水文地質學課件ppt版 04gzj 地下水的賦存

FundamentalsofHydrogeoloy

水文地質學基礎第四章地下水的賦存

TheOccurrenceofG.W本章內容

4.3地下水分類4.2含水層隔水層弱透水層含水系統(tǒng)

4.1包氣帶與飽水帶

4.4潛水與潛水含水層

4.5承壓水與承壓含水層4.1包氣帶與飽水帶

一、包氣帶與飽水帶的劃分

地下水面（水位）：地下一定深度巖石中的空隙被重力水所充滿，形成一個自由水面，以海拔高度表示稱之地下水位

（一般通過打井，地下開挖來確定）Howgroundwateroccursinrocks.包氣帶與飽水帶地下水位4.1.2包氣帶包氣帶（zoneofaerationorzoneofunsaturation）

特點：

①巖石空隙未被水充滿

②是固、液、氣三相介質并存介質水的存在形式（多樣）結合水、毛細水（各種）、重力水、氣態(tài)水

包氣帶水的垂直分帶

土壤水帶，中間帶（過渡帶）支持毛細水帶，毛細飽和水帶包氣帶是飽水帶中地下水參與水文循環(huán)的一個重要通道；“重力水”通過包氣帶獲得降水、地表水的入滲補給（補充），部分水又通過包氣帶將水分傳輸，蒸發(fā)，消耗出去。飽水帶（saturationzone）

巖石空隙被水完全充滿→是二相介質（固相+液相水）空隙中水的存在形式：①重力水②結合水

重力水：連續(xù)分布（孔隙是連通）→傳遞壓力→在水頭差作用下，地下水（空隙中的水）可以連續(xù)運動。地下開挖，坑道，巷道，基坑，打井在此帶均有重力水涌出來！

4.1.3飽水帶

4.2含水層隔水層弱透水層含水系統(tǒng)一、基本概念

飽水巖層中，根據(jù)巖層給水與透水能力而進行的劃分

含水層（Aquifer）：是能夠透過并給出相當數(shù)量水的巖層—各類砂土，砂巖等

隔水層（Aquifuge)：不能透過與給出水或透過與給出的水量微不足道的巖層——裂隙不發(fā)育的基巖、頁巖、板巖、粘土（致密）

弱透水層（Aquitard）：

滲透性很差，給出的水量微不足道，但在較大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的巖層——各種粘土，泥質粉砂巖定義中的模糊概念—“相當水量，微不足道，較大水力梯度”等嚴格的“是與非”的邏輯思維，在很多情況下是相對的和模糊的概念相對性的意義：

從實際應用角度來看劃分的相對的性——相當水量

滿足需要就可以了。如在某處一口井出水量80m3/d，作為1萬人的供水，非含水層；作為飲料廠、裝瓶生產(chǎn)則為含水層。又如一個小泉水流量0.11/s≈8.6m3/d，大廠——非，村用——是。

從理論意義來看——微不足道

微不足道，有時空尺度的制約。如華北平原早期地下水開采就是典型的例子，深層水與淺層水的開采有一粘土隔水層；后開采深層，水量大，水位降低快，淺層水向深層“越流”--粘土層成為“透水層”?，F(xiàn)在進行水文地質計算、模擬時，不再簡單二分了，而是用模糊學的研究方法，給個隸屬度1，0之間，可以為0.8,0.7,…0.3,表示“透水性”？4.2.2概念的相對性時間的相對性①②③④54321概念的思考？

A

B

大壩

1.這組地層是含水層還是隔水層？

2.煤層開采，巷道（礦坑）會否有水？

3.如果需要修水庫，建壩后庫水是否滲漏？

4.如供水的需要——如何布置勘探？4.2.3含水系統(tǒng)含水系統(tǒng)—Groundwateraquifersystem

地下水含水系統(tǒng)：是指由隔水或相對隔水巖層圈閉的，具有統(tǒng)一水力聯(lián)系的含水巖系含水系統(tǒng)：包含多個含水層和弱透水層，或局部隔水層含水系統(tǒng)：可以進行子系統(tǒng)劃分含水系統(tǒng)的定義是從大的空間尺度研究含水層、隔水層、與弱透水層的組合關系，是從地質成因角度對巖層的水文地質特征進行劃分的分析方法(或給出的概念)含水系統(tǒng)層次劃分—系統(tǒng)與子系統(tǒng)AB沖洪積平原地下水含水系統(tǒng)丘陵

傾斜平原區(qū)

低平原

廣義地下水：地表以下巖石空隙中的水(包氣帶、飽水帶中的水)subsurface-water,undergroundwater,groundwater

狹義地下水：地表以下飽水帶巖層空隙中的水—重力水

地下水分類：

主要依據(jù)——含水介質的類型（賦存空間）埋藏條件（賦存部位）

表3-1含水介質三類，埋藏三分，組合共分為9類4.3地下水分類孔隙水裂隙水巖溶水包氣帶上層滯水上層滯水上層滯水潛水孔隙潛水裂隙潛水巖溶潛水承壓水孔隙承壓水裂隙承壓水巖溶承壓水潛水(b)、承壓水(c)、上層滯水(a)abc4.4.1潛水與潛水含水層概念

潛水：地表以下，第一個具有自由表面的穩(wěn)定含水層中的水

自由表面—即沒有隔水層限制，與大氣直接相通，除大氣壓強外不受其它力。

穩(wěn)定—具有一定的空間連續(xù)性（范圍）以示區(qū)分上層滯水潛水含水層---賦存潛水的巖層

屋建筑時的基坑排水，大堤堤角處的散浸滲漏（潛水）

4.4潛水與潛水含水層二、基本要素（專業(yè)術語）

潛水面(watertable)

潛水位(waterlevel)

潛水含水層-

含水層厚度-M

潛水埋深-D4.4潛水與潛水含水層2

3

4

5

6

7

8

D

1

M

潛水與潛水含水層圖1-潛水含水層2-隔水層3、4潛水面潛水位M-含水層厚度D-潛水埋深

5-大氣降水入滲6-蒸發(fā)7-流向8-泉

三、主要特征—學習P30~31,總結補給(來源)：降水入滲，河湖入滲、人工（灌溉等）

排泄(匯)：泉，（河）泄流，蒸發(fā)、人工（開采）補給或排泄通過含水層厚度變化而儲水與釋水！動態(tài)：受氣象，水文因素影響明顯，變化快（水量、水位季節(jié)性變化）受人為因素影響也顯著，易污染水循環(huán)交替迅速：水循環(huán)周期短，更新恢復快潛水研究基本方法—繪制潛水等水位線圖—獲取信息-資料的手段——調查、勘探，分析實習一：編制潛水等水位線圖4.4潛水與潛水含水層某地潛水等水位線圖（平面）河河流流4.5.1承壓水定義

充滿于2個隔水層（或弱透水層）之間的含水層中的水，稱之為承壓（地下）水（圖P27圖4.2，圖P29圖4.5

）

4.5.2基本要素與特征

①承壓含水層；②

隔水頂板；③

隔水底板；④

承壓含水層厚度（H）；⑤

埋深（D）⑥測壓水位線（面）：測壓水位線的連線（面）—此線是虛擬的（如圖有壓管）⑦承壓高度；⑧

補給區(qū)；⑨承壓區(qū)；⑩

排泄區(qū)⑾自溢區(qū)—測壓水位線與地形等高線的交點連接區(qū)

繪制一張承壓含水層的等測壓水位線圖（加地形等高線）

4.5承壓水與承壓含水層Confinedaquifer承壓水要素基巖自流盆地中的承壓水①承壓含水層②隔水頂板③隔水底板④承壓含水層厚度（M）⑤埋深（D）⑥測壓水位線（面）：⑦承壓高度-H⑧補給區(qū)⑨承壓區(qū)⑩排泄區(qū)⑾自溢區(qū)

特征：補給與排泄有限區(qū)域與外界聯(lián)系，水循環(huán)遲緩些，水交替慢，平均滯留時間長（年齡老或長）——恢復性差水化學變化較大，礦化度一般要高點，可以保留“古老”的水動態(tài)要穩(wěn)定些，如果分布面積大，厚度穩(wěn)定—則調節(jié)能力很強

問題？承壓含水層的變化：在儲水與釋水時，含水層厚度是不變的，承壓含水層的儲水與釋水是如何進行的？！4.5.3

承壓水與承壓含水層特征承壓含水層的儲水與釋水

彈性給水度μe

承壓含水層中當測壓水位下降(或上升)1個單位，單位水平面積含水層總體積所釋放(或儲存)的水量

測壓水位降低導致

含水層孔隙中水的壓力降低—水體積膨脹釋水，水的膨脹系數(shù)約為1/20000孔隙水壓力降低，巖層顆粒間承受壓力增加—骨架被壓縮顆粒不變—骨架壓縮=空隙體積減?。ㄅ帕懈淖儯l(fā)生釋水（擠出來）水

這兩部水很有限，所以μe很?。慌c重力給水度μd相比要

小10-1~10-3

4.5.4

承壓含水層的儲水與釋水承壓含水層的彈性給水度特點從理論上來看：彈性給水度是可以恢復的實際上彈性是有限恢復的

越過含水層彈性范圍（限定），將產(chǎn)生一次性的變形—即永久性不可恢復的變形最終導致含水層的彈性給水與釋水能力降低

4.5.5潛水與承壓水的相互轉化在自然或實際條件下，潛水與承壓水的劃分也是相對的在復雜條件下，很難將某些含水層中的水劃定為潛水或承壓水甚至有人把潛水的下部作為承壓水看待承壓水可以開采后形成類似于潛水的“無壓水”舉例說明：山區(qū)基巖互層一個較厚的潛水含水層轉化例：潛水與承壓水的轉化

4.6

上層滯水介紹內容——上層滯水（perchedwater）—這是包氣帶中唯一有實際利用價值的重力水侵蝕基準面概念及其應用……前第一、二、三章，是水文地質學中常用的基本概念和術語，要求掌握后幾章將著重介紹一些基本理論與方法有關地下水