第一章地下水概論

第一節(jié)

地下水的賦存條件第二節(jié)

巖土的水理性質(zhì)第三節(jié)地下水的主要類型

第四節(jié)地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄第五節(jié)地下水的物理、化學(xué)性質(zhì)

地下水：埋藏於地表以下的各種形式的重力水。

第一節(jié)地下水儲(chǔ)存條件

一、巖土的空隙性

二、水在巖土中的賦存形式一、巖土的空隙性

巖土的空隙是複雜的，多種多樣的，為了研究空隙中地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)，把空隙按成因分成三類：(1)鬆散巖土中的孔隙(2)非可溶性堅(jiān)硬巖石中的裂隙(3)可溶性巖石中的溶隙不同類型空隙的性質(zhì)空隙孔隙裂隙溶隙空隙的形成鬆散沉積物中空隙相互連通並呈孔狀與裂隙成因有關(guān)：成巖裂隙、構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙可溶性巖石在含侵蝕性CO2的地下水作用下形成數(shù)量指標(biāo)孔隙度裂隙率巖溶率影響因素顆粒大小、排列形式、分選程度、顆粒形狀及膠結(jié)情況取決於裂隙成因巖石的可溶性、透水性；水的侵蝕性、流動(dòng)性差別分佈均勻、相互連通、各向異性不顯著不均勻、連通性差、各向異性顯著空隙大小懸殊、分佈極不均勻衡量孔隙多少的定量指標(biāo)：

式中:n—巖石的孔隙度；

Vn—巖石中孔隙的體積；

V—巖石總體積。孔隙度孔隙度大小的影響因素顆粒膠結(jié)情況分選程度顆粒的形狀顆粒之間的排列方式顆粒大小顆粒的排列方式等體積球作立方體排列，是最疏鬆排列n=47.64%

等體積球作四面體排列，是最緊密排列n=25.95%

顆粒大小

理論上講（等體積球），與顆粒大小無(wú)關(guān)，但實(shí)際上則無(wú)理想的等體積顆粒，大小並不相等，甚至大小懸殊。分選程度分選性越差，顆粒大小越懸殊，n則越??；反之則越大。

顆粒形狀形狀越不規(guī)則，棱角越明顯，排列越疏鬆，n越大。反之則越小。顆粒膠結(jié)程度膠結(jié)越好，n越小。反之則越大。特殊空隙的影響結(jié)構(gòu)性孔隙蟲(chóng)孔、根孔、乾裂縫等次生空隙因此，對(duì)粘性土，它們對(duì)n的大小影響很大，不可忽視。

衡量裂隙多少的定量指標(biāo)：

式中—巖石的裂隙率；

—巖石中裂隙的體積；

—巖石總體積。裂隙率衡量溶隙多少的定量指標(biāo)：

式中—巖石的巖溶率；

—巖石中溶隙或溶穴的體積；

—巖石總體積。巖溶率二、水在巖土中的賦存形式

按物理性質(zhì)可分為：

液態(tài)水：結(jié)合水、毛細(xì)水、重力水

氣態(tài)水固態(tài)水

礦物水：沸石水、結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水結(jié)合水毛細(xì)水依靠毛細(xì)力而保持在毛細(xì)空隙中的水，稱為毛細(xì)水。毛細(xì)空隙是巖土中的細(xì)小空隙，一般指直徑小於1mm的孔隙或?qū)挾刃§?.25mm的裂隙。概念毛細(xì)水支持毛細(xì)水懸掛毛細(xì)水

孔角毛細(xì)水存在於飽水帶以上並與地下水面相連的毛細(xì)空隙中的水。當(dāng)溫度低於0℃時(shí)冰結(jié)。存在於包氣帶並與地下水面不相連的毛細(xì)空隙中的水。呈“懸掛”狀態(tài)，經(jīng)蒸發(fā)後消失。顆粒與顆粒接觸處孔隙狹窄地方呈點(diǎn)滴狀態(tài)的水。結(jié)合緊密，不易移動(dòng)。第二節(jié)巖土的水理性質(zhì)

亦稱巖土的水文地質(zhì)性質(zhì)，它表示巖土控制水分活動(dòng)的性質(zhì)。水能否進(jìn)入空隙中，能否自由運(yùn)動(dòng)和能否被?。ㄅ牛┏龅鹊?。主要包括容水性、持水性、給水性、透水性。巖土的主要水理性質(zhì)名稱容水性給水性持水性透水性定義巖土能容納一定水量的性能飽水巖土在重力作用下所能自由排出水的性質(zhì)飽水巖土在重力釋水後仍能保持水的能力巖土允許重力水透過(guò)的能力影響因素空隙多少空隙大小、空隙多少與巖土顆粒大小有關(guān)（主要為結(jié)合水）空隙大小、巖土膠結(jié)意義巖土容納水的能力巖土中所能利用的水量

巖土中水的流動(dòng)特性

巖石容納一定水量的性能，用容水度表示：

式中—巖石的容水度；

—巖石中所容納水的體積；

—巖石總體積。

容水性

巖石依靠分子引力和毛細(xì)力，在重力作用下其巖石仍能保持一定水量的性質(zhì)，用持水度表示：

式中—巖石的持水度；

—巖石中所保持水的體積；

—巖石總體積。

持水性給水性

當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí)，其下降範(fàn)圍內(nèi)飽水巖石及相應(yīng)的支持毛細(xì)水帶中的水，在重力作用下，從原先賦存的空隙中釋出，這一現(xiàn)象稱為巖石的給水性。用給水度表示；

飽和巖土在重力作用下，釋出水的體積與巖石體積之比。定義：在單位水平面積巖層柱體中，當(dāng)潛水位下降一個(gè)單位時(shí)，在重力作用下釋放出來(lái)的水量。給水度HotTip三者之間的關(guān)係孔隙度給水度持水度含水層、隔水層飽水帶內(nèi)的巖土層按給水性和透水性好壞，分為含水層、隔水層。隔水層(aquifuge)含水層(aquifer)指能夠給出和透過(guò)相當(dāng)數(shù)量水的巖層。指不能給出也不能透過(guò)水，或給出與透過(guò)水的數(shù)量很小的巖層。隔水層中絕對(duì)不含水嗎？(TorF)含水層與隔水層123有儲(chǔ)水空間有儲(chǔ)存地下水的地質(zhì)構(gòu)造條件

有良好的補(bǔ)給水源和補(bǔ)給條件構(gòu)成含水層的條件含水層、隔水層好的含水層：高孔隙度+高滲透性如：沖積物、洪積物、石灰?guī)r、

砂巖隔水層：低滲透性如：葉巖和粘土第三節(jié)地下水主要類型A包氣帶水（含上層滯水）C承壓水

根據(jù)地下水的埋藏條件B潛水地下水分類A孔隙水C巖溶水

根據(jù)巖土空隙類型的不同B裂隙水包氣帶水

包氣帶：地下水面以上的巖土層，其空隙沒(méi)有被水充滿，部分空隙仍然包含著空氣。包氣帶水：儲(chǔ)存在包氣帶中的水。包氣帶水上層滯水

①分佈範(fàn)圍小，具有明顯局部性；②季節(jié)性變化大，雨季出現(xiàn)，旱季可能消失；③分佈區(qū)與補(bǔ)給、排泄區(qū)一致；④易受人類活動(dòng)的影響。當(dāng)包氣帶中存在局部的隔水層或弱透水層時(shí)，可在包氣帶中形成局部或暫時(shí)存在的重力水，即上層滯水。其特點(diǎn)為：潛水：埋藏在地表以下，飽水帶中第一個(gè)穩(wěn)定分佈的隔水層之上，具有自由水面的重力水。潛水水位埋深潛水含水層厚度潛水水位標(biāo)高潛水的特徵潛水在重力作用下，由潛水位較高處向較低處流動(dòng)潛水的水位、流量和化學(xué)成分都隨地區(qū)和時(shí)間的不同而變化潛水直接通過(guò)包氣帶與大氣水、地表水發(fā)生水力聯(lián)繫，所以氣象、水文因素對(duì)其動(dòng)態(tài)變化影響明顯潛水具有自由水面，積極參與水迴圈潛水的分佈區(qū)與補(bǔ)給區(qū)一致潛水的特徵

潛水面的形狀潛水面的表示方法：剖面圖和平面圖潛水水位等值線圖的用途

①確定潛水流向（水流流向垂直於等水位線，從水位高的地方流向水位低的地方）；②確定潛水的水力坡度；

③確定潛水與地表水的關(guān)係

④確定潛水埋藏深度及含水層厚度；

1、1965年漏斗範(fàn)圍（以770m水位線閉合面積）；2、1972年漏斗範(fàn)圍；3、1980年漏斗範(fàn)圍；4、1984年漏斗範(fàn)圍；5、2000年漏斗範(fàn)圍；6、地質(zhì)界線。太原盆地孔隙水系統(tǒng)深層水位下降漏斗演變圖

⑤瞭解地下水的變化趨勢(shì)。潛水水位等值線圖的用途

⑥在無(wú)地形因素影響的情況下，等水位線的疏密變化可以分析和推測(cè)含水層厚度或巖性的變化。

利用Q=K·I·F

a.巖性變化，當(dāng)Q、F為常量時(shí)，K變大則I變小。

b.厚度變化，當(dāng)Q、K，斷面寬一定時(shí)，則I變小，厚度變大。含水層巖性變化含水層厚度變化的影響地下水位的疏密變化潛水水位等值線圖的用途⑦規(guī)劃地下水給水工程的位置或確定其他工程施工是否要採(cǎi)取排水措施等。a.開(kāi)採(cǎi)井群及排水溝等要垂直地下水流向佈置。b.可根據(jù)地下水埋藏深度適當(dāng)確定排水溝的開(kāi)挖深度。

潛水水位等值線圖的用途承壓水：是充滿在兩個(gè)隔水層之間的含水層中具有靜水壓力的重力水。

承壓水位H：當(dāng)鑽孔打穿承壓含水層上覆隔水層時(shí)，開(kāi)始見(jiàn)到的水位，稱為初見(jiàn)水位。隨後承壓水就會(huì)在鑽孔內(nèi)上升到一定高度H，H稱為承壓水位。承壓水位是指承壓水面的海拔高度。承壓水頭h：承壓含水層頂板到承壓水面的高度。表示隔水頂板所受到的靜水壓力值。承壓水（Confinedaquifers）承壓水水位上升承壓水承壓水特徵thefirstthesecondtheforththethird它的分佈區(qū)與補(bǔ)給區(qū)是不一致的。承壓水水質(zhì)變化很大，淡水、鹵水都有。水體承受靜水壓力，具有承壓性。埋藏深度較大，水位、水量、水溫、水質(zhì)等受水文氣象因素、人為因素及季節(jié)變化影響小。特征確定承壓水的流向；確定承壓水的水力坡度；確定承壓水的承壓水頭。

承壓水水位等值線圖的用途第四節(jié)地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄地下水的補(bǔ)給

地下水埋藏、分佈，補(bǔ)給、徑流和排泄條件，水質(zhì)和水量及其形成地質(zhì)條件等的總稱。

水文地質(zhì)條件地下水的補(bǔ)給含水層或含水系統(tǒng)從外界獲得水量的作用過(guò)程稱作補(bǔ)給。

補(bǔ)給的研究包括

補(bǔ)給來(lái)源影響補(bǔ)給的因素補(bǔ)給量地下水的補(bǔ)給地下水補(bǔ)給

來(lái)源大氣降水人工補(bǔ)給地表水其他含水層或含水系統(tǒng)的水一、大氣降水對(duì)地下水的補(bǔ)給

一般情況下，入滲補(bǔ)給含水層的水量?jī)H占降水量的20～50%，其餘的水量通過(guò)各種途徑耗失了。年降水量補(bǔ)給地下水的量(mm/a)影響大氣降水補(bǔ)給地下水的因素植被降水強(qiáng)度和降水歷時(shí)降水量地下水埋深包氣帶巖性地形雨前土壤含水量二、地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給河水補(bǔ)給地下水時(shí)，補(bǔ)給量的大小取決於下列主要因素：透水河床長(zhǎng)度與浸水周界（相當(dāng)於一個(gè)過(guò)水?dāng)嗝妫┖哟餐杆裕B透?jìng)S數(shù)）河水位與地下水位的高差（影響水力梯度）河床過(guò)水時(shí)間人為因素的影響，如河邊取水，加大了水力梯度地下水與地表水之間的補(bǔ)排關(guān)係地下水與地表水之間的補(bǔ)排關(guān)係大氣降水與地表水對(duì)地下水的補(bǔ)給特徵對(duì)比補(bǔ)給來(lái)源

大氣降水

地表水空間分佈面狀補(bǔ)給，範(fàn)圍普遍且較均勻線狀補(bǔ)給，局限於地表水體周邊時(shí)間分佈持續(xù)時(shí)間有限持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，或是經(jīng)常性的三、含水層之間的補(bǔ)給

承壓含水層與潛水含水層之間存在水頭差，就一定發(fā)生越流。（TorF）

當(dāng)兩個(gè)含水層之間存在水頭差，且有聯(lián)繫的通道，則水頭較高的含水層便補(bǔ)給水頭較低者。

承壓水補(bǔ)給潛水潛水補(bǔ)給承壓水含水層之間的補(bǔ)給含水層通過(guò)導(dǎo)水?dāng)鄬影l(fā)生水力聯(lián)繫鬆散沉積物中含水層通過(guò)“天窗”

及越流發(fā)生水力聯(lián)繫含水層通過(guò)鑽孔發(fā)生水力聯(lián)繫四、人工補(bǔ)給

修建灌溉工程以及對(duì)淺層地下水採(cǎi)用地面、河渠、坑塘蓄水滲補(bǔ)，對(duì)深層地下水採(cǎi)用井、孔灌注等方式專門進(jìn)行地下水人工補(bǔ)給等人類活動(dòng)也會(huì)增加地下水的補(bǔ)給。

地下水的排泄

地下水通過(guò)泉（點(diǎn)狀排泄）、向河流泄流（線狀排泄）及蒸發(fā)（面狀排泄）等形式向外界排泄。還有越流、地下水的開(kāi)採(cǎi)。含水層失去水量的作用過(guò)程稱作排泄。排泄的研究包括排泄去路及方式、影響排泄的因素及排泄量。123泉一、泉

泉是地下水的天然露頭。泉僅僅根據(jù)泉口的水是否冒湧來(lái)判斷是上升泉或下降泉，那是不合適的。上升泉：承壓水的天然露頭。地下水在靜水壓力作用下，上升並溢出地表的泉，由承壓水補(bǔ)給。根據(jù)補(bǔ)給泉的含水層的性質(zhì)下降泉：地下水受重力作用自由流出地表的泉。由潛水或上層滯水補(bǔ)給。泉的分類溢出泉接觸泉根據(jù)出露原因侵蝕泉斷層泉a、b侵蝕（下降）泉；c接觸（下降）泉；d、e、f、g溢出泉；h侵蝕（上升）泉;i斷層泉；j接觸泉泉泉黑虎泉出流標(biāo)高為27.50m黑虎泉“天下第一泉”趵突泉的出流標(biāo)高為26.80m趵突泉晉祠泉晉祠泉老忠實(shí)泉(OldFaithfulGeyser)：

100多年來(lái)，每65分鐘噴5分鐘左右，高度30多m。老忠實(shí)泉

地下水有時(shí)也集中排泄於河底、湖底或海底，這類水下泉與一般泉的區(qū)別是出露於水下而不在地面。

如：大連金州海中龍眼、龍王廟大泉、大黑石海底大泉等不斷地以泉的方式排泄入海。泉河水與地下水之間的聯(lián)繫狀況潛水與河水無(wú)直接水力聯(lián)繫

潛水與河水有週期性直接水力聯(lián)繫

潛水與河水有直接水力聯(lián)繫

承壓水與河水有直接水力聯(lián)繫

二、泄流泄流

多數(shù)情況下，地下水是分散排入地表水體的。當(dāng)河流切割含水層時(shí)，地下水沿河呈線狀排泄。

常年有水的河流，枯水季節(jié)河水流量全由地下水泄流供給，汛期主要由流域內(nèi)降水彙聚形成，同時(shí)也可能包含部分泄流水量。泄流量的影響因素地下水位與河水位的高差河床切入含水層的深度與長(zhǎng)度等因素含水層的透水性能地下水的蒸發(fā)排泄土面蒸發(fā)葉面蒸發(fā)地下水沿毛細(xì)孔隙上升，在潛水面之上形成一個(gè)毛細(xì)水帶。當(dāng)潛水埋深不大時(shí)，毛細(xì)水帶上緣離地面較近，大氣相對(duì)溫度較低時(shí)，毛細(xì)彎液面上的水不斷由液態(tài)轉(zhuǎn)為氣態(tài)，逸入大氣。潛水則源源不斷地通過(guò)毛細(xì)作用上升補(bǔ)給，使蒸發(fā)不斷進(jìn)行。蒸發(fā)排泄影響土面蒸發(fā)的主要因素潛水埋深愈淺，土面蒸發(fā)愈強(qiáng)烈。氣候愈乾燥，相對(duì)濕度愈小，土面蒸發(fā)便愈強(qiáng)烈。氣候潛水埋深包氣帶巖性包氣帶巖性主要通過(guò)其對(duì)毛細(xì)上升高度與速度的控制影響潛水蒸發(fā)。粉質(zhì)亞砂土、粉砂等組成的包氣帶，潛水蒸發(fā)最強(qiáng)烈。潛水蒸發(fā)量與水位埋深關(guān)係曲線地下水的徑流地下水由補(bǔ)給處流向排泄處的作用過(guò)程稱作徑流。研究地下水徑流包括徑流方向、徑流強(qiáng)度及徑流量等。補(bǔ)給排泄連接補(bǔ)給與排泄的中間環(huán)節(jié)，將地下水的水量與鹽量由補(bǔ)給處傳輸?shù)脚判固?，從而影響含水層或含水系統(tǒng)水量與水質(zhì)的時(shí)空分佈。徑流

總體上講，地下水的徑流受地形控制，由高處流向低處。

徑流方向洪積扇的地下徑流示意圖

沿?cái)鄬恿鲃?dòng)徑流方向徑流強(qiáng)度含水層的徑流強(qiáng)度，也就是地下水的流動(dòng)速度。其大小與含水層的透水性，補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)之間的水位差成正比；與補(bǔ)給區(qū)到排泄區(qū)之間的距離成反比。概念可用地下徑流模數(shù)（或稱地下徑流率）和地下徑流係數(shù)來(lái)表示，地下徑流模數(shù)（M）表示每平方公里含水層面積上的徑流量，其物理意義與運(yùn)算式和河流徑流模數(shù)完全一致，其值的大小可以反映某一地區(qū)地下徑流量的豐欠程度，所以是評(píng)價(jià)地下水資源的一個(gè)重要參數(shù)。地下徑流量徑流量徑流模數(shù)

—地下水徑流量；

—含水層面積。第五節(jié)地下水的物理、化學(xué)性質(zhì)一、地下水的物理性質(zhì)

指地下水的溫度、顏色、透明度、氣味、味道、比重、導(dǎo)電性與放射性等。地下水的物理、化學(xué)性質(zhì)二、地下水的化學(xué)成分1、氣體：O2、N2、H2S及CO22、離子：常見(jiàn)的七大離子為Cl-

、SO42-、HCO3-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+。地下水的物理、化學(xué)性質(zhì)三、地下水的化學(xué)性質(zhì)

地下水的化學(xué)性質(zhì)主要是指地下水的酸鹼度、礦化度、硬度和侵蝕性?？偟V化度地下水中所含各種離子、分子與化合物的總量稱為總礦化度，簡(jiǎn)稱礦化度，以每升水中所含克數(shù)(g/L)表示。酸鹼性地下水硬度取決於水中Ca2+、Mg2+的含量。取決於水中的氫離子的濃度，用pH值表示。地下水的化學(xué)成分分析簡(jiǎn)分析：可在野外就地進(jìn)行，水樣數(shù)量多，分析專案少，當(dāng)精度要求不高時(shí)，但要求快而及時(shí)時(shí)採(cǎi)用。全分析：精度要求相對(duì)高些，實(shí)驗(yàn)室分析。專門性分析：試具體任務(wù)要求而定。地下水開(kāi)采與水位降落漏斗補(bǔ)給與開(kāi)採(cǎi)條件下的地下水運(yùn)動(dòng)第一節(jié)基本定律多孔介質(zhì)的基本概念有空隙的巖土。廣義上包括孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)和巖溶不十分發(fā)育的由石灰?guī)r和白雲(yún)巖組成的介質(zhì)，統(tǒng)稱為多孔介質(zhì)。多孔介質(zhì)

地下水在巖石空隙或多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)是在彎曲的通道中，運(yùn)動(dòng)軌跡在各點(diǎn)處不等。為了研究地下水的整體運(yùn)動(dòng)特徵，引入滲流的概念。（a）實(shí)際滲透(b)假想滲流滲流的概念滲流（seepageflow）滲流場(chǎng)（flowdomain）

具有實(shí)際水流的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（流量、水頭、壓力、滲透阻力），並連續(xù)充滿整個(gè)含水層空間的一種虛擬水流；是用以代替真實(shí)地下水流的一種假想水流。

假想水流所佔(zhàn)據(jù)的空間區(qū)域，包括空隙和巖石顆粒所占的全部空間。滲流的概念thefirstthesecondtheforththethird充滿含水層空隙空間和巖石顆粒所佔(zhàn)據(jù)的空間通過(guò)任一斷面的流量及任一點(diǎn)的壓力或水頭與實(shí)際水流相同假想水流的性質(zhì)與真實(shí)地下水流相同運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力與實(shí)際水流所受阻力相等特點(diǎn)滲流的特點(diǎn)一、地下水水流狀態(tài)分類二維流（平流）一維流（單向流）按流向按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)按運(yùn)動(dòng)要素三維流（空間流）紊流層流非穩(wěn)定流穩(wěn)定流地下水水流狀態(tài)分類穩(wěn)定流地下水運(yùn)動(dòng)要素（水頭、滲透速度、水力梯度、滲透流量等）不隨時(shí)間變化而變化。Laminarflow(層流)Turbulentflow(紊流)二、達(dá)西定律滲透?jìng)S數(shù)數(shù)值的大小只取決於含水介質(zhì)的特徵。(TorF)1856年法國(guó)工程師達(dá)西（Darcy）

Q=K(h/L)AV=KI

式中：K--滲透?jìng)S數(shù)；

Q--滲透流量；

V--滲透速度；

I=h/L，水力坡度（滲透途徑中單位長(zhǎng)度的水頭損失）；

A--多孔介質(zhì)垂直水流方向的總面積。滲透?jìng)S數(shù)—重要的水文地質(zhì)參數(shù)V

=

KI當(dāng)I=1

時(shí)，K

=

V

K

數(shù)值上是當(dāng)I=1時(shí)的滲透流速；量綱[L/T]；常用單位cm/s；m/d。滲透?jìng)S數(shù)與哪些因素有關(guān)呢？

K=f(孔隙大小、多少、液體性質(zhì))水力坡度大小等於水頭梯度I=dH/dn，方向沿著等水頭線的法線方向指向水頭降低的方向的向量定義為水力坡度，記為J。滲透流速與實(shí)際流速的關(guān)係：達(dá)西定律的應(yīng)用條件應(yīng)用條件：Re<1-10的層流。三、含水層介質(zhì)特徵

均質(zhì)(homogeneousmedium)：K在巖層中處處相等，不隨空間變化。非均質(zhì)(inhomogeneousmedium)：K在巖層中隨空間位置變化而改變。各向同性介質(zhì)(isotropicmedium)：K不隨滲流方向改變。各向異性介質(zhì)(anisotropicmedium)：K隨水流方向改變。可任意組合成四種介質(zhì)：均質(zhì)各向同性均質(zhì)各向異性非均質(zhì)各向同性非均質(zhì)各向異性第二節(jié)地下水非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)

的基本微分方程

源項(xiàng)表示在垂直方向上有水流入含水層，此時(shí)W為正；匯項(xiàng)指在垂直方向上有水流出含水層，此時(shí)W為負(fù)。一潛水非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的基本微分方程二、承壓水非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的基本微分方程

上式即為承壓水平面二維流微分方程，該方程是研究承壓水含水層中地下水運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，反映了承壓水含水層中地下水運(yùn)動(dòng)的品質(zhì)守恆關(guān)係，表明單位時(shí)間流入、流出單位體積含水層的水量差等於同一時(shí)間內(nèi)單位體積含水層彈性釋放（或貯存）的水量。

三、幾個(gè)重要的水文地質(zhì)參數(shù)T=KM稱導(dǎo)水系數(shù)，它的物理含義是表示水力坡度等於1時(shí)，通過(guò)整個(gè)含水層厚度上的單寬流量。承壓水：壓力傳導(dǎo)係數(shù)潛水：水位傳導(dǎo)係數(shù)水文地質(zhì)參數(shù)

彈性儲(chǔ)水（釋水）係數(shù)表示面積為一個(gè)單位面積，厚度為含水層全厚度M的含水層柱體中，當(dāng)水頭上升（降低）一個(gè)單位時(shí)彈性儲(chǔ)存（釋放出來(lái)）的水量。彈性儲(chǔ)水（釋水）係數(shù)**範(fàn)圍：n×10-3～

n×10-5

範(fàn)圍：0.05～0.30集水建築物可分為水準(zhǔn)集水建築物（排水溝、集水管、集水廊道等）和垂直集水建築物（鑽孔、水井、豎井等）。水井（waterwell）是常用的垂直集水建築物，用以開(kāi)採(cǎi)、排泄地下水。

第三節(jié)地下水向井的運(yùn)動(dòng)

一地下水向井的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)管井（pipewell）是直徑通常小於0.5m、深度比較大、採(cǎi)用鑽機(jī)開(kāi)鑿的水井。按井徑大小和成井方法

筒井是直徑通常大於0.5m甚至數(shù)米、深度比較淺、通常用人工開(kāi)挖的水井。水井分類完整井水井打穿整個(gè)含水層，而且在含水層的厚度都下了濾水管。根據(jù)揭露含水層的程度和進(jìn)水條件非完整井水井只打穿部分含水層，或只在部分含水層中下了濾水管，其餘下封閉管的，叫非完整井。水井分類潛水井(wellinaphreaticaquifer)

揭露潛水含水層的水井。又稱無(wú)壓井。按揭穿含水層的類型

承壓水井(wellinaconfinedaquifer)

揭露承壓含水層的水井。又稱有壓井。當(dāng)水頭高出地面自流時(shí)又稱為自流井（artesianwell,lowingwell）水井分類抽水井（pumpingwell）是從井中抽取地下水的水井。按井工作的方式

注水井（injectionwell）是將水注入地下的水井。水井分類

實(shí)際上，水井類型可交叉命名，如承壓水完整井、潛水非完整井等。單井按井工作時(shí)相互影響的程度干擾井水井分類井流運(yùn)動(dòng)

基本概念

水位降深

(drawdown)

從井中抽水時(shí)，井周圍含水層中的地下水向井中運(yùn)動(dòng)，井中和井附近的水位降低。降深亦即抽水井及其周圍某時(shí)刻的水頭比初始水頭的降低值。

水位降落漏斗（coneofdepression）

水位降深S在不同的位置上是不同的，井中心降深最大，離井越遠(yuǎn)，降深越小，抽水井周圍總體上形成的漏斗狀水頭下降區(qū)；亦即由抽水（排水）而形成的漏斗狀的水頭（水位）下降區(qū)，稱為降落漏斗（coneofdepression）。

影響半徑

(radiusofinfluence)

是從抽水井到實(shí)際觀測(cè)不到水位降深處的徑向距離。裘布依公式

為地下水流向井孔的平面穩(wěn)定流公式。其假定條件為：1、含水層均質(zhì)、各向同性、等厚、水準(zhǔn)；2、地下水呈層流運(yùn)動(dòng)、符合達(dá)西定律、處?kù)斗€(wěn)定狀態(tài)；3、地下水靜止水位為水準(zhǔn)的；4、抽水井具有圓柱形定水頭邊界；5、含水層頂、底板隔水，無(wú)越流存在。潛水完整井穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)承壓水完整井穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)滲透?jìng)S數(shù)K的求法潛水完整井承壓水完整井二、地下水向井的非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)

泰斯公式地下水流向井的平面非穩(wěn)定流公式其假定條件為：1、含水層均質(zhì)、各向同性、等厚、水準(zhǔn)無(wú)限分佈；2、地下水呈層流運(yùn)動(dòng)；3、無(wú)垂向補(bǔ)給；4、初始靜止水位水準(zhǔn)；5、完整井定流量抽水，井徑無(wú)限小。Theis數(shù)學(xué)模型

*承壓水完整井非穩(wěn)定流運(yùn)動(dòng)

式中：W(u)—井函數(shù)；W(u)～u曲線，成為泰斯標(biāo)準(zhǔn)曲線。典型標(biāo)準(zhǔn)曲線（理論曲線）

雅柯布（Jacob）公式

當(dāng)u≤0.01時(shí)，泰斯公式可近似表達(dá)為：三、水文地質(zhì)參數(shù)的確定

按定流量Q抽水，記錄不同時(shí)刻水位降深值St（分）1351015203060……s（米）0.51.01.31.5……

由這些資料可推求承壓含水層參數(shù)：T、μ*1、配線法（泰斯圖解法）2、直線法（雅柯布圖解法）1、配線法

第一步：先在雙對(duì)數(shù)紙上作出w(u)～1/u曲線（a），構(gòu)成所謂典型標(biāo)準(zhǔn)曲線（理論曲線），或稱為量板。第二步：在同一比例尺的透明雙對(duì)數(shù)紙上作s~t曲線（b）（資料曲線）；第三步：將s~t曲線重疊在w(u)～1/u曲線圖上，保持兩座標(biāo)相互平行，並上、下、左、右移動(dòng)，直至s~t曲線及可能多的部分與標(biāo)準(zhǔn)曲線的某一部分相重合；第四步：在兩曲線重合的部分選取一個(gè)適宜的點(diǎn)M，並記下對(duì)應(yīng)於該點(diǎn)的w（u）、1/u、s、t值。第五步：將w（u）、1/u、s、t，值代入泰斯公式，則得：T=w(u)×Q/4s；*=4Tt×u/r2。配線法

直線法（雅柯布圖解法）條件：u<0.01167interceptslope當(dāng)s=0直線法

第四節(jié)地下水動(dòng)態(tài)地下水動(dòng)態(tài)是指地下水位、水量、水質(zhì)和水溫等要素隨時(shí)間和空間變化的現(xiàn)象和過(guò)程。自然因素氣候因素水文因素土壤、生物因素地下水開(kāi)採(cǎi)地下水回灌基本因素人為因素地質(zhì)因素一影響地下水動(dòng)態(tài)的基本因素氣候因素影響降水的形式、蒸發(fā)強(qiáng)度、淺層地下水水溫。直接影響地下水的補(bǔ)給與排泄，從而影響地下水動(dòng)態(tài)。降水和蒸發(fā)氣溫氣壓對(duì)潛水位產(chǎn)生偽變化。潛水位變動(dòng)伴隨的相應(yīng)潛水儲(chǔ)存量的變化為真變化；不反映潛水水量增減的潛水位變化，為偽變化。

降水對(duì)地下水位動(dòng)態(tài)的影響水文因素

地表水體補(bǔ)給地下水而引起地下水位抬升時(shí)，隨著遠(yuǎn)離河流，水位變幅減小，發(fā)生變化的時(shí)間滯後。河水對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響一般為數(shù)百米到數(shù)公里，在此範(fàn)圍外，主要受氣候因素的影響。濱海地區(qū)海水潮汐的影響，使地下水位呈現(xiàn)一天兩次升降的週期性變化。地質(zhì)因素

巖性的影響：給水度、滲透?jìng)S數(shù)；構(gòu)造因素是一個(gè)區(qū)域性的影響因素；地震、火山活動(dòng)的影響是短期影響。在震前地下水位急劇上升、下降、冒泡等，甚至震前地下水化學(xué)成分也會(huì)改變。土壤和生物因素

土壤的影響主要表現(xiàn)為對(duì)潛水化學(xué)成分的改變；生物的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

——植物蒸騰對(duì)潛水動(dòng)態(tài)的影響；

——

細(xì)菌對(duì)地下水化學(xué)成分的影響。地下水開(kāi)採(cǎi)人為因素地下水回灌開(kāi)採(cǎi)對(duì)地下水位動(dòng)態(tài)的影響二、地下水的動(dòng)態(tài)觀測(cè)1、水位觀測(cè)2、開(kāi)採(cǎi)量觀測(cè)3、水溫觀測(cè)4、水質(zhì)觀測(cè)地下水水位的觀測(cè)地下水水質(zhì)取樣地下水水位、水溫的觀測(cè)不同含水層地下水水位的動(dòng)態(tài)觀測(cè)地下水水位的動(dòng)態(tài)觀測(cè)地下水水位的動(dòng)態(tài)觀測(cè)地下水水質(zhì)的動(dòng)態(tài)觀測(cè)大連海水入侵程度圖

198819942002三、地下水的動(dòng)態(tài)類型1、滲入—蒸發(fā)型2、滲入—徑流型3、滲入—蒸發(fā)、徑流型地下水的動(dòng)態(tài)類型滲入—蒸發(fā)型

分佈在乾旱、半乾旱的平原或山間盆地地區(qū)。補(bǔ)給：降水、地表水入滲（但不豐沛）徑流：微弱排泄：蒸發(fā)為主動(dòng)態(tài)特徵：年水位變幅小而均勻；水質(zhì)季節(jié)變化明顯，長(zhǎng)期地使地下水不斷向鹽化方向發(fā)展，土壤易鹽漬化。

滲入—徑流型

分佈在山前或山區(qū)。降水與地表水入滲補(bǔ)給豐沛，徑流強(qiáng)烈，蒸發(fā)微弱。動(dòng)態(tài)特徵：年水位變幅大而不均（由分水嶺到排泄區(qū)，年水位變幅由大而?。凰|(zhì)季節(jié)變化不明顯，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看地下水不斷趨向淡化。地下水的動(dòng)態(tài)類型第一節(jié)

鬆散沉積層中的地下水

孔隙水孔隙水

孔隙水：存在於巖層孔隙中的地下水。最常見(jiàn)的孔隙水埋藏於鬆散的沉積物中，例如洪積、沖積、湖積和冰積物中。灤河沖積物孔隙水特點(diǎn)不同地貌單元和成因類型的第四紀(jì)沉積物中有不同的地下水特徵。其優(yōu)點(diǎn)是：分佈普遍，埋藏較淺，易於開(kāi)採(cǎi)等。自然條件下呈層流，符合達(dá)西定律。在空間上呈連續(xù)、均勻和層狀分佈，同一含水層中的水具有統(tǒng)一的地下水面。洪積物中的地下水

山區(qū)河道進(jìn)入開(kāi)闊的平原時(shí)，水流分散，流速減小，河水由山區(qū)攜帶的石塊泥沙，逐漸沉積，形成一個(gè)從山口起向平原展開(kāi)的緩緩傾斜的扇狀地形，稱為洪積扇。如北京、包頭、呼和浩特。大洪積扇的地下水量十分豐富，是城市工業(yè)和農(nóng)田供水的重要水源地。渭幹河在天山南坡形成的洪積扇洪積扇洪積扇水文地質(zhì)剖面示意圖

水文地質(zhì)帶地下水深埋帶（鹽分溶濾帶、徑流帶）

1、位於洪積扇的上部,沉積物多為礫石，卵石等,潛水埋深大；2、地形坡度陡，因而水力坡度大，徑流強(qiáng)，水準(zhǔn)排泄；3、降水、地表水和山區(qū)基巖裂隙水補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)變化大；4、含水層厚度大,透水性強(qiáng)；5、化學(xué)成分以溶濾作用為主，HCO3—Ca型水。根據(jù)洪積扇中地下水埋深、徑流條件以及水化學(xué)特徵，分三個(gè)水文地質(zhì)帶：

地下水溢出帶（鹽分過(guò)路帶）1、位於洪積扇的中下部,地形變緩、沉積顆粒變細(xì)、透水性變差，地下水徑流受阻，潛水雍高而接近地表，形成泉或沼澤；2、水準(zhǔn)和垂直排泄；3、接受降水與上游潛水的補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)變??；4、出現(xiàn)粘性土或夾層，滲透性減?。?、由於蒸發(fā)，TDS

增大，HCO3-SO4→SO4-HCO3

水文地質(zhì)帶

地下水下沉帶（垂直交替帶、鹽分堆積帶）

1、位於洪積扇的下部,沉積顆粒更細(xì),並有淤泥質(zhì)沉積;2、由於蒸發(fā)和地表水的排泄，潛水埋深增大,垂直排泄為主；3、上部潛水接受降水補(bǔ)給，下部承壓水接受前兩個(gè)帶補(bǔ)給；4、地形坡度更為平緩,徑流條件很差；5、上部潛水濃縮作用加強(qiáng)，TDS增大,SO4-CL型水或CL-SO4型水；

水文地質(zhì)帶

總體規(guī)律

由山口向平原（盆地），由於水動(dòng)力條件控制著沉積作用，洪積扇顯示良好的地貌巖性分帶：地貌上坡度由陡變緩，巖性上由粗變細(xì)。從而決定了巖層透水性由好到差，地下水位埋深由大到小，補(bǔ)給條件由好到差；隨之，排泄由徑流為主轉(zhuǎn)化到以蒸發(fā)為主，水化學(xué)作用由溶濾到濃縮，礦化度由小到大，水化學(xué)類型產(chǎn)生相應(yīng)變化；地下水位的變動(dòng)也由大到小。

注意點(diǎn)1、典型的洪積扇形成於乾旱半乾旱地區(qū)的山前地帶；上述分帶是單就某一時(shí)期形成的洪積扇而言，若存在多期洪積扇的相互疊置、串聯(lián)等，則地下水分佈規(guī)律將複雜化；2、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。洪積扇裙沖積物中的地下水

沖積物是經(jīng)常性水流形成的堆積物。即河流沉積作用形成的堆積物。河流上、中、下游沉積特徵不同，因而沖積物的水文地質(zhì)特徵也不同。河流水動(dòng)力和沖積物特徵河流上游山區(qū)河谷沖積層中的地下水河床狹窄，縱坡降大，水流急，沖積物的數(shù)量和規(guī)模均很小，漫灘和階地不發(fā)育。地下水特徵卵礫石層的透水性強(qiáng)，因而補(bǔ)給與排泄條件好。主要是降水和基巖裂隙水補(bǔ)給，徑流排泄。地下水與河水水力聯(lián)繫密切，水質(zhì)與河水接近，為HCO3—Ca型水。水量小，僅可作為小型供水水源。地下水特徵沖積物特徵河流中游半山區(qū)河谷沖積層中地下水漫灘與階地發(fā)育，且呈“二元結(jié)構(gòu)”構(gòu)成一個(gè)含水系統(tǒng)，下部砂礫石層微承壓。大氣降水、基巖裂隙水、地表河流補(bǔ)給；徑流弱；徑流和蒸發(fā)排泄，枯水期泄流。砂礫石層的地下水量豐富，埋藏淺，是良好供水水源。低礦化淡水。沖積物的二元結(jié)構(gòu)二元相結(jié)構(gòu)因分佈範(fàn)圍大、土層厚，易接受地表水和降水入滲補(bǔ)給，水量豐富，易開(kāi)採(cǎi)，水質(zhì)好。上層河漫灘相沉積：細(xì)粒、亞粘土和亞砂土，透水性較差下層河床相沉積：粗粒的砂層或砂礫石，透水性好，具有承壓性質(zhì)。沖積物的

二元結(jié)構(gòu)典型的二元結(jié)構(gòu)沖積物特點(diǎn)地下水特徵河流下游沖積平原中的地下水沉積厚度小，規(guī)模小。具“二元結(jié)構(gòu)”，含水層以砂礫石層為主，微承壓。

埋藏淺，上部潛水，下部微承壓水。沖積物厚度大，顆粒細(xì)，巖性複雜，南北方差異大。南方?jīng)_積平原：如長(zhǎng)江、珠江、錢塘江等下游沖積平原。沖積物特徵

北方?jīng)_積平原：如黃河下游沖積平原沉積厚度和規(guī)模較大。平面上，同一期的沖積物粗細(xì)顆粒呈帶狀有規(guī)律分佈；多期沖積層交叉疊置，使巖性變化複雜化。剖面上，“二元結(jié)構(gòu)”不發(fā)育。地下水特徵北方?jīng)_積平原：如黃河下游沖積平原潛水，埋深由現(xiàn)代河道或近期古河道向河間窪地或?yàn)I海方向變淺。大氣降水、地表水補(bǔ)給；近河道處徑流排泄，河間窪地處蒸發(fā)排泄為主。水量豐富，特別是河床處。水質(zhì)：河道附近好，自兩側(cè)向河間窪地方向TDS增大；往往在局部存在一般認(rèn)為是Q3晚期乾旱氣候下大陸鹽化作用形成的鹹水層（TDS＞2g/L）。河流沖積平原灤河的沖積物第二節(jié)

非可溶性基巖中的地下水

裂隙水裂隙水

成巖裂隙水 、構(gòu)造裂隙水、風(fēng)化裂隙水裂隙的發(fā)育與裂隙水裂隙的發(fā)育黃山黃山千山裂隙介質(zhì)的特點(diǎn)

裂隙發(fā)育的不均勻性和方向性，使裂隙介質(zhì)具有明顯的不均勻性和各向異性。

裂隙一般隨深度增加，數(shù)量減少，使裂隙介質(zhì)的滲透性隨深度增加而減弱。thefirstthesecondtheforththethird滲透性具有不均勻性和各向異性運(yùn)動(dòng)性質(zhì)十分複雜埋藏分佈不均勻形態(tài)多種多樣：面狀、層狀、脈狀特征裂隙水的一般特點(diǎn)

分類成因不同分為成巖過(guò)程中形成成巖裂隙水；經(jīng)歷構(gòu)造變動(dòng)產(chǎn)生構(gòu)造裂隙水；風(fēng)化作用可形成風(fēng)化裂隙水。分類面狀裂隙水層狀裂隙水脈狀裂隙水根據(jù)其埋藏分佈的特徵，將裂隙水劃分為三種類型：面狀裂隙水分佈在各種基巖表部的風(fēng)化裂隙中風(fēng)化裂隙水的分佈富集主要受巖性,氣候和地形條件等因素的控制。層狀裂隙水近似水準(zhǔn)蓄水構(gòu)造中的地下水當(dāng)透水巖層夾有相對(duì)隔水巖層，則將阻礙地下水向深處滲流，而滯留於隔水層之上，從而形成近似水準(zhǔn)的蓄水構(gòu)造。層狀裂隙水單斜蓄水構(gòu)造中的地下水單斜蓄水構(gòu)造中地下水的富集條件，決定於巖層產(chǎn)狀與地形之間的組合關(guān)係。層狀裂隙水褶皺蓄水構(gòu)造中的地下水主要形成於沉積巖區(qū)，在層狀或似層狀的火山巖地區(qū)和副變質(zhì)巖地區(qū)也有分佈。其蓄水條件是在褶皺構(gòu)造中，同時(shí)埋藏有透水巖層和相對(duì)隔水巖層。分為向斜蓄水構(gòu)造、背斜蓄水構(gòu)造。向斜蓄水構(gòu)造

承壓水向斜蓄水構(gòu)造

向斜山嶺：裙曲平緩，地形為山嶺。地下水從含水層出露較高的一翼接受補(bǔ)給，向出露較低的一翼彙集，在出露標(biāo)高最低處排泄。特徵為：高翼補(bǔ)給，低翼排泄，中部單向徑流，最富水部位在翼部排泄區(qū)附近。承壓水向斜蓄水構(gòu)造向斜凹陷軸部含水層埋藏較深，透水性差，上覆有巨厚的隔水層，地下水不能在軸部排泄，也很難從一翼向另一翼排泄。而是從翼部含水層出露區(qū)接受補(bǔ)給，達(dá)到飽和後，向切割含水層最深的河谷排泄。排泄在向斜翼部，補(bǔ)給區(qū)附近地勢(shì)最低的地方。潛水向斜蓄水構(gòu)造

含水層之上沒(méi)有隔水層覆蓋的向斜，稱為潛水盆地。地下水不具有承壓性質(zhì)，易於接受補(bǔ)給，排泄條件取決於向斜含水層被河谷切割的程度。切割愈深，愈易排泄。背斜蓄水構(gòu)造

背斜軸部張裂隙帶富水：背斜軸部張裂隙發(fā)育，構(gòu)成蓄水空間，兩翼及地下深處巖石透水性弱，構(gòu)成相對(duì)隔水邊界，從而形成張裂隙富水帶。背斜軸部含水層富水

背斜軸部含水層富水：背斜剝蝕後，軸部強(qiáng)透水巖層出露地表，兩翼被不透水或弱透水巖層覆蓋，構(gòu)成阻水邊界，形成軸部富水層或富水帶。翼部富水的背斜山嶺

當(dāng)背斜兩翼埋藏有時(shí)代較新的透水巖層和隔水巖層時(shí)，則透水巖層中可蓄積地下水，形成背斜翼部富水構(gòu)造。背斜傾沒(méi)端富水

傾伏背斜的傾沒(méi)端，張裂隙發(fā)育，有良好的富水條件，如果地形低窪，即可形成富水帶，尤其在傾沒(méi)端埋藏有強(qiáng)透水巖層時(shí)，富水更強(qiáng)。脈狀裂隙水

埋藏於構(gòu)造裂隙帶中的水稱為脈狀裂隙水。同一含水帶中地下水的埋藏具有不均勻性，當(dāng)斷裂帶通過(guò)脆性巖石時(shí)，裂隙發(fā)育，巖石破碎，通常是含水的；當(dāng)通過(guò)塑性泥巖時(shí)，裂隙不發(fā)育並被泥質(zhì)充填，形成微弱的含水層或起隔水作用。斷裂蓄水構(gòu)造的富水部位ABDC角礫巖、壓碎巖帶富水?dāng)鄬佑绊憥Ц凰當(dāng)鄬咏粎R帶富水?dāng)鄬訋r塊富水裂隙水的井位確定第三節(jié)可溶性基巖中的地下水

巖溶水

巖溶水可溶性巖石在水的作用下形成的溶蝕地貌現(xiàn)象。儲(chǔ)存於可溶性巖層中的溶蝕洞穴和裂隙中的水。巖溶巖溶水巖溶發(fā)育的影響因素巖石的可溶性巖石的透水性

水的侵蝕性

水的流動(dòng)性湖山灰?guī)r溶隙巖溶落水洞地下暗河-本溪水洞巖溶水分布巖溶水的垂直分帶1-溶溝、石芽、漏斗、豎井、和落水洞2-溶洞和暗河3-形成規(guī)模很大的水平溶洞和暗河4-巖溶地貌通常不發(fā)育巖溶水的特徵

1.水量豐富但分佈不均一；2．潛水、承壓水並存；3．各方向水力聯(lián)繫有很大差異；4．補(bǔ)給主要來(lái)自於大氣降雨入滲、地表水入滲；排泄以集中排泄為主；5．地下水動(dòng)態(tài)變化很大；6．巖溶水本身就是改造賦存環(huán)境的動(dòng)力；7.巖溶水水質(zhì)較好但極易受污染。概述

對(duì)地下水資源的數(shù)量、品質(zhì)時(shí)空分佈特徵和開(kāi)發(fā)利用條件作出科學(xué)的、全面的分析和估計(jì)，稱為地下水資源評(píng)價(jià)。它是地下水資源合理開(kāi)發(fā)和管理的基礎(chǔ)。

地下水資源是指有使用價(jià)值的各種地下水量的總稱。概述

任何目的的供水，都對(duì)水的品質(zhì)有一定的要求，沒(méi)有品質(zhì)也就談不上數(shù)量。所以地下水資源評(píng)價(jià)包括數(shù)量評(píng)價(jià)和品質(zhì)評(píng)價(jià)二方面。

地下水資源的特點(diǎn)系統(tǒng)性和整體性1流動(dòng)性2可恢復(fù)性3調(diào)節(jié)性4系統(tǒng)性、整體性可恢復(fù)性地下水資源評(píng)價(jià)基本原則開(kāi)採(cǎi)地下水引起的環(huán)境變化，以不產(chǎn)生公害為原則

使有限的地下水資源產(chǎn)生最優(yōu)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益

地下水資源評(píng)價(jià)以當(dāng)?shù)乜偹Y源的分析為基礎(chǔ)

地下水資源評(píng)價(jià)應(yīng)建立在地下水隨時(shí)間變化的基礎(chǔ)上局部水資源的評(píng)價(jià)應(yīng)以區(qū)域地下水資源評(píng)價(jià)為前提地下水資源評(píng)價(jià)的內(nèi)容

地下水水量評(píng)價(jià):根據(jù)地下水資源形成的特徵和需水量的要求，確定開(kāi)採(cǎi)利用地下水的方案及允許開(kāi)採(cǎi)量，論證地下水資源的補(bǔ)給保證程度；

地下水水質(zhì)評(píng)價(jià):按照不同用水戶的水質(zhì)要求，進(jìn)行物理性質(zhì)和化學(xué)成分的評(píng)價(jià)，論證當(dāng)?shù)叵滤_(kāi)採(cǎi)利用之後地下水水質(zhì)的變化趨勢(shì)；地下水資源評(píng)價(jià)的內(nèi)容開(kāi)採(cǎi)技術(shù)條件評(píng)價(jià):計(jì)算在整個(gè)開(kāi)採(cǎi)利用地下水資源的過(guò)程中，地下水位的最大下降值是否滿足開(kāi)採(cǎi)區(qū)內(nèi)各點(diǎn)最大的水位下降允許值；環(huán)境影響評(píng)價(jià):闡明在開(kāi)採(cǎi)利用地下水資源之後，由於地下水下降而引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題；防護(hù)措施評(píng)述:提出開(kāi)採(cǎi)利用地下水資源時(shí)是否需要特殊的防護(hù)措施等。地下水資源量

補(bǔ)給量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)匯入含水層的水量。包括天然和人為補(bǔ)給量消耗量（排泄量）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)從含水層中排出的水量。包括天然和人為消耗量?jī)?chǔ)存量：地下水迴圈過(guò)程中，儲(chǔ)存在含水層中的水量。包括容積和彈性儲(chǔ)存量補(bǔ)給量及其計(jì)算

補(bǔ)給量是指天然狀態(tài)或開(kāi)採(cǎi)條件下，單位時(shí)間從各種途徑進(jìn)入含水系統(tǒng)的水量。分為：天然補(bǔ)給量補(bǔ)給增量天然補(bǔ)給量

是指天然條件下匯入含水系統(tǒng)中的水量。按補(bǔ)給水進(jìn)入含水系統(tǒng)的方向，為：垂向補(bǔ)給側(cè)向補(bǔ)給是指開(kāi)採(cǎi)條件下，除取天然補(bǔ)給量外，尚能奪取的額外補(bǔ)給量，也稱開(kāi)採(cǎi)補(bǔ)給量（或誘發(fā)補(bǔ)給量、激發(fā)補(bǔ)給量、開(kāi)採(cǎi)襲奪量等）。開(kāi)採(cǎi)時(shí)能否奪取這部分補(bǔ)充量，取決於開(kāi)採(cǎi)區(qū)水文地質(zhì)條件和開(kāi)採(cǎi)強(qiáng)度等因素補(bǔ)給增量

應(yīng)以天然補(bǔ)給量為主，同時(shí)考慮合理的補(bǔ)給增量。

補(bǔ)給量的計(jì)算降水入滲補(bǔ)給量—降水入滲量，—降水量，—含水層分佈面積，—降水入滲係數(shù)—修正係數(shù)，為兩側(cè)站間水面蒸發(fā)量與兩岸浸潤(rùn)帶蒸發(fā)量之和占的比率，由試驗(yàn)確定—計(jì)算河道或河段的長(zhǎng)度，m—兩測(cè)站間河段長(zhǎng)度，m—分別為上、下游水文站實(shí)測(cè)水量，—河道滲漏補(bǔ)給量，河道滲漏補(bǔ)給量—越流補(bǔ)給面積，—越流補(bǔ)給量，或—開(kāi)採(cǎi)層與補(bǔ)給層之間的水位差，—開(kāi)採(cǎi)層與補(bǔ)給層之間的弱透水層垂向滲透?jìng)S數(shù)，或—弱透水層的厚度，越流補(bǔ)給量—含水層滲透?jìng)S數(shù)，—垂直於剖面方向的水力坡度；—過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，側(cè)向補(bǔ)給量

灌溉水入滲補(bǔ)給量（1）灌溉渠系滲漏補(bǔ)給量：採(cǎi)用入滲補(bǔ)給係數(shù)法確定—渠系滲透補(bǔ)給量，—渠系滲透補(bǔ)給係數(shù)；—渠系有效利用係數(shù)；—渠系引水量，—修正係數(shù)（2）分渠灌和井灌回歸補(bǔ)給兩類、—分別為渠灌和井灌回歸補(bǔ)給量，、—分別為渠灌和井灌回歸補(bǔ)給係數(shù)；、—分別為渠灌和井灌水量，田間回歸補(bǔ)給量

指地下水迴圈過(guò)程中，儲(chǔ)存在含水層中的重力水體積。潛水含水層的儲(chǔ)存量稱為容積儲(chǔ)存量，為—地下水的儲(chǔ)存量，—含水介質(zhì)的給水度（無(wú)因次）—潛水含水層的體積，儲(chǔ)存量及其計(jì)算

彈性儲(chǔ)存量—彈性儲(chǔ)存量，—儲(chǔ)水（或釋水）係數(shù)，（無(wú)因次）—承壓含水層的分佈面積，—自承壓含水層頂板算起的壓力水頭高度，承壓含水層永久儲(chǔ)存量暫時(shí)儲(chǔ)存量按其是否參與天然條件下水的轉(zhuǎn)換分為：永久儲(chǔ)存量和暫時(shí)儲(chǔ)存量指一定期限內(nèi)的最小儲(chǔ)存量，即多年最低水位以下的不變重力水量，又稱靜儲(chǔ)量，它是一定週期內(nèi)不變的儲(chǔ)存量。指最大與最小儲(chǔ)存量之差，即含水層最高水位與最低水位之間的重力水體積，又稱調(diào)節(jié)儲(chǔ)量。儲(chǔ)存量可開(kāi)採(cǎi)量(允許開(kāi)採(cǎi)量)

指通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的取水構(gòu)築物，在整個(gè)開(kāi)採(cǎi)期內(nèi)，水量和動(dòng)水位不超過(guò)設(shè)計(jì)要求，水質(zhì)、水溫變化在允許範(fàn)圍內(nèi)，不影響已建水源地的正常生產(chǎn)，不發(fā)生危害性工程地質(zhì)現(xiàn)象的前提下，單位時(shí)間從水文地質(zhì)單元中能夠取得的水量。第二節(jié)地下水資源評(píng)價(jià)方法

在地下水資源評(píng)價(jià)中有一項(xiàng)很重要的工作就是確定水源地的可開(kāi)採(cǎi)量。常用方法有：

1、水量均衡法；

2、數(shù)值法；

3、概率統(tǒng)計(jì)分析法。

1、水量均衡法

水量均衡法是全面研究一定地區(qū)(均衡區(qū))在一定時(shí)間內(nèi)(均衡期)淺層地下水的補(bǔ)給量、儲(chǔ)存量和排泄量之間的數(shù)量轉(zhuǎn)化關(guān)係的平衡計(jì)算。

（1）水量均衡法的基本原理（2）應(yīng)用步驟（1）水量均衡法的基本原理

對(duì)一個(gè)均衡區(qū)來(lái)說(shuō)，在補(bǔ)給和消耗的不平衡發(fā)展過(guò)程中，任一時(shí)間段Δt內(nèi)的補(bǔ)給量和排泄量之差，恒等於這個(gè)系統(tǒng)中水體積的變化量。據(jù)此可建立水均衡方程式：（2）應(yīng)用步驟水量均衡法應(yīng)用的具體步驟如下：第一步：劃分均衡區(qū)，確定均衡期，建立均衡方程；第二步：測(cè)定每個(gè)均衡區(qū)的各項(xiàng)均衡要素值；第三步：計(jì)算與評(píng)價(jià)。2、數(shù)值法

在地下水資源評(píng)價(jià)中常用的數(shù)值法有：有限差分法、有限單元法和邊界元法。

第一步：建立水文地質(zhì)概念模型；第二步：建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型雛型；第三步：模型的校正與驗(yàn)證；第四步：運(yùn)用模型進(jìn)行水位預(yù)報(bào)和資源評(píng)價(jià)。

3、概率統(tǒng)計(jì)分析法

用得最多的是回歸分析法。

H～PH～QH～Q,P

回歸分析法的應(yīng)用時(shí)特別要注意：必須查明地下水動(dòng)態(tài)的成因，找出最主要的影響因素。

水均衡法數(shù)值法概率統(tǒng)計(jì)分析法優(yōu)點(diǎn)1.原理明確，計(jì)算公式簡(jiǎn)單；

2.適用性強(qiáng)，在許多情況下均能應(yīng)用；

3.是驗(yàn)證其他方法的一種手段。1.可以解決許多複雜條件下的地下水資源評(píng)價(jià)問(wèn)題；

2.應(yīng)用電腦技術(shù)，數(shù)據(jù)處理快捷、準(zhǔn)確；

3.儘管是近似解，但其精度完全可以滿足實(shí)際要求。1.便於弄清地下水動(dòng)態(tài)要素與影響要素之間的關(guān)係，分清各種因素對(duì)地下水作用的主次;2.考慮了隨機(jī)因素的影響，便於解決複雜的水文地質(zhì)問(wèn)題。缺點(diǎn)1.均衡要素有時(shí)較多；

2.均衡要素難於準(zhǔn)確測(cè)定；

3.對(duì)開(kāi)采情況下各均衡要素的確定有時(shí)比較困難，只能計(jì)算一個(gè)較粗略的量。1.建水文地質(zhì)概念模型需要進(jìn)行大量的水文地質(zhì)調(diào)查和勘探工作，工作量大;2.建水文地質(zhì)概念模型時(shí)人為因素比較大；3.

數(shù)學(xué)模型比較複雜；

4.模型識(shí)別過(guò)程往往很長(zhǎng)，要反復(fù)調(diào)試多次。1.要求資料的時(shí)間序列比較長(zhǎng);2.各統(tǒng)計(jì)變數(shù)的關(guān)係難於確定。適用條件1.封閉條件好，有固定邊界的含水介質(zhì);2.均衡項(xiàng)簡(jiǎn)單；

3.地下水埋藏較淺，補(bǔ)給和消耗項(xiàng)較單一，易於查清的地區(qū)。1.條件複雜的大中型水源地的水資源評(píng)價(jià)；

2.模擬計(jì)算要求高、水資源評(píng)價(jià)要求全面的地區(qū)。1.有多年觀測(cè)資料，便於進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的地區(qū)；

2.水文地質(zhì)條件難以查清楚的地區(qū)；

3.地下水運(yùn)動(dòng)要素之間的關(guān)係難以確定。評(píng)價(jià)所需的基礎(chǔ)資料（一）氣象、水文

1、多年（自有觀測(cè)資料以來(lái)）逐年降雨量、蒸發(fā)量；

2、模擬期的逐月降雨量、蒸發(fā)量；

3、多年逐月不同監(jiān)測(cè)斷面的河水位、徑流量、水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料；

4、模擬期逐月不同監(jiān)測(cè)斷面的河水位、徑流量、水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料。（二）地質(zhì)、水文地質(zhì)資料

1、足夠的地質(zhì)鑽孔資料（要有鑽孔的平面分佈位置）；

2、主要地層的巖性特徵、空間分佈規(guī)律；

3、含水層系統(tǒng)的埋藏、分佈規(guī)律（以便作含水層的頂、底板標(biāo)高等值線圖）；4、主要含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，如承壓含水層的導(dǎo)水系數(shù)、彈性儲(chǔ)水系數(shù)；潛水含水層的滲透?jìng)S數(shù)、給水度；

5、含水層的水質(zhì)參數(shù)，如橫向彌散度、縱向彌散度、有效給水度；

6、主要污染源分佈、主要污染物排放量、主要污染物種類及其含量、排放途徑。（三）地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料

1、地下水水位觀測(cè)井的結(jié)構(gòu)特徵、空間分佈位置（標(biāo)在1：5萬(wàn)地形圖上）；

2、模擬期內(nèi)逐月地下水水位觀測(cè)資料；

3、地下水水質(zhì)觀測(cè)井的結(jié)構(gòu)特徵、空間分佈位置（標(biāo)在1：5萬(wàn)地形圖上）；

4、模擬期地下水水質(zhì)（主要模擬因數(shù)）觀測(cè)資料。（四）地下水開(kāi)採(cǎi)量資料

1、自來(lái)水公司生產(chǎn)井、企業(yè)自備井的分佈位置（分別標(biāo)在1：5萬(wàn)地形圖上）及其模擬期內(nèi)逐月開(kāi)採(cǎi)量；

2、模擬期內(nèi)農(nóng)業(yè)開(kāi)採(cǎi)量統(tǒng)計(jì)資料。一、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)容二、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法第三節(jié)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)一、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

1、飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

2、工業(yè)用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

3、農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)評(píng)價(jià)二、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

1、飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

2、鍋爐用水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

1、飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)

好的飲用水必須滿足人們生理感覺(jué)，並無(wú)害於人體健康。（1）物理性質(zhì)的要求（2）普通溶解鹽類的評(píng)價(jià)（3）對(duì)有毒成分的限制（4）對(duì)細(xì)菌及有機(jī)污染物的限制物理性狀水質(zhì)指標(biāo)其他物理性水質(zhì)指標(biāo)：總固體、懸浮固體、電導(dǎo)率感官物理性狀物質(zhì)指標(biāo)：溫度、色度、嗅和味、渾濁度、透明度一般化學(xué)指標(biāo)pH、鹼度、硬度、陽(yáng)離子、陰離子、總鹽含量、一般有機(jī)物質(zhì)等重金屬、氰化物、多環(huán)芳烴、農(nóng)藥等溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）、總氧量（TOD）等毒理學(xué)指標(biāo)氧平衡指標(biāo)化學(xué)性狀水質(zhì)指標(biāo)生物性水質(zhì)指標(biāo)總大腸菌群數(shù)病源細(xì)菌細(xì)菌總數(shù)病毒飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)物理性質(zhì)普通鹽有毒物質(zhì)細(xì)菌學(xué)指標(biāo)Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+

、Fe2+

、Mn2+

、I-

等氟化物、氰化物、砷、汞、鎘、鉻、鉛、銀、硝酸鹽、氯仿、四氧化碳、苯並芘、滴滴涕、六六六等細(xì)菌總數(shù)（100個(gè)/mL）大腸桿菌數(shù)無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭、不含可見(jiàn)物、清涼可口（7℃～11℃）2、鍋爐用水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法

水在蒸汽鍋爐中總是處?kù)陡邷馗邏合碌模谶@種條件下可能發(fā)生各種不良的化學(xué)反應(yīng)，主要有成垢作用、起泡作用和腐蝕作用等。（1）成垢作用（2）起泡作用（3）腐蝕作用（1）成垢作用

水煮沸時(shí)，水中所含的一些離子、化合物可以相互作用而生成沉澱，依附於鍋爐壁上形成鍋垢，這種作用稱為成垢作用。鍋垢厚了不僅不易傳熱，浪費(fèi)燃料，而且易使金屬爐壁過(guò)熱融化，引起鍋爐爆炸。成垢作用CaO、CaCO3、CaSO4、CaSiO4、Mg（OH）2、MgSiO4、Al2O3、Fe2O3鍋垢的成分：評(píng)價(jià)指標(biāo)鍋垢總量H0和硬垢?jìng)S數(shù)Kn（2）起泡作用

指水煮沸時(shí)在水面上產(chǎn)生大量氣泡的作用。如果氣泡不能立即破裂，就會(huì)在水面以上形成很厚的極不穩(wěn)定的泡沫層。泡沫太多時(shí)將使鍋爐內(nèi)水的汽化作用極不均勻和水位急劇地升降，致使鍋爐不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)

起泡係數(shù)（F）根據(jù)F指標(biāo)將水分為：不起泡水半起泡水起泡水（3）腐蝕作用

由於水中氫置換鐵使?fàn)t壁受到損壞的作用稱為腐蝕作用。第一節(jié)

土的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)、構(gòu)造一、土的粒度成分二、土的礦物成分三、土中的膠體四、土中的水和氣體五、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的概念土是指覆蓋在地表的沒(méi)有膠結(jié)和弱膠結(jié)的顆粒堆積物。土與巖石的區(qū)分僅在於顆粒間膠結(jié)的強(qiáng)弱。

固相：包括多種礦物成分組成土的骨架，骨架間的空隙為液相和氣相填滿，這些空隙是相互連通的，形成多孔介質(zhì)。

液相：主要是水(溶解有少量的可溶鹽類)。

氣相：主要是空氣、水蒸氣，有時(shí)還有沼氣等。

土的三相組成

飽和土當(dāng)土骨架的孔隙全部被水占滿時(shí)，稱為飽和土(saturatedsoil)

幹土當(dāng)土骨架的孔隙僅含空氣時(shí)，就成為幹土(drysoil)濕土一般在地下水位以上地面一定深度內(nèi)的土的孔隙中兼含空氣和水，此時(shí)的土體屬三相系，稱為濕土(unsaturatedsoil)幹土一、土的粒度成分

為利於歸納和分析各種土粒特性，根據(jù)土粒特性及其粒徑變化關(guān)係，將組成土的土粒按粒徑大小劃分為若干組，每組的粒徑變化由兩個(gè)粒徑數(shù)值限制在一定的範(fàn)圍內(nèi)，並且給以適當(dāng)名稱。這種按粒徑大小的分組稱“粒組”或者“粒級(jí)”。 把土的各粒組在土中的重量百分含量稱為土的粒度成分，也稱顆粒級(jí)配。 一、土的粒度成分

測(cè)定土中各顆粒及粒組百分含量的過(guò)程成為粒度分析，或顆粒分析。主要方法有篩分法(動(dòng)化)、比重計(jì)法、移液管法、雙洗法、虹吸比重瓶法等。其成果通常用表格和圖解（累積曲線）來(lái)表示。 把土按照粒度成分的分類稱為粒度分類。累積曲線

小於某粒徑的土粒品質(zhì)累計(jì)百分?jǐn)?shù)為10％時(shí)的粒徑稱為有效粒徑d10。

小於某粒徑的土粒品質(zhì)累計(jì)百分?jǐn)?shù)為30％時(shí)的粒徑用d３0表示。

當(dāng)小於某粒徑的土粒品質(zhì)累計(jì)百分?jǐn)?shù)為60％時(shí)，該粒徑稱為限制粒徑d６0。

累積曲線圖的用途

形態(tài)表明土的分選性：曲線平緩，說(shuō)明分選差，“級(jí)配良好”；曲線陡，說(shuō)明分選好，“級(jí)配不好”。二、土的礦物成分

土中主要的礦物類型有原生礦物、次生礦物（溶於水/不溶於水）和有機(jī)物質(zhì)等。 常見(jiàn)原生礦物有石英、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑雲(yún)母、白雲(yún)母、角閃石、輝石、橄欖石和石榴石等。 常見(jiàn)次生礦物有不溶的次生SiO2、粘土礦物；難溶的方解石、中溶的石膏及一些易溶鹽(NaCl,KCl)。 有機(jī)物質(zhì)有：有機(jī)殘餘物和腐殖質(zhì)。三、土中的膠體

土中呈膠體狀態(tài)存在的主要礦物有次生SiO2、粘土礦物、難溶鹽、腐殖質(zhì)等，它們具有膠體的特徵：有很大的表面能，微粒表面帶電，在溶液中做布朗運(yùn)動(dòng)，在一定條件下還能發(fā)生吸附、離子交換、膠溶、凝聚等物理化學(xué)現(xiàn)象。 土中呈膠體多具有膠團(tuán)結(jié)構(gòu)和雙電層結(jié)構(gòu)。四、土中的水和氣體

按照土中氣體的存在狀態(tài)分為吸附氣體、自由氣體、密閉氣體和溶解於水的氣體等。五、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

土的結(jié)構(gòu)是指土粒的大小、形狀、表面特徵、相互排列和連結(jié)關(guān)係。其中土的結(jié)構(gòu)連結(jié)： 按照水的類型主要分為結(jié)合水連結(jié)、毛管水連結(jié)、膠結(jié)連結(jié)、冰連結(jié)等； 按土粒大小和排列又可分為（粗碎屑土和砂土的）鬆散結(jié)構(gòu)和緊密結(jié)構(gòu)（粘性土的）團(tuán)聚結(jié)構(gòu)。

土的構(gòu)造是指組成土的各種不同顆粒按比例關(guān)係的排列或結(jié)構(gòu)所確定的特徵的總和。

常見(jiàn)構(gòu)造有塊石狀構(gòu)造、假斑狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造、交錯(cuò)層狀構(gòu)造和薄葉狀構(gòu)造等。層狀分散結(jié)核狀裂隙狀土層由不同顏色、不同粒徑的土組成層理，是細(xì)粒土的一個(gè)重要特徵土層中土粒分佈均勻，性質(zhì)相近，如砂、卵石層即為分散構(gòu)造在細(xì)粒土中摻有粗顆?；蚋鞣N結(jié)核，其工程性質(zhì)取決於細(xì)粒土部分土體中有很多不連續(xù)的小裂隙，裂隙的存在大大降低土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增大透水性土的構(gòu)造第二節(jié)

土的物理性質(zhì)一、土的重量（比重/容重）二、土的含水性（含水量/飽和度）三、土的孔隙性（孔隙度/孔隙比/砂土的相對(duì)密度）一、土的重量——容重

土的容重(r)是指單位體積土的重量（g/cm3），常用r表示，它綜合反映土的組成和結(jié)構(gòu)特徵。一、土的重量——容重

當(dāng)孔隙中完全充滿水時(shí)的土的容重稱為飽和容重（rf）。 當(dāng)土為幹土，孔隙中沒(méi)有水時(shí)的土的容重稱為幹容重（rd）。 三者關(guān)係：

rd≤r≤rf一、土的重量——比重

土的比重（G

）是指固體顆粒單位體積的重量。它只取決於組成土的礦物成分的輕重，與土的疏鬆、幹濕無(wú)關(guān)。

一般土的比重在2.6~2.8之間，以2.65~2.75最為常見(jiàn)。二、土的含水性——含水量

土的含水性是指土孔隙中的含水情況：1.含水量（含水率，W），即土的濕度，以孔隙中水的重量與幹土重量的百分比表示。二、土的含水性——飽和度2.飽和度（Sr）,即孔隙中的充水程度，以孔隙中水的體積與孔隙體積的百分比表示。三、土的孔隙性

土的孔隙性主要通過(guò)下麵二個(gè)指標(biāo)反映：1.孔隙度（n），以孔隙體積與土體體積的百分比表示。三、土的孔隙性2.孔隙比（e）,即孔隙體積與土粒體積之比。 n或e值越大，說(shuō)明土中孔隙總數(shù)越多，土愈疏鬆，強(qiáng)度愈小，愈能壓縮。 但由於土粒大小、形狀、均一程度不同，一個(gè)e值很難全面反映砂土密度，故用相對(duì)密度（Dr）來(lái)說(shuō)明砂土的松密程度。

土的物理性質(zhì)

砂土的密實(shí)度對(duì)其工程性質(zhì)具有重要的影響。密實(shí)的砂土具有較高的強(qiáng)度和較低的壓縮性，是良好的建築物地基；但鬆散的砂土，尤其是飽和的鬆散砂土，不僅強(qiáng)度低，且穩(wěn)定性很差，容易產(chǎn)生流砂、液化等工程事故。對(duì)砂土評(píng)價(jià)的主要問(wèn)題是正確地劃分其密實(shí)度。砂土密實(shí)度的工程意義第三節(jié)土的水理性質(zhì)

土的水理性質(zhì)是指土粒與水相互作用表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)，包括粘性土的稠度、塑性、膨脹、收縮和崩解，以及土的透水性和毛管性等。

一、粘性土的稠度和可塑性

粘性土隨著含水量的變化，其土粒間連結(jié)的強(qiáng)弱程度也發(fā)生相應(yīng)變化，從而表現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)，如固體狀態(tài)、可塑狀態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)等。

隨含水量不同，粘性土可處?kù)恫煌奈锢頎顟B(tài)

粘性土的這種由於含水量的不同而表現(xiàn)出不同狀態(tài)的特性稱為稠度。 物理狀態(tài)發(fā)生變化的臨界稱為稠度界限，相應(yīng)的有界限含水量w,即塑限和液限。

土的水理性質(zhì)

是指土在一定條件（含水量等）下受外力作用時(shí)形狀可以發(fā)生變化，但不產(chǎn)生裂縫，外力移去後，仍能保持已有形狀的特性。

可塑性

土的水理性質(zhì)

液限（WL）—從流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軤顟B(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的上限含水率；

塑限（Wp）—從可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)的界限含水率，也就是可塑狀態(tài)的下限含水率；

縮限（Ws）—從半固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的界限含水率，亦即粘性土隨著含水率的減小而體積開(kāi)始不變時(shí)的含水率。

界限含水率

土的水理性質(zhì)

液限和塑限之差的百分?jǐn)?shù)值（去掉百分號(hào)）用表示，取整數(shù)，即：反映的是土的“本身特性”，對(duì)同一類土，是定值

塑性指數(shù)

式中：IL——液性指數(shù)，以小數(shù)表示；

w——土的天然含水率。液性指數(shù)表徵了土的天然含水率與界限含水率之間的相對(duì)關(guān)係，表達(dá)了天然土所處的狀態(tài)。

土的水理性質(zhì)液性指數(shù)

土的水理性質(zhì)當(dāng)w≤wp時(shí)，IL≤0，土處?kù)秷?jiān)硬狀態(tài)當(dāng)wp＜w≤wL時(shí)，0＜IL≤1.0，土處?kù)犊伤軤顟B(tài)當(dāng)wL＜w時(shí)，IL＞1.0，土處?kù)读鲃?dòng)狀態(tài)

土的水理性質(zhì)我國(guó)地基規(guī)範(fàn)中按塑性指數(shù)土的分類塑性指數(shù)IP≤33＜IP≤1010＜IP≤17IP＞17土的類型砂土輕亞砂土亞粘土粘土液限係數(shù)IL≤00＜IL≤0.250.25＜IL≤0.750.75＜IL≤1IL＞1稠度狀態(tài)堅(jiān)硬硬塑可塑軟塑流態(tài)按液限係數(shù)粘性土稠度狀態(tài)分類二、粘性土的膨脹性1.膨脹率ep

：原狀土樣膨脹後體積的增量與原體積之比，以百分率表示:

實(shí)際多用無(wú)側(cè)膨脹的實(shí)測(cè)方法，故常用線膨脹率ePL表示，（h0、h分別為膨脹前後的高度）。

土體積因浸水增大的性能，稱土的膨脹性。2.膨脹力：膨脹產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力，以0.1MPa表示。實(shí)測(cè)，W為荷載,N；A為土樣面積，cm2。3.膨脹含水量：指膨脹穩(wěn)定後的含水量，百分?jǐn)?shù)表示，測(cè)定方法同天然含水量。二、粘性土的收縮性

土在蒸發(fā)失水過(guò)程中體積減小的性能，稱土的收縮性。1.收縮界限：失水收縮到一定程度後不再繼續(xù)收縮，即為之。這一界限的含水量稱為縮限Ws。2.體積收縮率es：試樣收縮減小的體積與收縮前體積V0的比值,以百分率表之。3.線收縮率eSL：試樣收縮後的高度減小量與原高度L之比，以百分率表之。

二、粘性土的崩解性

粘性土在水中崩散解體的性能，稱崩解性。1.崩解時(shí)間—5cm3的土樣在水中完全崩 解所需要的時(shí)間。2.崩解速度—常用崩解過(guò)程中損失重量 與原重量之比和時(shí)間關(guān)係 表示。3.崩解特徵—指崩解過(guò)程中出現(xiàn)的各種 現(xiàn)象。崩解影響因素：（1）物質(zhì)成分：礦物成分，粒度成分及交換陽(yáng)離子成 分；（2）土的結(jié)構(gòu)特徵（結(jié)構(gòu)連接）；（3）含水量；（4）水溶液的成分及濃度。 一般來(lái)說(shuō)：土的崩解性在很大程度上與原始含水量有關(guān)。幹土或未飽和土比飽和土崩解得要快得多。三、土的透水性和毛管性

土的透水性是指在一定的水頭壓力下，土允許水通過(guò)自身的能力。 其衡量指標(biāo)是滲透?jìng)S數(shù)K,基本定律為達(dá)西滲透定律。不同方向的滲透?jìng)S數(shù)一般不同（各向同性與各向異性）。土的毛管性

在表面張力作用下水沿著土中細(xì)小管道（毛細(xì)管）上升到一定的高度，這就是土的毛管性。通常用毛管上升高度、毛管上升速度和毛管壓力等來(lái)表示。 第四節(jié)土的力學(xué)性質(zhì)

土的力學(xué)性質(zhì)是指土在外力作用下所表現(xiàn)的性質(zhì)，主要包括土的壓縮性和抗剪性。第四節(jié)土的力學(xué)性質(zhì)—壓縮性

土的壓縮性指土在壓力作用下體積壓縮變小的性能，主要的衡量指標(biāo)有壓縮曲線、壓縮係數(shù)、壓縮模量等。1.壓縮曲線： 外力P作用與孔隙比e的關(guān)係曲線。2.壓縮係數(shù)（α）：指在無(wú)側(cè)膨脹條件下，孔隙比的減小與相應(yīng)壓力的增加量之比，可由壓縮曲線兩點(diǎn)（e1,p1）,（e2,p2）求得,如圖。3.壓縮模量（ES）：指土在無(wú)側(cè)膨脹條件下，受壓方向上的應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變的比值，第四節(jié)土的力學(xué)性質(zhì)—抗剪性

土的抗剪性，指土抵抗剪切破壞作用的性能，常用抗剪強(qiáng)度來(lái)表示?？辜魪?qiáng)度大小與土的粒度成分、土粒形