被掏空，同凹岸下部岩石不断破碎被掏空，同时上部的岩石夜随之崩塌。破坏下来的岩石碎屑被单向环流的时上部的岩石夜随之崩塌。破坏下来的岩石碎屑被单向环流的底流搬运到河流的凸岸沉积底流搬运到河流的凸

5、岸沉积。其作用结果使：河床的凹岸不断。其作用结果使：河床的凹岸不断向谷坡方向后退，而凸岸不断前伸，河道的曲率逐渐增加，使向谷坡方向后退，而凸岸不断前伸，河道的曲率逐渐增加，使原来弯曲较小或较平直的河床变得更弯曲，形成原来弯曲较小或较平直的河床变得更弯曲，形成河曲河曲。大幅度弯曲的河大幅度弯曲的河曲在洪水期中可能被曲在洪水期中可能被取值，遗留的河道形取值，遗留的河道形似牛轭，形成牛轭湖。似牛轭，形成牛轭湖。第4页/共50页河流的搬运作用河流的搬运作用 河流的搬运作用既有机械搬运，夜有化学搬运，但以机械搬河流的搬运作用既有机械搬运，夜有化学搬运，但以机械搬运作用为主，包括推移、跃移和悬移三种方式。

6、运作用为主，包括推移、跃移和悬移三种方式。在河流中、上游水急、颗粒较大，推移、跃移和悬移三者共在河流中、上游水急、颗粒较大，推移、跃移和悬移三者共存，且推移、跃移更重要一些，在中下游则似跃移和悬移更重要。存，且推移、跃移更重要一些，在中下游则似跃移和悬移更重要。颗粒的搬运方式不是固定不变的，随着流速增大，推移可变为跃移，颗粒的搬运方式不是固定不变的，随着流速增大，推移可变为跃移，跃移夜可变为悬移，流速降低时，则发生相反的转变。跃移夜可变为悬移，流速降低时，则发生相反的转变。河流的搬运能力不河流的搬运能力不仅与流速、流量有关，还仅与流速、流量有关，还与流域内自然条件有关。与流域内自然条件有关。第

7、5页/共50页河流的沉积作用河流的沉积作用 当河水的流速减小，或进入河流的碎屑过多，超出河流的当河水的流速减小，或进入河流的碎屑过多，超出河流的搬运能力时，则发生沉积，形成冲积我。搬运能力时，则发生沉积，形成冲积我。河流发生沉积作用有河流发生沉积作用有三个主要场所，三个主要场所，一是一是河流汇河流汇入其他相对静止的水体处，入其他相对静止的水体处，如河流入海、入湖以及支流如河流入海、入湖以及支流入主流处，入主流处，二是二是河床纵剖面河床纵剖面坡度有陡变缓处，坡度有陡变缓处，一般来说一般来说河流中、下游地势较平坦，河流中、下游地势较平坦，沉积作用明显沉积作用明显;三是三是河流的凸河流的凸岸，由单向

8、环流侵蚀凹岸，岸，由单向环流侵蚀凹岸，其产生的碎屑在凸岸沉积。其产生的碎屑在凸岸沉积。第6页/共50页由于河流沉积作用的影响，其结果能形成下列几种常见的地貌：由于河流沉积作用的影响，其结果能形成下列几种常见的地貌：冲积扇冲积扇：由于冲积物形成的扇形碎屑堆积，若为冲积、洪：由于冲积物形成的扇形碎屑堆积，若为冲积、洪积物堆积则称为冲积洪积扇。积物堆积则称为冲积洪积扇。三角洲三角洲：在河流入海处：在河流入海处形成的堆积，如珠江三角洲、形成的堆积，如珠江三角洲、长江三角洲。长江三角洲。冲积平原冲积平原：由冲积物：由冲积物所形成的平原，如华北平所形成的平原，如华北平原、江汉平原。原、江汉平原。沙洲（心滩

9、与江心洲）：沙洲（心滩与江心洲）：沙洲是在河身宽阔处，水流沙洲是在河身宽阔处，水流流速减小，由泥、砂、砾石流速减小，由泥、砂、砾石等碎屑物沉积而成，沙洲沉等碎屑物沉积而成，沙洲沉积多不稳定。积多不稳定。第7页/共50页2.河床地貌河床地貌山区河床地貌山区河床地貌 山区河床的形态很复杂，其横剖面呈深而窄的山区河床的形态很复杂，其横剖面呈深而窄的”v“形，河形，河床纵剖面比降很大，床面起伏，常发育有床纵剖面比降很大，床面起伏，常发育有岩槛、石滩、深槽、跌岩槛、石滩、深槽、跌水瀑布水瀑布等阶梯状地形。等阶梯状地形。岩槛岩槛由剑英岩石横于河床底部形成，因形似门槛而得由剑英岩石横于河床底部形成，因形似门

10、槛而得名名，当岩槛高度大于河水深度，使局部河床呈悬崖状阶梯时，就，当岩槛高度大于河水深度，使局部河床呈悬崖状阶梯时，就会形成跌水瀑布。会形成跌水瀑布。石滩石滩又称为礁滩，又称为礁滩，是指隐藏在水下的巨大岩石露头是指隐藏在水下的巨大岩石露头，石滩有的与岸边相连，有的孤立于河床。石滩形成石滩有的与岸边相连，有的孤立于河床。石滩形成原因原因有两个：有两个：一是一是顺河走向的岩性不均一，造成抗冲刷力弱的岩石河床深，抗顺河走向的岩性不均一，造成抗冲刷力弱的岩石河床深，抗冲刷力强的岩石河床浅，形成水下石滩冲刷力强的岩石河床浅，形成水下石滩;二是二是来源于谷坡崩塌、来源于谷坡崩塌、滑坡或两岸支沟冲入的巨大岩

11、块，滞留水中，成为石滩。滑坡或两岸支沟冲入的巨大岩块，滞留水中，成为石滩。第8页/共50页 深槽深槽指在山区河床中，由指在山区河床中，由断裂破碎带、裂隙密集带、断裂破碎带、裂隙密集带、软弱岩层或囊状风化带等抗冲刷力较弱的部位软弱岩层或囊状风化带等抗冲刷力较弱的部位，因冲刷的不均匀，因冲刷的不均匀性而成为特别深的槽形洼地。河床深槽是由河底的性而成为特别深的槽形洼地。河床深槽是由河底的漩涡带动软砾漩涡带动软砾石不断磨蚀作用石不断磨蚀作用形成的，大多分布于河流侵蚀作用强度极大的河形成的，大多分布于河流侵蚀作用强度极大的河谷河段。谷河段。平原区河床地貌平原区河床地貌 平原区河床形态虽较规则，但它在水流

12、的作用下变化很大，平原区河床形态虽较规则，但它在水流的作用下变化很大，大多成曲流及汊河。河床横剖面呈宽而浅的大多成曲流及汊河。河床横剖面呈宽而浅的”u“形。形。边滩边滩在在河道拐弯处河道拐弯处，由，由横向环流作用横向环流作用，造成凹岸底层水，造成凹岸底层水流中携带的泥砂至凸岸浅水流速流中携带的泥砂至凸岸浅水流速缓慢处沉积，形成水下沙滩，逐缓慢处沉积，形成水下沙滩，逐渐发展，露出水面称为边滩。大渐发展，露出水面称为边滩。大多发育分布在河湾地段的凸岸。多发育分布在河湾地段的凸岸。第9页/共50页 滨河床砂坝河砂嘴滨河床砂坝河砂嘴河流边滩的出现，河流边滩的出现，反过来又增强横反过来又增强横向环流的强

13、度，使凹岸强烈冲蚀后退，凸岸则进一步强烈堆积前向环流的强度，使凹岸强烈冲蚀后退，凸岸则进一步强烈堆积前伸伸，结果在边滩上形成高出边滩呈堤状的泥砂堆积体，称为，结果在边滩上形成高出边滩呈堤状的泥砂堆积体，称为滨河滨河床砂坝床砂坝。在边滩临河床一侧形成斜长的堆积体，称为。在边滩临河床一侧形成斜长的堆积体，称为砂嘴砂嘴。心滩与江心洲心滩与江心洲指位于河床中枯水期出露水面的水下浅指位于河床中枯水期出露水面的水下浅滩，主要发育于地势低平、河面突然展宽的河段中。洪水时期，滩，主要发育于地势低平、河面突然展宽的河段中。洪水时期，因中央主流线的流速大，河水上涨形成壅水，河水面平凸，使表因中央主流线的流速大，河

14、水上涨形成壅水，河水面平凸，使表流流向两岸，形成底流辐聚式堆称环流，造成流流向两岸，形成底流辐聚式堆称环流，造成两岸侵蚀，河床中两岸侵蚀，河床中央底部堆积央底部堆积称为称为心滩心滩，心滩继续不断的扩大以致露出水面，就形，心滩继续不断的扩大以致露出水面，就形成成江心洲江心洲 汊河汊河河流从某点开始向下游分流的支河道。它是由河河流从某点开始向下游分流的支河道。它是由河床心滩的出现，水流分汊形成的。一般以两汊较为常见，也有三床心滩的出现，水流分汊形成的。一般以两汊较为常见，也有三汊或多汊的汊河，主要随心滩数的多少而定。汊或多汊的汊河，主要随心滩数的多少而定。第10页/共50页 深槽与浅滩深槽与浅滩平

15、原区河床中侵蚀较深的长条凹槽，称平原区河床中侵蚀较深的长条凹槽，称为为深槽深槽。在相邻两个深槽间的过渡段内，水流速度较缓、携砂。在相邻两个深槽间的过渡段内，水流速度较缓、携砂能力弱，泥砂容易淤积，形成相对高起的淤积带，叫做能力弱，泥砂容易淤积，形成相对高起的淤积带，叫做浅滩浅滩。河漫滩河漫滩在在河床两侧，洪水河床两侧，洪水季节被淹没，枯季节被淹没，枯水季节露出地表水季节露出地表的一部分谷底，的一部分谷底，山区河漫滩较少山区河漫滩较少出现，多在河曲出现，多在河曲的凸岸或局部河的凸岸或局部河谷开阔地段才有，谷开阔地段才有，范围也大。范围也大。第11页/共50页 河流阶地河流阶地在河谷地貌的形成和发

16、展过程中，不同时期的河在河谷地貌的形成和发展过程中，不同时期的河漫滩，由于受到地壳构造运动与河流侵蚀、堆积作用的综合影响，漫滩，由于受到地壳构造运动与河流侵蚀、堆积作用的综合影响，呈阶梯状分布于河谷谷坡上的地貌。呈阶梯状分布于河谷谷坡上的地貌。阶地在河床下切侵蚀的基础上才能形成。引起河床下切侵阶地在河床下切侵蚀的基础上才能形成。引起河床下切侵蚀的主要蚀的主要 原因是地壳的升降运动。当地壳相对稳定和下降时，河原因是地壳的升降运动。当地壳相对稳定和下降时，河流以侧向侵蚀为主，塑造河漫滩，堆积冲积物。然后地壳上升，流以侧向侵蚀为主，塑造河漫滩，堆积冲积物。然后地壳上升，侵蚀基准面相对下降，河流垂直侵

17、蚀作用加强，下切河漫滩，形侵蚀基准面相对下降，河流垂直侵蚀作用加强，下切河漫滩，形成阶地陡坎。成阶地陡坎。如果地壳发生多次升降运动，则引起河流侵蚀与堆积交替如果地壳发生多次升降运动，则引起河流侵蚀与堆积交替发生从而在河谷中形成多级阶地。由河漫滩向上依次称为发生从而在河谷中形成多级阶地。由河漫滩向上依次称为一级阶一级阶地、二级阶地、三级阶地地、二级阶地、三级阶地等，等，阶地的位置越高，其形成的年代阶地的位置越高，其形成的年代越早越早。第12页/共50页 根据阶地的结构和形态特征，河流阶地可以划分为三种类根据阶地的结构和形态特征，河流阶地可以划分为三种类型：型：侵蚀阶地侵蚀阶地、基座阶地基座阶地和

18、和堆积阶地堆积阶地。堆积阶地是根据组成阶地。堆积阶地是根据组成阶地的冲积物厚度与下切深度的关系，可以分为的冲积物厚度与下切深度的关系，可以分为内叠阶地内叠阶地和和上叠阶地上叠阶地.第13页/共50页3.冲积物成分、结构和构造冲积物成分、结构和构造 冲积物冲积物是指是指河流沉积的物质河流沉积的物质。河流的流速从上游到下游逐。河流的流速从上游到下游逐渐减少。因此渐减少。因此上游沉积物多是成分复杂的粗大颗粒上游沉积物多是成分复杂的粗大颗粒（2mm的的砾石），向中下游，随着流速的逐渐减少，沉积物大多为成分砾石），向中下游，随着流速的逐渐减少，沉积物大多为成分比较简单的比较简单的砂粒砂粒（2-0.05m

19、m）逐渐过渡到）逐渐过渡到粉粒粉粒（0.05-0.005mm）和黏粒（）和黏粒（0.005mm）。）。冲积物按形成部位可分为冲积物按形成部位可分为河床冲积物河床冲积物、河漫滩冲积物河漫滩冲积物、牛牛轭湖冲积物轭湖冲积物等。等。河床冲积物河床冲积物河床冲积物主要可划分为河床冲积物主要可划分为近主流线堆积近主流线堆积和和滨河床浅滩堆积滨河床浅滩堆积。河漫滩相冲积物河漫滩相冲积物在洪水期，河漫滩上发生堆积，形成细在洪水期，河漫滩上发生堆积，形成细粒的沉积物粒的沉积物第14页/共50页冲积物从河床向坡麓可以将平坦河漫滩划分为三带：冲积物从河床向坡麓可以将平坦河漫滩划分为三带：滨河床砂坝堆积带滨河床砂坝

20、堆积带，是介于河漫滩相与河床相沉积物之间，是介于河漫滩相与河床相沉积物之间的产物。的产物。河漫滩沿河堆积带河漫滩沿河堆积带，是洪水中悬移质的主要沉积带，分布，是洪水中悬移质的主要沉积带，分布于滨河床砂坝以外。主要特征是粉土、粉质黏土互层，有时有细于滨河床砂坝以外。主要特征是粉土、粉质黏土互层，有时有细砂、粉砂或黏土的薄层透镜体。砂、粉砂或黏土的薄层透镜体。河漫滩内部堆积带河漫滩内部堆积带，位于离河较远的接近谷麓部分。沉积物，位于离河较远的接近谷麓部分。沉积物主要是粉质黏土、黏土与粉土互层，具水平层理或隐层理。由于沉主要是粉质黏土、黏土与粉土互层，具水平层理或隐层理。由于沉积缓慢，成土作用明显，

21、常形成灰褐色的腐植土及草地土壤。积缓慢，成土作用明显，常形成灰褐色的腐植土及草地土壤。平坦河漫滩上的河漫滩相冲积物位于河床相冲积物之上，构成平坦河漫滩上的河漫滩相冲积物位于河床相冲积物之上，构成冲积物的冲积物的二元结构二元结构第15页/共50页牛轭湖沉积物牛轭湖沉积物 牛轭湖长年处于静水沉积过程，在洪水期有时粉泄部分洪水。牛轭湖长年处于静水沉积过程，在洪水期有时粉泄部分洪水。牛轭湖沉积物是含有机质较丰富的黑色黏土、粉质黏土河粉土，牛轭湖沉积物是含有机质较丰富的黑色黏土、粉质黏土河粉土，有时有薄层透镜状粉砂和砂的夹层。有时有薄层透镜状粉砂和砂的夹层。三角洲沉积物三角洲沉积物 河流流入湖、海的地方

22、叫河口。河口是河流最主要的沉积场河流流入湖、海的地方叫河口。河口是河流最主要的沉积场所。所。一方面一方面由于河流流入河口处水域骤然变宽，河水散开称为许由于河流流入河口处水域骤然变宽，河水散开称为许多岔流，加之河水被湖水或海水阻挡，流速大减，机械搬运物便多岔流，加之河水被湖水或海水阻挡，流速大减，机械搬运物便大量堆积下来，大量堆积下来，河流机械搬运物的一半以上沉积于此。另一方面河流机械搬运物的一半以上沉积于此。另一方面，河水中呈溶运的胶溶体的河水中呈溶运的胶溶体的胶体粒子所带电荷胶体粒子所带电荷被海水电解质中和后被海水电解质中和后也会迅速沉淀。大量物质在河口沉积下来，从平面上看，外形象也会迅速沉

23、淀。大量物质在河口沉积下来，从平面上看，外形象三角形或鸡爪形，所以叫三角形或鸡爪形，所以叫三角洲三角洲。第16页/共50页冲积物鉴别标志冲积物鉴别标志冲积物的主要鉴别标志是：冲积物的主要鉴别标志是：砾石成分复杂，往往具叠瓦状排列。砂和粉砂的矿物成砾石成分复杂，往往具叠瓦状排列。砂和粉砂的矿物成分中，不稳定组分较多。分中，不稳定组分较多。碎屑物质的分选性较好。碎屑颗粒随水动力条件的改变，碎屑物质的分选性较好。碎屑颗粒随水动力条件的改变，按大小、比重依次沉积。按大小、比重依次沉积。碎屑颗粒的磨圆度较高。冲积物通常经过长距离和多次碎屑颗粒的磨圆度较高。冲积物通常经过长距离和多次的再搬运，由于磨蚀和碰

24、撞造成较高的磨圆度。的再搬运，由于磨蚀和碰撞造成较高的磨圆度。冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游。冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游。冲积物常呈透镜状或豆荚状，少数呈板片状。冲积物常呈透镜状或豆荚状，少数呈板片状。冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河漫滩沉积。漫滩沉积。冲积物图冲积物图第17页/共50页3.23.2地下水的主要类型与特征地下水的主要类型与特征地下水地下水赋存于地表以下各类空隙空间中的赋存于地表以下各类空隙空间中的各种状态的水各种状态的水。地下地下赋存赋存空间空间描述指标：孔隙率孔隙体积岩描述指标

25、：孔隙率孔隙体积岩(土土)总体积总体积孔隙水孔隙水 赋存其中的地下水即为孔隙水赋存其中的地下水即为孔隙水描述指标：裂隙率裂隙体积岩描述指标：裂隙率裂隙体积岩(土土)总体积总体积裂隙水裂隙水 赋存其中的地下水即为裂隙水赋存其中的地下水即为裂隙水描述指标：溶隙率溶隙体积岩描述指标：溶隙率溶隙体积岩(土土)总体积总体积岩溶水岩溶水 赋存其中的地下水即为岩溶水赋存其中的地下水即为岩溶水岩（土）体骨架颗粒间未被充填物完全占据的空间。岩（土）体骨架颗粒间未被充填物完全占据的空间。岩体中由于各种成因而形成的裂隙空间岩体中由于各种成因而形成的裂隙空间岩体中由于可溶岩类的溶解而形成的溶蚀空间岩体中由于可溶岩类的

26、溶解而形成的溶蚀空间裂隙裂隙孔隙孔隙溶隙溶隙第18页/共50页潜潜 水水承承 压压 水水按存储空间分为按存储空间分为孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水溶隙水溶隙水 地下水按存储位置分为地下水按存储位置分为包气带水包气带水第19页/共50页裂 隙 水 岩 溶 水按埋藏条件按空隙类型孔 隙 水两者组合沼泽水、土壤、沙漠及滨海砂堆砂丘水，隔水透镜体上的水 基岩风化壳中季节性存在的水 裸露岩溶岩层中季节性存在的水 冲积、坡积、洪积、湖积物、冰积物中水 基岩上部裂隙中的层状水、未被水充满的层间裂隙水 裸露岩层上部层状水，未被水充满的层间岩溶水，未被充满溶洞的地下暗河水 松散岩层构成的向斜、单斜中水，山前平原的深部

27、水 向斜或单斜构造层状裂隙岩层中的水，构造破碎带、接触带中的水 构造盆地，向斜或单斜构造中的水，构造破碎带、接触带中的水 包气带水潜水承压水地下水分类表第20页/共50页 岩（土）体渗透性岩（土）体渗透性按相对透按相对透水性岩土水性岩土层层 分分 为为 透水层：空隙多而大的岩（土）层，地下水能在其中透水层：空隙多而大的岩（土）层，地下水能在其中 运移（如砂卵石层、结构较松散砂岩层等）运移（如砂卵石层、结构较松散砂岩层等）含水层：储存有地下水的透水层（多孔砂岩，裂隙发含水层：储存有地下水的透水层（多孔砂岩，裂隙发 育的碳酸岩、岩浆岩以及砂卵石层等）。育的碳酸岩、岩浆岩以及砂卵石层等）。渗透系数渗

28、透系数K K达西定律：达西定律：V=KIV=KIV V 渗透速度（渗透速度（m/d,cm/s)m/d,cm/s)I I 水力坡度水力坡度K K 渗透系数（渗透系数（m/d,cm/s)m/d,cm/s)达西定律适用范围：雷诺数达西定律适用范围：雷诺数1010雷诺数：表示惯性力与粘滞力之间关系的一个数，雷诺数：表示惯性力与粘滞力之间关系的一个数，ReRe惯性力粘滞力惯性力粘滞力空隙少而小的致密岩土层（粘土岩、粘土层以空隙少而小的致密岩土层（粘土岩、粘土层以及压性断层破碎带等）。及压性断层破碎带等）。隔水层：隔水层：K K的确定方法的确定方法 抽水实验法抽水实验法主要用途主要用途岩土层透水性评价、描

29、述、分类岩土层透水性评价、描述、分类 地下水出水量、流量计算地下水出水量、流量计算无压完整井的无压完整井的环状井点系统环状井点系统涌水量计算公式涌水量计算公式:Q Q 井点系统的涌水量（井点系统的涌水量（m m3 3d d）K K 土壤的渗透系数（土壤的渗透系数（m md d）H H 含水层厚度（含水层厚度（m m）S S 降水深度（降水深度（m m）R R 抽水影响半径抽水影响半径（m m ）x x0 0 环状井点系统的假想圆半径环状井点系统的假想圆半径（m m）第21页/共50页透透 水水 率率 q q指：指：1MPa1MPa压力下每米试段、每分钟压入岩层中的压力下每米试段、每分钟压入岩层

30、中的 水量，水量，单位：单位：L Lminmin（吕荣（吕荣 LuLu）确定方法确定方法 压水实验法压水实验法主要用途主要用途 岩土层透水性评价、描述、分类岩土层透水性评价、描述、分类 防渗设计的依据之一防渗设计的依据之一 防渗效果评价指标之一防渗效果评价指标之一和单位吸水量和单位吸水量的关系：的关系：1Lu0.01L1Lu0.01Lmin min m m 10 104 4PaPaK K 与与q q的异同的异同相同之处：都可作为岩土层透水性的评价指标相同之处：都可作为岩土层透水性的评价指标不同之处不同之处 测试方法不同测试方法不同 测试的对象不同测试的对象不同 结果的精度不同结果的精度不同 结

31、果的使用不同结果的使用不同第22页/共50页 潜潜 水水特征特征 分布区与补给区一致（易受污染）分布区与补给区一致（易受污染）潜水面以上无稳定的隔水层潜水面以上无稳定的隔水层 向水位低处渗流向水位低处渗流,水面形状与地面起伏有一定的一致性。水面形状与地面起伏有一定的一致性。相关相关术语术语潜水面：潜水的自由表面潜水面：潜水的自由表面潜水位：潜水面上任意一点的标高即为该点处的潜水位潜水位：潜水面上任意一点的标高即为该点处的潜水位潜水埋深：潜水面到地表的铅直距离潜水埋深：潜水面到地表的铅直距离潜水（含水层）厚度：潜水面到隔水层顶板的铅直距离潜水（含水层）厚度：潜水面到隔水层顶板的铅直距离指：地表以

32、下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的重力水。指：地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的重力水。在潜水的渗流途径上，任意两点的水位差在潜水的渗流途径上，任意两点的水位差与该两点间的水平距离之比与该两点间的水平距离之比潜水水力坡度：潜水水力坡度：第23页/共50页可获取的工程信息可获取的工程信息 潜水的流向潜水的流向 潜水与地表水流间相互补给关系潜水与地表水流间相互补给关系 潜水的水力坡度潜水的水力坡度 潜水面的埋深潜水面的埋深 含水层的厚度含水层的厚度用以描述潜水面起伏情况的潜水位等直线图用以描述潜水面起伏情况的潜水位等直线图潜潜 水水 等等水位线图水位线图1 1 地形等高线地形等高线2

33、 2 等水位线等水位线3 3 等埋深线等埋深线4 4 潜水流向潜水流向5 5 埋深为零区埋深为零区6 6 埋深为埋深为0 02m2m区区7 7 埋深为埋深为2 24m4m区区8 8 埋深大于埋深大于4m4m区区第24页/共50页Contouring the Water Table第25页/共50页第26页/共50页 承压水承压水特征特征 由三区组成：补给区由三区组成：补给区由三区组成：补给区由三区组成：补给区 承压区承压区承压区承压区 排泄区排泄区排泄区排泄区 承压水受外界因素影响小承压水受外界因素影响小 最适宜于形成承压水的地质构造最适宜于形成承压水的地质构造向斜向斜 承压盆地承压盆地单斜单

34、斜 承压斜地承压斜地相关相关术语术语初见水位：钻孔刚打穿隔水层顶板时所见的水位初见水位：钻孔刚打穿隔水层顶板时所见的水位 承压水位：地下水上升到含水层顶板以上某一高度稳定承压水位：地下水上升到含水层顶板以上某一高度稳定 不变时的水位不变时的水位水水 头：承压水位与隔水层顶板间的距离头：承压水位与隔水层顶板间的距离(正、负水头正、负水头)自流水：为正水头时，隔水层顶板被打穿后承压水会自流水：为正水头时，隔水层顶板被打穿后承压水会 自行喷出地表自行喷出地表指指:充满于两个隔水层之间的含水层中充满于两个隔水层之间的含水层中,具有承压性质的地下水。具有承压性质的地下水。第27页/共50页据图可获取的工

35、程信息据图可获取的工程信息 承压水流向承压水流向 承压水位埋深承压水位埋深 承压水水力坡度承压水水力坡度 承压水含水层埋深承压水含水层埋深 水头大小水头大小请确定请确定E E点处承压水的点处承压水的:1.1.地面高程地面高程2.2.承压水位承压水位3.3.承压水含水层埋深承压水含水层埋深4.4.水头大小水头大小5.5.承压水位埋深承压水位埋深即：承压水面的等高线图，距测点承压水位绘制。即：承压水面的等高线图，距测点承压水位绘制。承承 压压 水水等水压线图等水压线图承压水等水压线图承压水等水压线图1 1地形等高线地形等高线 2 2含水层顶板等高线含水层顶板等高线3 3等水压线等水压线 4 4地下

36、水流向地下水流向第28页/共50页3.33.33.33.3岩溶及岩溶水岩溶及岩溶水岩溶及岩溶水岩溶及岩溶水第29页/共50页岩溶发育的必要条件岩溶发育的必要条件 发育可溶性的岩石发育可溶性的岩石碳酸盐类岩石（溶解度最小，但分布最广）碳酸盐类岩石（溶解度最小，但分布最广）硫酸盐类岩石（石膏等）硫酸盐类岩石（石膏等）氯化盐类岩石（盐岩等）氯化盐类岩石（盐岩等）岩层的岩层的 透透 水水 性性透水性愈好，岩溶愈发育透水性愈好，岩溶愈发育透水性决定于透水性决定于 裂隙是否发育裂隙是否发育 孔隙是否发育孔隙是否发育 风化程度如何风化程度如何 水的溶解能力水的溶解能力溶解力取决于水中的溶解力取决于水中的CO

37、CO2 2含量含量(主要是侵蚀性主要是侵蚀性COCO2 2)COCO2 2含量越高，溶解力越强含量越高，溶解力越强水中水中COCO2 2的来源的来源 雨水溶解空气中的雨水溶解空气中的COCO2 2 生物化学作用生物化学作用 水的运动状态水的运动状态指水的循环交替指水的循环交替交替循环条件越好，岩溶越发育交替循环条件越好，岩溶越发育第30页/共50页 岩溶形态的垂直分带岩溶形态的垂直分带岩溶垂直发育带岩溶垂直发育带 水流特征：垂直运动水流特征：垂直运动岩溶特点：岩溶连同性差岩溶特点：岩溶连同性差岩溶交替发育带岩溶交替发育带位位 置：地下水最高水位和最低水位之间置：地下水最高水位和最低水位之间水流

38、特征：水平、垂直两向流（分期）水流特征：水平、垂直两向流（分期）岩溶特点：岩溶连通性较好岩溶特点：岩溶连通性较好位位 置：地表以下、最高地下水位以上置：地表以下、最高地下水位以上第31页/共50页岩溶水平岩溶水平发发 育育 带带水流特征：水平方向为主水流特征：水平方向为主岩溶特点：发育大量溶洞、暗河、地下湖泊岩溶特点：发育大量溶洞、暗河、地下湖泊岩溶深部循环带岩溶深部循环带位位 置：水平岩溶带以下置：水平岩溶带以下水流特征：不受基准侵蚀面的控制，在构造控制水流特征：不受基准侵蚀面的控制，在构造控制 下向更远更低的排泄区流动下向更远更低的排泄区流动岩溶特点：岩溶主要为溶隙和溶孔岩溶特点：岩溶主要

39、为溶隙和溶孔位位 置：最低地下水位以下置：最低地下水位以下,下限为地方性侵蚀基准面下限为地方性侵蚀基准面第32页/共50页注意注意形态分带发育的原因：形态分带发育的原因：表层与深层岩溶发育的条件不同表层与深层岩溶发育的条件不同完整的岩溶形态分带出现在厚层可溶岩、峡谷型河谷浅部完整的岩溶形态分带出现在厚层可溶岩、峡谷型河谷浅部常出现近水平溶洞成层分布现象常出现近水平溶洞成层分布现象第33页/共50页岩岩 溶溶 水水 和和裂隙水的特征裂隙水的特征 裂隙水分布不规律裂隙水分布不规律(很大程度上受到构造的控制很大程度上受到构造的控制)裂隙水的水力联系差裂隙水的水力联系差,表现在小范围内地下水即表现在小

40、范围内地下水即 有较大的变化有较大的变化 岩溶主要沿已有裂隙发育岩溶主要沿已有裂隙发育 岩溶也受层面的控制岩溶也受层面的控制 岩溶水的分布较裂隙水更不规律、更加集中岩溶水的分布较裂隙水更不规律、更加集中第34页/共50页 泉泉即：地下水在地表的天然露头即：地下水在地表的天然露头按出露原因分为按出露原因分为侵蚀泉侵蚀泉接触泉接触泉溢出泉溢出泉断层泉断层泉下降泉下降泉按含水层性质分为按含水层性质分为上升泉上升泉第35页/共50页3.43.43.43.4水库及坝区渗漏的工程地质分析水库及坝区渗漏的工程地质分析水库及坝区渗漏的工程地质分析水库及坝区渗漏的工程地质分析库区渗漏库区渗漏（分水岭、河湾）（分

41、水岭、河湾）坝区渗漏（绕坝渗漏、坝基渗漏）坝区渗漏（绕坝渗漏、坝基渗漏）库水渗漏的主要途径库水渗漏的主要途径库区渗漏库区渗漏库区渗漏库区渗漏绕坝渗漏绕坝渗漏绕坝渗漏绕坝渗漏绕坝渗漏绕坝渗漏绕坝渗漏绕坝渗漏坝基渗漏坝基渗漏坝基渗漏坝基渗漏第36页/共50页 库区渗漏库区渗漏 永久性渗漏（通过一些集中的渗漏通道持续向库外渗漏）永久性渗漏（通过一些集中的渗漏通道持续向库外渗漏）暂时性渗漏（饱和库水位以下空隙而损失的水）暂时性渗漏（饱和库水位以下空隙而损失的水）分分 为为发生渗漏的地貌条件发生渗漏的地貌条件对于山区水库：库水位高于邻谷谷底水位对于山区水库：库水位高于邻谷谷底水位对于平原水库：有河曲发育

42、或有古河床对于平原水库：有河曲发育或有古河床第37页/共50页宽大的断层破碎带、褶曲转折部位宽大的断层破碎带、褶曲转折部位发生渗漏的发生渗漏的地质地质 条件条件 分水岭或河湾地带有岩溶通道分水岭或河湾地带有岩溶通道分水岭地区有古河道或冰河沉积的砂石砾层分布分水岭地区有古河道或冰河沉积的砂石砾层分布第38页/共50页发生渗发生渗漏的水漏的水文地质文地质条条 件件分水岭分水岭地带为地带为潜潜 水水为承压水为承压水透水层在邻谷出露高程低于库水位透水层在邻谷出露高程低于库水位,则可能渗漏则可能渗漏库区渗库区渗漏判断漏判断步步 骤骤 分析河谷两岸的地形地貌（注意分水岭、垭口的高程）分析河谷两岸的地形地貌

43、（注意分水岭、垭口的高程）了解有无渗漏通道了解有无渗漏通道与水文地质条件与水文地质条件,如分水岭和库水位的关系进行综合分析如分水岭和库水位的关系进行综合分析建库前，地下分水岭高于正常库水位，不漏建库前，地下分水岭高于正常库水位，不漏低于时低于时当库水的顶托作用明显，不漏当库水的顶托作用明显，不漏低得太多，分水岭消失，漏低得太多，分水岭消失，漏低于原河水位，加剧漏低于原河水位，加剧漏第39页/共50页 坝区渗漏坝区渗漏按按 渗渗 漏漏路径分为路径分为坝基渗漏坝基渗漏绕坝渗漏绕坝渗漏按按 渗渗 漏漏通道分为通道分为均匀渗漏均匀渗漏,通道为通道为砂砾石层砂砾石层 均布风化裂隙均布风化裂隙集中渗漏集中

44、渗漏,通道为通道为较大断裂带较大断裂带岩溶通道岩溶通道(1)(1)松散地层松散地层 坝坝 区区渗漏通道渗漏通道 透水性强的砂砾石层透水性强的砂砾石层峡谷坝区峡谷坝区砂砾石层分布于谷底砂砾石层分布于谷底易发生坝基渗漏易发生坝基渗漏宽谷坝区宽谷坝区谷坡阶地中有砂砾石层谷坡阶地中有砂砾石层易发生坝基和绕坝渗漏易发生坝基和绕坝渗漏(2)(2)裂隙岩层坝区裂隙岩层坝区渗漏通道渗漏通道顺河向张开断裂带（大规模渗漏通道）顺河向张开断裂带（大规模渗漏通道）顺河向沉积结构面顺河向沉积结构面、喷出岩中的柱状节理、喷出岩中的柱状节理第40页/共50页河谷地貌河谷地貌对渗漏的对渗漏的影影 响响喇叭型喇叭型河河 谷谷平

45、直型河谷平直型河谷 上下游渗漏条件一致上下游渗漏条件一致上窄下宽时，库水渗入条件差，排泄条件好上窄下宽时，库水渗入条件差，排泄条件好下窄上宽时，库水渗入条件好，排泄条件差下窄上宽时，库水渗入条件好，排泄条件差弯曲型河谷弯曲型河谷 凸岸库水渗入条件比凹岸好凸岸库水渗入条件比凹岸好第41页/共50页倾斜结倾斜结构面对构面对渗漏的渗漏的影影 响响纵谷纵谷纵向上，渗、排通畅纵向上，渗、排通畅横向上，横向上，一岸利渗，但排泄不畅，另一岸则相反一岸利渗，但排泄不畅，另一岸则相反横谷横谷纵向上，不利渗漏纵向上，不利渗漏横向上横向上横向上横向上,两岸的入渗、排泄条件相同两岸的入渗、排泄条件相同两岸的入渗、排泄

46、条件相同两岸的入渗、排泄条件相同,易发生库区渗漏易发生库区渗漏易发生库区渗漏易发生库区渗漏斜谷斜谷岩层向上游倾斜，不易渗漏岩层向上游倾斜，不易渗漏岩层倾下游岩层倾下游,缓倾时易坝基渗漏缓倾时易坝基渗漏;陡倾时陡倾时,利渗不利排利渗不利排横向上渗、排条件与纵谷相似横向上渗、排条件与纵谷相似第42页/共50页 岩溶地区渗漏的条件分析岩溶地区渗漏的条件分析指指:可溶岩与非可溶岩的组合、埋藏条件与河谷的相互关系可溶岩与非可溶岩的组合、埋藏条件与河谷的相互关系纵向的张裂隙纵向的张裂隙易发生库区渗漏（分水岭单薄时更易发生）易发生库区渗漏（分水岭单薄时更易发生）河河谷谷地地质质结结构构有隔水层有隔水层横谷横

47、谷坝区在地层向上游倾斜时不易发生渗漏坝区在地层向上游倾斜时不易发生渗漏坝区在坝区在地层向下游倾斜则易发生渗漏地层向下游倾斜则易发生渗漏岸边的卸荷裂隙岸边的卸荷裂隙纵谷纵谷易产生坝区渗漏易产生坝区渗漏(隔水层对坝区防渗作用不大隔水层对坝区防渗作用不大)库区则具有天然防渗条件库区则具有天然防渗条件(以向斜谷最理想以向斜谷最理想)无隔水层的河谷应注意无隔水层的河谷应注意顺河断层顺河断层第43页/共50页岩溶裂隙及孔隙岩溶裂隙及孔隙溶蚀断裂带（岩溶地区分布最广、最常见）溶蚀断裂带（岩溶地区分布最广、最常见）岩岩 溶溶 地地 区区主要渗漏通道主要渗漏通道溶洞、暗河、落水洞、竖井溶洞、暗河、落水洞、竖井(

48、大规模集中渗漏通道大规模集中渗漏通道)Sinkholes in Permian Kaibab ls along right bank of Chevelon Fork(of the Little Sinkholes in Permian Kaibab ls along right bank of Chevelon Fork(of the Little Colorado River)Colorado River)昆明郊区的昆明郊区的昆明郊区的昆明郊区的“落水洞落水洞落水洞落水洞”As can be seen from the figure on the left,the original pla

49、n would enable a As can be seen from the figure on the left,the original plan would enable a larger generation scale,but the satellite image shows that the area to be larger generation scale,but the satellite image shows that the area to be submerged by the reservoir(indicated in light blue)included

50、 many houses submerged by the reservoir(indicated in light blue)included many houses and roads,as well as high concentrations of limestone(indicated in pink),and roads,as well as high concentrations of limestone(indicated in pink),which can be a cause of water leakage.In the reviewed plan on the rig