水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)七分析

1、水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 七補給：含水層從外界獲得水量的過程稱作補 給。 排泄：含水層失去水量的過程稱作排泄。 徑流：地下水由補 給區(qū)向排泄區(qū)流動的過程稱作徑流。 徑流強度：單位時間通過單位 斷面的流量，即滲流速度。強徑流帶： 在某些發(fā)育不均一的涇流場中， 強徑流區(qū)段往往成不規(guī)則 的帶狀展布，故稱之為強徑流帶或集中徑流帶。 入滲率：單位時間 內(nèi)通過單位地表面積入滲的水量稱為入滲率。入滲系數(shù)：年降水入滲量qx與年降水量X的比值。 動態(tài)與均衡： 地下水的動態(tài)是指地下水的數(shù)量和質(zhì)量（水位、流量、水溫、水化學(xué) 成分等）在各種因素影響下隨時間的變化情況。 某一時間段內(nèi)某一地 段地下水水質(zhì)、 水量收支平衡的數(shù)量關(guān)系

2、稱作地下水均衡。 地下水 的補給來源：大氣降水、地表水、凝結(jié)水、其他含水層的水和人工補 給水源。 空隙：巖石（土）中存在著空隙，空隙是地下水滲入、儲 存、運移的場所和通道。 孔隙：存在于松散的或未完全膠結(jié)的巖石 顆粒與顆粒之間或顆粒集合體與顆粒集合體之間的空隙，稱為孔隙。 裂隙：裂隙是堅硬巖石形成時或形成后由于各種內(nèi)外營力的作用， 使 巖體遭受破壞而形成的 空隙。 溶隙：可溶性巖石經(jīng)地下水的溶蝕和 機械沖蝕作用產(chǎn)生的空隙稱為溶隙。 孔隙度： 衡量孔隙多少的指標(biāo)稱孔隙度。一般用巖石中孔隙體積和巖石總體積之比表示 裂隙率：裂隙的體積（Vr）與包含裂隙在內(nèi)的巖石的總體積（V）之比。 溶隙率：衡量巖石

3、溶隙多少的指標(biāo)叫溶隙率。 容水性：容水 性是指巖石能夠容納一定水量的性能。 持水性：是指重力釋水后， 巖石能夠保持住一定水量的性能。 （主要是結(jié)合水和部分毛細(xì)水） 給水性：飽水巖石在重力作用下，能自由給出一定水量的性能。 透 水性：透水性指巖石可以被水透過的性能。滲透系數(shù)：水力坡度為 1 時，滲透系數(shù)在數(shù)值上等于滲流速度。滲透 系數(shù)不僅取決于巖石的性質(zhì)，而且與滲透液體的物理性質(zhì)有關(guān)。滲透率：衡量巖石透水性大小的指標(biāo)稱滲透率。 與滲透液體的性質(zhì)無 關(guān)。隔水層：不能透過并巖石的水理性質(zhì)： 水含水層：能透過水并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。不能給水或只能透過與給出極少量水的巖層。進(jìn)入巖石空隙后， 巖石空隙所

4、表現(xiàn)出的與地下水的貯存和運移有關(guān)的 一些物理性質(zhì)?？障兜拇笮∈怯绊憥r石水理性質(zhì)的重要因素。 總礦化度： 總礦化度表示地下水中含鹽量的多少， 是表征水礦化程度 的指標(biāo)。它指地下水所含各種離子、分子及化合物的總量。硬度：由于水中含有Ca2+、Mg2+而具有的性質(zhì)，水中Fe3+ AI3+也具有硬度。 總硬度：水中含有 Ca2+、Mg2+的總量稱為總硬度。溶慮作用： 水和巖石相互作用時， 巖石中的一部分物質(zhì)溶于水中的作 用。 重力水：巖石空隙全部被充滿、在重力作用下運動的液態(tài)水成 為重力水。 結(jié)合水：由于靜電引力作用而吸引在巖石顆粒上的水叫 結(jié)合水。 氣態(tài)水：即水蒸氣，它和空氣一起分布于包氣帶巖石空隙

5、 中。 毛細(xì)水： 由于毛細(xì)力的作用而充滿巖石毛細(xì)空隙中的水成為毛 細(xì)水。滲透：地下水在巖石空隙中的運動稱為滲透。 滲流：不考慮滲流途徑的迂回曲折，不考慮巖層的顆粒骨架，假想地 下水充滿整個巖石空間并只向整體水流方向流動的水流稱為滲流。滲流速度V:滲流場中單位時間內(nèi)滲流量 Q通過過水?dāng)嗝鎤的比值。 飽水帶：地下水面以下為飽水帶， 飽水帶巖石空隙全部為液態(tài)水充滿， 既有重力也有結(jié)合水。 包氣帶:位于飽水帶以上，直接與大氣圈接 觸，為巖石、空氣和水的三相系統(tǒng)。 層流:水流質(zhì)點有秩序的、互 不混雜的流動稱作層流。 紊流:水流質(zhì)點無秩序的、互相混雜的流 動稱作紊流。 穩(wěn)定流:各運動要素不隨時間改變的流動

6、稱作穩(wěn)定流。水頭：滲流場中某一點位臵至基準(zhǔn)面的高度 乙稱為位臵水頭；該點 壓強的液柱高度，稱為壓強水頭；二者之和稱為測壓水頭。 水力坡 度I：水力坡度為沿滲透途徑水頭損失與相應(yīng)滲透長度的比值。 流網(wǎng):地下水中水流的方向總是指向水頭變化最大的方向， 即等水頭 線和流線垂直。 一系列流線和等水頭線組成的網(wǎng)格稱為流網(wǎng)。 等水 頭線：滲流場中水頭值相等的點連成的線。 跡線：某一水流點在不 同時間內(nèi)連續(xù)運動的軌跡。 流線：在滲場中作一理想的空間幾何線，該線上各水流質(zhì)點在某瞬間的滲透速度矢量均與此線相切， 稱此線為 流線。在穩(wěn)定流中，流線與跡線重合。 上層滯水：是埋藏在離地表 不深，包氣帶中局部隔水層之上

7、的重力水。潛水：潛水是埋藏在地表以下，第一個穩(wěn)定隔水層以上、具有自由水 面的重力水。承壓水：埋藏并充滿兩個穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水。 巖 溶水：賦存于各種巖溶空隙中的地下水便是巖溶水。礦水：礦水是一種特殊形式的地下水， 他一含有特殊的化學(xué)性質(zhì)成分， 自由逸出氣體，多數(shù)情況下具有較高的溫度等為特征。 地溫梯度： 表示地球內(nèi)部溫度不均勻分布的參數(shù)。一般埋藏越深的溫度值越高， 以每百米垂直深度上增加的溫度值表示。 基本問題： 一、影響徑流強度的因素： 1.含水層的透水性和水力坡度。 2.補給 區(qū)到排泄區(qū)的水頭差及距離。 3.與含水系統(tǒng)的構(gòu)造有關(guān)（構(gòu)造開啟 程度和斷層的導(dǎo)水性）二、徑流強度、居

8、留時間與水質(zhì)的關(guān)系： 地下水在含水層中的居留時間是 指地下水自從補給進(jìn)入含水層中到被排泄出含水層中所經(jīng)過的時間。 地下水的居留時間越長， 水和空隙壁巖石作用越充分， 地下水的礦化 度越高。地下水徑流強度越大， 居留時間越短，水的礦化度越小。 三、影響地下水動態(tài)的因素：1）氣候因素 ?季節(jié)性氣候變化對潛水動態(tài)影響最為明顯， 我國降水集中子在夏季， 此時，降水補給量增多， 空氣濕度大，蒸發(fā)并不強烈， 因此潛水位升高。 ?隨著氣壓的升高， 承壓水層中井水位下降，自流泉流量減少，反之亦然。2）水文因素 ?地下水位與河水位的脈動基本一致， 但前者比后者變化穩(wěn)定， 動態(tài)曲線前者相對平滑，后者多為鋸齒。 ?

9、地下水位的變化常常滯后 與河水位變化，且變幅小于河水變幅。?河流排泄地下水時，愈接近河流，地下水位變化愈小， 遠(yuǎn)離河流變化愈大。 3）地質(zhì)因素 ? 地質(zhì)構(gòu)造就定了含水層的結(jié)構(gòu)及與大氣降水， 地表水的聯(lián)系程度。 ? 巖石的性質(zhì)決定了含水層的給水性、透水性等水理性質(zhì)。?地震時地質(zhì)因素的突發(fā)因素，它能引起打下水位、水量、熱動態(tài)和水化學(xué)成 分的驟然變化。4）人為因素四、動態(tài)與均衡的關(guān)系： 地下水的動態(tài)是均衡的外部表現(xiàn)， 而地下水均衡則是地下水動態(tài)的內(nèi)在 原因。 五、泉的類別及水文意義： 形成原因：地形受到侵蝕、 地下水受阻水位升高、 承壓含水層有通道與地表相通。 泉按補給 水源分類： 1、下降泉 2、

10、上升泉泉按出露成因分類： 1、侵蝕泉 2、接觸泉 3、溢流泉 4、斷層泉 泉的水文地質(zhì)意義： 可以通過其確定地下含水層的富水性、水位標(biāo)高、分布特征、化學(xué)特 征及動態(tài)變化，還有助于判斷隱伏地質(zhì)構(gòu)造， 可以作為供水水源。 六、 孔隙大小多少的意義： 孔隙多少直接影響其儲容地下水的能力， 越多 儲藏量越豐富； 孔隙大小影響地下水在孔隙中的運移和循環(huán)能力， 孔 隙越大，地下水運動越通暢。 孔隙大小的影響因素：1.顆粒大小2.顆粒的排列方式3.顆粒的分選程度4.顆粒的形態(tài)5.顆粒被膠結(jié)情況以及礦物成分 七、巖溶發(fā)育的基本條件：1.可溶巖的存在（碳酸鹽分布最為廣泛， 因此成為巖溶研究的主演對象） 2. 可

11、溶巖必須是透水的 （可溶巖的初始透水性主要取決于它的原生孔隙 和次生裂隙）3.具有侵蝕能力的水（碳酸鹽礦物的溶解和沉淀是巖溶發(fā)育的最主要因素）4.水具有流動性（地下徑流越強，地下水的侵蝕性越強，地下巖溶的發(fā)育越強） 八、巖溶水的運動特征： 1. 層流與紊流并存。 2.承壓流與無壓流并存。3.統(tǒng)一水流與孤立水流并存。4.明流與伏流并存。5.雙重介質(zhì)間雙向流的特征。九、巖溶水按埋藏條件分類：1.裸露型巖溶水：巖溶化地層廣泛出露于地表。2.覆蓋型巖溶水：巖溶含水層之上有松散層覆蓋3.埋藏型巖溶水：巖溶含水層被固結(jié)的巖層所覆蓋。十、巖溶水的補給、排泄和動態(tài)特征：1.溶孔溶隙水 補給仍以緩慢地入滲補給為

12、主，有一定的滯后作用。 具有統(tǒng)一的地下水位面及較完 整的降落漏斗， 具各向同性地下徑流以擴(kuò)散流為主， 排泄以大泉集中 式排泄為主，動態(tài)相對穩(wěn)定。 地下水動態(tài)常具有多年周期性變化。 局部可以發(fā)育溶孔溶隙及小管道共同組成的強含水段2.管道流管道流在漏斗、豎井、落水洞、地下暗河入口、封閉洼地中接受集中式迅速的補給，以流入、灌入式補給為主。在管道中快速集中徑流，地下暗河口或以大泉形式排泄。流量隨降雨量變化，其對降水的響應(yīng)完全不同于溶孔溶隙水屬暴漲暴落式水文型， 流量不穩(wěn)定系數(shù)很大。具有不同的測壓水頭由管道補給的巖溶泉，泉動態(tài)變化明顯。3.溶孔溶隙既有局部快速補給，又有大部分地區(qū)沿溶孔溶隙的緩慢下滲。既

13、有管道中的集中流，又有其周圍裂隙溶隙中的擴(kuò)散流。既向排泄區(qū)運動，雙重介質(zhì)間也有側(cè)向運動。一、潛水的特征：1.潛水的分布區(qū)與補給區(qū)是一致的。2.潛水是無壓水。3.潛水的水量、水位、水質(zhì)等動態(tài)變化與氣象因素的關(guān)系密切。4.潛水始終是由高水位向低水位不斷地運動。十二、承壓水的特征：1.承受靜水壓力。2.補給與分布區(qū)不一致。3.動態(tài)變化不顯著。4.承壓水不具有潛水那樣的自由水面。十三、裂隙水的特征：1.基巖裂隙水的埋藏和分布具有不均一性和一定的方向性。2.基巖裂隙水的含水層的形態(tài)多種多樣。3.明顯受到地質(zhì)因素的控制。4.水動力條件比較復(fù)雜。5.基巖裂隙水有事表現(xiàn)為無壓水和承壓水交替出現(xiàn)、 層流和紊流同

14、時出現(xiàn)十四、孔隙承壓水的特征：1.隔水層仍有一定透水性，甚至有“天窗”。2.深度越深，承壓性越好。3.壓力水頭高，不一定補給充足。十五、巖溶水的特征：1.巖溶水分布的不均一性。 （指巖溶含水系統(tǒng)中不同塊段富水性和水力聯(lián)系的各向異性） 2.巖溶含水層的 含介質(zhì)特征。 3.巖溶水的運動特征。 4.巖溶水的補給、排泄 和動態(tài)特征。 5.巖溶水的化學(xué)特征。 淺部礦化度一般較 小，越深礦化度越大。水化學(xué)特征與地下水的交替強度密度相關(guān)，補給區(qū)礦化度較小，深部及排泄區(qū)礦化度增大，水質(zhì)類型也可能轉(zhuǎn)變。 隨著降雨量和流 量變化，巖溶水的化學(xué)成分也呈有規(guī)律的起伏變化。 巖溶水 的化學(xué)性質(zhì)隨區(qū)域的變化有所不同。 巖

15、溶水易被污染十六、 沖擊層的沉積特征： 沖積物是河流沉積的產(chǎn)物， 在新生代各種成 因類型的沉積中，沖積物常是富水的。 1.河流上游河谷的沖積 層：只在枯水期沉積于河彎的凸岸和河谷開闊地，為粗大的卵石、礫 石、粗砂，通常無細(xì)粒粘土質(zhì)的覆蓋層。 2.河流中游河谷的沖積 層：河漫灘相沉積：由于洪水期和枯水期都發(fā)生沉積，形成了上細(xì)下粗的二元結(jié)構(gòu)。牛軛湖相沉積：河流的截彎取直作用，形成牛軛湖沉積， 也具有二元結(jié)構(gòu)，但上覆細(xì)粒蓋層厚度增 大，下伏粗粒粒度變小。3.河流下游平原的沖積層：沉積物多為透鏡體、條帶狀，不同沉積體呈現(xiàn)水平交錯狀。1.河流構(gòu)造運動對河流沉積的影響。 十七、沖擊層的富水帶：上游河谷富水

16、帶：河谷砂礫卵石層厚度大、分布寬度廣的地段，是富水帶。2.河流中游谷地富水帶：低階地相對高階地富水性較弱，低階地物別是一階地的砂礫層是富水帶。 河流的交匯地 段、河流拐彎地段和河谷變寬地段。 古河床分布的地段和階地 前緣。 3.河流下游平原富水帶： 下游平原是各種沉積物組 成的復(fù)雜的綜合體，富水帶主要集中在古河床和近代河床砂礫層中。 十八、各裂隙發(fā)育的影響因素： 1.成巖裂隙發(fā)育的影響因素： 地下溫度的變化。 巖石內(nèi)部的應(yīng)力的變化。2.構(gòu)造裂隙發(fā)育的影響因素：巖石性質(zhì)和巖層組合情況。構(gòu)造應(yīng)力的強度與作用方式。 巖體受力的外界條件。3.風(fēng)化裂隙：氣候：干冷下，機械破碎為主，有利于導(dǎo)水風(fēng)化裂隙的形

17、成，濕熱時，化學(xué)作用為主。巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造對風(fēng)化裂隙的發(fā)育影響很大。地質(zhì)構(gòu)造的對風(fēng)化裂隙的發(fā)育影響以斷裂構(gòu)造最為明顯。4.應(yīng)力釋放裂隙：與地殼巖石所受的應(yīng)力變化有關(guān)。十九、裂隙水的分類：1.砂頁巖裂隙水2.紅層裂隙水3.侵入巖裂隙水4.火山巖裂隙水 二十、裂隙水的影響因素：1.區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造強度 2.巖石性質(zhì)和裂隙發(fā)育程度以及斷裂帶的性質(zhì)3.侵入體的形態(tài)和分布以及圍巖性質(zhì) 4.地貌條件5.氣候和水文條件 6.地下水的補給條件7.新構(gòu)造活動程度二十一、 地下水成分形成的作用： 溶慮作用濃縮作用脫碳酸 作用脫硫酸作用陽離子交替吸附作用混合作用人類活動二十二、下水化學(xué)成分的基本成因類型：1.

18、滲入水：又稱溶濾水，是大氣降水、地表水或凝 結(jié)水滲入地下形成的，主要分布在淺層。2.沉積水：在沉積巖形成過程中或進(jìn)入巖石中的水叫沉積水。 3.內(nèi)生水：發(fā)生 在地殼深部的許多地質(zhì)作用， 如火山噴發(fā)作用、 巖漿作用和變質(zhì)作用 均有水產(chǎn)生，這些水稱為內(nèi)生水。 二十三、地下水的主要化學(xué)性質(zhì)： 氧化還原電位 總礦化度 地下水硬度 地下水的侵蝕性地 下水的酸堿性 二十四、巖石水理性質(zhì)的影響因素和各性質(zhì)之間的關(guān) 系：1.容水性與巖石空隙的多少有關(guān)。2.持水性與顆粒的表面積和顆粒大小有關(guān)。3.給水性取決于巖石空隙的大小，其次是多少。4.透水性：空隙大小空隙最小直徑空隙的多少顆粒的分選性礦物成分結(jié)構(gòu)構(gòu)造 二十五、巖溶發(fā)育不均一性的主要作用： 分異作用：巖溶發(fā)育前， 可溶巖石中存在著寬度，頻數(shù)，聯(lián)通程度各不相同的裂隙。當(dāng)侵蝕水 災(zāi)連通性和開啟性較好的裂隙中，水流暢通，溶蝕迅速拓寬，初始分 異的結(jié)果又使水流更加集中，流速更大，進(jìn)一步拓寬裂隙，當(dāng)裂隙被 改造到一定規(guī)模后， 水流又曾流變?yōu)槲闪鳎?就快了管道的