地下水水文学GroundwaterHydrology-PPT课件

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第三章地下水PPT资料77页

地下水类型
总矿化度（g/L）
淡水＜1
弱半咸水强半咸水咸水盐水
1～3
3～10 10～50 ＞50
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按硬度分类
地下水的硬度——指水中所含钙、镁离子的数量。
总硬度——水中所含钙、镁离子总量。
暂时硬度——可由煮沸去掉的钙、镁离子含量。
永久硬度——煮沸后能保留下来的钙、镁离子的含量。
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• （一）水在岩土中的存在状态
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气态水吸着水（强结合水）薄膜水（弱结合水）毛细水重力水（自由水）固态水
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含水层能够给出并透过相当数量重力水的岩土层。如砂岩、灰岩
隔水层不能给出并透过水，或者透过的水是微不足道的岩土层。如泥岩、粉砂岩
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• （二）岩土的主要水理性质
容水性持水性给水性透水性
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பைடு நூலகம்
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容水性 ——指岩土能容纳一定水量的性能。
容水度
岩土容纳水的体积岩土的总体积
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持水性
——依靠分子引力或毛细力，在岩土孔隙、裂隙中能保持一定数量水体的性能。
持水度靠分
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四、河谷横断面及河流阶地
河谷纵剖面地貌：深潭、陡坎、瀑布、深槽等。
河谷横断面：河床、河漫滩、河谷斜坡、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级阶地
河谷剖面形态：“V”形谷、“U” 形谷
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河流地貌：阶地。阶地：河谷内河流侵蚀或沉积作用形成的阶梯状地形。主要可分为侵蚀阶地、堆积阶地和基座阶地。

工程地下水ppt课件

水力性质评价
对地下水的物理性质进行评价，如渗透性、含水性、导水性等。
工程地下水的预测模型
1 2
水文地质模型
根据地下水的形成规律和水文地质条件，预测地下水的补给量、储存量、水位变化等。
水动力学模型
根据地下水的流动规律和水动力学条件，预测地下水的流速、流向、水压等变化情况。
3
水质模型
根据地下水的化学成分形成规律和水质条件，预测水质的变化情况，如化学需氧量、悬浮物等。
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contents
目录
• 工程地下水概述 • 工程地下水的水文地质条件 • 工程地下水的勘察与评价 • 工程地下水的防护与治理 • 工程地下水的资源利用与保护 • 工程地下水案例分析
01
工程地下水概述
定义与特点
定义
工程地下水是指存在于地下岩石空隙中的水，它可以通过孔隙、裂隙、溶洞等空隙流动，是地下工程中需要关注和研究的重要因素。
特点
工程地下水具有不均匀性、流动性和不可见性等特点，不均匀性指地下水的分布和运动在不同地区和不同深度上存在差异；流动性指地下水可以流动，其流向和水位受地势、地质条件等多种因素的影响；不可见性指地下水的存在和运动不能直接被观察到，需要通过一定的观测和实验手段来探测和研究。
工程地下水的分类
根据来源
04
工程地下水的防护与治理
工程地下水的防护措施
预防渗漏
01
在工程设计和施工过程中，应采取有效的防渗措施，如设置防
渗墙、铺设防渗膜等，以防止地下水的渗漏。
排水措施
02
对于地下水位较高的区域，应设置排水系统，如排水沟、排水
管等，以降低地下水位，防止地下水对工程的影响。
监测与检测

地下水的基本知识 ppt课件

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A
135
115
埋藏深度：某点地面标高减去该点潜水位。如A 点埋藏深度=135115=20米
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1、地形等高线；2、等水位线；3、等埋深线；4、潜水流向；5、潜水埋藏深度
为零区（沼泽区）；6、埋深0~2m 区；7、埋深2~4m；8、埋深大于4m 区
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牢固地吸附在土壤颗粒表面的薄层（通常只有几个水
分子厚）水膜。是一层近于固态的水。
薄膜水吸着水
薄膜水——又叫弱结合水，是指在吸
着水层以外的液态水膜。这层水不受
重力影响，但由于引力不等薄膜水质
土粒
点可由厚的地方向薄处转移。
重力水——指在重力作用下，贮存在岩石和土壤的非毛管孔隙中自由运动的水。
重力水
溶隙的体积，通常由钻孔中所取得的
岩心测量而得
V岩石总体积
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二、水在岩土中的存在形式
地矿物结合水壳岩石中的水空隙中的水
沸石水、结晶水
结构水结合水
强结合水（吸着水）弱结合水（薄膜水）
液态水重力水毛细水
固态水
气态水
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吸着水——又叫强结合水，指由分子引力和静电引力
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5
孔隙度测定方法
1、概略测定方法： n=V水/V砂
2、准确测定方法：
n=（1-δ/γ)×100%
δ—松散岩石的容重
水
γ—松散岩石的比重
3、坚硬岩石：饱和液体法
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液面砂子
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2、裂隙：指固结的坚硬岩石在构造运动以及其他各

地下水课件

第1章水文地质基础一、矿井水害防治----意义水害是矿井的五大自然灾害之一，也被国家《特别规定》列为15类重大隐患之一。

1.矿井水害类型概述☐地表水水害☐孔隙水水害☐裂隙水水害☐岩溶水水害☐老空水水害2.我国煤矿水害特点☐不同地区、不同水害类型发生的频繁及危害程度不同☐近几年，老空水透水事故明显增多☐雨季发生的透水事故约占50%左右☐70%的水害事故发生在掘进工作面☐事故发生后抢险难度大第1章水文地质基础知识一、地下水的形成与赋存二、地下水的物理性质及化学成分三、地下水类型及特征四、地下水的运动一、地下水的形成与赋存(一)地下水的赋存空间(二)岩石的主要水理性质(三)含水层与隔水层1.地下水的赋存空间---空隙孔隙、裂隙、溶隙(二)岩石的主要水理性质1.岩石的给水性：◆给水性——在重力作用下，从饱水的岩石中，自由流出（排出）一定水量的性能。

在数量上用给水度（又称重力给水度）来衡量。

2.岩石的透水性：◆透水性——岩石本身具有允许水通过的性能。

在数量上用渗透系数（K）来衡量。

岩石透水性决定因素：空隙的大小、数量。

(三)含水层与隔水层1.含水层：含水层——能透水又饱含重力水的岩层。

构成含水层的必要条件：储水空间、储存地下水的地质构造、良好的补给来源含水层富水性：弱富水性：q≤0.1L/s.m、中等富水性：0.1L/s.m＜q≤1.0L/s.m强富水性：1.0L/s.m＜q≤5.0L/s.m、极强富水性：q＞5.0L/s.m(三)含水层与隔水层2.隔水层隔水层——不透水的岩层。

隔水层性质:❖可以是饱水的（如饱水粘土），也可以是不含水的（如胶结致密、完整的坚硬岩层）。

二、地下水的物化性质及水质分析(一)地下水的主要物理性质(二)地下水的主要化学成分(三)地下水化学成分表示方法(四)煤矿地下水的化学特点(一)地下水的主要物理性质1.地下水的温度：地下水温度的差异主要取决于地下水埋藏的地温条件。

2.地下水的颜色：当地下水中含有某些离子或胶体物质时，会呈现各种颜色3.地下水的透明度：透明的水、微浊的水、混浊的水、极混浊的水4.地下水的嗅（气味）：含有H2S气体时具腐蛋味5.地下水的味（味道）：含NaSO4时具涩味(二)地下水的主要化学成分1、地下水中的七大离子成分（Cl-、SO42-、Na+、HCO3-、K+、Ca2+、Mg2+）2、地下水中的主要气体成分（ O2、N2 、H2S、CH4、CO2）3、地下水的化学性质①地下水的酸碱性（PH值）②地下水的总矿化度③地下水的硬度3、地下水的化学性质④地下水的侵蚀性（碳酸性侵蚀、硫酸性侵蚀)CaCO3+H2O+CO2←—→Ca2++2HCO3-4CaO·Al 2O3· 12H 2O+3CaSO4·nH2O——→3CaO·Al2O3 · 3CaSO 4· 30H2O+Ca(OH)2(杰瓦盐)（三）地下水化学成分的表示方法1、地下水的水质分析◆简分析：主要对地下水的物理性质进行鉴定◆全分析：对地下水的各种化学成分、耗氧量、干涸残余物、灼热残渣、悬浮物、可溶性硅酸H3SiO4等进行分析测定。

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2. 地面沉降：大量抽取地下水，导致孔隙水压力降低，颗粒有效压力增加，地层压密而地面沉降。
（在世界3.8亿吨淡水资源中，极地冰川占75%，难开采的 800m以下地下水占11.3%，再去掉陆地冰川终年不化部分，人类可使用的淡水资源远小于总量的13.7%。人类大量开采地下水导致地面沉降。）
第二节地下水的地质作用
一. 地下水的基本知识： 1. 水在岩土中的存在形式：
汽态
固态
吸着水液态毛薄细膜水水
重力水
第二节地下水的地质作用
2. 岩土的主要水理性质：
容水性给持水水性性透水性隔透水水层层：：如如泥砾岩岩、、页砂岩岩、、完卵整石的层岩浆岩
第二节地下水的地质作用
二. 地下水的物理性质与化学成分：（自学）
第二节地下水的地质作用
三. 地下水对土木工程的影响：
1. 地下水对混凝土的侵蚀性：
水化硅酸钙
水泥遇水生成水水化化铝铝酸酸四三钙钙
水化铁酸四钙氢氧化钙Ca(OH ) 2
（1）溶出侵蚀：
Ca(OH )2
HCO3
CaCO3
暂时硬度＜3，有侵蚀 H 2O暂时硬度＞3，无侵蚀
第二节地下水的地质作用
上升泉
上升泉
潜水的补给、径流及排泄
承压水的补给、径流及排泄
承压水的补给、径流及排泄
承压水的补给、径流及排泄
承压水的补给、径流及排泄
承压水的补给、径流及排泄
上升泉
第二节地下水的地质作用
2. 按含水层性质分类：
孔隙水：储存和运动在岩土孔隙中的地下水裂隙水：储存和运动在岩土裂隙中的地下水岩溶水：储存和运动在可溶岩中的地下水
（2）碳酸侵蚀：

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潜水等水位线图----1.编图目的及意义
河水与地下水补排关系示意图
A 一河水排泄地下水 ; B 一河水补给地下水 ; C 一河流左侧排泄地下水，右侧补给地下水
潜水等水位线图----1.编图目的及意义
采用同一点的地形高程和水位离程之差求得：水位埋深 = 地面高程标准 — 水位高程水位高程 = 地面高程 — 水位埋深; (4) 可以确定流线上任意两点的水力坡度I。 (5) 可以确定任意一点潜水含水层的厚度〈在相同点的底板标高已知时〉含水层厚度 = 水位高程 - 底板高程 (6)在无地形因素影响的情况下，等水位线的疏密变化可以分析和推测含水层厚度或岩性的变化，利用Q =K· I· F。 a. 岩性变化，当Q、F为常量时，K变大则I变小。 b. 厚度变化，当Q、K，断面宽一定时，则I变小，厚度变大〈见图1-2〉。
潜水等水位线图----2. 编图方法及步骤
(1)选择底图: 等水位线图及埋藏深变图都是以地形图为底图的，在实际工作中要求比例尺与实际材料图相同，等高线间距和埋藏深度图的登记划分需要根据编图目的、比例尺、水力梯度和埋深的大小而定。 (2) 将同一时期的水文地质观测点（井、泉、地表水体）的观测资料（表1-1），统一编号以不同形式投放在地形底图上（附图一），表示方法：井号○
潜水等水位线图----1.编图目的及意义
1.3 编制水位埋藏深度图的意义埋藏深度图是用一系列的埋藏深度相同的等级区间所构成的平面图，该图件不仅能帮助分析地下水的形成条件，而且对农田灌溉有比较实际的意义，潜水的埋藏深度直接关系着土壤的盐碱化问题和影响开采条件。同时潜水的埋藏深度图直接反映了某一时期的潜水面（也是含水层顶面）至地表的距离，对指导生产具有重要的意义。
潜水等水位线图----1.编图目的及意义
地下水位的疏密变化
含水层岩性变化的影响
含水层厚度变化的响
潜水等水位线图----1.编图目的及意义
（ 7 ）可根据等水位线图布置地下水引排工程和开挖深度。 a. 开采井群及排水沟等要垂直地下水流向布置。 b.可根据地下水埋藏深度适当确定排水沟的开挖深度。
潜水等水位线图----1.编图目的及意义
1.2 编制等水位线图的意义潜水面是一个起伏不平的连续变化的曲面，反映该曲面形状的由一系列水位高程相同点的连线所构成的平面图称为潜水等水位线图。等水位线图在水文地质图系中是最基本图件之一，具有一定的实用价值，常可以研究和解决下列问题。 (1) 确定地下水的流向潜水和地表水一样，均由高向低沿最大倾斜方向流动，即垂直等水位线方向流动。 (2) 确定地下水与地表水的互相补给关系〈如图1-1〉。 (3) 可以确定任意一点的地下水位高程和水位埋藏深度
水位 ( m ) 埋深 ( m )
泉号○水位(m)
(3)根据观测点的资料，用内插法结合地形条件、水文地质条作和地表水体确定出一定间距的高程和埋深，用光滑的曲线连接标高相同的点，在连线之前首先应该找出全区地下水位大致的变化规律，开始可先勾绘那些资料多、可靠、容易勾绘的线段，然后加密和处理异常点，绘完后要全部检查加工细作。
潜水等水位线图----2. 编图方法及步骤
注意事项：〈l〉在采用内插法时应尽量垂直等水位线，不能在地表水体两侧找点内插。〈2〉连线时不能穿越地表水体。〈3〉潜水等水位线一般不应与地形等高线大角度相交和正交。
潜水等水位线图编制----3.实习要求
（ 1 ）根据给定的资料，在绘有观测点位置的地形底图上编制。等水位线间距2m，埋深图等级间隔0-2m，2-4m， 4-6m，… ; （ 2 ）等水位线图和埋藏深度图绘在一张底图上，用不同线条、颜色表示。（ 3 ）利用表 1-2 给定的资料绘制 I-I’线水文地质剖面图。比例尺: 水平1:10000, 垂直1: 1000
潜水等水位线图编制
表1-1 1973年7月1日各观测点水位资料
观测点号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 观测点类型钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔井钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔井地面高程 (m ) 1 3 5 .0 0 1 2 7 .5 0 1 2 3 .9 0 1 2 7 .0 0 1 2 5 .2 0 1 3 1 .1 0 1 3 2 .3 0 1 3 4 .9 0 1 3 2 .5 0 1 2 6 .0 0 1 2 3 .5 0 1 3 4 .0 0 1 3 7 .0 0 1 3 5 .1 0 1 3 1 .2 0 1 2 1 .8 0 1 2 1 .7 0 1 3 4 .7 0 1 3 1 .8 0 1 2 8 .0 0 1 2 1 .7 0 1 2 9 .5 0 1 2 5 .8 0 1 2 1 .9 0 潜水位埋深 (m ) 5 .2 0 1 .5 0 1 .0 0 2 .2 0 1 .2 0 4 .8 0 4 .7 0 5 .5 0 6 .2 0 2 .0 0 1 .0 0 5 .0 0 6 .5 0 6 .3 0 5 .0 0 0 .8 0 0 .8 0 6 .5 0 5 .4 0 3 .2 0 1 .0 0 3 .5 0 1 .4 0 0 .9 0 潜水位高程 (m ) 1 2 9 .8 0 1 2 6 .0 0 1 2 2 .9 0 1 2 4 .8 0 1 2 4 .0 0 1 2 6 .3 0 1 2 7 .6 0 1 2 9 .4 0 1 2 6 .3 0 1 2 4 .0 0 1 2 2 .5 0 1 2 9 .0 0 1 3 0 .5 0 1 2 8 .8 0 1 2 6 .2 0 1 2 1 .0 0 1 2 0 .9 0 1 2 8 .2 0 1 2 6 .4 0 1 2 4 .8 0 1 2 0 .7 0 1 2 6 .0 0 1 2 4 .4 0 1 2 1 .0 0 观测点号 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 101 102 103 104 105 观测点类型井试坑井试坑试坑钻孔钻孔泉钻孔泉钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔钻孔地面高程 (m ) 1 2 1 .2 0 1 1 8 .8 0 1 2 1 .2 0 1 2 3 .8 0 1 2 6 .4 0 1 3 3 .0 0 1 3 4 .9 0 1 2 4 .0 0 1 2 2 .5 0 1 2 6 .0 0 1 2 9 .0 0 1 2 4 .0 0 1 2 7 .6 0 1 2 7 .7 0 1 3 0 .3 0 1 3 2 .0 0 1 3 6 .2 0 1 2 4 .3 0 1 2 3 .5 0 1 2 3 .0 0 1 2 3 .2 0 1 2 3 .3 0 潜水位埋深 (m ) 1 .1 0 0 .2 0 0 .7 0 1 .6 0 2 .2 0 6 .2 0 6 .2 0 潜水位高程 (m ) 1 2 0 .1 0 1 1 8 .6 0 1 2 0 .5 0 1 2 2 .2 0 1 2 4 .2 0 1 2 6 .8 0 1 2 8 .7 0 1 2 4 .0 0 1 2 2 .5 0 1 2 6 .0 0 1 2 3 .7 0 1 2 3 .7 0 1 2 5 .8 0 1 2 5 .0 0 1 2 6 .9 0 1 2 6 .4 0 1 2 9 .0 0 1 2 3 .0 0 1 2 3 .0 0 1 2 3 .0 0 1 2 3 .0 0 1 2 3 .0 0
剖面图要求: 例等。
图名、比例尺、孔号、岩性、水位、图
潜水等水位线图编制----3.实习要求
（4）在图上的不同地段标明地下水流向8~10个箭头。（ 5 ）测定 A 、 B 两点间的水力梯度和 A 、 B 点的水位埋深。（ 6）简要说明潜水面的形状和埋藏特征，与地下水的关系，水力梯度变化的原因，潜水与河水的补排关系等特征。（7）分析泉和沼泽的形成条件。
地下水水文学
Groundwater Hydrology
讲授：肖长来吉林大学环境与资源学院水文水资源系 2019年10月
地下水水文学习题
习题一潜水等水位线图的编制习题二潜水化学成分形成的分析习题三读水文地质图
潜水等水位线图----1.编图目的及意义
1.1 编图的目的通过本次实习达到下列目的： (1) 掌握编制潜水等水位线图和潜水埋藏深度图这两种图件的方法。 (2) 学会运用这两种图件分析水文地质条件，解决实际问题。