承压含水层上部的隔水层弱透水层课件.ppt

1、地表以下剖面上各种状态的水在岩层中的分布图1一湿度不足带一湿度不足带 分布有气态水、吸着水分布有气态水、吸着水;2一一湿度湿度饱和带饱和带 分布有气态水、吸着水、薄膜水分布有气态水、吸着水、薄膜水;3一上升毛细水带一上升毛细水带;4一无压重力水带一无压重力水带;5一粘土层一粘土层;6一承压重力水带一承压重力水带按照埋藏条件的分类按照埋藏条件的分类4 4 潜水潜水n潜水面：潜水面：n潜水含水层厚度：潜水含水层厚度：潜水含水层上面不存在完整的隔水或弱透水顶潜水含水层上面不存在完整的隔水或弱透水顶板板, ,与包气带直接连通与包气带直接连通, ,其全部分布范围都可以通其全部分布范围都可以通过包气带接受

2、大气降水、地表水的补给。过包气带接受大气降水、地表水的补给。n潜水的径流：潜水的径流：潜水在重潜水在重力作用下由水力作用下由水位高的地方向位高的地方向水位低的地方水位低的地方径流。径流。n潜水的排泄潜水的排泄：除了流入其它含水层以外除了流入其它含水层以外, ,泄入大气圈与地表泄入大气圈与地表水圈的方式有两类水圈的方式有两类: : 一类是径流到地形低洼处一类是径流到地形低洼处, ,以泉、泄流等形式以泉、泄流等形式向地表或地表水体排泄向地表或地表水体排泄, ,即即径流排泄径流排泄。 另一类是通过土面蒸发或植物蒸腾的形式进另一类是通过土面蒸发或植物蒸腾的形式进入大气入大气, ,即即蒸发排泄。蒸发排泄

3、。n潜水的特征：潜水的特征： 潜水与大气圈及地表水圈联系密切潜水与大气圈及地表水圈联系密切, ,影响显著。影响显著。动态有明显的季节变化特点；动态有明显的季节变化特点； 潜水积极参与水循环潜水积极参与水循环, ,资源易于补充恢复资源易于补充恢复, ,但受但受气候影响气候影响, ,且含水层厚度一般比较有限且含水层厚度一般比较有限, ,其资源通常其资源通常缺乏多年调节性。缺乏多年调节性。 潜水的水质主要取决于气候、地形及岩性条件。潜水的水质主要取决于气候、地形及岩性条件。潜水容易受到污染。潜水容易受到污染。 综上所述综上所述, ,潜水的基本特点是与大气圈、地表水潜水的基本特点是与大气圈、地表水圈联

4、系密切圈联系密切, ,积极参与水循环积极参与水循环; ;决定这一特点的根本决定这一特点的根本原因是其埋藏特征原因是其埋藏特征位置浅且上面没有连续的隔位置浅且上面没有连续的隔水层。水层。n潜水面的形状潜水面的形状： 自由表面；自由表面； 因其埋藏条件的差因其埋藏条件的差异，潜水面的形状呈异，潜水面的形状呈倾倾斜的、水平的、抛物线斜的、水平的、抛物线型的，或各种形状的组型的，或各种形状的组合合； 潜水面的区域轮廓潜水面的区域轮廓与地形的变化基本一致与地形的变化基本一致而较缓和。而较缓和。n潜水等水位线图：潜水等水位线图： 潜水位相等各点的连线潜水位相等各点的连线, ,即为潜水等水位线。即为潜水等水

5、位线。n确定潜水流向；垂直于等水位线由高确定潜水流向；垂直于等水位线由高低低n求潜水水力坡度；求潜水水力坡度；(#)n确定潜水位埋深；确定潜水位埋深；n推断含水层岩性和厚度变化；等水位线越密，水力梯度越推断含水层岩性和厚度变化；等水位线越密，水力梯度越大，表征含水层厚度变小或渗透性能变差。大，表征含水层厚度变小或渗透性能变差。n确定地下水与地表水的补给关系。确定地下水与地表水的补给关系。图一图一 基岩向斜盆地基岩向斜盆地 含水层中心部含水层中心部分埋没于隔水层之分埋没于隔水层之下下, ,是承压区；两端是承压区；两端出露于地表出露于地表, ,为非承为非承压区。压区。 含水层从出露含水层从出露位置

6、较高的补给区位置较高的补给区获得补给获得补给, ,向另一侧向另一侧出露位置较低的排出露位置较低的排泄区排泄泄区排泄承压水的特征：承压水的特征：承压水的水质取决于埋藏条件及其与外界联系的程度，由于上部受到隔水层或弱透水层的隔离,承压水与大气圈、地表水圈的联系较差，水循环也缓慢得多。承压水不像潜水那样容易污染，但一旦污染则很难使其净化。承压水等水压线图：承压水等水压线图：n等水压线：等水压线： 承压含水层测压承压含水层测压水位相等各点的连线，水位相等各点的连线，如图。如图。根据等水压线图可以求解的问题：根据等水压线图可以求解的问题：说明：说明： 1、仅根据等测压水位线图、仅根据等测压水位线图, ,

7、无法判断承压含水无法判断承压含水层和其它水体的补给关系。层和其它水体的补给关系。 因为任一承压含水层接受其它水体的补给必须同时具备两个条件: 第一,其它水体(地表水、潜水或其它承压含水层）的水位必须高出此承压含水层的测压水位； 第二,其它水体与该含水层之间必须有联系通道。同样,当承压含水层测压水位高于其它水体且与其它水体有联系通道时,则前者向后者排泄。在接受补给或进行排泄时在接受补给或进行排泄时, ,承压含水层对水量承压含水层对水量增减的反应与潜水含水层不同。增减的反应与潜水含水层不同。 潜水获得补给或排泄时,随着水量增加或减少,潜水位抬高或降低,含水层厚度加大或变薄。而承压含水层接受补给时,

8、由于隔水顶板的限制,不通过增加含水层厚度而容纳增加的水量。获得补给时测压水位上升,一方面,由于压强增大含水层中水的密度加大；另一方面,由于孔隙水压力增大,有效应力降低，含水层骨架发生少量回弹,空隙度增大。即增加的水量通过水的密度加大及含水介质空隙的增加而容纳。承压含水层排泄时,减少的水量表现为含水层中水的密度变小及含水介质空隙缩减。3 3、潜水的含水层给水度与承压含水层的贮水系数、潜水的含水层给水度与承压含水层的贮水系数n 潜水含水层给水度：潜水含水层给水度：潜水位下降一个单位深度,从地下水位延伸到地表面的单位单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。n 承压含水层的贮水系数：承压含水

9、层的贮水系数：指其测压水位下降(或上升)一个单位深度,单位水平面积含水层释出(或储存）的水的体积。在形式上潜水含水层的给水度(也称为潜水含水层的贮水系数）与承压含水层的贮水系数(也称为弹性给水度）非常相似,但在释出或储存水的机理方面是很不同的。 水位下降时潜水含水层所释出的水来自部分空隙的排水。而测压水位下降时承压含水层所释出的水来自含水层体积的膨胀及含水介质的压密。 显然,测压水位下降时承压含水层以此种形式释出的水,远较潜水含水层水位下降时释出的为小。一般,承压含水层的贮水系数为0.005一0.00005,常较潜水含水层小1一3个数量级。因而开采承压含水层往往会形成大面积测压水位大幅度下降。

10、在自然与人为条件下,潜水与承压水经常处于相互转化之中。 除了构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水层外,所有承压水最终都是由潜水转化而来；或由补给区的潜水侧向流入,或通过弱透水层接受潜水的补给。孔隙含水系统：孔隙含水系统：承压水与潜水的转化更为频繁。孔隙含水系统中不存在严格意义的隔水层,只有作为弱透水层的粘性土层。山前倾斜平原,缺乏连续的厚度较大的粘性土层,分布着潜水。进入平原后,作为弱透水层的粘性土层与砂层交互分布。浅部发育潜水,深部分布着由山前倾斜平原潜水补给形成的承压水。由于承压水水头高,在此通过弱透水层补给其上的潜水。因此,在这类孔隙含水系统中,天然条件下,存在着山前倾斜平原潜水转化为

11、平原承压水,最后又转化为平原潜水的过程如图）。上游上游下游下游 山前倾斜平原潜水平原承压水平原潜水天然条件下,平原区潜水同时接受来自上部的降水入渗补给及来自下部的承压水越流补给。随着深度加大,降水补给的份额减少,承压水补给的比例加大。同时,粘性土层也向下逐渐增多。因此,含水层的承压性是自上而下逐渐增强的。即平原区潜水与承压水的可转化是自上而下逐渐发生的,两者的界限不是截然分明的。开采平原深部承压水后其水位低于潜水时,潜水便反过来成为承压水的补给源。基岩水系统：基岩水系统： 基岩组成的自流斜地中(如图)。 由于断层不导水,天然条件下,潜水及与其相邻的承压水均通过共同的排泄区以泉的形式排泄。含水层

12、深部的承压水则基本上是停滞的。如果在含水层的承压部分打井取水,井周围测压水位下降,潜水便全部转化为承压水由开采井中排泄了。承压部分打井取水承压部分打井取水, 潜水承压水，由开采井中排泄当包气带存当包气带存在局部隔（弱透在局部隔（弱透）水层时水层时, ,局部隔局部隔( (弱透弱透）水层上水层上会积聚具有自由会积聚具有自由水面的重力水水面的重力水上层滞水。上层滞水。上层滞水的补给、径流、排泄：上层滞水的补给、径流、排泄：上层滞水的特征：上层滞水的特征： 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。 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。 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。