孔隙水 裂隙水 岩溶水
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煤矿水文地质类型划分1矿井水文地质条件1.1主要含水层1.1.1松散岩类孔隙含水层组(孔隙水)主要为第四系松散沉积物,由砂质粘土夹细砂或卵砾石组成,厚度15m左右,水位埋深小于15m。
呈带状分布于沁河及其支流河谷两岸。
富水性较好,单位涌水量一般为0.1~5.0L/sm。
主要承受大气降水补给,向河流及基岩风化带含水层排泄。
水质类型属HCO3-Ca.Mg型水。
1.1.2碎屑岩浅层裂隙水含水岩组(裂隙水)风化带厚度受地形起伏的影响,据钻孔资料综合分析一般为60~90m,最深可达100余米,富水性取决于风化裂隙发育程度。
该含水层一般呈潜水性质,直接承受大气降水的补给,浅部富水性较强,下部较差,据井检孔的3次抽水试验,降深9.47~62.37m,单位涌水量0.0052~0.1655L/sm,平均为0.0075L/sm,渗透系数为0.0109~0.8974m/d,平均为0.3747m/d,富水性中等,水质类型为HCO3-Na型水。
1.1.3碎屑岩裂隙含水层组(裂隙水)该含水岩组主要指二叠系砂岩裂隙含水岩组,其中石千峰组、上石盒子组三段地层矿区内普遍出露。
含水层为巨厚层粗砂岩及中细粒砂岩。
直接承受大气降水的补给,在地形相宜处以下降泉的形式排出地表。
下石盒子组、山西组地层深埋地下,含水层主要为中细粒砂岩,是3号煤的主要充水来源。
钻进中的冲洗液消耗量及水位变化不大,岩芯裂隙不发育,据ZK3-1孔的抽水试验,降深36.12m,单位涌水量0.00108L/sm,渗透系数为0.00063m/d,水位标高694.04m,水质类型为HCO3-KNa型水。
1.1.4碎屑岩夹碳酸盐类裂隙岩溶含水岩组(裂隙岩溶水)矿区内该地层埋藏较深,含水层岩性为砂岩、灰岩,其间夹数层泥岩、砂质泥岩等隔水层,裂隙不发育,相对减弱了各含水层之间的水力联系。
据井检孔的2次抽水试验,降深66.18~79.28m,单位涌水量0.00078~0.0012L/sm,平均为0.00099L/sm,渗透系数为0.0039~0.0059m/d,平均为0.0049m/d,弱富水性,水质类型为HCO3-Na型水。
孔隙水、裂隙水和岩溶水岩土中的空隙按其成因可以分为孔隙、岩土中的空隙按其成因可以分为孔隙、裂隙和溶隙,所以我们可以根据空隙的类型将含水介质分为孔隙、裂隙和岩溶含水介质。
孔隙介质主要是松散沉积物,裂隙介质主要是岩层裂隙,岩溶介质主要是岩溶化的岩体。
孔隙水从广义上讲就是赋存于岩层孔隙中的地下水,孔隙水可以存在于松散沉积物中,也可以存在于砂岩中,但只有未充分固结的砂岩中才会存在孔隙水,还可以存在于溶蚀孔隙中,这些溶蚀孔隙不同于岩溶介质,孔隙之间都不是相互连通的,但最常见的孔隙水埋藏于松散的沉积物中,因此可以将孔隙水定义为埋藏和运动于松散沉积物孔隙中的重力水。
孔隙水的特点共有两点:一是水量在空间分布上相对均匀,连续性好,孔隙水一般呈层状分布,这是由于沉积的环境所决定的,沉积物成层分布,因此孔隙水也成层分布;二是同一含水层中孔隙水具有密切的水力联系,并具有统一的地下水水面,主要是因为松散沉积物都具有一定的透水性,使得同一含水层中的孔隙水可以相互的交换。
裂隙水存在于岩层的裂隙中,按照裂隙的成因可以将裂隙水分为:成岩裂隙水、风化裂隙水和构造裂隙水。
裂隙水的主要特点有:1.裂隙水的埋藏和分布受到岩石裂隙成因类型、裂隙的性质、裂隙的发育程度控制,它的埋藏和分布具有不均匀性;2.由于裂隙水的水动力条件复杂,它的渗透性具有强烈的非均匀性和各向异性;3.裂隙含水系统的形态多样,可以分为层状、带状、脉状;4.裂隙水的运动性质十分复杂,它的流速、流态、流向变化大。
断层是一种特殊的地质构造,它是地层受力达到一定强度之后,发生破裂并沿破裂面有明显的相对位移的构造。
它具有特殊的水文地质意义——断层两盘的岩性和断层的力学性质控制着断层的导水—储水特征。
岩溶是指水对可溶性岩石进行化学溶解,将空隙扩大为管道或洞穴,携带泥砂的急速水流不断冲蚀扩展管道及洞穴,导致重力崩坍,有时直达地表,这样,在地下就会形成贯通的洞穴通道,在地表塑造独特的地貌景观,形成独特的水文特征,这种作用及其所产生的地表和地下现象称为岩溶,也叫喀斯特。
地下水类型的划分
按地下水成因可分为凝结水、渗人水、埋藏水、原生水等;
按地下水的含盐量,分为淡水、微咸水、咸水、盐水与卤水;
按地下水的力学性质分为结合水、毛细水与重力水等。
目前应用比较广的,具有代表性的分类法,就是依据地下水的埋藏条件与含水层的空隙性质进行划分的综合分类法。
地下水的埋藏条件,就是指含水层在水文地质剖面中所处的部位及受隔水层限制的情况。
综合分类法,首先就是按地下水的埋藏条件分为包气带水、潜水与承压水。
再按照含水层空隙性质,分为孔隙水、裂隙水与岩溶水。
将二者组合成为9种复合类型的地下水。
地下水综合分类组合
分
类
孔隙水裂隙水岩溶水
包气带水各种松散沉积物中的土
壤水,存在于局部隔水层
上的季节性重力水,过路
重力水及悬挂毛管水
裸露裂隙岩层中的
季节性重力水及毛
细水
裸露岩溶化岩层
上部岩溶通道中
存在地季节性重
力水
潜水各种松散沉积物浅部的
水
裸露于地表各类裂
隙岩层中的水
裸露于地表的岩
溶化岩层中的水。
地下水定义:地下水是赋存于地表以下岩土空隙中的水,主要来源于大气降水,经土壤渗入地下形成的。
地下水是地质环境的组成部分之一,能影响环境的稳定性。
主要表现在:地基土中的水能降低土的承载力;基坑涌水不利于工程施工;地下水常常是滑坡、地面沉降和地面塌陷发生的主要原因;一些地下水还腐蚀建筑材料。
第一节地下水概述1.地下水:气态水、结合水、毛细水、重力水、固态水以及结晶水和结构水。
重力水(自由水):不受静电引力影响,在重力作用下运动,可传递静水压力,能产生浮托力、孔隙水压力,在运动过程中产生动水压力,具有溶解能力。
2.含水层:在正常的水力梯度下,饱水、透水并能给出一定水量的岩土层。
含水层的形成必须具备的条件:岩土层中有较大(指能透水)的空隙;含水层要为隔水层所限,以便地下水汇集不至流失;含水层要有充分的补给来源。
3.隔水层:在正常的水力梯度下,不透水或透水相对微弱的岩土层。
它可以是含水甚至饱水(如粘土),也可以是不含水的(如致密的岩石)。
4.滞水层:弱透水层。
5.岩土的水理性质:指岩土与水接触时,控制水分储存和运移的性质。
(1)容水度:岩土孔隙完全被水充满时的最大的水体积与土体积之比。
(2)持水度:饱和岩土在重力作用后,保持在土中水的体积与土体积之比。
这部分滞留土中的水为结合水和毛细水。
(3)给水度:在重力作用下排出的水的体积与岩土体积之比。
(4)透水性:岩土允许重力水渗透的能力。
用渗透系数表示。
(5)达西定律:地下水线性渗透的基本规律。
Q=kiA; v=ki第二节地下水类型地下水按埋藏条件可分为:包气带水、潜水、承压水。
按含水介质类型分为:孔隙水、裂隙水、岩溶水。
地面以下、稳定地下水面以上为包气带。
稳定地下水面以下为饱水带。
1.包气带水:处于地表面以下、潜水位以上的包气带岩土层中,包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及基岩风化壳(粘土裂隙)中季节性存在的水。
2.潜水:埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由面的重力水。
◆赋存于岩石中的水有结合水、重力水、毛细水。
◆地下水按含水岩石空隙介质类型可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。
◆松散岩石的孔隙度定义为岩石中孔隙体积与包括孔隙在内岩石的体积之比。
◆含水层或含水系统从外界获得水量的过程称作补给。
◆地下水形成作用包括:溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用、混合作用、人类作用。
◆孔隙中毛细水存在形式有支持毛细水、悬挂毛细水、孔角毛细水。
◆从成因角度分析,粘性土空隙主要组成有原生孔隙、次生孔隙、次生裂隙。
◆地下水含水系统按岩石空隙特征可分为孔隙含水系统、裂隙含水系统、溶穴含水系统。
◆由地下水蒸发排泄作用,形成土壤盐碱化的条件干旱或半干旱气候、水位埋深浅、次生裂隙。
◆上层滞水是指分布在包气带中,局部隔水层之上,积聚在岩石空隙中的重力水。
◆导水断层具有独特的水文地质意义,它可以起到贮水空间、积水廊道、导水通道。
◆控制岩溶发育最活跃最关键的因素是水的流动性。
◆水文循环按循环途径可分为大循环和小循环。
◆地下水含水系统补给来源大气降水、地表水、凝结水、含水层之间补给、人工补给。
a◆岩石中的空隙是地下水的储存场所和运动通道。
◆岩石中的空隙可分为孔隙、裂隙和溶穴。
◆上升泉按其出露原因可分为侵蚀泉、断层泉、接触带泉。
◆地下水中主要阴离子有阳离子主要有◆地下水用于供水资源有以下优点:空间分布广、水质洁净、时间可挥复性。
◆岩石的水理性质包括容水度、持水度、给水度、透水度。
◆地下水动态指地下水与环境相互作用下,含水层各要素随时间变化的总量。
◆地下水流速V与实际流速U之间关系V<U V=neU。
◆达西定律的数学表达式为:Q=Kωh/L=KωI各项代号含义Q—渗透流速ω—过水断面h--水头损失、L--渗透途径、I--水力梯度、K—渗透系数弹性给水度Me(承压含水层贮水系数)指其测压水位下降(或上升)一个单位深度,单位水面积含水层释放出(或储存)的水的体积.溶滤作用:在水与岩土相互作用下,岩土中一部分物质转入地下水中,这就是溶滤作用。