《地下水的賦存》ppt課件

1、5 5 地下水的賦存地下水的賦存 5.1 5.1 包氣帶與飽水帶包氣帶與飽水帶 n5.1.1包氣帶概念及特征包氣帶概念及特征n1包氣帶包氣帶n地表以下一定深度上，巖石中的空隙被重力水所充溢，地表以下一定深度上，巖石中的空隙被重力水所充溢，構(gòu)成地下水面。地下水面以上稱為包氣帶；地下水面以構(gòu)成地下水面。地下水面以上稱為包氣帶；地下水面以下稱為飽水帶。下稱為飽水帶。n2包氣帶水包氣帶水n1結(jié)合水：空隙壁面吸附有結(jié)合水結(jié)合水：空隙壁面吸附有結(jié)合水n2毛細(xì)水：細(xì)小空隙中含有毛細(xì)水毛細(xì)水：細(xì)小空隙中含有毛細(xì)水n3氣態(tài)水：未被液態(tài)水占據(jù)的空隙中包含空氣及氣態(tài)氣態(tài)水：未被液態(tài)水占據(jù)的空隙中包含空氣及氣態(tài)水水

2、3 3特征特征n1 1包氣帶自上而下可分為土壤水帶、中間帶和毛細(xì)水包氣帶自上而下可分為土壤水帶、中間帶和毛細(xì)水帶帶n2 2包氣帶水來源于大氣降水的入滲，地表水體的滲漏包氣帶水來源于大氣降水的入滲，地表水體的滲漏n3 3包氣帶的賦存與運(yùn)移受毛細(xì)力與重力的共同影響包氣帶的賦存與運(yùn)移受毛細(xì)力與重力的共同影響n4 4包氣帶的含水量及其水鹽運(yùn)動受氣候要素影響極為包氣帶的含水量及其水鹽運(yùn)動受氣候要素影響極為顯著顯著n5 5包氣帶又是飽水帶與大氣圈、地表水圈聯(lián)絡(luò)必經(jīng)的包氣帶又是飽水帶與大氣圈、地表水圈聯(lián)絡(luò)必經(jīng)的通道通道n飽水帶經(jīng)過包氣帶獲得大氣降水和地表水的補(bǔ)給，又經(jīng)過包氣帶蒸發(fā)與蒸騰排泄到大氣圈。研討包氣

3、帶水鹽的構(gòu)成及其運(yùn)動規(guī)律對闡明飽水帶水的構(gòu)成具有重要意義 n飽水帶巖石空隙全部為液態(tài)水所充溢。飽水帶中的水飽水帶巖石空隙全部為液態(tài)水所充溢。飽水帶中的水體是延續(xù)分布的，可以傳送靜水壓力，在水頭差的作體是延續(xù)分布的，可以傳送靜水壓力，在水頭差的作用下，可以發(fā)生延續(xù)運(yùn)動。用下，可以發(fā)生延續(xù)運(yùn)動。n飽水帶中的重力水是開發(fā)利用或排除的主要對象。飽水帶中的重力水是開發(fā)利用或排除的主要對象。 5.1.2 飽水帶概念及特征飽水帶概念及特征5.2 含水層、隔水層與弱透水層含水層、隔水層與弱透水層n 巖層按其浸透性可分為透水層與不透水層。飽含水的透水層便是巖層按其浸透性可分為透水層與不透水層。飽含水的透水層便是

4、含水層。不透水層通常稱為隔水層。含水層。不透水層通常稱為隔水層。n(1) 含水層含水層n含水層是指可以透過并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。含水層是指可以透過并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。n(2) 隔水層隔水層n隔水層是不能透過與給出水，或者透過與給出的水量微缺乏道的巖隔水層是不能透過與給出水，或者透過與給出的水量微缺乏道的巖層。層。n必需留意，含水層、隔水層沒有給出區(qū)分含水層與水層的定量目的，必需留意，含水層、隔水層沒有給出區(qū)分含水層與水層的定量目的，它們定義具有相對性。它們定義具有相對性。n(3) (3) 弱透水層弱透水層 n所謂弱透水層是指那些浸透性相當(dāng)差的巖層，在普通所謂弱透水層是指那些浸透性相當(dāng)差的

5、巖層，在普通的供排水中它們所能提供的水量微缺乏道，似乎可以的供排水中它們所能提供的水量微缺乏道，似乎可以看作隔水層；但是，在發(fā)生越流時(shí)，由于驅(qū)動水流的看作隔水層；但是，在發(fā)生越流時(shí)，由于驅(qū)動水流的水力梯度大且發(fā)生浸透的過水?dāng)嗝婧艽笏μ荻却笄野l(fā)生浸透的過水?dāng)嗝婧艽? (等于弱透水層等于弱透水層分布范圍分布范圍) )。n相鄰含水層經(jīng)過弱透水層交換的水量相當(dāng)大，這時(shí)把相鄰含水層經(jīng)過弱透水層交換的水量相當(dāng)大，這時(shí)把它稱作隔水層就不適宜了。松散堆積物中的粘性土，它稱作隔水層就不適宜了。松散堆積物中的粘性土，鞏固基巖中裂隙稀少而狹小的巖層鞏固基巖中裂隙稀少而狹小的巖層( (如砂質(zhì)頁巖、泥質(zhì)如砂質(zhì)頁巖、泥

6、質(zhì)粉砂巖等粉砂巖等) )都可以歸入弱透水層之列。都可以歸入弱透水層之列。 n自然界中并不存在絕對不發(fā)生浸透的巖層。自然界中并不存在絕對不發(fā)生浸透的巖層。n諾曼與威瑟斯龐諾曼與威瑟斯龐Cneuman and Witherspoon 1969曾經(jīng)曾經(jīng)指出圖指出圖32：有：有5個含水層被個含水層被4個弱透水層所阻隔。個弱透水層所阻隔。當(dāng)在含水層當(dāng)在含水層3中抽水時(shí)，中抽水時(shí)， 短期內(nèi)相鄰的含水層短期內(nèi)相鄰的含水層2與與4的的水位均未變動，圖中所示水位均未變動，圖中所示d的范圍構(gòu)成一個有水力聯(lián)絡(luò)的范圍構(gòu)成一個有水力聯(lián)絡(luò)的單元。的單元。 但當(dāng)抽水繼續(xù)時(shí)，最終影響將涉及圖中凸所但當(dāng)抽水繼續(xù)時(shí)，最終影響將涉

7、及圖中凸所示范圍，這時(shí)示范圍，這時(shí)5個含水層與個含水層與4個弱透水層構(gòu)成一個發(fā)生個弱透水層構(gòu)成一個發(fā)生一致水力聯(lián)絡(luò)的單元。一致水力聯(lián)絡(luò)的單元。 5.3 地下水分類地下水分類n(1) (1) 廣義的地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的廣義的地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的水；包氣帶及飽水帶中一切含于巖石空隙中的水均屬水；包氣帶及飽水帶中一切含于巖石空隙中的水均屬之。之。n(2) (2) 狹義的地下水僅指賦存于飽水帶巖土空隙中的水。狹義的地下水僅指賦存于飽水帶巖土空隙中的水。n鑒于目前有關(guān)地球深層圈水的情況知之不多，地下水鑒于目前有關(guān)地球深層圈水的情況知之不多，地下水分類只限于對地殼淺層地下水

8、分類。分類只限于對地殼淺層地下水分類。n地下水的賦存特征對其水量、水質(zhì)時(shí)空分布有決議意地下水的賦存特征對其水量、水質(zhì)時(shí)空分布有決議意義，其中最重要的是埋藏條件與含水介質(zhì)類型。義，其中最重要的是埋藏條件與含水介質(zhì)類型。n(3) 地下水的埋藏條件地下水的埋藏條件n 地下水的埋藏條件是指含水巖層在地質(zhì)剖面中所處的地下水的埋藏條件是指含水巖層在地質(zhì)剖面中所處的部位及受隔水層部位及受隔水層(弱透水層弱透水層)限制的情況。據(jù)此可將地限制的情況。據(jù)此可將地下水分為包氣帶水、潛水及承壓水。下水分為包氣帶水、潛水及承壓水。 n(4) 含水介質(zhì)含水介質(zhì)(空隙空隙)類型類型n按含水介質(zhì)按含水介質(zhì)(空隙空隙)類型可將

9、地下水區(qū)分為孔隙水、裂類型可將地下水區(qū)分為孔隙水、裂隙水及巖溶水。隙水及巖溶水。 孔 隙 水 裂 隙 水 巖 溶 水 包氣水 土壤水 局部粘性土隔水層上季節(jié)性存在的重力水(上層滯水)過路及懸留毛細(xì)水及重力水 裂隙巖層淺部季節(jié)性存在的重力水及毛細(xì)水 裸露巖溶化巖層上部巖溶通道中季節(jié)性存在的重力水 潛 水 各類松散沉積物淺部的水 裸露于地表的各類裂隙巖層中的水 裸露于地表的巖溶化巖層中的水 承壓水 山間盆地及平原松散沉積物深部的水 組成構(gòu)造盆地、 向斜構(gòu)造 或單斜斷塊的被掩覆的各類裂隙巖層中的水 組成構(gòu)造盆地、向斜構(gòu)造或單斜斷塊的被掩覆的巖 溶化巖層中的水 表51 地下水分類表 5.4 5.4 潛

10、潛 水水n5.4.1 5.4.1 一些根本概念一些根本概念n1 1潛水潛水n飽水帶中第一個具有自在外表的含水層中的水稱作潛水。飽水帶中第一個具有自在外表的含水層中的水稱作潛水。潛水沒有隔水頂板，或只需部分的隔水頂板。潛水沒有隔水頂板，或只需部分的隔水頂板。n2 2潛水面潛水面n潛水的外表為自在水面，稱作潛水面。潛水的外表為自在水面，稱作潛水面。n3 3潛水含水層厚度潛水含水層厚度n從潛水面到隔水底板的間隔。從潛水面到隔水底板的間隔。n4 4潛水理藏深度潛水理藏深度n潛水面到地面的間隔。潛水含水層厚度與潛水面潛藏潛水面到地面的間隔。潛水含水層厚度與潛水面潛藏深度隨潛水面的升降而發(fā)生相應(yīng)的變化。深

11、度隨潛水面的升降而發(fā)生相應(yīng)的變化。 1含水層，2隔水層，3高水位期潛水面，4低水位期潛水面：5大氣降水入滲：6蒸發(fā)，7潛水流向 8泉5.4.2 5.4.2 根本特征根本特征n(1) 潛水的補(bǔ)給潛水的補(bǔ)給n潛水含水層在其分布范圍可以經(jīng)過包氣帶接受大氣降水、潛水含水層在其分布范圍可以經(jīng)過包氣帶接受大氣降水、地表水的補(bǔ)給。地表水的補(bǔ)給。n(2) 潛水的徑流潛水的徑流n在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方徑流。在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方徑流。n(3) 潛水的排泄?jié)撍呐判筺1流入其它含水層流入其它含水層n2泄入大氣圈與地表水圈泄入大氣圈與地表水圈n徑流排泄：徑流到地形低洼處，以泉、泄

12、流等方式向徑流排泄：徑流到地形低洼處，以泉、泄流等方式向地表或地表水體排泄；地表或地表水體排泄；n蒸發(fā)排泄：經(jīng)過土面蒸發(fā)或植物蒸騰的方式進(jìn)入大氣；蒸發(fā)排泄：經(jīng)過土面蒸發(fā)或植物蒸騰的方式進(jìn)入大氣；n4潛水與大氣圈及地表水圈的親密聯(lián)絡(luò)性潛水與大氣圈及地表水圈的親密聯(lián)絡(luò)性n氣候、水文要素對潛水影響顯著。豐水季節(jié)或年份，氣候、水文要素對潛水影響顯著。豐水季節(jié)或年份，潛水接受的補(bǔ)給量大于排泄量，潛水面上升，含水層潛水接受的補(bǔ)給量大于排泄量，潛水面上升，含水層厚度增大，埋藏深度變小。干旱季節(jié)排泄量大于補(bǔ)給厚度增大，埋藏深度變小。干旱季節(jié)排泄量大于補(bǔ)給量，潛水面下降，含水層厚度變小，埋藏深度變大。量，潛水面

13、下降，含水層厚度變小，埋藏深度變大。n5 5潛水的動態(tài)有明顯的季節(jié)變化特點(diǎn)潛水的動態(tài)有明顯的季節(jié)變化特點(diǎn)n潛水積極參與水循環(huán)，資源易于補(bǔ)充恢復(fù)，但受氣候影響，潛水積極參與水循環(huán)，資源易于補(bǔ)充恢復(fù)，但受氣候影響，且含水層厚度普通比較有限，其資源通常缺乏多年調(diào)理性。且含水層厚度普通比較有限，其資源通常缺乏多年調(diào)理性。n6 6潛水的水質(zhì)與氣候、地形及巖性條件有關(guān)潛水的水質(zhì)與氣候、地形及巖性條件有關(guān)n在潮濕氣候及地形切割劇烈的地域，往往構(gòu)成含鹽量不高在潮濕氣候及地形切割劇烈的地域，往往構(gòu)成含鹽量不高的淡水。干旱氣候下由細(xì)顆粒組成的盆地平原，常構(gòu)成含鹽的淡水。干旱氣候下由細(xì)顆粒組成的盆地平原，常構(gòu)成含鹽

14、高的咸水。潛水容易遭到污染，對潛水水源應(yīng)留意衛(wèi)生防護(hù)。高的咸水。潛水容易遭到污染，對潛水水源應(yīng)留意衛(wèi)生防護(hù)。5.4.3 5.4.3 潛水等水位線圖潛水等水位線圖n(1) (1) 潛水位潛水位n潛水面任一點(diǎn)的高程。潛水面任一點(diǎn)的高程。n2 2潛水等水位線潛水等水位線n潛水位相等的各點(diǎn)連線。潛水位相等的各點(diǎn)連線。n3 3潛水面坡度潛水面坡度n相鄰兩條等水位線的水位差除以其程度間隔。相鄰兩條等水位線的水位差除以其程度間隔。n4 4潛水埋藏深度潛水埋藏深度n 地表到潛水面的間隔。地表到潛水面的間隔。 n5潛水等水位線圖n能反映潛水面外形洼直等水位線由高到低為潛水流向(嚴(yán)厲地說，這是潛水流向的程度投影)

15、。當(dāng)潛水面坡度不大時(shí)，即可視為潛水水力梯度利用同一地方的潛水等水位線圖與地形圖可以求取各處的，并判別沼澤、泉的出露與潛水面的關(guān)系以及潛水與地表水體的相互補(bǔ)給關(guān)系等。 5.5 5.5 承承 壓壓 水水 n4.5.1 4.5.1 一些根本概念一些根本概念n1 1承壓水承壓水n充溢于兩個隔水層充溢于兩個隔水層( (弱透水層弱透水層) )之間的含水層中的水。之間的含水層中的水。n2 2隔水頂板隔水頂板n含水層上部的隔水層含水層上部的隔水層( (弱透水層弱透水層) ) 稱作隔水頂板。稱作隔水頂板。n3 3隔水底板隔水底板n含水層下部的隔水層含水層下部的隔水層( (弱透水層弱透水層) )稱作隔水底板。稱作

16、隔水底板。n4承壓含水層厚度承壓含水層厚度n隔水頂?shù)装逯g的間隔為承壓含水層厚度。隔水頂?shù)装逯g的間隔為承壓含水層厚度。 n5承壓高度承壓高度n鉆孔中靜止水位到含水層頂面之間的間隔。鉆孔中靜止水位到含水層頂面之間的間隔。n6測壓水位測壓水位n井中靜止水位的高程即是承壓水在該點(diǎn)的測壓水位。井中靜止水位的高程即是承壓水在該點(diǎn)的測壓水位。測壓水位高于地表的范圍是承壓水的自溢區(qū)，在這里測壓水位高于地表的范圍是承壓水的自溢區(qū)，在這里井孔可以自噴出水。井孔可以自噴出水。5.5.2 承壓水特征承壓水特征n1承壓水具有承壓性承壓水具有承壓性 n2承壓水參與水循環(huán)都不如潛水積極承壓水參與水循環(huán)都不如潛水積極n主

17、要經(jīng)過含水層出露于地表的補(bǔ)給區(qū)主要經(jīng)過含水層出露于地表的補(bǔ)給區(qū)(潛水分布區(qū)潛水分布區(qū))獲得獲得補(bǔ)給，并經(jīng)過范圍有限的排泄區(qū)以泉或其它徑流方式補(bǔ)給，并經(jīng)過范圍有限的排泄區(qū)以泉或其它徑流方式向地表或地表水體泄出。向地表或地表水體泄出。n3承壓水動態(tài)比較穩(wěn)定，資源往往具有多年調(diào)理性承壓水動態(tài)比較穩(wěn)定，資源往往具有多年調(diào)理性能能n氣候、水文要素的變化對承壓水的影響較小，承壓水氣候、水文要素的變化對承壓水的影響較小，承壓水的資源不容易補(bǔ)充、恢復(fù)，其資源往往具有多年調(diào)理的資源不容易補(bǔ)充、恢復(fù)，其資源往往具有多年調(diào)理性能。性能。 n4承壓水的水質(zhì)與埋藏條件及其與外界聯(lián)絡(luò)的程度承壓水的水質(zhì)與埋藏條件及其與外界

18、聯(lián)絡(luò)的程度有關(guān)有關(guān)n與外界聯(lián)絡(luò)愈親密，參與水循環(huán)愈積極，承壓水的水與外界聯(lián)絡(luò)愈親密，參與水循環(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)絡(luò)差，水循環(huán)緩慢，水的含鹽量低的淡水。與外界聯(lián)絡(luò)差，水循環(huán)緩慢，水的含鹽量就高。量就高。n5等水壓線圖等水壓線圖n將某一承壓含水層測壓水位相等的各點(diǎn)連線，即得等將某一承壓含水層測壓水位相等的各點(diǎn)連線，即得等水壓線圖等測壓水位線圖。水壓線圖等測壓水位線圖。n根據(jù)等測壓水位線可以確定承壓水的流向和水力梯度。承壓水的測壓水面只是一個虛擬的面，并不存在這樣一個實(shí)踐的水面，只需當(dāng)鉆孔

19、穿透上覆隔水層到達(dá)含水層頂面時(shí)孔中才見水；孔中水位上升到測壓水位高度靜止不動。因此，為了打井取水等目的，等測壓水位線圖通常要附以含水層頂板等高線圖(圖57)。n僅僅根據(jù)等測壓水位線圖，無法判別承壓含水層和其它僅僅根據(jù)等測壓水位線圖，無法判別承壓含水層和其它水體的補(bǔ)給關(guān)系。水體的補(bǔ)給關(guān)系。n任一承壓含水層接受其它水體的補(bǔ)給必需同時(shí)具備兩個任一承壓含水層接受其它水體的補(bǔ)給必需同時(shí)具備兩個條件：第一，其它水體條件：第一，其它水體(地表水、潛水或其它承壓含水層地表水、潛水或其它承壓含水層)的水位必需高出此承壓含水層的測壓水位；第二，其它的水位必需高出此承壓含水層的測壓水位；第二，其它水體與該含水層之間

20、必需有聯(lián)絡(luò)通道。水體與該含水層之間必需有聯(lián)絡(luò)通道。n潛水獲得補(bǔ)給或進(jìn)展排泄時(shí)，隨著水量添加或減少，潛潛水獲得補(bǔ)給或進(jìn)展排泄時(shí)，隨著水量添加或減少，潛水位抬高或降低，含水層厚度加大或變薄。承壓含水層水位抬高或降低，含水層厚度加大或變薄。承壓含水層接受補(bǔ)給時(shí)，測壓水位上升，壓強(qiáng)增大使含水層中水的接受補(bǔ)給時(shí)，測壓水位上升，壓強(qiáng)增大使含水層中水的密度加大；孔隙水壓力增大，有效應(yīng)力降低，含水層骨密度加大；孔隙水壓力增大，有效應(yīng)力降低，含水層骨架發(fā)生少量回彈。架發(fā)生少量回彈。 n6貯水系數(shù)貯水系數(shù)n承壓含水層的貯承壓含水層的貯水系數(shù)是指其測水系數(shù)是指其測壓水位下降壓水位下降(或上或上升升)一個單位深度，一

21、個單位深度，單位程度面積含單位程度面積含水層釋出水層釋出(或儲存或儲存)的 水 的 體 積的 水 的 體 積 ( 圖圖38)。 n在方式上，潛水含水層的給水度在方式上，潛水含水層的給水度( (也有人稱之為潛水含也有人稱之為潛水含水層的貯水系數(shù)水層的貯水系數(shù)y y與承壓含水層的貯水系數(shù)與承壓含水層的貯水系數(shù)S(S(也有人稱也有人稱之為彈性釋水之為彈性釋水( (給水度給水度) )非常類似，但是在釋出非常類似，但是在釋出( (或儲存或儲存水的機(jī)理方面是很不一樣的。水的機(jī)理方面是很不一樣的。n水位下降時(shí)潛水含水層所釋出的水來自部分空隙的排水位下降時(shí)潛水含水層所釋出的水來自部分空隙的排水。而測壓水位下降時(shí)承壓含水層所釋出的水來自含水。而測壓水位下降時(shí)承壓含水層所釋出的水來自含水層體積的膨脹及含水介質(zhì)的壓密水層體積的膨脹及含水介