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[分享]史上最全地下水基础知识!受益匪浅!!!

发表于2018-06-30    1190人浏览    0人跟帖    复制链接  只看楼主

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北极星闪闪


地下水(ground water),是指赋存于地面以下岩石空隙中的水,狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》(GB/T 14157-93)中,地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。
 
下面,随小编一起轻松愉快去了解地下水来源、分类、特点、隔层水和含水层!受益匪浅!


目录

一、地下水的来源和赋存形式
1. 地下水的来源
2. 岩石中的孔隙和水分
3. 岩石中水存在的形式
4. 与水分的储存和运移有关的岩石性质

二、地下水及其分类
1. 基本概念
2. 地下水分类

三、包气带、饱水带、含水层与隔水层
1. 基本概念
2. 含水层类型划分
3. 上层滞水和潜水
4. 层间水(承压水)
5. 潜水和承压水(层间水)比较

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地下水的来源和赋存形式 

| 一、地下水的来源
 
  1.  渗入水
  2.  沉积水
  3.  再生水
  4.  初生水
  5.  有机成因水
 
| 二、岩石中的孔隙和水分
 
1.  岩石中的孔隙:孔隙、裂隙和溶孔

2.  有关孔隙度的几个基本概念
 
  • :组成松散岩石颗粒或颗粒集合体之间的间隙; 

  • 裂隙:应力作用下坚硬岩石破裂变形产生的。可分为成岩裂隙、构造裂隙和 风化裂隙;

  • 溶孔(洞):可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞;

  • 孔隙度Φ:某一体积V岩石中孔隙体积Vn所占比例
                                   Φ=Vn/V

  • 裂隙率Kr:裂隙体积Vr与包括裂隙在内的岩石体积V的比值
                                   Kr=Vr/V

  • 熔岩率K:溶洞的体积Vk与岩石总体积V的比值
                                   K=Vk/V
 
3.  影响孔隙度大小的因素

  • 颗粒的排列方式:立方体排列紧密,孔隙度大;四面体排列,松散,孔隙度大;

  • 颗粒分选程度:分选好,孔隙度大;分选差,颗粒大小悬殊,细小颗粒充填于粗大颗粒之间,孔隙度降低;

  • 颗粒形状:颗粒形状不规则--排列松散--孔隙度大 粘性土的结构和次生隙:带电粘粒--聚合--结构孔隙--孔隙度增大--次生孔隙(虫洞、根孔、干裂缝)发育--孔隙度增大。
 
孔隙的特点

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4.  岩石中的各种裂隙
 
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1-分选良好,排列酥松的砂;2-分选良好,排列紧密的砂;3-分选不良的,排列紧密的砂;4-经过部分胶结的砂岩;5-具有结构性孔隙的黏土;6-经过压缩的黏土;7-具有裂隙的岩石;8-具有溶的可溶岩
 
| 三、岩石中水存在的形式
 
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1.  气态水:以水蒸气的形式储存在地下的水;

2.  固态水:指岩石中温度在0℃以下的重力水。即以冰的形态出现的重力水,常分布在季节性和永久性结冰的地区;

3.   结合水: 指受固体表面的引力大于水分子自身重力,束缚于固态表面,不能在自身重力影响想运动的那部分水。
 
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  • 强结合水:以单独的水分子状包围在岩石颗粒表面的水。

特点

A.  水分子排列紧密,不能流动;
B.  密度大,2.0,在零下78℃时尚不能结冰;
C.  没有溶解能力,不能溶解盐类;
D.  不受重力作用,不传递导静水压力,不导电;
E.  很难用机械的方法把它与颗粒分开,只有当空气中饱和差很大或105℃才能将他们分开;
F.  具有极大的粘滞性和弹性。
 
  • 弱结合水(薄膜水):结合水的外层,由于分子力而粘附在岩土颗粒上的 水。在饱水带中,能传递静水压力,静水压力大于结合水的抗剪强度时能够运移。

特点

A.水分子排列不如结合水规则和紧密,水分子离岩石颗粒表面越远,结   合力越小;
B.外层被植物吸收利用;
C.不受重力支配,不能导电、不能传递静水压力;
D.密度和普通水差不多,具有极大的粘滞性;
E.有较低的溶解岩能力。
 
4.  重力水(自由水):在重力作用下能自由运动的地下水称为重力水。

特点:内层重力--层流运动--外层重力水--易转为紊流运动

5.  毛细水:在岩石毛细孔隙中或孔道狭窄部分的水。
   
毛细水类型

  • 支持毛细水:地下水面支持下存在的(附着水面上的),随地下水升降而升降;

  • 悬挂毛细水:是细粒层次与粗粒层次交互成层时,在一定条件下,由于上下弯液面毛细力的作用,在细土层中保留下的与地下水面不相连接的毛细水; 

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支持毛细水和悬挂毛细水

  •  孔角毛细水:是悬留于包气带中颗粒接触点上毛细水。

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  6.  岩石骨架中的水:保存于矿物结晶格架中,已成为矿物组成部分的水。

       岩石骨架中的水分类

  •  结晶水:当矿物中的水组成比例固定不对称结晶水。
       如石膏(
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    )、芒硝(
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    );

  •  费石水:当所含水比例可变且易脱出时称费石水。
       如蛋白质(
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    )  、方沸石(
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    );

  • 结构水:以OH或H的形成参与矿物组合,彼此结合紧密。只有当矿物结构 破坏后,并加热到400℃至500℃时才能分离出来的,这种水成为结构水。  如水铝石(
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    )  、白云母(
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    )。
| 四、与水分的储存和运移有关的岩石性质

1.  基本概念

  • 容水度:指岩石完全饱水时,所容纳的最大的水体积与岩石总体积比值。一般说来容水数值上与孔隙度相当。孔隙体积的多少可用孔隙来表示;

  • 重量含水量(Wg):指松散岩石孔隙中所含水的重量(Gw)与干燥岩石重量(Gs)的比值。Wg=Gw/Gs*100%;

  • 体积含水量(Wv):指含水的体积(Vw)与包括孔隙在内的岩石体积(V)比值。Wv=Vw/V*100%;

  • 持水度(Wn):指饱和岩石在重力作用下释水后,岩石中保持的水的体积与岩石体积之比。Wn=岩石保持水的体积(Vr)/岩石的总体积(V)*100%;

  • 给水度:指地下水位下降一个深度,单位水平面积岩石柱体在重力作用下释放的水的体积。
 
2.  影响岩石给水度的因素:

水位下降速率大--给水度小(释水滞后效应)
 
3.  影响岩石透水度的因素:

  • 决定透水性好坏的主要因素是空隙大小,空隙直径愈小,透水性愈差。

  • 当孔隙直径小于两倍结合水厚度时,在寻常条件下就不透水。

  • 只有在孔隙大小相等的前提下,孔隙度才对岩石的透水性起作用,孔隙度愈大,透水性愈好。
 
二 
地下水及其分类

| 一、基本概念

1.  广义地下水:赋存于地面以下岩石隙中的水;

2.  狭义地下水:赋存于饱水带岩石隙中的水;

3.  地下水埋藏条件:含水岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层限制的情况下。
 
| 二、地下水分类

1.  按埋藏条件可分:

  • 上层滞水
  • 潜水
  • 承压水(层间水)
 
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三 
包气带、饱水带、含水层与隔水层
 
| 一.基本概念

1.  包气带:地下水面以上,分为土壤水带、中间带和毛细水带;

2.  饱水带:地下水面以下;

3.  含水层:起着阻隔水透过作用的细小的岩层,称为隔水层;隙细小的岩层(如致密黏土、页岩)含的几乎是结合水,结合水在寻常条件下是不能移动吃的,这类岩层。

4.  隔水层:一起着阻隔水透过作用的细小的岩层,称为隔水层。空隙细小的岩层(如致密黏土、页岩)含的几乎是结合水,结合水在寻常条件下是不能移动的,这类岩层实际上起着阻隔水透过的作用,所以是隔水层。
 
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| 二.含水层类型划分

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| 三.上层滞水和潜水

1.  上层滞水:当包气带中存在局部隔水层时,在局部隔水层上积聚具有自由水面的自由水。
 
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上层滞水、潜水和层间层
1.隔水层;2.透水层;3.饱水部分;4.潜水面;5.层间水测试面;6.泉(上升泉);7.井水.实线表示井壁不进水;a.上层潜水;b.潜水;c.层间水
 
2.  潜水:饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称为潜水。潜水没有隔水顶板,或只有局部的隔水顶板。
 
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3.  潜水面:潜水的水面为自由水面,称为潜水面。

  • 从潜水面到隔水底版的距离为潜水含水层厚度(H);

  • 潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层厚度(T)。
 
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  • 潜水流动方向:潜水通常在重力作用下由水头高的地方向水头低的地方径流;
 
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1.砂;2.含水砂;3.黏土;4.泉;h.潜水厚度;aa.潜水面;bb.隔水底板
 
4.  潜水的排泄方式

  • 径流排泄:径流到适当地形处,以泉、渗流等形式泄出地表或汇入地表水。
  • 蒸发排泄:通过包气带入大气。

5.  潜水面的变化

潜水直接通过包气带与大气圈及地表水圈发生联系。所以气象、水文因素的变动对它的影响比较明显。

  • 丰水季节(年份):补给量>排泄量,则潜水面上升,含水厚度上升,埋藏深度变浅;

  • 干旱季节:排泄量>补给量,潜水面下降,含水层厚度变薄,埋藏深度加大。因此,潜水的动态有明显的的季节性的变化。
6.  潜水面的形状

可以是水平、倾斜、抛物线或各种形状组合。最常见的潜水面形状为倾斜的曲面。受重力影响,潜水由潜水面高出向低处渗流形成“潜水流”(或称潜流),向地处的低凹地区(如河谷、冲沟)等排泄。
 
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7.  潜水面的表示方法

  • 剖面图:按一定比例,在有代表性的剖面线上绘制的水文地质剖面图,其中,应表示出潜水位、含水层、隔水层厚度、岩性及其变化等。

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 根据等水头线图求潜水流向及水力梯度
1.砂;2.含水砂;3.黏土;4.泉;h.潜水厚度;aa.潜水面;bb.隔水底板
 
  • 平面图:即潜水势(头)和潜水等水势(头)线图
 
  • 潜水等水势(头)线图的用途
     A.   确定潜水流向
     B.   确定水力坡度

水力坡度是指指单位渗透途径(水平距离)上的水头损失。或者说,水力坡度是沿渗透途径的水头降与渗透途径长度的比值:
I=H/I
I--水力坡度,无因次量
H--渗透途径上两点的水位差(或落差)
I--渗透途径上两点的水平距离
 
  8.  潜水流量和流速的测定

自然界中潜水运动缓慢,一般作层流运动,其运动规律服从达西定律,即潜水的运动速度与水力坡度成正比。
V=IK
V--渗流速度,cm/s或m/d
I--水力坡度,无因次量
K--渗透系数,cm/s或m/d
渗透系数取决于岩性、流体性质(密度、粘度)、外界条件(温度、压力)

| 四、层间水(承压水)
 
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1.隔水层;2.含水层;3.地下水测试面;4.地下水流向;5.泉(上升泉);6.钻孔(虚线部分为进水部分)7.自喷孔;8.大气降水补给;H.与含水层顶面压力相当的高度;M.含水层
 
1.  层间水(承压水)

特点

  • 有稳定的隔水顶板和底板,没有自由水面,水体承受净水压力;


  • 与外界联系较差,水位、水量、水质等受气候因素的影响较小,富水性好的承压含水是理想的供水水源;

  • 具有补给区、承压企业区和排泄区;

  • 地下水体充满整个含水层,否则是潜水。
 
2.  最适宜形成承压水的两种地质构造

  • 向斜盆地
 
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  • 单斜地层

   A.  透水层和隔水层相间分布的承压斜地
 
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  B.  含水层发生变相或尖灭形成的承压斜地
 
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  C.  含水层被断层所阻形成承压斜地
 
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  D.  侵入体阻截承压斜地
 
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3.  水头

  • 正水头:测压水位高于该点的地形高层;
  • 负水头:测压水位低于该点的地形高层。
 
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A.补给区  B.承压区  C.排泄区  a.潜水区  b.自流水区

| 五、潜水和承压水(层间水)比较
 
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