水文地质学基础第13章 岩溶水
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绪论(1)水文地质学的研究任务是什么?本课程是煤及煤层气工程专业/岩土工程专业的专业基础课,主要任务是为后续的专业课奠定有关现代水文地质学的基本概念、基本原理。
通过该课程的学习,学生能够正确理解水文地质学的基本概念、基本原理,在此基础上能够初步掌握解决工程/煤田水文地质问题的分析方法与思路。
(2)地下水的主要功能包括哪些?>>宝贵的资源①理想的供水水源②重要的矿水资源③良好的景观资源>>敏感的环境因子地下水是极其重要的环境因子。
地下水的变化往往会打破原有的环境平衡状态,使环境发生变化。
(人类活动主要通过三种方式干扰地下水,造成一系列不良后果(图14-1):①过量开发与排除地下水→地下水位下降→地表径流衰减、沼泽湿地消失、土地沙化、海(咸)水入侵等;②过量补充地下水→地下水位升高→土地的次生盐渍化、次生沼泽化;③地下水位下降导致的粘土压密释水释放有害离子、化肥农药的不适当使用、废弃物的无序排放──地下水恶化、污染;④地下水位的变动会破坏其与周围岩土构成的统一的力学平衡,而产生某种效应──地面沉降与地裂缝、岩溶塌陷、地下洞室垮塌或突水、滑坡、岩崩、水库诱发地震、渗透变形。
) >>活跃的地质营力地下水的主要作用是传递应力、传输热量和化学组分、侵蚀(化学溶蚀、机械磨蚀和冲蚀)等。
>>重要的信息载体由于地下水是应力传递者,同时又是在流动,所以地下水水位,水量,水温,水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息,如找矿、地震预报、地质演变。
(3)试分析我国地下水分区的特点,并探讨分区的自然背景。
略。
第一章地球上的水及其循环(1)试比较水文循环与地质循环。
水文循环与地质循环是很不相同的自然界水循环:>>水文循环通常发生于地球浅层圈中,是H2O分子态水的转换、更替较快;水文循环对地球的气候、水资源、生态环境等影响显着,与人类的生存环境有直接的密切联系;水文循环是水文学与水文地质学研究的重点。
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。
13 岩溶水13.1 岩溶水及其研究意义岩溶水:赋存并流动于岩溶化岩层中的水。
(1)岩溶分布面积占国土面积约35%,岩溶水资源量占地下水资源总量的约23%。
(2)岩溶水地区岩溶水开发以及地下水环境问题也很急迫。
地区地下水资源岩溶水资源岩溶水与地下水资源比值/%/×108m3·a-1/×108m3·a-1云南742 345 46贵州479 386 80四川551 135 24重庆160 118 73广西699 374 53湖南456 263 57湖北416 185 44总计3503180651中国南方主要地区岩溶水资源简表(卢耀如等,2006)岩溶作用是指化学溶解、沉淀、水流冲蚀、重力崩塌、生物溶蚀、机械破坏与沉积等多种多用的综合。
13.2 岩溶发育的基本条件和影响因素(1)岩石的可溶性溶解度:卤化物岩>硫酸盐岩>碳酸盐岩碳酸盐岩的溶解性:灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩、硅质灰岩、泥灰岩碳酸盐岩的结构也影响溶解性:晶粒大小、晶粒均匀性、孔隙等碳酸盐岩层的组合结构也影响溶解性。
(2)岩石的透水性岩石的透水性主要取决于岩石的裂隙发育情况。
岩石的裂隙发育情况与岩性、地质构造有关。
可溶岩中裂隙的透水性取决于裂隙的长度、裂隙面的粗糙度、裂隙率、张开度和充填情况及相互间的连通性。
(3)水的侵蚀性CaCO3+H2O+CO2⇋Ca2++2HCO3-CO2的参与是岩溶发育的另一个重要前提,CO2来源于浅层大气与土壤层。
pH值对反应的进行和一些组分的存在形式也会产生影响。
混合溶蚀效应:两种或两种以上已经丧失其侵蚀性的饱和溶液,在岩层中混合后重新变成不饱和溶液,从而对他盐酸盐岩进行新的溶蚀作用。
(4)水的流动性水的流动可以不断更替补充具侵蚀性的水;将溶解与侵蚀的物质带走----留下空洞(岩溶)。
包括:气候条件、地质环境和地理条件。
气候条件:影响着水运动的快慢、水量的大小、土壤CO2含量及生物作用,主要指降水量。
第1-2章思考题1、试概括地下水的功能及其意义。
(1)宝贵的资源:地下水分布广泛,变化稳定,水质良好,便于利用,是理想的饮用水源,也是工业、农业用水的重要供水水源。
含水介质储能,夏储冬用。
地源热泵。
地下水景观,如古井遗址、湿地等是良好的旅游资源。
(2)重要的地质营力:地下水是物质和热量传输(温泉)及应力传递(水库诱发地震,滑坡)的载体。
地下水是良好溶剂,成矿、找矿发挥重要作用。
(3)不可忽视的致灾因子:地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷、潜蚀管涌等。
地方病,如甲状腺病。
(4)活跃灵敏的生态环境因子:地下水是生态环境系统中一个最为活跃灵敏的子系统。
气候、水、土壤和生物,处于相互作用的动平衡,人类活动干扰天然地下水,成为生态环境恶化的重要因素。
如盐渍化(干旱-半干旱地区)、沼泽化(湿润地区)、石漠化(南方岩溶地区)、地下水污染等。
(5)极有价值的信息载体:地下水及其沉淀物、化学及微生物特征,可提供十分珍贵的环境变化信息。
可预测地震,提供不同时空尺度的环境信息,水文地质找矿,可重塑历史时期及地质时期的气候变化。
2、试比较水文循环与地质循环。
水文循环:大气水、地表水、地壳浅表地下水之间的水分交换。
(1)是直接循环,浅部层圈水分子直接交换。
(2)循环速度快,途径短,交替迅速。
(3)水文循环的驱动力是太阳辐射和重力。
(4)对于保障生态环境及人类的生存发展,至关重要。
水质持续净化,水量持续更新再生。
地质循环:大气圈到地幔之间发生的水分交换。
(1)是间接循环,与沉积岩、岩浆活动、岩石重结晶有关。
(2)循环途径长,速度缓慢,周期长。
(3)有助于分析地层浅表和深部各种地质作用,对于寻找矿产资源、预测大尺度环境变化和深部地质灾害等均有重大意义。
第3章讨论题1、孔隙度大和孔隙大有区别吗?孔隙是松散岩层中颗粒及颗粒集合体之间的空隙;孔隙度是单位体积岩土(包括孔隙在内)中孔隙所占的比例。
孔隙大表示松散岩层中颗粒及颗粒集合体之间的空隙大,孔隙度大指的是岩体中孔隙的比例大。
岩溶及岩溶水课件 (一)岩溶是指由于地下水的化学侵蚀作用和物理侵蚀作用而形成的一类自然地貌。
岩溶水则是指天然流经岩溶地貌地区的地下水和地表水。
岩溶及岩溶水作为地理学中一个重要分支,继承和发扬了自然地理学和动力地貌学的理论和方法,为人类认识和开发地球资源提供了重要的科学依据。
以下是有关岩溶及岩溶水课件的详细内容。
一、岩溶与其特征1、岩溶的概念:岩溶是指在地下水的化学腐蚀和物理侵蚀作用下,岩石、矿物和土壤形成的一类地貌。
2、岩溶的发育特征:(1)丰富的地表水和地下水资源;(2)地貌类型多样,形态复杂;(3)普遍存在的地下水通道与溶洞空间。
二、岩溶水及其特征1、岩溶水的概念:岩溶地貌下,由于地下水、地表水经过岩溶作用而形成自然流通的水文系统。
2、岩溶水的特征:(1)构成复杂,呈现多元化类型;(2)含水量大,水文循环速度快;(3)水文特征活跃,水质好,污染少。
三、岩溶及岩溶水在人类生产生活中的应用1、作为城市地下管网岩溶地质带地下空间多,又有不规则的裂隙和洞穴,天然的岩溶地质可以开挖形成城市道路、地下管网和地下停车场等。
2、清洗污水的补给水岩溶区容水能力强,地下水埋深深,水流速度快,水质清澈、微生物污染少。
利用岩溶区域自净能力进行地下水前期处理,如污水再生、供水一体化和河道治理等,可以达到良好的净化效果。
3、矿产资源的开发岩溶区域中泉水受到地热作用和岩溶作用的双重影响,容易形成丰富的地热矿泉水和喀斯特储水大气压、负气压等不同受力环境下各自具有的运移特性,所以岩溶带地区的矿产品颇多。
例如石漠化的治理,可将脆化石灰岩切割成不同的规格,作为建筑材料,消耗极小,符合可持续发展的需求。
总结如上所述,岩溶及岩溶水作为地理学中一个重要分支,是人们对于自然环境进行理论探讨和人工开发的重要依据,可以广泛应用于城市建设、环保治理、水利开发等多个领域,对于人类社会的可持续发展具有极其重要的意义。