15.16-ch5地下水解析.ppt
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1、地下水的基本概念地下水的基本概念地下水的分类地下水的分类 地下水的补给、径流、排泄地下水的补给、径流、排泄地下水的物理性质和化学类型地下水的物理性质和化学类型地下水的运动规律:达西定律地下水的运动规律:达西定律地下水与工程建设地下水与工程建设第五章第五章 地下水地下水(一)地下水的基本概念(一)地下水的基本概念自然界中的水循环自然界中的水循环 岩土的空隙与水理性质岩土的空隙与水理性质含水层、隔水层与弱透水层含水层、隔水层与弱透水层自然界中的水循环自然界中的水循环4 水汽输送水汽输送1 蒸发蒸发5 降水降水3 蒸发蒸发6 降水降水8 植物蒸腾植物蒸腾湖湖9 地表径流地表径流10 地下径流地下径流
2、海洋海洋 2 蒸发蒸发7 降水降水1.1.松散沉积物中的松散沉积物中的孔隙孔隙2.2.坚硬岩石中的坚硬岩石中的裂隙裂隙3.3.可溶性岩石中的可溶性岩石中的溶隙溶隙连通性好分布不均匀连通性差岩土的空隙岩土的空隙1.容水性容水性岩土孔隙能容纳一定水量的性能。岩土孔隙能容纳一定水量的性能。2.持水性持水性l饱水岩土体在重力作用下释水后仍能保持一定水饱水岩土体在重力作用下释水后仍能保持一定水量的性能。量的性能。3.给水性给水性l饱水岩土在重力作用下自由排出一定水的性能。饱水岩土在重力作用下自由排出一定水的性能。给水度给水度=容水度持水度容水度持水度4.透水性透水性l岩土可透过水的性能。岩土可透过水的性
3、能。岩土的水理性质岩土的水理性质含水层:含水层:给出并透过相当水量的岩土层。给出并透过相当水量的岩土层。隔水层:隔水层:不透水但可含水的岩土层。不透水但可含水的岩土层。滞水层:滞水层:弱透水的岩土层。弱透水的岩土层。含水层的形成条件:含水层的形成条件:岩土层有较大空隙;为岩土层有较大空隙;为隔水层所限;有补给来源。隔水层所限;有补给来源。l含水层、隔水层与弱透水层的概念含水层、隔水层与弱透水层的概念 岩性相同、渗透性完全相同的岩层,很可能在岩性相同、渗透性完全相同的岩层,很可能在岩性相同、渗透性完全相同的岩层,很可能在岩性相同、渗透性完全相同的岩层,很可能在某些地某些地某些地某些地方方方方被当
4、作含水层,而在被当作含水层,而在被当作含水层,而在被当作含水层,而在另一些地方另一些地方另一些地方另一些地方却被当作隔水层。却被当作隔水层。却被当作隔水层。却被当作隔水层。在利用与排除地下水的实际工作中区分含水层与隔水在利用与排除地下水的实际工作中区分含水层与隔水在利用与排除地下水的实际工作中区分含水层与隔水在利用与排除地下水的实际工作中区分含水层与隔水层,应当考虑岩层所能给出水的数量大小是否具有实际意层,应当考虑岩层所能给出水的数量大小是否具有实际意层,应当考虑岩层所能给出水的数量大小是否具有实际意层,应当考虑岩层所能给出水的数量大小是否具有实际意义。例如,利用地下水供水时,某一岩层能够给出
5、的水量义。例如,利用地下水供水时,某一岩层能够给出的水量义。例如,利用地下水供水时,某一岩层能够给出的水量义。例如,利用地下水供水时,某一岩层能够给出的水量较小。较小。较小。较小。对于水源丰沛,需水量很大的地区,由于远不能满足供对于水源丰沛,需水量很大的地区,由于远不能满足供对于水源丰沛,需水量很大的地区,由于远不能满足供对于水源丰沛,需水量很大的地区,由于远不能满足供水需求,而被视为隔水层。水需求,而被视为隔水层。水需求,而被视为隔水层。水需求,而被视为隔水层。但在水源匮乏,需水量又小的地区,同一岩层便能在一但在水源匮乏,需水量又小的地区,同一岩层便能在一但在水源匮乏,需水量又小的地区,同一
6、岩层便能在一但在水源匮乏,需水量又小的地区,同一岩层便能在一定程度上满足,甚至充分满足实际需要,此时该岩层可被定程度上满足,甚至充分满足实际需要,此时该岩层可被定程度上满足,甚至充分满足实际需要,此时该岩层可被定程度上满足,甚至充分满足实际需要,此时该岩层可被视为含水层。视为含水层。视为含水层。视为含水层。相对性相对性相对性相对性-例子例子例子例子1 1 1 1l含水层、隔水层与弱透水层的相对性含水层、隔水层与弱透水层的相对性 即使在同一个地方,渗透性相同的某一即使在同一个地方,渗透性相同的某一岩层,岩层,在涉及某些问题时被看作透水层,在在涉及某些问题时被看作透水层,在涉及另一些问题时则可能被
7、看作隔水层涉及另一些问题时则可能被看作隔水层。某种岩层的渗透性比较低,某种岩层的渗透性比较低,从供水的角度,它可能被看作隔水层,从供水的角度,它可能被看作隔水层,而从水库渗漏的角度,由于水库的周界长,而从水库渗漏的角度,由于水库的周界长,渗漏时间长,此类岩层的渗漏水量不能忽视,渗漏时间长,此类岩层的渗漏水量不能忽视,此时又必须将它看作含水层。此时又必须将它看作含水层。相对性相对性-例子例子2 2l含水层、隔水层与弱透水层的相对性含水层、隔水层与弱透水层的相对性 含水层、隔水层与透水层的含水层、隔水层与透水层的定义定义取决于运用它们时的具体条取决于运用它们时的具体条件件。相对性相对性l含水层、隔
8、水层与弱透水层的相对性含水层、隔水层与弱透水层的相对性v广义的地下水广义的地下水:赋存于地面以下岩土空隙中的水;赋存于地面以下岩土空隙中的水;v狭义的地下水狭义的地下水:赋存于饱水带岩土空隙中的水。赋存于饱水带岩土空隙中的水。本书从广义地下水角度进行分类。本书从广义地下水角度进行分类。(二)地下水的分类(二)地下水的分类 地表以下一定深度上,岩石中的空隙地表以下一定深度上,岩石中的空隙被重力水所充满,形成被重力水所充满,形成地下水面地下水面。包气带:包气带:地下水面地下水面以上以上称为包气带。称为包气带。饱水带:饱水带:地下水面地下水面以下以下称为饱水带。称为饱水带。图图图图5-2 5-2 包
9、气带与饱水带包气带与饱水带包气带与饱水带包气带与饱水带土土土土壤壤壤壤富富富富含含含含有有有有机机机机质质质质,具具具具有有有有团团团团粒粒粒粒结结结结构构构构,能能能能以以以以毛毛毛毛细细细细水水水水形式大量保持水分形式大量保持水分形式大量保持水分形式大量保持水分毛毛毛毛细细细细水水水水的的的的下下下下部部部部也也也也饱饱饱饱水水水水的的的的但但但但因因因因受受受受毛毛毛毛细细细细负负负负压压压压作作作作用用用用,压强小于大气压强。压强小于大气压强。压强小于大气压强。压强小于大气压强。地地下下水水的的赋赋存存特特征征对对其其水水量量、水水质质时时空空分分布布有有决决定定意意义义,其其中中最最
10、重重要要的的是是埋埋藏藏条条件件与与含含水介质水介质类型类型。v按按含水介质类型含水介质类型,分为:孔隙水、裂隙水及分为:孔隙水、裂隙水及岩溶水。岩溶水。v按按埋藏条件埋藏条件(指含水岩层在地质剖面中所处(指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),分为:包气的部位及受隔水层限制的情况),分为:包气带水、潜水及承压水;带水、潜水及承压水;(二)地下水的分类(二)地下水的分类(二)地下水的分类(二)地下水的分类深埋(径流)带深埋(径流)带溢出带垂直交替带洪积物中的孔隙水洪积物中的孔隙水1)孔隙水)孔隙水2)裂隙水)裂隙水按成因:按成因:风化裂隙水风化裂隙水成岩裂隙水成岩裂隙水构造裂隙
11、水构造裂隙水按埋藏条件:按埋藏条件:面状裂隙水面状裂隙水层状裂隙水层状裂隙水脉状裂隙水脉状裂隙水特点:特点:空空间分布极不间分布极不均匀,动态均匀,动态变化强烈,变化强烈,流动迅速,流动迅速,排泄集中。排泄集中。3)岩溶水)岩溶水地下水埋藏类型地下水埋藏类型上层滞水上层滞水概念:概念:包气带中聚集在局部隔水层之上的重力水。包气带中聚集在局部隔水层之上的重力水。特征:特征:接近地表,接受大气降水补给,以蒸发形式或向接近地表,接受大气降水补给,以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。动态变化很不稳定。隔水底板边缘排泄。动态变化很不稳定。工程意义:工程意义:常始料不及涌入基坑,常始料不及涌入基坑,供水意义不
12、大。在寒冷地供水意义不大。在寒冷地区区 易引起道路冻胀和翻浆。易引起道路冻胀和翻浆。上层滞水上层滞水vv当包气带中存在局部隔水层,局部隔水层上会积聚具当包气带中存在局部隔水层,局部隔水层上会积聚具当包气带中存在局部隔水层,局部隔水层上会积聚具当包气带中存在局部隔水层,局部隔水层上会积聚具有自由水面的重力水,便是上层滞水。有自由水面的重力水,便是上层滞水。有自由水面的重力水,便是上层滞水。有自由水面的重力水,便是上层滞水。vv上层滞水最接近地表,接受大气降水的补给,通过蒸上层滞水最接近地表,接受大气降水的补给,通过蒸上层滞水最接近地表,接受大气降水的补给,通过蒸上层滞水最接近地表,接受大气降水的
13、补给,通过蒸发或向隔水底板(弱透水层底板)的边缘下渗排泄。发或向隔水底板(弱透水层底板)的边缘下渗排泄。发或向隔水底板(弱透水层底板)的边缘下渗排泄。发或向隔水底板(弱透水层底板)的边缘下渗排泄。vv雨季获得补充,积存一定水量,旱季水量逐渐耗失。雨季获得补充,积存一定水量,旱季水量逐渐耗失。雨季获得补充,积存一定水量,旱季水量逐渐耗失。雨季获得补充,积存一定水量,旱季水量逐渐耗失。vv当分布范围小且补给不很经常时,不能终年保持有水。当分布范围小且补给不很经常时,不能终年保持有水。当分布范围小且补给不很经常时,不能终年保持有水。当分布范围小且补给不很经常时,不能终年保持有水。vv由于其水量小,动
14、态变化显著,只有在缺水地区才能由于其水量小,动态变化显著,只有在缺水地区才能由于其水量小,动态变化显著,只有在缺水地区才能由于其水量小,动态变化显著,只有在缺水地区才能成为小型供水水源或暂时性供水水源。成为小型供水水源或暂时性供水水源。成为小型供水水源或暂时性供水水源。成为小型供水水源或暂时性供水水源。vv包气带中的上层滞水,对其下部的潜水的补给与蒸发包气带中的上层滞水,对其下部的潜水的补给与蒸发包气带中的上层滞水,对其下部的潜水的补给与蒸发包气带中的上层滞水,对其下部的潜水的补给与蒸发排泄,起到一定的滞后调节作用。排泄,起到一定的滞后调节作用。排泄,起到一定的滞后调节作用。排泄,起到一定的滞
15、后调节作用。vv上层滞水极易受污染,利用其作为饮用水源时要格外上层滞水极易受污染,利用其作为饮用水源时要格外上层滞水极易受污染,利用其作为饮用水源时要格外上层滞水极易受污染,利用其作为饮用水源时要格外注意卫生防护。注意卫生防护。注意卫生防护。注意卫生防护。潜水潜水埋藏在地面以下饱水带中第一个稳定埋藏在地面以下饱水带中第一个稳定隔水层之上具自由水面的重力水。没有隔水顶板,隔水层之上具自由水面的重力水。没有隔水顶板,或只有局部的隔水顶板。或只有局部的隔水顶板。1 1砂层砂层 2 2隔水层隔水层 3 3含水层含水层 4 4潜水面潜水面 5 5基准面基准面 潜水的基本特点潜水的基本特点v与大气圈、地表
16、水圈联系密切,积极参与大气圈、地表水圈联系密切,积极参与水循环(速度较快),动态不稳定(受与水循环(速度较快),动态不稳定(受季节雨量影响),容易收到污染,但净化季节雨量影响),容易收到污染,但净化速度也较快。速度也较快。决定这一特点的根本原因决定这一特点的根本原因v埋藏特征位置浅且上面没有连续的埋藏特征位置浅且上面没有连续的隔水层。隔水层。潜水面:潜水面:潜水具有的自由水面。潜水具有的自由水面。l潜潜水水面面的的形形态态:向向排排泄泄区区倾倾斜斜的的曲曲面面,受受地地形影响形影响,起伏大体与地形一致而较缓和。起伏大体与地形一致而较缓和。1 1砂层砂层 2 2隔水层隔水层 3 3含水层含水层
17、4 4潜水面潜水面 5 5基准面基准面 潜水位:潜水位:潜水面任一点的高程。潜水面任一点的高程。潜水层的厚度:潜水层的厚度:从潜水面到隔水底板的距离。从潜水面到隔水底板的距离。潜水埋藏深度:潜水埋藏深度:潜水面到地面的距离。潜水面到地面的距离。潜水补给潜水补给潜水补给潜水补给vv由于潜水含水层上面不存在完整的隔水或弱透水顶板,与由于潜水含水层上面不存在完整的隔水或弱透水顶板,与由于潜水含水层上面不存在完整的隔水或弱透水顶板,与由于潜水含水层上面不存在完整的隔水或弱透水顶板,与包气带直接连通,因而在包气带直接连通,因而在包气带直接连通,因而在包气带直接连通,因而在潜水的全部分布范围潜水的全部分布
18、范围潜水的全部分布范围潜水的全部分布范围都可以通过包都可以通过包都可以通过包都可以通过包气带接收大气降水、地表水的补给。气带接收大气降水、地表水的补给。气带接收大气降水、地表水的补给。气带接收大气降水、地表水的补给。潜水径流潜水径流潜水径流潜水径流vv潜水在潜水在潜水在潜水在重力作用重力作用重力作用重力作用下由水位高的地方向水位低的地方径流。下由水位高的地方向水位低的地方径流。下由水位高的地方向水位低的地方径流。下由水位高的地方向水位低的地方径流。潜水排泄潜水排泄潜水排泄潜水排泄v除了流入其它含水层以外,泄入大气圈与地表水圈的方式除了流入其它含水层以外,泄入大气圈与地表水圈的方式有两类:有两类
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