1、第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3.1 包氣帶與飽水帶3.2 含水層(shu cn)、隔水層(shu cn)（弱透水層(shu cn)）3.3 地下水分類(fn li)3.4 潛水(qinshu)3.5 承壓水3.6 潛水與承壓水的相互轉(zhuǎn)化3.7 上層滯水第1頁/共67頁第一頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存抽水(chu shu)前抽水(chu shu)后第2頁/共67頁第二頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存第3頁/共67頁第三頁，共68頁。3.1 包氣帶與飽水帶3.1.1 包氣帶1）包氣帶水的成分(chng fn) 空隙壁面吸附的結(jié)合水 細(xì)小空隙中含

2、有毛細(xì)水 未被液態(tài)水占據(jù)的空隙中包含(bohn)空氣及氣態(tài)水第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存第4頁/共67頁第四頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存2）包氣帶的分層 土壤水帶：接近(jijn)地表，植物根系發(fā)育，微生物活動較頻繁 毛細(xì)水帶：包氣帶底部由地下水面支持的毛細(xì)水構(gòu)成毛細(xì)水帶 中間帶：包氣帶厚度較大時，在土壤水帶與毛細(xì)水帶之間還存在中間帶第5頁/共67頁第五頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3）包氣帶水的補給(b j)與排泄第6頁/共67頁第六頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存補給(b j) 包氣帶水的賦存與運移受毛細(xì)力與重力的

3、共同影響。 毛細(xì)力將水分輸向空隙細(xì)小與含水量較低的部位，在蒸發(fā)影響下，毛細(xì)力常將水分由包氣帶下部(xi b)輸向上部； 重力則使水分下移。降雨以后，一定深度以下的包氣帶水下滲補給飽水帶。大氣降水補給地表水體的滲漏、地下水面（飽水帶）通過毛細(xì)上升輸送的水分地下水蒸發(fā)形成(xngchng)的氣態(tài)水。排泄第7頁/共67頁第七頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存4）影響包氣帶厚度、含水量及其水鹽運動(yndng)的因素第8頁/共67頁第八頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存4）影響(yngxing)包氣帶厚度、含水量及其水鹽運動的因素氣象水文因素：氣溫；降水(jings

4、hu)，蒸發(fā) 影響包氣帶的含水量及其水、鹽運動植被(zhbi)：天然的濕地、森林、人工草坪。 一方面，滯留地表坡流，有利于降水入滲；另一方面，植物蒸騰消耗包氣帶水。人類活動：灌溉、人工抽取地下水巖性：控制毛細(xì)上升高度與速度從而影響潛水蒸發(fā)第9頁/共67頁第九頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存5）研究(ynji)包氣帶的意義通道作用： 包氣帶是飽水帶與大氣圈、地表水圈聯(lián)系必經(jīng)的通道。 飽水帶通過包氣帶獲得大氣降水和地表水的補給，又通過包氣帶蒸發(fā)與蒸騰(zhngtng)排泄到大氣圈。意義： 研究包氣帶水鹽的形成及運動規(guī)律對闡明飽水帶水的形成具有(jyu)重要意義； 對研究農(nóng)作物的

5、需水、環(huán)境地質(zhì)等問題也有重要意義第10頁/共67頁第十頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存參考文獻1洪國華(u hu)，梁會圃，王宏珍.包氣帶水研究方向淺議J.地下水，2005，（5）2曾亦鍵，萬力，蘇中波等.淺層包氣帶水汽晝夜運移(yn y)規(guī)律及其數(shù)值模擬研究J.地學(xué)前緣.2008，（5）.3李金柱.包氣帶土壤水分動態(tài)分析J.山西(shn x)水利，2002，（6）.第11頁/共67頁第十一頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3.1.2 飽水帶特征： 巖石空隙全部為液態(tài)水所充滿。 飽水帶中的水體(shu t)是連續(xù)分布的，能夠傳遞靜水壓力，在水頭差的作用下，

6、可以發(fā)生連續(xù)運動。 飽水帶巖層按其透過和給出水的能力(nngl)，可分為含水層和隔水層。巖層(yncng)滲透性透水層不透水層飽含水含水層隔水層第12頁/共67頁第十二頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3.2 含水層(shu cn)、隔水層(shu cn)（弱透水層(shu cn)）含水層隔水層 透水性能好空隙大的巖層(yncng)?！敬怼柯咽?、礫石、粗砂的沉積物（孔隙）；富含裂隙的巖層(yncng)；巖溶發(fā)育的巖層(yncng)aquifer kwif 定義：能夠(nnggu)透過并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層定義：不能透過與給出水，或者透過給出的水量微不足道的巖層【代表】致密的

7、基巖；壓實性強的粘性土層。aquiclude kwiklu:d第13頁/共67頁第十三頁，共68頁。第14頁/共67頁第十四頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3.2 含水層(shu cn)、隔水層(shu cn)（弱透水層(shu cn)） 對于一些滲透性相當(dāng)差的巖層，在一般的供水排水中他們所能提供的水量微不足道，視乎可以看作隔水層； 但是，當(dāng)發(fā)生越流（相鄰含水層通過其間的弱透水層發(fā)生水量交換）時，由于驅(qū)動水流的水力梯度大且發(fā)生滲透的過水(u shu)斷面很大，越流交換的水量相當(dāng)可觀，此時，再稱作隔水層就不合適了。 【代表】在平原區(qū)：粉質(zhì)粘土層，粉質(zhì)亞粘土層，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層

8、和亞砂土層等； 在堅硬巖石(ynsh)地區(qū)：一些微裂隙、節(jié)理發(fā)育的泥巖層、頁巖層、砂礫巖層等。弱透水層（相對隔水層）第15頁/共67頁第十五頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存含水層、隔水層概念(ginin)的相對性利用地下水的工作供水水源（需要水量） A）在利用地下水供水時，某一巖層能夠給出的水量較小，對于水源豐沛(fngpi)、需水量很大的地區(qū)，由于遠(yuǎn)不能滿足供水需求，而被視為隔水層； B）在水資源匱乏、需水量較小的地區(qū)，就可以被視為含水層。排除(pich)地下水的工作工程防滲（杜絕水量） 如某種巖層的滲透性較低，從供水的角度來說，它被視作隔水層；但是從水庫滲漏的角度出發(fā)，

9、這種滲漏量就不容忽視，依舊視作隔水層就不合適了。第16頁/共67頁第十六頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存時間尺度：m3tIKtVtQWm3/sm/sm/sm2ssm2s第17頁/共67頁第十七頁，共68頁。 在討論油氣二次運移這種時間尺度很大的水文地質(zhì)過程時，流體能夠穿越所有(suyu)的地層。從整體上說，地層具有水力連續(xù)性。如上圖： 有5個含水層被4個弱透水層所阻隔。 當(dāng)在含水層3中抽水時，短期內(nèi)相鄰的含水層2與4的水位均未變動，圖中所示a的范圍(fnwi)構(gòu)成一個有水力聯(lián)系的單元。 當(dāng)抽水持續(xù)時，最終影響將波及圖中b所示范圍(fnwi)，這時5個含水層與4個弱透水層構(gòu)成

10、一個發(fā)生統(tǒng)一水力聯(lián)系的單元。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存第18頁/共67頁第十八頁，共68頁。巖石的各向異性： 以沉積巖為例，由于不同巖性層的互層，有的層次發(fā)育裂隙或溶穴，垂直方向上是隔水的，但在順層的方向上都是透水(tu shu)的。 例如，薄層頁巖和石灰?guī)r互層時，頁巖中裂隙接近閉合，灰?guī)r中裂隙與溶穴發(fā)育，便成為典型的順層透水(tu shu)而垂直層面隔水的巖層。 下為示意圖第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存第19頁/共67頁第十九頁，共68頁。巖石(ynsh)的各向異性： 以沉積巖為例，由于不同巖性層的互層，有的層次發(fā)育裂隙或溶穴，垂直方向上是隔水的，但在順層的方向上都是透水

11、的。 例如，薄層頁巖和石灰?guī)r互層時，頁巖中裂隙接近閉合，灰?guī)r中裂隙與溶穴發(fā)育，便成為典型的順層透水而垂直層面隔水的巖層。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存第20頁/共67頁第二十頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存構(gòu)成含水層必須具備(jbi)的3個條件巖層必須(bx)有儲水空間 即應(yīng)有孔隙、裂隙和溶隙（穴）等空隙。這是儲存地下水的前提條件。第21頁/共67頁第二十一頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存含水層存在(cnzi)的意義具備保存住地下水的地質(zhì)(dzh)構(gòu)造（儲水構(gòu)造） 在透水性良好的巖層下有隔水層（弱透水層）的存在，以免重力水向下全部漏失； 或在水平

12、方向上有隔水層阻擋，以免全部漏空。要有足夠的水源（良好的補、排條件） 使儲水空間能不斷地獲得補給，方能成為含水層。第22頁/共67頁第二十二頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存1高洪烈.弱含水層、隔水層在礦區(qū)排供水中的合理利用(lyng)J.煤田地質(zhì)與勘探，1995，（10）.隔水層（弱透水層）存在(cnzi)的意義2楊建鋒、李同斌、許穎.弱透水層(shu cn)水文地質(zhì)參數(shù)確定方法的探討J.世界地質(zhì)，1995，（12）.3許傳福.弱透水層飽和粘性土中水分滲透規(guī)律研究J.吉林地質(zhì)，2008，（3）.第23頁/共67頁第二十三頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3

13、.3 地下水分類(fn li)廣義：指賦存于地面(dmin)以下巖土空隙中的水狹義：指賦存于飽水帶巖土空隙(kngx)中的水重力水包括：包氣帶及飽水帶中所有含于巖石空隙中的水地下水概念的從“狹義”“廣義”從只研究“重力水”研究“包氣帶水&重力水”水文地質(zhì)學(xué)從研究“地殼淺層地下水”研究“地下水圈”第24頁/共67頁第二十四頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存按礦化程度(chngd)不同：淡水、微咸水、咸水、鹽水、鹵水按起源(qyun)不同：滲入水、凝結(jié)水、初生水和埋藏水【滲入水】降水滲入地下形成滲入水；【凝結(jié)水】水汽凝結(jié)形成的地下水稱為凝結(jié)水。當(dāng)?shù)孛娴臏囟?wnd)低于空氣的溫度

14、(wnd)時，空氣中的水汽便要進入土壤和巖石的空隙中，在顆粒和巖石表面凝結(jié)形成地下水；【初生水】既不是降水滲入，也不是水汽凝結(jié)形成的，而是由巖漿中分離出來的氣體冷凝形成，這種水是巖漿作用的結(jié)果，成為初生水；【埋藏水】與沉積物同時生成或海水滲入到原生沉積物的孔隙中而形成的地下水成為埋藏水。第25頁/共67頁第二十五頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存埋藏條件：指含水巖層在地質(zhì)剖面中所處的部位及受隔水層（弱透水層）限制(xinzh)的情況。包氣帶水、潛水、承壓水第26頁/共67頁第二十六頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存含水(hn shu)介質(zhì)（空隙）特征：孔隙水

15、、裂隙水、巖溶水孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水巖溶水巖溶水包氣包氣帶水帶水土壤水土壤水局部粘性土隔水層上局部粘性土隔水層上季節(jié)性季節(jié)性存在的重力水存在的重力水（上層滯水）及懸留（上層滯水）及懸留毛細(xì)水及重力水毛細(xì)水及重力水裂隙巖層淺部裂隙巖層淺部季節(jié)季節(jié)性性存在的重力水及存在的重力水及毛細(xì)水毛細(xì)水裸露巖溶化巖層上裸露巖溶化巖層上部巖溶通道中部巖溶通道中季節(jié)季節(jié)性性存在的重力水存在的重力水潛水潛水各類松散沉積物淺部各類松散沉積物淺部的水的水裸露于地表的裸露于地表的各類各類裂隙巖層裂隙巖層中的水中的水裸露于地表的裸露于地表的巖溶巖溶化巖層化巖層中的水中的水承壓承壓水水山間盆地及平原松散山間盆地及平原松散

16、沉積物深部的水沉積物深部的水組成構(gòu)造盆地、向組成構(gòu)造盆地、向斜構(gòu)造或單斜斷塊斜構(gòu)造或單斜斷塊的被掩覆的的被掩覆的各類裂各類裂隙巖層隙巖層中的水中的水組成構(gòu)造盆地、向組成構(gòu)造盆地、向斜構(gòu)造或單斜斷塊斜構(gòu)造或單斜斷塊的被掩覆的的被掩覆的巖溶化巖溶化巖層巖層中的水中的水第27頁/共67頁第二十七頁，共68頁。第三章第三章 地下水的賦存地下水的賦存3.4 潛水(qinshu)1）概念(ginin) 潛水：飽水帶中第一個具有自由表面的含水層中的水稱作潛水。潛水沒有隔水頂板(dngbn)，或只有局部的隔水頂板(dngbn) 潛水面：潛水的表面為自由水面，稱作潛水面 潛水含水層厚度：從潛水面到隔水底板的距離

17、 潛水理藏深度：潛水面到地面的距離第28頁/共67頁第二十八頁，共68頁。第三章 地下水的賦存2）補給(b j)3）排泄(pixi)： 徑流排泄(pixi) 蒸發(fā)排泄(pixi) 潛水與大氣圈及地表水圈的密切聯(lián)系性，潛水與大氣圈及地表水圈的聯(lián)系通道是包氣帶，影響包氣帶水分的因素都影響潛水。氣象(qxing)、水文因素對潛水影響顯著。4）動態(tài)變化第29頁/共67頁第二十九頁，共68頁。第三章 地下水的賦存5）潛水(qinshu)特征自由(zyu)的水面潛水分布區(qū)與補給(b j)區(qū)常常一致 濕潤氣候（補給豐富）及地形切割強烈（利于徑流）的地區(qū)，有利于潛水的徑流排泄，往往形成含鹽量不高的淡水。 干旱

18、氣候下，由細(xì)顆粒組成的盆地平原，潛水的蒸發(fā)排泄為主，常形成含鹽高的咸水。易污染潛水的水位、水量、水質(zhì)等動態(tài)變化與氣象水文、地形等因素密切相關(guān)。埋藏淺，易于開發(fā)，重要水源第30頁/共67頁第三十頁，共68頁。第三章 地下水的賦存6）水文地質(zhì)剖面圖第31頁/共67頁第三十一頁，共68頁。第三章 地下水的賦存6）水文地質(zhì)剖面圖第32頁/共67頁第三十二頁，共68頁。7）潛水(qinshu)等水位線圖潛水等水位線圖：將潛水位相等的各點連線，得到(d do)潛水等水位線圖。該圖與各種等值線圖，例如等高線圖類似，能反映潛水面形狀潛水位：潛水面上任一點(y din)的高程稱為該點的潛水位第33頁/共67頁第

19、三十三頁，共68頁。陜西咸陽(xin yn)興平市地形等高線圖第34頁/共67頁第三十四頁，共68頁。陜西咸陽(xin yn)興平市地形等高線圖（三維）第35頁/共67頁第三十五頁，共68頁。陜西咸陽(xin yn)興平市地形等高線圖（三維）第36頁/共67頁第三十六頁，共68頁。陜西咸陽興平市1990年潛水(qinshu)等水位線圖第37頁/共67頁第三十七頁，共68頁。第三章 地下水的賦存確定(qudng)潛水的流向第38頁/共67頁第三十八頁，共68頁。第三章 地下水的賦存水面坡度：相鄰(xin ln)兩條等水位線的水位差除以其水平距離水力梯度：沿滲透途徑水頭損失(snsh)與相應(yīng)滲透途

20、徑長度的比值當(dāng)潛水面坡度(pd)不大時，潛水面坡度(pd)可視為潛水水力梯度hLS確定潛水面的水面坡度第39頁/共67頁第三十九頁，共68頁。第三章 地下水的賦存第40頁/共67頁第四十頁，共68頁。第三章 地下水的賦存判斷(pndun)潛水和地表水的補排關(guān)系第41頁/共67頁第四十一頁，共68頁。第三章 地下水的賦存確定泉水(qunshu)出露位置和沼澤化范圍第42頁/共67頁第四十二頁，共68頁。第三章 地下水的賦存推斷(tudun)含水層巖性或厚度的變化第43頁/共67頁第四十三頁，共68頁。第三章 地下水的賦存確定潛水(qinshu)埋藏深度確定(qudng)含水層厚度確定泉水出露位置

21、(wi zhi)和沼澤化范圍 取水工程最好布置在潛水流匯合的地區(qū)（點工程取水）; 或潛水集中排泄的地段。取水建筑物排列方向一般應(yīng)垂直地下水流向，即與等水位線相一致。（線狀工程取水）第44頁/共67頁第四十四頁，共68頁。第三章 地下水的賦存含水層均質(zhì)各向同性( xin tn xn)，隔水底板水平第45頁/共67頁第四十五頁，共68頁。第三章 地下水的賦存含水層均質(zhì)各向同性( xin tn xn)，隔水底板起伏，含水層厚度321hhh第46頁/共67頁第四十六頁，共68頁。第三章 地下水的賦存隔水底板水平(shupng)，局部滲透性能21KK 第47頁/共67頁第四十七頁，共68頁。第三章 地下

22、水的賦存 承壓水：充滿于兩個穩(wěn)定(wndng)隔水層（弱透水層）之間的含水層中的水 隔水頂板：承壓含水層上部的隔水層（弱透水層） 隔水底板：下部的隔水層（弱透水層） 承壓含水層厚度：隔水頂板與隔水底板之間的距離 承壓區(qū)與非承壓區(qū) 承壓高度：鉆孔中靜止水位到含水層頂面之間的距離成為承壓高度 測壓水位：井中靜止水位的高程就是承壓水在該點的測壓水位3.5 承壓水1）概念(ginin)第48頁/共67頁第四十八頁，共68頁。第49頁/共67頁第四十九頁，共68頁。第三章 地下水的賦存承壓盆地：向斜構(gòu)造(guzo)構(gòu)成的向斜盆地蓄水構(gòu)造(guzo)。承壓水的埋藏(micng)條件承壓斜地：單斜構(gòu)造構(gòu)成(

23、guchng)的單斜蓄水構(gòu)造。承壓盆地類型：正地形負(fù)地形第50頁/共67頁第五十頁，共68頁。第三章 地下水的賦存封閉型向斜(xin xi)儲水構(gòu)造第51頁/共67頁第五十一頁，共68頁。第三章 地下水的賦存開放型向斜(xin xi)儲水構(gòu)造第52頁/共67頁第五十二頁，共68頁。第三章 地下水的賦存承壓斜地類型(lixng)：斷塊構(gòu)造承壓區(qū)補給(b j)排泄區(qū)排泄(pixi)區(qū)承壓區(qū)補給區(qū)斷層不導(dǎo)水?dāng)鄬訉?dǎo)水第53頁/共67頁第五十三頁，共68頁。第三章 地下水的賦存承壓斜地類型(lixng)：含水層尖滅第54頁/共67頁第五十四頁，共68頁。第三章 地下水的賦存2）補給(b j)與排泄方式補

24、給：大氣降水(jingshu)及地表水體入滲； 從其它含水層越流補給排泄(pixi)：泉；徑流；向其它含水層越流排泄(pixi)3）水質(zhì)：取決于埋藏條件及其與外界聯(lián)系的程度 與外界聯(lián)系愈密切，參加水循環(huán)愈積極，承壓水的水質(zhì)就愈接近于入滲的大氣降水與地表水，通常為含鹽量低的淡水。與外界聯(lián)系差，水循環(huán)緩慢，水的含鹽量就高。 承壓水不像潛水那樣容易污染，但是一旦污染后則很難使其凈化第55頁/共67頁第五十五頁，共68頁。4）等水壓(shu y)線圖（等測壓水位線圖）確定(qudng)承壓水的流向和水力梯度等測壓水位線圖通常(tngchng)要附以含水層頂板等高線圖，為了滿足打井取水等目的定義：將某一

25、承壓含水層測壓水位相等的各點連線第56頁/共67頁第五十六頁，共68頁。第57頁/共67頁第五十七頁，共68頁。第三章 地下水的賦存5）判斷承壓含水層和其它水體(shu t)的補給關(guān)系 任一承壓含水層接受其它水體(shu t)的補給必須同時具備兩個條件：其它水體（地表水，潛水或其它承壓含水層）的水位(shuwi)必須高出此承壓含水層的測壓水位(shuwi)其它水體與該含水層之間必須有聯(lián)系通道反之第58頁/共67頁第五十八頁，共68頁。第三章 地下水的賦存6）潛水含水層與承壓含水層在接受補給(b j)或進行排泄時對水量增減的反應(yīng)不同之處水量增加（接受補給）水量增加（接受補給）水量減少水量減少（進

26、行排泄）（進行排泄）潛水潛水含水層含水層潛水位抬高潛水位抬高、含水層厚度加大含水層厚度加大反之反之承壓承壓含水層含水層水的密度加大水的密度加大含水層骨架發(fā)生少量回彈，空含水層骨架發(fā)生少量回彈，空隙度增大隙度增大含水層厚度少量增加含水層厚度少量增加反之反之第59頁/共67頁第五十九頁，共68頁。第三章 地下水的賦存7）承壓含水層的貯水系數(shù) VS 潛水(qinshu)含水層的給水度定義：承壓含水層測壓水位下降（或上升）一個單位(dnwi)深度，單位(dnwi)水平面積含水層釋出（或儲存）的水的體積。第60頁/共67頁第六十頁，共68頁。第三章 地下水的賦存3.6 潛水與承壓水的相互(xingh)轉(zhuǎn)化第61頁/共67頁第