地下水分類及物理化學(xué)性質(zhì)寶豐能源集團(tuán)丁家梁煤礦技術(shù)管理科講課人：王強(qiáng)專業(yè)：地質(zhì)工程第1頁地下水分廣義地下水：地表以下巖石空隙中水(包氣帶、飽水帶中水）狹義地下水：地表以下飽水帶巖層空隙中水—重力水地下水分類：主要依據(jù)—含水介質(zhì)類型（賦存空間）埋藏條件（賦存部位）含水介質(zhì)三類，埋藏三分，組合共分為9類一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煤礦水文地質(zhì)最關(guān)心第2頁地下水分類表第3頁abc1—隔水層；2—透水層；3—飽水部分；4—潛水位；5—承壓水測壓水位；6—泉（上升泉）；7—水井，實線表示井壁不進(jìn)水；上層滯水、潛水及承壓水上層滯水承壓水潛水第4頁埋藏在離地表不深、包氣帶中局部隔水層之上重力水。這是包氣帶中唯一有實際利用價值重力水第5頁1.1潛水與潛水含水層概念

潛水：地表以下，第一個含有自由表面穩(wěn)定含水層中重力水自由表面—即沒有隔水層限制，與大氣直接相通，除大氣壓強(qiáng)外不受其它力。穩(wěn)定含水層—指含有一定空間連續(xù)性（范圍）以示區(qū)分上層滯水潛水含水層——賦存潛水巖層第6頁1.2基本要素（專業(yè)術(shù)語）

潛水面潛水位潛水含水層-含水層厚度-潛水埋深-隔水層

潛水面大氣降水入滲蒸發(fā)

流向

泉潛水埋深

h1

潛水含水層含水層厚度

h

潛水位H基準(zhǔn)面第7頁1.3主要特征

A）潛水直接接收大氣降水和比它水位高地表水滲透補(bǔ)給；B）潛水面不承受靜水壓力；C）潛水埋深因地而異，與水位、水量改變相關(guān)；D）在重力作用下，由高向底流動，稱潛水流。第8頁第9頁潛水面形狀含水層厚度增大等水位線由密變疏巖石顆粒由細(xì)變粗第10頁2承壓水與承壓含水層

第11頁2.1基本要素與特征

充滿于2個穩(wěn)定隔水層（或弱透水層）之間含水層中重力水，稱之承壓水。第12頁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測壓水位線（面）：⑥承壓水頭-H⑦補(bǔ)給區(qū)⑧承壓區(qū)⑨排泄區(qū)⑩自溢區(qū)主要特征：（1）承受靜水壓（2）補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)不一致（3）動態(tài)改變不顯著（4）其運動方式是在靜水壓力作用下，以水交替形式進(jìn)行運動第13頁2.2地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件與承壓水形成關(guān)系

承壓盆地第14頁2.2.1按地下水排泄方式開放型承壓盆地封閉型承壓盆地第15頁2.2.2依據(jù)地形與結(jié)構(gòu)關(guān)系：正地形盆地負(fù)地形盆地第16頁2.3承壓斜地第17頁2.4等水壓線圖（1）判斷含水層巖性和厚度改變

（2）確定測壓水位埋藏深度和承壓水水頭

（3）確定潛水與承壓水間相互關(guān)系第18頁第19頁2.5承壓含水層儲水與釋水問題：

承壓含水層改變：在儲水與釋水時，含水層厚度是不變，承壓含水層儲水與釋水是怎樣進(jìn)行？！彈性給水度μe

承壓含水層中當(dāng)測壓水位下降(或上升)1個單位，單位水平面積含水層柱體所釋放(或儲存)水量測壓水位降低造成（1）含水層孔隙中水壓力降低—水體積膨脹釋水，水膨脹系數(shù)約為1/0（2）孔隙水壓力降低，巖層顆粒間承受壓力增加—骨架被壓縮，當(dāng)顆粒不變時，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??；與重力給水度μd相比要小10-1~10-3第20頁承壓含水層貯水系數(shù)與潛水含水層給水度比較承壓水含水層潛水含水層第21頁承壓含水層彈性給水度從理論上來看：彈性給水度是能夠恢復(fù)實際上彈性是有限恢復(fù)越過含水層彈性范圍（限定），將產(chǎn)生一次性變形—即永久性不可恢復(fù)變形最終造成含水層彈性給水與釋水能力降低第22頁承壓含水層貯水系數(shù)與潛水含水層給水度比較承壓水含水層潛水含水層第23頁在自然或?qū)嶋H條件下，潛水與承壓水劃分也是相正確在復(fù)雜條件下，極難將一些含水層中水劃定為潛水或承壓水幾個例子：山區(qū)基巖互層一個較厚含水層一個封閉含水層—潛水？

開采前—潛水含水層

開采后—承壓含水層3.潛水與承壓水相互轉(zhuǎn)化第24頁例：潛水與承壓水轉(zhuǎn)化第25頁類型潛水承壓水埋藏條件

埋藏在第一個隔水層之上地下水埋藏在上下兩個隔水層之間，承受一定壓力地下水補(bǔ)給起源大氣降水和地表水滲透補(bǔ)給大氣降水和地表水經(jīng)過潛水補(bǔ)給承壓水排泄方式露出地表成泉或直接補(bǔ)給地表水或蒸發(fā)

補(bǔ)給潛水或補(bǔ)給地表水或露出地表成泉主要特點1.含有自由水面2.受制于地形坡度，在重力作用下，順著傾斜方向從高處流向低處3.分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)基本一致

4.埋藏較淺，流量不穩(wěn)定

5.受氣候原因影響大，易受污染1.受隔水層頂限制，承受靜水壓力

2.水運動取決于靜水壓力

3.分布區(qū)、補(bǔ)給區(qū)、排泄區(qū)基本不在同一地域

4.埋藏較深，直接收氣候影響較小，流量穩(wěn)定

5.不易受污染，水質(zhì)比很好第26頁二

地下水物理性質(zhì)

包含溫度、顏色、透明度、氣味、味道、比重、導(dǎo)電性和放射性等。第27頁1.地下水溫度地殼表層熱能起源：1.太陽輻射2.地球內(nèi)部熱流地殼表層分帶（依據(jù)受熱情況

）：1.變溫帶：受太陽輻射影響，地溫有季節(jié)、晝夜改變，下限深度1-2m。地下水溫度隨季節(jié)改變。2.常溫帶：不受太陽輻射影響，地溫改變很小，下限深度15-30m。地溫比年平均氣溫高1-2℃。3.增溫帶：受地球內(nèi)熱影響，隨深度增加地溫而有規(guī)律地升高。普通地溫梯度平均值為3℃/100m。第28頁2.地下水化學(xué)成份1.1主要氣體成份

O2、N2、CO2、CH4、H2S意義：（1）說明地下水所處地球化學(xué)環(huán)境；（2）增強(qiáng)水對巖石溶解能力。溶解氧多說明地下水所處地球化學(xué)環(huán)境于氧化作用進(jìn)行；N2單獨存在，地下水處于封閉還原環(huán)境；CH4、H2S指示還原環(huán)境；CO2起源于土壤，CO2多，地下水溶解碳酸鹽與對結(jié)晶巖進(jìn)行風(fēng)化作用能力愈強(qiáng)。第29頁1.2主要離子成份

Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+原因：（1）元素豐度大；（2）在水中溶解度大。礦化度高中低主要離子組分Cl-Na+K+；SO42-；HCO3-Ca2+Mg2+1.起源

低礦化度地下水中主要成份起源于：（1）沉積巖(碳酸鹽)類和變質(zhì)巖(大理巖)溶解；（2）巖漿巖變質(zhì)作用；（3）巖漿巖風(fēng)化溶解(鋁硅酸鹽礦物如鈣長石)。第30頁中礦化度地下水中主要成份(SO42-)起源于：（1）沉積巖類溶解（石膏及其它硫酸鹽）；（2）金屬硫化物氧化（黃鐵礦）；（3）人類活動——酸雨（化石燃料燃燒）。高礦化度地下水中主要成份(Cl-Na+K+)起源于：（1）沉積巖類溶解（鉀鹽、鈉鹽）；（2）巖漿巖風(fēng)化溶解（鉀長石、鈉長石）（3）海水；（4）火山噴發(fā)；（5）人類活動——Cl-是污染標(biāo)志。第31頁

3.其它成份

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