1、,Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ),第三章 地下水的賦存The Occurrence of G.W,西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院,Company Logo,本章內(nèi)容,3.3 地下水分類(lèi),3.2 含水層 隔水層 弱透水層 含水系統(tǒng),3.1 包氣帶與飽水帶,3.4 潛水與潛水含水層,3.5 承壓水與承壓含水層,Company Logo,3.1 包氣帶與飽水帶,一、包氣帶與飽水帶的劃分 地下水位： 地下一定深度巖石中的空隙被重力水所充滿， 形成一個(gè)自由水面，以海拔高度表示，稱(chēng)為地下水位 （一般通過(guò)打井，地下開(kāi)挖來(lái)確定） 潛水面上任意一點(diǎn)的高程稱(chēng)為地下水位。

2、,Company Logo,包氣帶與飽水帶,地下水位,Company Logo,3.1.2 包氣帶,包氣帶（zone of aeration or zone of unsaturation） 特點(diǎn)： 巖石空隙未被水充滿 是固、液、氣三相介質(zhì)并存介質(zhì) 水的存在形式（多樣） 結(jié)合水、毛細(xì)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(guò)渡帶） 支持毛細(xì)水帶，毛細(xì)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(gè)重要通道；“重力水”通過(guò)包氣帶獲得降水、地表水的入滲補(bǔ)給（補(bǔ)充），部分水又通過(guò)包氣帶將水分傳輸，蒸發(fā)，消耗出去。,Company Logo,飽水帶（saturation

3、zone） 巖石空隙被水完全充滿 是二相介質(zhì)（固相+液相水） 空隙中水的存在形式： 重力水 結(jié)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(yùn)動(dòng)。 地下開(kāi)挖，坑道，巷道，基坑，打井在此帶均有重力水涌出來(lái)！,3.1.3 飽水帶,Company Logo,3.2 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(jìn)行的劃分 含水層（Aquifer）：能夠透過(guò)并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層各類(lèi)砂土，砂巖等。 隔水層（Aquifuge)：不能透過(guò)與給出水或透過(guò)與給出的水量微不足道的巖層裂隙不發(fā)育的基巖、頁(yè)巖、板巖、粘土（致密）。 弱

4、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(zhì)粉砂巖。,Company Logo,定義中的模糊概念“相當(dāng)水量，微不足道，較大水力梯度”等 嚴(yán)格的“是與非”的邏輯思維，在很多情況下是相對(duì)的和模糊的概念相對(duì)性的意義： 從實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)看劃分的相對(duì)的性相當(dāng)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(wàn)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(gè)小泉水流量0.11/s8.6m3/d，大廠非，村用是。 從理論意義來(lái)看微不足道 微不足道，有時(shí)空尺度的制約。 如華北平原早期地下水開(kāi)采就是典型的例子

5、，深層水與淺層水的開(kāi)采有一粘土隔水層；后開(kāi)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”。 現(xiàn)在進(jìn)行水文地質(zhì)計(jì)算、模擬時(shí)，不再簡(jiǎn)單二分了，而是用模糊學(xué)的研究方法，給個(gè)隸屬度1，0之間，可以為 0.8,0.7, 0.3,表示“透水性”？,3.2.2 概念的相對(duì)性,Company Logo,時(shí)間的相對(duì)性,Company Logo,概念的思考？,A,B,1.這組地層是含水層還是隔水層？ 2.煤層開(kāi)采，巷道（礦坑）會(huì)否有水？ 3.如果需要修水庫(kù)，建壩后庫(kù)水是否滲漏？ 4.如供水的需要如何布置勘探？,Company Logo,3.2.3 含水系統(tǒng),含水系統(tǒng)Groundwater

6、aquifer system 地下水含水系統(tǒng)： 是指由隔水或相對(duì)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(gè)含水層和弱透水層，或局部隔水層 含水系統(tǒng)：可以進(jìn)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(guān)系，是從地質(zhì)成因角度對(duì)巖層的水文地質(zhì)特征進(jìn)行劃分的分析方法(或給出的概念),Company Logo,含水系統(tǒng)層次劃分系統(tǒng)與子系統(tǒng),A,B,Company Logo,沖洪積平原地下水含水系統(tǒng),Company Logo,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,under groundwa

7、ter, 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(lèi)： 主要依據(jù)含水介質(zhì)的類(lèi)型（賦存空間） 埋藏條件（賦存部位） 表3-1含水介質(zhì)三類(lèi)，埋藏三分，組合共分為9類(lèi),3.3 地下水分類(lèi),Company Logo,潛水(b)、承壓水(c)、上層滯水(a),Company Logo,3.4.1 潛水與潛水含水層概念 潛水：地表以下，第一個(gè)具有自由表面的穩(wěn)定含水層中的水（地表之下，第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之下的含水層中的重力水）。 自由表面即設(shè)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

8、層 房屋建筑時(shí)的基坑排水，大堤堤角處的滲漏水（潛水）,3.4 潛水與潛水含水層,Company Logo,二、基本要素（專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)） 潛水含水層- 潛水- 潛水面 (water table) 潛水位 (water level ) 含水層厚度- 潛水埋深- 潛水面的形狀及其主要的影響因素,3.4 潛水與潛水含水層,Company Logo,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,Company Logo,三、主要特征學(xué)習(xí)P3031,總結(jié) 補(bǔ)給(來(lái)源)：降水入滲，河湖入滲 ，其它 排泄(匯)：

9、泉，（河）泄流，蒸發(fā) 補(bǔ)給或排泄通過(guò)含水層厚度變化而儲(chǔ)水與釋水！ 動(dòng)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(fù)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(diào)查、勘探，分析 實(shí)習(xí)一：編制潛水等水位線圖,3.4 潛水與潛水含水層,Company Logo,某地潛水等水位線圖（平面）,河,河,流,流,Company Logo,一、承壓水定義 充滿于2個(gè)隔水層（或弱透水層）之間的含水層中的水，稱(chēng)之。（圖 P31，圖3-6） 二、基本要素與特征 承壓含水層； 隔水頂板； 隔水底板； 承壓含水層厚度（

10、H）； 埋深（D） 測(cè)壓水位線（面）：測(cè)壓水位線的連線（面）此線是虛擬的（如圖有壓管） 承壓高度； 補(bǔ)給區(qū)； 承壓區(qū)； 排泄區(qū) 自溢區(qū)測(cè)壓水位線與地形等高線的交點(diǎn)連接區(qū) 繪制一張承壓含水層的等測(cè)壓水位線圖（加地形等高線）,3.5 承壓水與承壓含水層 Confined aquifer,Company Logo,基巖自流盆地中的承壓水,承壓含水層 隔水頂板 隔水底板 承壓含水層厚度（M） 埋深（D） 測(cè)壓水位線（面）： 承壓高度-H 補(bǔ)給區(qū) 承壓區(qū) 排泄區(qū) 自溢區(qū),Company Logo,特征： 補(bǔ)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(shí)間長(zhǎng)（年齡老或長(zhǎng)）恢復(fù)性差 水化學(xué)

11、 變化較大，礦化度一般要高點(diǎn)，可以保留“古老”的水 動(dòng)態(tài) 要穩(wěn)定些，如果分布面積大，厚度穩(wěn)定則調(diào)節(jié)能力很強(qiáng) 問(wèn)題？承壓含水層的變化：在儲(chǔ)水與釋水時(shí)，含水層厚度是不變的，承壓含水層的儲(chǔ)水與釋水是如何進(jìn)行的？！,3.5 承壓水與承壓含水層,Company Logo,承壓含水層的儲(chǔ)水與釋水 彈性給水度 e 承壓含水層中當(dāng)測(cè)壓水位下降(或上升)1個(gè)單位，單位水平面積含水層較體所釋放(或儲(chǔ)存)的水量 測(cè)壓水位降低導(dǎo)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 = 空隙體積減小（排列改變） 發(fā)生釋水（擠出來(lái)

12、）水 這兩部水很有限，所以 e 很小 ； 與重力給水度 d相比要 小10-1 10-3,3.5.3 承壓含水層的儲(chǔ)水與釋水,Company Logo,承壓含水層的彈性給水度,從理論上來(lái)看： 彈性給水度是可以恢復(fù)的 實(shí)際上彈性是有限恢復(fù)的 越過(guò)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(fù)的變形 最終導(dǎo)致含水層的彈性給水與釋水能力降低,Company Logo,3.5.4 潛水與承壓水的相互轉(zhuǎn)化,在自然或?qū)嶋H條件下，潛水與承壓水的劃分也是相對(duì)的 在復(fù)雜條件下，很難將某些含水層中的水劃定為潛水或承壓水 幾個(gè)例子： 山區(qū)基巖互層 一個(gè) 較厚的含水層 一個(gè)封閉的含水層潛水？ 開(kāi)采前潛水含水層 開(kāi)采后承壓含水層,開(kāi)采潛水與承壓水的轉(zhuǎn)化,C