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水文地质学
第八章孔隙水
第8章孔隙水
孔隙水：赋存和运移于松散堆积物孔隙中的地下水。
不同成因类型的堆积物，其形态各异，规模不同，堆积物的特征在空间分布上规律不同，决定了赋存于其内的地下水也有不同的特征，下面仅讲几种规律较大，分布较多的堆积物中的地下水。
§8.1不同成因类型地层中的地下水
§8.1.1 冲洪积物中的地下水
冲洪积物：在洪水作用下形成的堆积物。
洪水：间歇性的大水。
堆积物分布：山区与平原交界的山前，盆地的边缘。
地貌特点：河流出山口形成喇叭形地形――洪积扇。
洪积扇中大小的颗粒
1.洪积物的分布规律及水文地质意义
山区，基岩坚硬，不利于河流侧蚀，河谷宽度有限。
河流流出山口进入盆地或平原区，地势降低，岩性松软，易于侧蚀。
平原区相对于山区属下沉区，有利于堆积，因而水流出山后，河流变宽，过水断面增大，流速降低。
在河流中轴线上，水流受阻力最小，流速最快，能够堆积的颗粒粒度较大；由中轴线向两侧，水流逐渐变浅，受底部介质磨擦及表层空气阻力影响，流速降低，能够推移的物质粒度较细，堆积下来的更细，愈近边缘粒度愈细。
洪积扇岩性特征：
顶部，主要是粗大物质、砾石、卵石、漂石（一次性水）夹沙，层理不清（多次洪水及平水）。
中部：物质变细，以砂砾卵石为主，夹粘土层呈犬牙交错状。
下部：物质更细，主要是细砂、亚砂土，亚粘土、粘土组成，成层性明显，组成多个含水层。
洪积扇水文地质分带：
I.补给径流带
位于洪积扇上部，主要是卵石等粗粒物质。
①含水层厚度大，颗粒较粗，渗透性能强，给水度好，可得到大气降水和山区地表水的强烈补给，该带地下水丰富，为冲洪积物地下水的补给区。
②透水性能好，而地势高，地下水埋藏深。
③径流条件好，水交替强烈，因而溶滤作用进行充分，故矿化度低，又称盐分溶滤带。
Ⅱ地下水的溢出带（浅埋带）
位于洪积扇中部。
①物质组成变细，地形变缓，径流条件变差，水流受阻，地下水位上升，且以泉形式溢出地表，该带有泉和沼泽分布。
该带地下水排出有三种方式：
a.泉流型；
b.沼泽型；
c.隐式型。
②径流条件差，蒸发作用加强，矿化度升高。
称为盐分过渡带。
③浅部由于蒸发作用，水质较差，但向深部水质较好，含水层厚度较深埋带小，单井水量较深埋带小。
山前冲洪积扇中部的水草甸
Ⅲ.垂直交替带
洪积扇的下游。
①物质组成以粘土、亚粘土、亚砂土—砂交互成层，出现多层承压含水层，补给区径流带及溢出带的潜水，向上部潜水含水层越流排泄，深层顺含水层向着平原或盆地中的河流排泄。
②水位下降。
相对于溢出带地下水埋深增大，向河流排泄条件较好，因而水位降低，以这个角度又可称该带为下沉带。
③在干旱半干旱地区，浅层水蒸发作用为其主要排泄方式，矿化度显著增高，甚至可以形成高矿化度的卤水，某些地方可产生土壤盐渍化，此带又称盐分堆积带。
洪积扇小结
Ⅰ.补给—径流带，深埋带，盐分溶滤带
水量大，埋藏深，水质好。
Ⅱ.溢出带，浅埋带，盐分过渡带
浅层水水质水量较I带差，矿化度增大，地下水埋藏浅，以泉的形式出露地表。
Ⅲ.垂直交替带，下沉带，盐分堆积带
浅层水矿化度高，深部出现多层承压水。
上述特征的控制因素
①受岩性控制。
②受气候控制。
③受构造控制。
有以下规律：
顶物质坡度径流条件蒸发水量矿化度埋深
↓粗陡好弱大低深
↓↓↓↓↓↓↓↓
前细缓差强小高浅
2.洪积扇富水性定性评价
小洪积扇：只与洪水有关，分选不好，泥质含量较多，补给量不足，水量不丰。
大洪积扇：往往是山区河流出口处，有河流补给，因此多为冲洪积扇，有些平原就是由很多冲洪积扇组成，要在这些地方找水，首先要选择最优扇体，然后在最优扇体上选择最优区。
※如何选择最优扇体？考虑三个因素
a.考虑扇体大小和沉积物的厚度。
b.考虑其物质组成。
c.考虑扇体上游的集水面积的大小。
※最优区的选择
总原则,要考虑到洪积物Ⅰ～Ⅲ带的特点。
一般最优区在溢出带之上，深埋带的下游。
溢出带本身并不是最优区，因该区浅层水质较差，但溢出带的意义在于能指示最优区，是一个指示的标志。
§8.1.2 冲积物中的地下水
冲积物是由经常性水流作用形成。
其冲积物地貌组成为河漫滩、阶地、冲积平原。
主要由砂砾石和亚砂土、亚粘土、粘土组成。
一般孔隙发育，数量多、孔隙大，具有很好的储水空间，但由于河流上、中、下游沉积物特征不同，水文地质条件差异较大。
§8.1.2 冲积物中的地下水
水文地质条件：地下水埋藏、分布、补给、径流和排泄条件，水质和水量及其形成的地质条件等的总称。
§8.1.2冲积物中的地下水
一、河流上游：一般指河流出山之前的河段，即山区河流。
山区河流总特点：比降大、流速快，下切为主，多形成“V”形谷，阶地和河漫滩不发育。
二、河流中上游丘陵地区的孔隙水
中上游地区，指河流出山口后，阶地漫滩最为发育，因为河流比降减小，流速减慢，河流以侧蚀为主，形成“U”形谷，由于水流相对较慢，堆积物尽管仍较粗，但较山区明显减小。
1.河漫滩的水文地质特征
河漫滩一般由砂卵石组成，岩层孔隙大，透水性好，与河水有着密切水力联系。
§8.1.2
2.河流阶地水文地质特征
阶地一般具有二元结构，上部亚粘土，亚砂土，下部为砂卵石层，如果地下水位较高，使得其上部细粒相也含水，仍是一个统一的含水层。
阶地类型不同，级数不同，位置不同，规模不同，富水性也有较大差异。
①高低阶地对比
②不同类型阶地对比
③同一阶地不同部位对比
不同类型阶地
※控制冲洪积扇地下水的主要因素是岩性，其次是地形，影响因素还有气候和新构造运动。
※而阶地地下水分布规律主要受地貌形态和岩性结构控制，但控制地貌形态的因素除阶地新老外，而与构造稳定时期的长短，河水水流大小等有关。
三、河流下游水流特点及冲积物特征
1.河流下游水流特点及冲积物特征
河流下游，坡度更缓，水流速度更慢，水已无力搬运大的颗粒，再者经过漫长的旅行，颗粒也被磨小、磨圆，因而搬运物以泥砂为主，因此堆积物粒度均较细。
由于坡度很缓，流速很小，已无底蚀和侧蚀能力，以堆积为主。
2.河流下游地下水特点
§8.1.3 湖积物中的地下水
一、湖积物特征
颗粒细，成层性强。
但对湖积物要区分：
古湖、近代湖：涉及与现地表水的关系；
近山湖、远山湖：涉及堆积物的粒度；
封闭湖、外泄湖：粒度与矿化度。
二、岩性划分
滨湖相：一般粗粒，富水性较好；
过渡相：中粒；
细粒相：主要是湖心静水堆积，有泥炭，一般不透水。
§8.1.4 黄土中的地下水
一、岩性特征
黄土是风成的，其岩性粒度差异不是太大，多粉土及粘性土。
在垂直剖面上，黄土可分为马兰黄土，离石黄土，午城黄土。
以白鹿塬刘家坡剖面为例，离石黄土古土壤一般粘粒含量大于35％，因而多属粘土，其下午城黄土，称为石质黄土。
黄土的垂直节理发育，但水平方向节理很少，因此黄土的透水性存在各向异性。
垂向透水性好，水平则差。
二、黄土的水文地质特征
控制黄土地下水的因素主要是地貌，地貌决定了黄土地下水的补给条件，也控制了黄土地下水的赋存。
黄土塬上，相对最为富水。
由于埋藏深浅不同，富水性也是有差异的。
黄土塬地下水位埋深可以差异很大。
黄土梁峁区一般地下水更为贫乏。
梁峁之间的低洼地方，水量水大。
黄土台塬地下水类似于黄土塬。
整个黄土地区一般是缺水的。
陕西关中普遍为矿化度小于1g/L的HCO3－－Ca2+或HCO3－－Mg2+型水。
§8.2孔隙水的总特征
1）含水层均匀，具有较强的水力联系，有统一水位；
2）富水性与地层成因类型关系密切。
3）在其它条件相同时，同种成因类型堆积物愈粗，埋深愈浅，地层富水条件愈好。
4）含水层分布一致，具有成层性，故含水层这一概念对孔隙含水层最为适合。
5）多潜水、局部有承压性。
第8章复习思考题
一、关键概念
孔隙水冲洪积物冲积物
水文地质条件
二、简答题
1.洪积扇水文地质分带？
2.洪积扇综述。
3.孔隙水的总特征？
谢谢大家！
戚炜。
