第四章 地下水的赋存

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。

2、研究岩层的组合关系。

3、地质构造条件的分析。

4、地貌条件分析。

六、含水层概念的回顾1、孔隙含水层称为含水层比较符合实际。

2、裂隙称为含水带，因不同部位裂隙的成因不同，裂隙发育情况不同。

3、岩溶称为含水系统较为合适。

因其不均匀性比裂隙带更严重。

§4.3 地下水分类一、地下水定义1、广义地下水:指赋存于地面以下岩土体空隙中的水；包气带及饱水带中所有含于岩土体空隙中的水均属之。

2、狭义地下水:仅指赋存于饱水带岩土体空隙中的水。

二、地下水的赋存特征：埋藏条件与含水介质类型三、按照含水介质分类：1、孔隙水2、裂隙水3、岩溶水四、按照埋藏条件分类。

1、潜水2、承压水3、上层滞水五、综合两种条件分类：表3－1 地下水分类表§4.4 上层滞水一、定义1、狭义：包气带中局部隔水层（弱透水层）上面积聚的具有自由水面的重力水。

2、广义：同包气带水，包括有毛细水，结合水和过路重力水。

二、形成上层滞水的条件1.较厚砂层中夹有粘土或亚粘土透镜体时，降水或下渗的地下水受到透镜体阻挡而滞留于其上。

2.在裂隙发育、透水性好的基岩下有裂隙发育程度较差的相对隔水层.3.在岩溶发育的岩层中夹有局部非岩溶化的岩层.4.在黄土中夹有钙质板层时，其上形成上层滞水。

5.在酷寒地带有永久冻土层时，夏季地表解冻后永冻层起到局部隔水层的作用。

三、上层滞水的特征1、补给：接受大气降水的补给2、排泄：通过蒸发或向隔水底板(弱透水层底板)的边缘下渗排泄3、基本特征：1）一般水量小，动态不稳定，水量、水位季节性变化明显。

2）一个局部隔水层上的上层滞水与其他含水层之间无水力联系，无统一水位。

3）埋藏浅，径流短，矿化度低，容易污染。

4、包气带中的上层滞水对其下部的潜水的补给与蒸发排泄，起到一定的滞后调节作用。

供水意义：因水量小，动态变化显著，只有在缺水地区才能成为小型供水水源或暂时性供水水源。

§4.5 潜水一、基本定义：1、潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水。

2、潜水面：潜水的第一个自由表面称为潜水面。

3、潜水埋藏深度：潜水面到地面的铅直距离。

D4、潜水含水层的厚度：从潜水面到隔水底板的距离。

M5、潜水位：潜水面上任一点的标高称为该点的潜水位。

将潜水位相等的各点连线即得到潜水等水位线图。

6、潜水湖与潜水流7、潜水的水力梯度：在潜水流的渗透途径上，任意两点的水位差除以该两点的水平渗透距离叫做潜水水力梯度。

8、潜水的分布区：潜水含水层的分布范围。

潜水的补给区：大气降水入渗补给潜水的地区。

潜水的排泄区：潜水出流的地区。

二、特征1、要素：2、补给：在潜水的全部分布范围都可以通过包气带接受大气降水、地表水的补给。

3、排泄：流入其它含水层，径流排泄（泉、泄流），蒸发排泄。

4、径流：在重力作用下由高水头向低水头流动，主要受到地形控制。

5、水质：主要取决于气候、地形及岩性条件，容易受到污染三、潜水面形状潜水面形状的意义：反映外界因素对潜水的影响，和潜水自身的特征如流向、水力梯度、含水层厚度等。

四、潜水面的表示方法1、剖面图表示法2、平面图表示法—潜水等水位线图3、绘制方法：1）在调查区内布置一定数量的水文地质点（包括人工露头和天然露头）；布置点有技巧。

2）进行水准测量和水位测量。

如何测水位？（地面标高减去潜水埋藏深度）3）按照内插法绘制等水位线图。

注意：等水位线图上应注明水位测得时间，各个点的水文资料应在相同时间内测得，否则精度不能保证。

五、等水位线的实际用途：1、确定地下水的流向2、确定潜水面的坡度（水力梯度）3、确定潜水的埋藏深度4、确定流量5、推断含水层厚度和岩性变化6、分析地表水和地下水的相互补排关系。

7、帮助选择取水和排水工程设施的位置。

8、确定泉水出露点和沼泽化的范围§4.6 承压水一、定义：1、承压水：充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水量中的水。

2、承压含水层的厚度：隔水顶底板之间的距离。

3、初见水位：钻孔揭穿顶板后刚见到承压水时的水面高程。

H14、静止水位（稳定水位、测压水位、承压水位）：由于承压性，承压水含水层被揭穿后水位不断上升，达到一定高度后稳定下来时的水面高程。

H25、测压水位面：承压含水层各点的测压水位所连成的面即该含水层的测压水位面。

6、承压水位埋藏深度：地面向下距测压水位的铅直距离叫做承压水位埋藏深度。

7、承压水头：由隔水顶板到测压水面之间的垂直距离。

h二、特征1、承压性2、要素：上下各一个隔水板。

3、补给：补给区(潜水分布区)获得补给，越流补给。

4、排泄：通过范围有限的排泄区，以泉或其它径流方式向地表或地表水体泄出，越流排泄。

5、径流：主要受构造控制。

三、形成条件1、常形成承压水的岩层组合：不透水层覆盖在透水性好的岩层上，且含水层下部还应有稳定的隔水底板。

2、适宜形成承压水的地质构造：（1）向斜盆地（2）单斜构造（承压斜地）a、透水层和隔水层相间分布的承压斜地b、含水层相变或尖灭形成的承压斜地c、含水层被断层阻隔形成的承压斜地d、含水层被侵入体阻截形成承压斜地四、承压水的测压水位面和等水压线图1、测压水位面（注意事项）2、等水压线图除了封闭构造条件下与外界没有联系的承压含水层外，所有的承压水最终都是由潜水转化而来的，或者由补给区的潜水测向流入，或者通过弱透水层接受潜水的补给。

第四章复习参考题一、关键概念包气带；饱水带；含水层；隔水层；弱透水层；上层滞水；承压水；潜水二、简答题1、构成含水层的条件？2、潜水含水层的构成要素？3、承压含水层的构成要素？4、上层滞水的特点？5、潜水等水位线图的实际用途？6、潜水等水位线是否能正交穿越河流？三、绘图题绘制水平的承压水含水层，含水介质为砂层，顶底板隔水层为粘土层，要求在图上表示出测压水位面，初见水位，承压水位，承压水位埋藏深度，承压水头，并用H1、H2、h等字母表示。

四、论述题1、说明隔水层的相对性和含水层划分上的相对性？2、潜水含水层的主要特征？3、承压含水层的主要特征？4、说明下图地下水与河流的补排关系？第五章地下水运动的基本规律§5.1概述、地下水运动的基本形式一、研究对象及其特征1、岩石中水的存在形式：结合水液态水（重力水、毛细水）固态、气态水2、地下水与地表水最大区别在于储存和运移；地下水的运动通道非常复杂，地表水（河流）是占满整个过水断面，而地下水水流通过的断面小于地质断面。

注意区别：过水断面与实际过水断面。

一3、假想水流的性质：（1）任一断面上假想水流的流量与实际水流的流量相等。

（2）任一断面上假想水流的水位与实际水流的水位相等。

（3）假想水流和实际水流所克服的阻力相等。

4、渗流：符合以上三条的地下水在岩土体空隙中的运动称为渗流。

渗流场：发生渗流的空间区域叫做渗流场。

二、重力水运动的形式1、地下水流态的类型：（1）层流运动：在岩土体空隙中渗流时，水质点作有秩序的、互相不混杂的运动。

（2）紊流运动：当流速加大，水质点作无秩序的、互相混杂、流线极不规则的运动。

一般空隙狭小重力水受介质的吸引力较大，多作层流运动。

只有当裂隙发育或岩溶发育地带，水的流速大，呈紊流运动。

另外，在抽水井附近小范围内，当井内水位降落很大时，地下水的流速很大，也呈紊流运动。

2、地下水运动的类型（1）稳定流：在渗流场内各个运动要素不随时间改变。

（2）非稳定流：在渗流场中任意点的运动要素都随时间而变化。

运动要素包括：地下水水流方向，运动速度，流量等。

§5.2 重力水运动的基本规律一：１８５２――１８５６年四年的实验二、线性渗透定律—达西定律（Darcy’s law）Q=KFI=KFh/L流量Q=VF比较两式V=KI三、公式中各项的物理意义：1、渗透流速V(与实际流速u)：u>V。

2、水力梯度hydraulic gradientI=(H 1-H 2)/L 1-2=ΔH/L=h/L（1）沿着渗透途径水头损失与相应渗透途径长度的比值。

（2）单位长度渗透途径上为克服摩擦阻力所耗失的机械能。

（3）驱动力。

3、渗透系数（1）单位与速度相同，但是不等于速度单位。

（2）可以定量说明岩石的透水性能，是表征透水性能的定量指标。

（3）渗透系数与液体的性质有关，与容重和粘滞性有关。

根据渗透系数大小，可将岩石分类：四、透水性1、透水性：岩石允许水透过的能力叫做透水性。

2、定量指标：渗透系数3、影响透水性的因素：1）空隙的大小和联通情况，特别是最小空隙直径的影响，平均孔隙直径。

2）孔隙度：粘土和砂砾石孔隙度的区别。

颗粒的分选性，决定孔隙的变化和曲折性。

四、达西定律的适用范围1、并非任何渗流都适用。

Re 雷诺数介于1～10的层流运动才符合达西定律。