水的地質(zhì)作用11講課稿

水的地質(zhì)作用11地面流水片流洪流河流暫時(shí)性水流經(jīng)常性水流水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形式層流紊流層流：水質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)過程中，相對(duì)位置保持平行的一種水流。紊流：水質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)過程中，相對(duì)位置隨時(shí)變換的一種水流。是泥沙懸浮的主要原因。3.1地表水3.2暫時(shí)流水的地質(zhì)作用暫時(shí)流水是大氣降水后，短暫時(shí)間內(nèi)形成的地表的流水，因此雨季是它發(fā)揮作用的主要時(shí)間。（一）

淋濾作用及殘積層（Qel）大氣降水滲入地下時(shí)，將地表附近細(xì)小顆粒帶走，同時(shí)也將周圍易溶成分溶解帶走，而殘留在原地的則是一些未被帶走，不易溶解的松散物質(zhì)，這個(gè)過程稱為淋濾作用。殘留在原地的松散破碎物質(zhì)叫殘積物。淋濾作用的結(jié)果是使地表附近的巖石逐漸失去其完整性和致密性。

殘積物的特征：1．位于地表以下，基巖風(fēng)化帶以上，從地表至地下，破碎程度逐漸減弱；2．殘積物的物質(zhì)成分與下伏基巖成份基本一致；3．殘積層的厚度與地形、降水量、水的化學(xué)成分等多種因素有關(guān)；4．殘積層具有較大的孔隙率，較高的含水量，但其力學(xué)性質(zhì)較差。（二）

洗刷作用與坡積層（Qdl）大氣降水在匯集之前，沿山坡坡面形成漫流，將覆蓋在坡面上的風(fēng)化破碎物質(zhì)洗刷到山坡坡腳處，這個(gè)過程稱為洗刷作用。在坡腳處形成的新的沉積層稱為坡積層。坡積層的特征：1．坡積物的厚度變化較大，一般在坡腳處最厚，向山坡上部及遠(yuǎn)離山腳方向均逐漸變薄尖滅；2．坡積物多由碎石和粘性土組成，其成分與下伏基巖無關(guān)；3．搬運(yùn)距離較短，坡積物層理不明顯，碎石棱角清楚；4．坡積物松散、富水、力學(xué)性質(zhì)差。（三）

沖刷作用與洪積層（Qpl）地表流水匯集后，水量增大，侵蝕能力加強(qiáng)，攜帶的泥砂石塊也漸多，使溝槽不斷下切，同時(shí)溝槽也不斷加寬，這個(gè)過程稱為沖刷作用。集中暴雨或積雪驟然大量融化，都會(huì)在短時(shí)間內(nèi)形成巨大的地表暫時(shí)流水，一般稱為洪流，也就是通常意義上的洪水。洪流所攜帶的大量泥砂、石塊被搬運(yùn)到一定距離后沉積下來，形成洪積層。洪積層的特征(1)

洪積層多位于溝谷進(jìn)入山前平原、山間盆地、流入河流處。從外貌上看洪積層多呈扇形，稱洪積扇；(2)

洪積物成分復(fù)雜，主要是由上游匯水區(qū)巖石種類決定；(3)

在平面上，山口處洪積物顆粒粗大，多為礫石、塊石，甚至巨礫；向扇緣方向，洪積物顆粒漸細(xì)，由砂、粘土等組成。在斷面上，底部較地表顆粒為大；(4)

洪積物初具分選性和不明顯的層理，洪積物顆粒有一定磨圓度；(5)

具有一定的活動(dòng)性。洪積扇縱剖面洪積扇平面3.3.河流地貌

谷底——河谷底部較平坦的部分谷坡——高出谷底的兩側(cè)斜坡河床——谷底中經(jīng)常有水流動(dòng)的部分河漫灘——谷底中洪水期被淹沒、枯水期露出水面的部分1．河流階地河谷內(nèi)河流侵蝕或沉積作用形成的階梯狀地形稱為河流階地或臺(tái)地。若階地延伸方向與河流方向垂直稱橫向階地（瀑布）；若階地延伸方向與河流方向平行稱為縱向階地。2.階地分為三種基本類型：(1)侵蝕階地：又叫基巖階地。階地表面由河流侵蝕而成，沖積物少，且主要由被侵蝕的巖石組成。這種階地多見于基巖山區(qū)，是在地殼強(qiáng)烈上升，河流急劇下切形成的。(2)基座階地：沖積層較厚，但河流切穿沖積層，并切入下部基巖的一定深度。從階地的斜坡上可看出，階地由上部沖積層和下部基巖兩部分構(gòu)成。(3)堆積階地：有時(shí)又叫堆積階地或沉積階地。階地斜坡出露的均為沖積物，未見基巖，河流未能切穿沖積層。堆積階地又可分為上迭階地和內(nèi)迭階地。

堆積階地階地的類型3.河流階地的特點(diǎn)：物質(zhì)組成：下底為卵石、砂礫等粗顆粒；上部為細(xì)砂、亞粘土等。組構(gòu)上：磨圓、分選性好，層理分明。外觀：沿河谷成連續(xù)或間斷臺(tái)階狀，臺(tái)面較平坦。工程地質(zhì)特征：一般為良好底建筑場(chǎng)地，平坦、寬闊。具有一定的強(qiáng)度和承載力、穩(wěn)定性好。地下水豐富、地下水位較淺。第二節(jié)河流地質(zhì)作用

一條河流從河源到河口一般可分為三段：上游、中游和下游。上游：多位于高山峽谷中，急流險(xiǎn)灘多，河道較直，流量不大但流速很高，河谷橫斷面多呈“Ｖ”字形。中游：河谷較寬廣，河漫灘和河流階地發(fā)育，橫斷面多呈“Ｕ”字形。下游：多位于平原地區(qū)，流量大而流速較低，河谷寬廣，河曲發(fā)育，在河口處易形成三角洲。“V”字形峽谷塔里木河上游段的河流塔里木河中游段220公里的河流塔里木河下游段的河流3.4河流的地質(zhì)作用

一、河流的侵蝕作用侵蝕作用的定義

河水在流動(dòng)的過程中不斷加深和拓寬河床的作用稱為河流的侵蝕作用。侵蝕作用按作用方式分類溶蝕：河水對(duì)組成河床的可溶性巖石不斷進(jìn)行的化學(xué)溶解，使之逐漸隨水流失

機(jī)械侵蝕：流動(dòng)的河水對(duì)河床組成物質(zhì)的直接沖擊和夾帶砂礫、卵石等固體物質(zhì)對(duì)河床的磨蝕。按河床不斷加深和拓寬的發(fā)展過程可分為：

下蝕作用：流水對(duì)河底巖石的侵蝕（磨、沖刷、溶）使河床逐漸下切和加深的作用。側(cè)蝕作用：河水對(duì)河床兩岸的巖石進(jìn)行侵蝕，使河谷加寬或使河道左右遷移的作用。

側(cè)蝕作用作用過程：

流動(dòng)著的河流在進(jìn)入彎道后，由于離心力的作用，流水不僅有一向前的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還產(chǎn)生一種沿離心力指向凹岸的運(yùn)動(dòng)。而由于水體表層流束與底層流束向凹岸運(yùn)動(dòng)的速度差（底層的阻力大）導(dǎo)致出現(xiàn)橫向環(huán)流，使底層的流束以很大的流速?zèng)_向凹岸，產(chǎn)生較強(qiáng)烈的的沖刷，使得凹岸不斷的坍塌后退，沖刷下來的固體物質(zhì)再由底層流束帶向凸岸（為前部或下一彎道凸岸的后部）堆積起來，這樣使得河灣曲率增大，在縱向流的影響下，使得河灣逐漸向下游移動(dòng)，從而導(dǎo)致河床發(fā)生平面擺動(dòng)。河流側(cè)蝕作用河流的橫向環(huán)流作用黃河的九曲回腸河流侵蝕作用的作用規(guī)律

在河流的流動(dòng)中，流水處于由縱向流和橫向環(huán)流組成的螺旋狀流束流動(dòng)，下蝕作用和側(cè)蝕作用同時(shí)進(jìn)行：但在河流的上游或山區(qū)河流，由于河床縱坡大，流速大，縱流占優(yōu)勢(shì)，以下蝕作用為主；在河流的中下游、平原縱坡較小，河灣較多，流速小，橫向環(huán)流為逐，側(cè)蝕作用為主。

河谷形態(tài)上游、中游、下游，依次為“V”、不對(duì)稱，“U”形。3.4河流的地質(zhì)作用

二、河流的搬運(yùn)作用河流的搬運(yùn)作用定義：

河流在流動(dòng)的過程中將河床上剝蝕下來的固體物質(zhì)移動(dòng)使其離開原地的作用。搬運(yùn)方式：化學(xué)搬運(yùn)－溶運(yùn)機(jī)械搬運(yùn)懸運(yùn)（<0.05mm）躍運(yùn)（0.05-2mm）滾運(yùn)（>2mm）

3.4河流的地質(zhì)作用三、河流的沉積作用和沖積物（Qal）河流的沉積物稱為沖積層。沉積作用發(fā)生的主要場(chǎng)所有：(1)河流流入其它水體處，如海湖、入干流處、河口、山口；(2)

河床坡降變緩處，由山區(qū)進(jìn)入平原時(shí)；(3)

河曲的凸岸。碎屑良好的分選性和磨圓度是河流沉積物區(qū)別于其它沉積物的重要特征。沖積層的特征：(1)沖積物分布在河床、沖積扇、沖積平原或三角洲，其物質(zhì)成分復(fù)雜。相對(duì)于前面已講過的殘積、坡積、洪積物來說，其分選性好，層理明顯，磨圓度好；(2)分布廣，表面坡度較緩。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意沖積層上的軟弱夾層（如：淤泥、粉砂層等）和流砂現(xiàn)象；(3)沖積物中的砂礫卵石層不僅是理想的持力層，同時(shí)也是重要的建筑材料；對(duì)于層厚穩(wěn)定，延伸好的砂礫卵石層還是良好的含水層，如果有充足的補(bǔ)水來源和良好的儲(chǔ)水條件，水體未受污染，將是很好的供水水源地。第三章水的地質(zhì)作用第三節(jié)地下水地質(zhì)作用地下水的定義及其形成條件定義

埋藏在地表下面土中孔隙、巖石孔隙和裂隙中的水，稱為地下水。地下水的富集必須具備三個(gè)條件有較多的儲(chǔ)水空間有充足的補(bǔ)給水源有良好的匯水條件地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分物理性質(zhì)

包括溫度、顏色、透明度、嗅（氣味）、味（味道）和導(dǎo)電性等。主要化學(xué)成分地下水中常見的成分

地殼中分布廣、含量高的元素，如O、Ca、Mg、Na、K等在地下水中最常見。氫離子濃度指水的酸堿度，以PH值表示?？偟V化度

水中離子、分子和各種化合物的總稱稱為總礦化度。表示水的礦化程度。通常以105-110℃溫度下將水蒸干后所得的干涸殘余物的含量來確定。水的硬度

水中鈣鎂離子的總濃度稱為總硬度。化學(xué)成分對(duì)工程的影響氫離子濃度：氫離子濃度為一般酸性侵蝕指標(biāo)。酸性侵蝕可分解水泥混凝土中的CaCO3成分，使水泥混凝土強(qiáng)度下降。總礦化度：高礦化水能降低混凝土的強(qiáng)度，腐蝕鋼筋，促使混凝土分解，故拌和混凝土?xí)r不允許用高礦化水，在高礦化水中的混凝土建筑亦應(yīng)注意架取防護(hù)措施。

地下水對(duì)混凝土的侵蝕作用分解性侵蝕

是指酸性水溶液氫氧化鈣以及侵蝕性碳酸溶液碳酸鈣而使混凝土分解破壞的作用。結(jié)晶性侵蝕

主要是硫酸性侵蝕，是含硫酸鹽的水與混凝土發(fā)生反映，在混凝土的孔洞中形成石膏和硫酸鋁鹽晶體。分解結(jié)晶復(fù)合性侵蝕主要是水中弱鹽基硫酸鹽離子的侵蝕，如Mg2+、NH4+、C1-、SO42-、NO3-等含量很多時(shí)，與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土力學(xué)強(qiáng)度降低，甚至破壞。地下水的類型地下水按存在形式分類：氣態(tài)水液態(tài)水固態(tài)水地下水按埋藏條件分類：上層滯水潛水承壓水地下水按含水層性質(zhì)分類：孔隙水裂隙水溶隙水地下水分類表含水介質(zhì)類型

埋藏條件孔隙水裂隙水巖溶水包氣帶水局部粘性土隔水層上季節(jié)性存在的重力水（上層滯水）裂隙巖層淺部季節(jié)性存在的重力水及毛細(xì)水裸露的巖溶化巖層上部巖溶通道中季節(jié)性存在的重力水潛水各類松散堆積物淺部的水裸露于地表的各類裂隙巖層中的水裸露于地表的巖溶化巖層中的水承壓水山間盆地及平原松散堆積物深部的水，向斜構(gòu)造的碎屑巖孔隙中的水組成構(gòu)造盆地、向斜構(gòu)造或單斜斷塊的被掩覆的各類裂隙巖層中的水組成構(gòu)造盆地、向斜構(gòu)造或單斜斷塊的被掩覆的巖溶化巖層中的水1.上層滯水是指存在于地面以下包氣帶中的水。當(dāng)包氣帶存在局部隔水層（弱透水層）時(shí)，局部隔水層（弱透水層）上會(huì)積聚具有自由水面的重力水，這便是重力上層滯水；包氣帶中吸著水、薄膜水和毛細(xì)水稱為非重力水，又稱土壤水。上層滯水的主要特征：(1)

上層滯水量不大，且季節(jié)性變化強(qiáng)烈(2)

上層滯水的補(bǔ)給區(qū)和分布區(qū)是一致的。(3)

上層滯水一般礦化度低，但由于直接與地表相通，水質(zhì)量最易受污染。(4)

從工程地質(zhì)角度看，上層滯水常引起土質(zhì)邊坡滑坍，地基、路基沉陷、凍脹等病害的重要因素。2.潛水埋藏于地表以下，第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上具有自由水面的飽水帶中的重力水被稱為潛水。潛水具有自由水面稱為潛水面，下伏的隔水層稱為此含水層的底板。(1)潛水面的特征①潛水面通常不是延伸很廣的平面，潛水面的形狀與當(dāng)?shù)氐牡孛残螒B(tài)、隔水底板的坡度、含水層巖性、厚度變化以及水文網(wǎng)發(fā)育狀況有密切關(guān)系，基于這些因素，潛水面一般呈傾斜的各種形態(tài)的曲面。②

潛水面的起伏經(jīng)常與地形一致，只是比地形起伏平緩；③

當(dāng)含水層厚度變大時(shí)，潛水面坡度變緩;④當(dāng)巖層透水性變好，潛水面坡度變緩。

(2)

潛水的補(bǔ)給條件含水層中地下水從外部（如大氣降水、地表水等）獲得大量補(bǔ)充的過程稱為地下水的補(bǔ)給。所謂補(bǔ)給條件就是指地下水的補(bǔ)給來源、補(bǔ)給方式，補(bǔ)給區(qū)的位置、補(bǔ)給量大小和影響補(bǔ)給的因素。(3)潛水的補(bǔ)給來源，一般有以下幾種形式：A

大氣降水：大氣降水的滲入，是潛水的主要補(bǔ)給來源。補(bǔ)給的數(shù)量取決于降水的性質(zhì)和強(qiáng)度、地面坡度、包氣帶厚度、植被覆蓋情況、巖石透水性等因素。大氣降水補(bǔ)給的地下水，其動(dòng)態(tài)明顯有季節(jié)性變化：一般5～9月份為高水位期，10～次年2月為低水位期。B

地表水：地表水下滲是潛水重要的補(bǔ)給來源，有時(shí)地表水與地下水的補(bǔ)給關(guān)系并不固定，而隨季節(jié)變化，則必須根據(jù)該時(shí)期的水位、流量或等水位線圖的資料，才能確定。C

含水層之間的補(bǔ)給,有以下兩種方式：I.越流補(bǔ)給:若相鄰的含水層之間存在一定的水位差，那么就可以通過弱含水層滲透到另一含水層，這種地下水的補(bǔ)給方式叫做越流補(bǔ)給。II．直接補(bǔ)給:潛水含水層的隔水底板，由于受到斷裂活動(dòng)、地震、人工開挖河道、打井和鉆探等因素的影響，當(dāng)下部承壓水的水頭高于潛水位時(shí)，便會(huì)發(fā)生承壓水補(bǔ)給潛水的情況；也可由承壓水透水“天窗”補(bǔ)給潛水。D

凝結(jié)水在降水和地表水稀少，晝夜溫差大，同時(shí)含水層上伏包氣帶透水性好的風(fēng)成沙地區(qū)和高山分水嶺地區(qū)，有一定量的凝結(jié)水補(bǔ)給潛水。E

人工補(bǔ)給為了防止地下水位下降、水源枯竭、水質(zhì)惡化以及地面沉降等，常用人工回灌的方法，使含水層的地下水量增加。

(4)

潛水的排泄條件潛水的排泄有以下幾種方式：①蒸發(fā):干旱、半干旱地區(qū)，潛水埋藏較淺，蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，潛水通過蒸發(fā)消耗，不但水量減小，同時(shí)水受到濃縮，礦化度增高，甚至引起含鹽成分的變化。②泉的排泄:潛水在重力作用下，總是由高水位處向低水位處流動(dòng)，當(dāng)水流受阻或地形適宜就會(huì)流出地表，形成泉水。泉是地下水的天然露頭，是地下水排泄的一種重要方式。③

人為排泄:由于人類對(duì)地下水資源需求的日益增長，地下水的合理開發(fā)利用問題就越加重要，我們?cè)诖蚓窬?、機(jī)井、大口井）和修建其它的集水建筑時(shí)，造成了大量排泄地下水的人為措施。

3、承壓水(1)

定義埋藏并充滿在兩個(gè)隔水層之間，含水層中具有靜水壓力的重力水叫承壓水。(2)

承壓水的形成及特征承壓水的形成首先決定于地質(zhì)構(gòu)造，在適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)構(gòu)造條件下，無論孔隙水、裂隙水、巖溶水都可形成承壓水。最適宜形成承壓水的地質(zhì)構(gòu)造大體可分為向斜構(gòu)造和單斜構(gòu)造。有承壓水分布的向斜構(gòu)造稱為自流盆地，有承壓水分布的單斜構(gòu)造稱為自流斜地。①自流盆地（承壓盆地）自流盆地按水文地質(zhì)特征可分為三個(gè)組成部分：補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)。承壓含水層在盆地邊緣出露于地表，高程較高的一邊，成為承壓水的補(bǔ)給區(qū)，高程較低處成為排泄區(qū)。在補(bǔ)給區(qū)上面由于沒有隔水層存在而不具有承壓性質(zhì)，實(shí)際上已成為潛水，它直接受大氣降水及地表水的補(bǔ)給

承壓含水層之上有不透水層覆蓋的地段稱為承壓區(qū)

在承壓區(qū)，當(dāng)鉆孔打穿隔水頂板后，就可發(fā)現(xiàn)水位上升到隔水頂板以上的某一高度，此高程即為承壓水在該點(diǎn)的靜止水位或測(cè)壓水位。從靜止水頭到含水層頂板之底面的垂直距離稱為壓力水頭。

②

自流斜地（承壓斜地）單斜承壓水含水層在水文地質(zhì)學(xué)中稱為承壓斜地，其形成有二種不同的情況：A斷裂構(gòu)造所形成的自流斜地，含水巖層一端出露于地表，成為接受大氣降水或地表水下滲的補(bǔ)給區(qū)，另一端在地下某一深度被斷層切斷，并與斷層另一側(cè)隔水層接觸。Ⅰ當(dāng)斷層帶巖性破碎能夠透水時(shí)，則承壓水可以通過斷層以泉水的形式排