水文地质学基础(第六版)第4章 地下水的赋存
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第一二章绪论与地球中的水及其循环一、名词解释:1.水文地质学:水文地质学是研究地下水的科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律去兴利除害,为人类服务。
2.地下水:地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3.矿水:含有某些特殊组分,具有某些特殊性质,因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4.自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5.水文循环:发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
6.地质循环:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7.大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8.小循环:海洋或大陆内部的水分交换。
9.绝对湿度:某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10.相对湿度:绝对湿度和饱和水汽含量之比。
11.饱和差:某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12.露点:空气中水汽达到饱和时的气温。
13.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14.降水:当空气中水汽含量达饱和状态时,超过饱和限度的水汽便凝结,以液态或固态形式降落到地面。
14.径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
15.水系:汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
16.水系的流域:一个水系的全部集水区域。
17.分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线。
18.流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19.径流总量:某一时间段内,通过河流某一断面的水量。
20.径流模数:单位流域面积上平均产生的流量。
21.径流深度:计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22.径流系数:同一时段内流域面积上的径流深度与降水量二、填空1.水文地质学是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2.地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
第四章 地下水的赋存地表到地下水面称为––––包气带,或非饱和带(unsaturated zone)。
地下水面以下称为––––饱水带,或饱和带(saturated zone )。
包气带水将在第6章讨论,本章讨论饱水带地下水的赋存。
4.1 含水层、隔水层与弱透水层岩层按其传输及给出水的性质分为:含水层––––饱水并能传输与给出相当数量水的岩层; 隔水层––––不能传输与给出相当数量水的岩层。
弱透水层–––本身不能给出水量.但垂直层面方向能够传输水量的岩层,粘土、重亚粘土等。
1.含水层(aquifer )––––饱含水的透水层。
既含水又透水。
2.隔水层(aquifuge 既不含水也不透水;aquiclude 含水不透水)––––不透水层。
构成含水层的条件:a. 岩层发育有储水空隙;b. 有隔水层阻挡;c. 有水的补给来源;d. 适当的地形地貌条件。
研究水的运动规律––––土壤水动力学研究水的运动规律––––地下水动力学含水层饱含水;能够透过水;并能给出相当数量水的岩层。
砂、砂砾石层,石灰岩、白云岩等。
含水层与隔水层是相对的。
含水层与隔水层的定义取决于运用它们的具体条件:1)同一岩层,在有些地方作为含水层,而在另外一些地方作为隔水层(用水量不同);2)同一岩层,当涉及某一问题时作为含水层,而涉及另外一些问题时作为隔水层(涉及问题不同)。
如:大型供水与小型供水:亚砂土;矿山排水与小型供水:相对于O岩溶水,C-P砂页岩作为隔水层;在缺水地区,C-P中的砂岩可作为含水层。
3.弱透水层(aquitard)在相当长一个时期内,人们把隔水层看作是绝对不透水的,20世纪40年代雅可布(C.E. Jacob)提出越流概念后,人们才逐渐认识到性质上介于隔水层与透水层之间的–––弱透水层。
弱透水层往往过水断面较大→交换水量也较大。
自然界中不存在绝对不发生渗透的岩层。
同时还要考虑时间尺度,如在含水层中抽水时,有的岩层短期内透水性不明显,但长时间抽水时,水位下降,透水明显。
第四章地下水的赋存§4.1 包气带与饱水带一、包气带、饱水带定义二、包气带与饱水带界面的划分标准:以初见地下水水位为依据。
三、包气带形态、分带以及研究意义1、形态:不同部位、不同时间运动方向、速度都在变化,是x、y、t的函数,受到气象因素影响严重。
2、分带:1)土壤水带2)中间带3)毛细水带3、研究意义:1)降水要经过包气带下渗,地下水蒸发排泄也必然经过包气带。
2)包气带水盐的形成及其运动规律对饱水带水的形成有重要意义。
4、包气带中水的几种形式:结合水、毛细水、气态水、过路重力水四、饱水带的特征1、饱水带中岩石的空隙完全被液态水充满。
2、饱水带中水是连续分布的,可以传递静水压力,在水头差的作用下可以发生连续运动。
这也是打井一定要打到饱水带的重要原因。
饱水带中的重力水是开发利用或排除的主要对象。
§4.2 含水层、隔水层与弱透水层一、含水层、隔水层的定义。
1、按照渗透性可以分为透水层和不透水层。
2、含水层:能够透过并给出相当数量水的饱水岩层。
3、隔水层:不能透过与给出水,或者透过与给出的水量微不足道的岩层。
不透水层通常称为隔水层。
4、弱透水层:在越流场很有意义。
二、含水层的构成条件(三个)1、岩土体必须具备饱含重力水的空隙——空间问题。
2、具有有利于地下水聚集和储存的地质构造。
(1)含水层下要有隔水层,使得水不能向下渗漏;(2)在地下水流动方向上要有阻水构造,使得水不能排空。
3、要有充足的补给来源。
三、含水层和隔水层的相对性1、隔水层的相对性1)没有绝对隔水的岩层;2)粘土层也可以含水;3)石英岩在多数地区是富水的,但是在华北震旦系的石英岩又是隔水的。
4)不同岩性组合时,隔水层是对的。
如细砂层。
2、含水层划分的相对性1)释出多少水就是含水层并无定量绝对指标。
要根据供水意义和研究目的来区别。
2)地表的亚粘土覆盖在砂砾石层上,两种情况。
3)供水意义:四、含水层、隔水层、透水层的相互转化五、野外如何判断含水层1、仔细研究岩性,不同岩性的储水空间也不同。
•地下水的来源•岩石中的空隙和水分•包气带和饱水带•含水层与隔水层•地下水分类•潜水和承压水(层间水)的基本特点地壳岩石中的水岩石“骨架”中的水沸石水结晶水结构水岩石空隙中的水结合水强结合水弱结合水液态水重力水毛细水固态水气态水孔角毛细水地下水面以上,分为土壤水带、中间带和毛细水带地下水面以下上层滞水---当包气带中存在局部隔水层时,在局部隔水层上积聚只有自由水面的自由水,这便是上层滞水。
砂含水砂粘土泉HM承压水含水层厚度变化不明显,主要表现为侧压水位变化在接受补给和排泄时,潜水主要表现为潜水位和含水层厚度的变化对水量增减的反映承压水等侧压水位面是一个虚构的面,钻孔打到该高度上取不到水,必须打到含水层顶面才能见到水潜水等水位线表示了潜水面及含水层顶面等水位线与大气圈、地表水的联系较弱,动态较稳定潜水与大气圈、地表水联系密切,积极参与水循环,动态变化显著与大气圈地表水的联系潜水不易恢复补充,但含水层厚度一般较大,往往具有良好的多年调节性潜水积极参与水循环,资源易恢复补充,但由于受气候影响大,含水层厚度有限,资源缺乏多年调节性资源补充与调节性承压水只有一种排泄方式:径流潜水有两种排泄方式:径流与蒸发排泄承压水由补给区流向排泄区潜水面不承压,在重力作用下由高水位处流向低水位处径流承压水只能在其出露的补给区获得补给潜水含水层能在其全部分布范围内通过包气带获得补给补给条件上部有连续稳定的隔水顶板位置浅,上部没有连续隔水层埋藏条件承压水(层间水)潜水(1)广义地下水:赋存于地面以下岩石空隙中的水;(2)狭义地下水:赋存于饱水带岩石空隙中的水;(3)地下水埋藏条件:含水岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层限制的情况。
组成构造盆地的,向斜构造或单斜断块被掩覆的各类岩溶化岩层中的水向斜构造或单斜断块的被掩覆的各类裂隙岩层中的水山间盆地及平原松散沉积物深部的水承压水裸露于地表的岩溶化岩层中的水裸露于地表的各类裂隙岩层中的水各类松散沉积物浅部的水潜水裸露岩溶化岩层上部岩溶通道中季节性存在的重力水裂隙浅部岩层季节性存在的毛细水及重力水土壤水局部粘性土隔水层上季节性存在的重力水(上层滞水)过路及悬留毛细水及重力水包气水带岩溶水裂隙水孔隙水类型。
第四章地下水的赋存§4.1 包气带与饱水带一、包气带、饱水带定义二、包气带与饱水带界面的划分标准:以初见地下水水位为依据。
三、包气带形态、分带以及研究意义1、形态:不同部位、不同时间运动方向、速度都在变化,是x、y、t的函数,受到气象因素影响严重。
2、分带:1)土壤水带2)中间带3)毛细水带3、研究意义:1)降水要经过包气带下渗,地下水蒸发排泄也必然经过包气带。
2)包气带水盐的形成及其运动规律对饱水带水的形成有重要意义。
4、包气带中水的几种形式:结合水、毛细水、气态水、过路重力水四、饱水带的特征1、饱水带中岩石的空隙完全被液态水充满。
2、饱水带中水是连续分布的,可以传递静水压力,在水头差的作用下可以发生连续运动。
这也是打井一定要打到饱水带的重要原因。
饱水带中的重力水是开发利用或排除的主要对象。
§4.2 含水层、隔水层与弱透水层一、含水层、隔水层的定义。
1、按照渗透性可以分为透水层和不透水层。
2、含水层:能够透过并给出相当数量水的饱水岩层。
3、隔水层:不能透过与给出水,或者透过与给出的水量微不足道的岩层。
不透水层通常称为隔水层。
4、弱透水层:在越流场很有意义。
二、含水层的构成条件(三个)1、岩土体必须具备饱含重力水的空隙——空间问题。
2、具有有利于地下水聚集和储存的地质构造。
(1)含水层下要有隔水层,使得水不能向下渗漏;(2)在地下水流动方向上要有阻水构造,使得水不能排空。
3、要有充足的补给来源。
三、含水层和隔水层的相对性1、隔水层的相对性1)没有绝对隔水的岩层;2)粘土层也可以含水;3)石英岩在多数地区是富水的,但是在华北震旦系的石英岩又是隔水的。
4)不同岩性组合时,隔水层是对的。
如细砂层。
2、含水层划分的相对性1)释出多少水就是含水层并无定量绝对指标。
要根据供水意义和研究目的来区别。
2)地表的亚粘土覆盖在砂砾石层上,两种情况。
3)供水意义:四、含水层、隔水层、透水层的相互转化五、野外如何判断含水层1、仔细研究岩性,不同岩性的储水空间也不同。