地下水的賦存ppt課件

1、第第3章章 地下水的賦存地下水的賦存n本章的主要學習內(nèi)容為：掌握包氣帶與飽水帶，含本章的主要學習內(nèi)容為：掌握包氣帶與飽水帶，含水層、隔水層與弱透水層的定義；了解地下水水層、隔水層與弱透水層的定義；了解地下水劃分根據(jù)與劃分類型；掌握潛水、承壓水與上層滯劃分根據(jù)與劃分類型；掌握潛水、承壓水與上層滯水的概念、構(gòu)成要素與表示方法，了解潛水、承壓水的概念、構(gòu)成要素與表示方法，了解潛水、承壓水和上層滯水的普通性特征，及其相互轉(zhuǎn)化條件。水和上層滯水的普通性特征，及其相互轉(zhuǎn)化條件。 n本章重難點包氣帶與飽水帶劃分，含水層、隔水本章重難點包氣帶與飽水帶劃分，含水層、隔水層與弱透水層的劃分要點與劃分的相對性，潛層

2、與弱透水層的劃分要點與劃分的相對性，潛水、承壓水與上層滯水的概念與圖示。水、承壓水與上層滯水的概念與圖示。 本章是從空間分布的視角，對地下巖層賦水條件進展劃分，給出以下概念： 包氣帶與飽水帶、含水層，隔水層與弱透水層、地下水、潛水、承壓水、上層滯水等 地下水面：地表以下一定深度上，巖石中的空隙被重力水所充溢，構(gòu)成地下水面。地下水面經(jīng)過打井或地下開挖來確定圖3-1。 地下水位：地下水面至基準面的高度，普通用海拔高程來表示。 包氣帶：地表以下到地下水面之上，巖石中的空隙未被重力水所充溢。 飽水帶：地下水面以下，巖石中的空隙被重力水所充溢的帶。3.1 包氣帶與飽水帶包氣帶與飽水帶n包氣帶分帶特征包氣

3、帶分帶特征水井水井土壤水帶土壤水帶中間帶中間帶毛細水帶毛細水帶飽水帶飽水帶 Saturated Zone包氣帶包氣帶Vadose Zone地下水面地下水面第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n包氣帶包氣帶(Vadose Zone)水的類型水的類型水井水井飽水帶飽水帶結(jié)合水孔角毛細水、懸掛毛細水、支持毛細水空隙空氣中的氣態(tài)水部分滯留重力水第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n包氣帶包氣帶(Vadose Zone)的特征的特征水井水井飽水帶飽水帶大氣降水、地表水體的下滲補給飽水帶蒸發(fā)、蒸騰向上滲流地下水蒸發(fā)厚度變化第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n 飽水帶飽水帶 特點：巖石空隙被水完全充

4、溢特點：巖石空隙被水完全充溢是二相介質(zhì)固是二相介質(zhì)固相相+液相水液相水 空隙中水的存在方式：重力水，結(jié)合水空隙中水的存在方式：重力水，結(jié)合水 重力水：延續(xù)分布孔隙是延續(xù)的重力水：延續(xù)分布孔隙是延續(xù)的 傳送壓力傳送壓力 在水頭差作用下，地下水空隙中的水可以在水頭差作用下，地下水空隙中的水可以延續(xù)運動。延續(xù)運動。 意義：地下開挖，坑道，巷道，基坑，打井在此意義：地下開挖，坑道，巷道，基坑，打井在此帶均有重力水涌出來！帶均有重力水涌出來！第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3.2含水層，隔水層與弱透水層含水層，隔水層與弱透水層 一、根本概念一、根本概念 劃分原那么：在地下水位以下，飽水巖層中，根據(jù)

5、巖層給劃分原那么：在地下水位以下，飽水巖層中，根據(jù)巖層給水與透水才干而進展劃分水與透水才干而進展劃分 含水層：是可以透過并給出相當數(shù)量水的巖層，如各類砂含水層：是可以透過并給出相當數(shù)量水的巖層，如各類砂土、砂巖等。土、砂巖等。 隔水層：不能透過與給出水或透過與給出的水量微缺乏道隔水層：不能透過與給出水或透過與給出的水量微缺乏道的巖層，如裂隙不發(fā)育的基巖、頁巖、板巖、粘土致密的巖層，如裂隙不發(fā)育的基巖、頁巖、板巖、粘土致密 弱透水層：浸透性很差，給出的水量微缺乏道，但在較大弱透水層：浸透性很差，給出的水量微缺乏道，但在較大水力梯度作用下，具有一定的透水才干的巖層驅(qū)動，水力梯度作用下，具有一定的透

6、水才干的巖層驅(qū)動，如各種粘土，泥質(zhì)粉砂巖。如各種粘土，泥質(zhì)粉砂巖。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n透水層：透水層：K 0 m/d permeablen 含水層：飽含水的透水層含水層：飽含水的透水層 aquifern 強透水層：強透水層：K 0 m/d 且很大且很大n 砂層砂層 K=10200 m/dn 弱透水層：弱透水層：K 0 m/d 但是很小但是很小n 粘土、頁巖粘土、頁巖 K=0.011.0 m/d n隔水層：隔水層： K = 0 m/d 相對意義相對意義impermeablen 新穎致密結(jié)晶巖新穎致密結(jié)晶巖 第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存透水與否：浸透性、水量大小透水與

7、否：浸透性、水量大小n巖層浸透性與時間尺度關(guān)系巖層浸透性與時間尺度關(guān)系快速反響滯后反響短期水力單元長期水力單元第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3 .3 地下水分類地下水分類n廣義地下水廣義地下水n 賦存于地面以下巖土空隙中的水：包氣帶及飽水帶中賦存于地面以下巖土空隙中的水：包氣帶及飽水帶中一切含于巖石空隙中的液態(tài)水和氣態(tài)水。一切含于巖石空隙中的液態(tài)水和氣態(tài)水。n狹義地下水狹義地下水n 賦存于飽水帶巖土空隙中的液態(tài)水飽水帶中重力水。賦存于飽水帶巖土空隙中的液態(tài)水飽水帶中重力水。n 地下水分類根據(jù)地下水分類根據(jù)n 含水介質(zhì)的類型賦存空間：孔隙水、裂隙水和巖溶水含水介質(zhì)的類型賦存空間：孔隙水、

8、裂隙水和巖溶水 n埋藏條件賦存部位：包氣帶上層滯水、埋藏條件賦存部位：包氣帶上層滯水、n 飽水帶潛水和承壓水飽水帶潛水和承壓水第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n廣義、地殼淺層地下水分類廣義、地殼淺層地下水分類表 3-1 地下水分類表地下水埋藏條件: 埋深、地質(zhì)構(gòu)造、封鎖條件第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n潛水、承壓水及上層滯水潛水、承壓水及上層滯水上層滯水上層滯水潛水潛水承壓水承壓水上升泉上升泉隔水層隔水層 隔水層隔水層 透透水水 層層 測壓水位測壓水位潛水位潛水位潛水位潛水位第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3.4 3.4 潛水潛水 潛水潛水 Phreatic Water：

9、地表以下，第一個具：地表以下，第一個具有自在外表的穩(wěn)定含水層中的水。有自在外表的穩(wěn)定含水層中的水。 自在外表潛水面自在外表潛水面即沒有隔水層限制，與大即沒有隔水層限制，與大氣直接相通，水面不接受大氣壓強以外的任何附加氣直接相通，水面不接受大氣壓強以外的任何附加壓強。壓強。 穩(wěn)定穩(wěn)定具有一定的空間延續(xù)性范圍，以區(qū)分具有一定的空間延續(xù)性范圍，以區(qū)分上層滯水。上層滯水。 潛水含水層：賦存潛水的巖層。普通地，房屋建筑潛水含水層：賦存潛水的巖層。普通地，房屋建筑時的基坑排水，大堤堤角處的散浸滲漏多為潛水。時的基坑排水，大堤堤角處的散浸滲漏多為潛水。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存一、潛水與潛水含水

10、層概念一、潛水與潛水含水層概念 潛水的根本要素潛水的根本要素泉泉地地表表水水隔水層隔水層 潛水含水層潛水含水層 埋深埋深 含水層厚含水層厚度度(可變可變) 三維流動三維流動 第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存潛水面潛水面潛水面潛水面(phreatic surface)。潛水位潛水位water level)潛水含水層潛水含水層含水層厚度含水層厚度潛水埋深潛水埋深 根本特征：埋藏淺、具有自在水面，因此與大氣、地表水親密聯(lián)絡(luò)，根本特征：埋藏淺、具有自在水面，因此與大氣、地表水親密聯(lián)絡(luò)，積極參與水循環(huán)。積極參與水循環(huán)。(1) 補給：大氣降水入滲、地表水入滲補給：大氣降水入滲、地表水入滲(2) 排泄

11、：徑流排泄，泉、泄流；蒸發(fā)蒸騰排泄。排泄：徑流排泄，泉、泄流；蒸發(fā)蒸騰排泄。(3) 動態(tài)：補給或排泄經(jīng)過含水層厚度變化而儲水與釋水。動態(tài)：補給或排泄經(jīng)過含水層厚度變化而儲水與釋水。(4)水循環(huán)交替迅速：水循環(huán)周期短，更新恢復快水循環(huán)交替迅速：水循環(huán)周期短，更新恢復快5影響要素：影響要素： 受氣候，水文要素影響明顯，變化快水量、水位季受氣候，水文要素影響明顯，變化快水量、水位季節(jié)性變化節(jié)性變化 ；受人為要素影響也顯著，易污染；受人為要素影響也顯著，易污染 第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存 潛水的特征結(jié)合地形圖：結(jié)合地形圖：(1)可以判別可以判別與地表水的關(guān)系：與地表水的關(guān)系：補給還是排泄？

12、補給還是排泄？(2) 判別判別潛水含水層的厚度潛水含水層的厚度或浸透性變化或浸透性變化第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存潛水的等水位線圖、平面流向圖潛水的等水位線圖、平面流向圖圖圖3-5 潛水等水位線圖潛水等水位線圖圖中線條為等水位線，數(shù)字為潛水位標高，圖中線條為等水位線，數(shù)字為潛水位標高，箭頭為潛水流向箭頭為潛水流向3-5 承承 壓壓 水水承壓水：承壓水： 充溢于兩個隔水層或弱透水層之間的含水層充溢于兩個隔水層或弱透水層之間的含水層的水。的水。根本要素：根本要素：承壓含水層：賦存承壓水的巖層承壓含水層：賦存承壓水的巖層 隔水頂板：承壓含水層上部隔水層或弱透水層隔水頂板：承壓含水層上部隔水

13、層或弱透水層隔水底板：承壓含水層下部隔水層或弱透水層隔水底板：承壓含水層下部隔水層或弱透水層承壓含水層厚度承壓含水層厚度H ：隔水頂?shù)装逯g的間隔：隔水頂?shù)装逯g的間隔埋深埋深D：第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存承壓水承壓水 Confined Ground Water 測壓水位線面：井中靜止水位的高程就是測壓水位線面：井中靜止水位的高程就是承壓水在該點的測壓水位。測壓水位的連線承壓水在該點的測壓水位。測壓水位的連線面，此線是虛擬的如圖有壓管面，此線是虛擬的如圖有壓管 承壓高度：含水層某點的承壓高度數(shù)值上等于承壓高度：含水層某點的承壓高度數(shù)值上等于該點的測壓高度該點的測壓高度 補給區(qū)：僅分

14、布于出露區(qū)補給區(qū)：僅分布于出露區(qū) 承壓區(qū)：含水層中具有承壓高度的分布區(qū)承壓區(qū)：含水層中具有承壓高度的分布區(qū) 排泄區(qū)：排泄區(qū)： 自溢區(qū)自溢區(qū)測壓水位線與地形等高線的交點銜接測壓水位線與地形等高線的交點銜接區(qū)區(qū)承壓水的根本特征：是由于上部遭到隔水層或弱透水層的隔離，承壓水的根本特征：是由于上部遭到隔水層或弱透水層的隔離，承壓水與大氣圈、地表水圈的聯(lián)絡(luò)較差，水循環(huán)也緩慢得多。承壓水與大氣圈、地表水圈的聯(lián)絡(luò)較差，水循環(huán)也緩慢得多。承壓水不像潛水那樣容易污染，但是一旦污染后那么很難使其承壓水不像潛水那樣容易污染，但是一旦污染后那么很難使其凈化。凈化。 隔水層隔水層 承承壓壓 水水 潛水潛水 第三章第三章

15、 地下水的賦存地下水的賦存圖圖3-6 基巖自流盆地中的承壓水基巖自流盆地中的承壓水 補給與排泄：有限區(qū)域與外界聯(lián)絡(luò)，水循環(huán)緩慢，水交替慢，補給與排泄：有限區(qū)域與外界聯(lián)絡(luò)，水循環(huán)緩慢，水交替慢，平均滯留時間長年齡老或長平均滯留時間長年齡老或長恢復性差?；謴托圆睢?水化學：變化較大，淡水；普通礦化度較高，可以保管很水化學：變化較大，淡水；普通礦化度較高，可以保管很“古老的水。古老的水。 動態(tài)：要穩(wěn)定些，假設(shè)分布面積大，厚度穩(wěn)定，那么調(diào)理才動態(tài)：要穩(wěn)定些，假設(shè)分布面積大，厚度穩(wěn)定，那么調(diào)理才干很強。承壓含水層的厚度不變，儲水與釋水時，厚度是如干很強。承壓含水層的厚度不變，儲水與釋水時，厚度是如何進展

16、的？何進展的？ 添加的水量經(jīng)過水的密度加大及含水介質(zhì)空隙的添加而包添加的水量經(jīng)過水的密度加大及含水介質(zhì)空隙的添加而包容；排泄時減少的水量表現(xiàn)為含水層中水的密度減小及含水容；排泄時減少的水量表現(xiàn)為含水層中水的密度減小及含水介質(zhì)孔隙縮減。介質(zhì)孔隙縮減。研討方法之一：繪制承壓含水層的等測壓水位線圖研討方法之一：繪制承壓含水層的等測壓水位線圖主要特征與潛水相比：主要特征與潛水相比： (1) 能夠出現(xiàn)自流區(qū)，能夠出現(xiàn)自流區(qū)，也能夠沒有自流區(qū)，但也能夠沒有自流區(qū)，但測壓水位必需高于頂板。測壓水位必需高于頂板。自自流流 區(qū)區(qū) 第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n等測壓水位線圖含水頂板等高線等測壓水位線圖

17、含水頂板等高線(2) 接受其它水體接受其它水體補給的條件：其它補給的條件：其它水體的水位大于承水體的水位大于承壓含水層測壓水位；壓含水層測壓水位；與其它水體有聯(lián)絡(luò)與其它水體有聯(lián)絡(luò)通道。通道。n承壓水與潛水的釋水機理對比承壓水與潛水的釋水機理對比承承壓壓水水潛潛水水承壓含水層給水度概念承壓含水層給水度概念貯水系數(shù)彈性給水度：測壓水位下貯水系數(shù)彈性給水度：測壓水位下降降1.0 m，單位程度面積含水層釋放水的，單位程度面積含水層釋放水的體積體積潛水含水層給水度潛水含水層給水度概念概念貯水系數(shù)重力給貯水系數(shù)重力給水度：潛水位下水度：潛水位下降降1.0 m，單位面積，單位面積含水層釋放水的體含水層釋放水

18、的體積積第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n承壓水與潛水的釋水機理對比承壓水與潛水的釋水機理對比承承壓壓水水潛潛水水承壓水：測壓水位下降，含水層空隙度承壓水：測壓水位下降，含水層空隙度減小壓密，水的密度增大膨脹，減小壓密，水的密度增大膨脹，含水層厚度變化微小，釋放出水；含水層厚度變化微小，釋放出水；彈性給水度，數(shù)值小彈性給水度，數(shù)值小潛水：潛水面下降，潛水：潛水面下降，含水層飽水帶含水層飽水帶厚度減小，釋放出厚度減小，釋放出水；水；重力給水度，數(shù)值重力給水度，數(shù)值大大第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3-6 潛水與承壓水相互轉(zhuǎn)化潛水與承壓水相互轉(zhuǎn)化n天然條件下的轉(zhuǎn)化天然條件下的轉(zhuǎn)化n

19、一切的承壓水歸根究竟都是由潛水轉(zhuǎn)化而來的。一切的承壓水歸根究竟都是由潛水轉(zhuǎn)化而來的。n承壓水從補給區(qū)到排泄區(qū)，承壓水從補給區(qū)到排泄區(qū)，n 普通閱歷的轉(zhuǎn)化過程為普通閱歷的轉(zhuǎn)化過程為: 潛水潛水承壓水承壓水潛水潛水基巖基巖強透水層強透水層弱透水層弱透水層承壓水承壓水潛水潛水潛水潛水山前平原區(qū)地下水山前平原區(qū)地下水第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存n人工條件下的轉(zhuǎn)化人工條件下的轉(zhuǎn)化n 承壓水被開采，測壓水位降低到頂板以下，承壓水被開采，測壓水位降低到頂板以下，那么轉(zhuǎn)化為潛水。那么轉(zhuǎn)化為潛水。天然地下水位天然地下水位開采后地下水位開采后地下水位承壓水承壓水潛水潛水潛水潛水承壓水承壓水第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3-7 上層滯水上層滯水Perched Water 當包氣帶存在部分隔水層當包氣帶存在部分隔水層(弱透水層弱透水層)時，時，部分隔水層部分隔水層(弱透水層弱透水層)上會積聚具有自在水上會積聚具有自在水面的重力水，為上層滯水。面的重力水，為上層滯水。 潛潛 水水上層滯水上層滯水第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存 上層滯水是包氣帶中有實踐利用價值的重力水。上層滯水是包氣帶中有實踐利用價值的重力水。 特點：最接近地表，