1、任务任务6认识地下水的地质作用认识地下水的地质作用 6.1地下水概述地下水概述 6.2地下水的类型地下水的类型 6.3地下水对土木工程的影响地下水对土木工程的影响返回.地下水概述地下水概述地下水是指存在于地表以下的岩石孔隙、裂隙和空洞中的水地下水是指存在于地表以下的岩石孔隙、裂隙和空洞中的水.它可以它可以呈各种物理状态存在呈各种物理状态存在,但大多呈液态但大多呈液态.地下水主要是由大气降水、融雪水和地表水地下水主要是由大气降水、融雪水和地表水(河水、湖水、海洋水等河水、湖水、海洋水等)沿着地表岩石的孔隙、裂隙和空洞渗入地下而形成的沿着地表岩石的孔隙、裂隙和空洞渗入地下而形成的,因此因此,地下水
2、是地下水是整个自然界中不断循环着的水的一部分整个自然界中不断循环着的水的一部分.在降水量很小的干旱地区在降水量很小的干旱地区,空气中的水蒸气进入岩土的孔隙和裂隙中空气中的水蒸气进入岩土的孔隙和裂隙中凝结成水滴凝结成水滴,水滴在重力的作用下向下流动水滴在重力的作用下向下流动,也可聚积成地下水也可聚积成地下水.一般把包含地下水的岩层叫作含水层一般把包含地下水的岩层叫作含水层,能使水通过的岩层叫作透水层能使水通过的岩层叫作透水层,透水性很小或不透水的岩层叫作隔水层透水性很小或不透水的岩层叫作隔水层.下一页返回.地下水概述地下水概述在含水层中在含水层中,地下水能形成一定而统一的水面地下水能形成一定而统
3、一的水面,叫作地下水面叫作地下水面,地下水面地下水面的高程叫作地下水水位的高程叫作地下水水位.地面以下、地下水面以上的岩石空隙中地面以下、地下水面以上的岩石空隙中,含有含有气态和其他状态的水气态和其他状态的水,也含有空气和其他气体也含有空气和其他气体,地壳的这一部分称为包地壳的这一部分称为包气带气带.地下水面以下的岩石空隙中充满了水地下水面以下的岩石空隙中充满了水,称为饱水带称为饱水带.在包气带与饱在包气带与饱水带之间水带之间,有一个毛细水带有一个毛细水带,它是二者的过渡带它是二者的过渡带.地下水在地壳中的分布十分普遍地下水在地壳中的分布十分普遍,储藏量很大储藏量很大.据估计据估计,地下水的总
4、量约地下水的总量约为亿为亿km,如果把这些地下水平均地铺在地球表面上如果把这些地下水平均地铺在地球表面上,则水深可达则水深可达m.因此因此,地下水无论对人民生活和工程建设都有着重要的意义地下水无论对人民生活和工程建设都有着重要的意义.总之总之,地下水对工程建设有很大的影响地下水对工程建设有很大的影响,为了充分合理地利用地下水和为了充分合理地利用地下水和有效地防治地下水的不良影响有效地防治地下水的不良影响,就必须对地下水的成分、性质、埋藏就必须对地下水的成分、性质、埋藏和运动规律等进行充分的研究和运动规律等进行充分的研究.上一页返回.地下水的类型地下水的类型.地下水的存在形式地下水的存在形式岩土
5、空隙中存在着各种形式的水岩土空隙中存在着各种形式的水,按其物理性质的不同按其物理性质的不同,可以分为气态可以分为气态水、液态水水、液态水(吸着水、薄膜水、毛管水和重力水吸着水、薄膜水、毛管水和重力水)和固态水和固态水.气态水气态水气态水以水蒸气的形式存在于未被水饱和的岩土空隙中气态水以水蒸气的形式存在于未被水饱和的岩土空隙中,它可以从水它可以从水气压力大的地方向水气压力小的地方运移气压力大的地方向水气压力小的地方运移,当温度降低到露点时当温度降低到露点时,气态气态水便凝结成液态水水便凝结成液态水.液态水液态水()吸着水吸着水.下一页返回.地下水的类型地下水的类型土颗粒表面及岩石空隙壁面均带有电
6、荷土颗粒表面及岩石空隙壁面均带有电荷,水是偶极体水是偶极体,在静电引力作用在静电引力作用下下,岩土颗粒或隙壁表面可吸附水分子岩土颗粒或隙壁表面可吸附水分子,从而形成的一层极薄的水膜从而形成的一层极薄的水膜,称称为吸着水为吸着水.()薄膜水薄膜水.在吸着水膜的外层在吸着水膜的外层,还能吸附水分子而使水膜加厚还能吸附水分子而使水膜加厚,这部分这部分水称薄膜水水称薄膜水.()毛管水毛管水.毛管水指充满于岩土毛管空隙中的水毛管水指充满于岩土毛管空隙中的水,也称毛细水也称毛细水.()重力水重力水.岩石的空隙全部被水充满时岩石的空隙全部被水充满时,在重力作用下能自由运动的在重力作用下能自由运动的水水,称为
7、重力水称为重力水.井中抽取的和泉眼流出的地下水都是重力水井中抽取的和泉眼流出的地下水都是重力水,它是水文它是水文地质研究的主要对象地质研究的主要对象.固态水固态水上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型当岩土中的温度低于当岩土中的温度低于C时时,空隙中的液态水就结冰转化为固态水空隙中的液态水就结冰转化为固态水.因为水冻结时体积膨胀因为水冻结时体积膨胀,所以冬季在许多地方均会有冻胀现象所以冬季在许多地方均会有冻胀现象.在东北在东北北部和青藏高原等高寒地区北部和青藏高原等高寒地区,有一部分地下水常年保持固态有一部分地下水常年保持固态,形成多年形成多年冻土区冻土区.地下水分类地下水分类由于地下水
8、自身非常复杂及其影响因素多种多样由于地下水自身非常复杂及其影响因素多种多样,所以地下水的分类所以地下水的分类方法很多方法很多,但归纳起来有两种但归纳起来有两种:一是按地下水的某一特征进行分类一是按地下水的某一特征进行分类,比如比如按硬度分类按硬度分类,按矿化度分类等按矿化度分类等;二是综合考虑地下水的若干个特征进行二是综合考虑地下水的若干个特征进行分类分类,如表如表-所列按埋藏条件和含水层空隙性质的分类法所列按埋藏条件和含水层空隙性质的分类法,这是目前这是目前采用比较普遍的分类法采用比较普遍的分类法.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型首先按埋藏条件可将地下水分为包气带水、潜水、承压水
9、首先按埋藏条件可将地下水分为包气带水、潜水、承压水,其中根据其中根据含水层空隙的性质又可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水含水层空隙的性质又可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水.各类地下水特征各类地下水特征.包气带水包气带水()土壤水土壤水.土壤水是埋藏在包气带土层中的水土壤水是埋藏在包气带土层中的水,主要以结合水和毛管主要以结合水和毛管水的形式存在水的形式存在.它靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水由下而上的它靠大气降水的渗入、水汽的凝结及潜水由下而上的毛细作用进行补给毛细作用进行补给.大气降水或灌溉水向下渗入必须通过土壤层大气降水或灌溉水向下渗入必须通过土壤层,这时这时渗入水的一部分保持在土壤层中渗入水的一
10、部分保持在土壤层中,成为所谓的田间持水量成为所谓的田间持水量,多余部分呈多余部分呈重力水下渗补给潜水重力水下渗补给潜水.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型土壤水主要消耗于蒸发土壤水主要消耗于蒸发,水分变化相当剧烈水分变化相当剧烈,受大气条件的制约受大气条件的制约.当土壤当土壤层透水性很差层透水性很差,气候又潮湿多雨或地下水水位接近地表时气候又潮湿多雨或地下水水位接近地表时,易形成沼泽易形成沼泽,称沼泽水称沼泽水.当地下水面埋藏不深当地下水面埋藏不深,毛细水带可达到地表时毛细水带可达到地表时,由于土壤水分由于土壤水分强烈蒸发强烈蒸发,盐分不断积累于土壤表层盐分不断积累于土壤表层,则形成
11、土壤盐渍化则形成土壤盐渍化.()上层滞水上层滞水.上层滞水是存在于包气带中上层滞水是存在于包气带中,局部隔水层之上的重力水局部隔水层之上的重力水.上层滞水的特点是上层滞水的特点是:分布范围有限分布范围有限,补给区与分布区一致补给区与分布区一致;直接接受当地直接接受当地的大气降水或地表水补给的大气降水或地表水补给,以蒸发或逐渐向下渗透的形式排泄以蒸发或逐渐向下渗透的形式排泄;水量不水量不大且随季节变化大且随季节变化,雨季出现雨季出现,旱季消失旱季消失,极不稳定极不稳定;水质变化亦大水质变化亦大,一般较一般较易被污染易被污染.上层滞水由于水量小且极不稳定上层滞水由于水量小且极不稳定,只能做临时性的
12、水源只能做临时性的水源.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型在建筑工程中在建筑工程中,上层滞水的存在乃是不利的因素上层滞水的存在乃是不利的因素.基坑开挖工程中经常基坑开挖工程中经常遇到这种水遇到这种水,这种水可能突然涌入基坑这种水可能突然涌入基坑,妨碍施工妨碍施工,应注意排除应注意排除.由于其水由于其水量不大量不大,故易于处理故易于处理.潜水潜水()潜水的概念潜水的概念.潜水是埋藏在饱水带中的地表以下第一个具有自由水潜水是埋藏在饱水带中的地表以下第一个具有自由水面的含水层中的重力水面的含水层中的重力水.一般多储存在第四系松散沉积物中一般多储存在第四系松散沉积物中,也可形成也可形成于裂隙
13、性或可溶性基岩中于裂隙性或可溶性基岩中.其基本特点是与大气圈和地表水联系密切其基本特点是与大气圈和地表水联系密切,积极参与水循环积极参与水循环.潜水的自由表面称潜水面潜水的自由表面称潜水面.潜水面上任一点的高程称该点的潜水位潜水面上任一点的高程称该点的潜水位.潜潜水面到地表的铅直距离称潜水埋藏深度水面到地表的铅直距离称潜水埋藏深度.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型潜水面到隔水底板的铅直距离称潜水含水层厚度潜水面到隔水底板的铅直距离称潜水含水层厚度,它是随潜水面变化它是随潜水面变化而变化的而变化的.当大面积不透水底板向下凹陷当大面积不透水底板向下凹陷,潜水面坡度近于零潜水面坡度近于零
14、,潜水几乎潜水几乎静止不动时静止不动时,称潜水湖称潜水湖.潜水在重力作用下从高处向低处流动时潜水在重力作用下从高处向低处流动时,称潜水称潜水流流.在潜水流的渗透途径上在潜水流的渗透途径上,任意两点的水位差与该两点之间的水平距任意两点的水位差与该两点之间的水平距离之比离之比,称潜水流在该处的水力坡度称潜水流在该处的水力坡度.一般潜水流的水力坡度很小一般潜水流的水力坡度很小,平原平原区常为千分之几区常为千分之几,山区可达百分之几山区可达百分之几.潜水含水层的分布范围称潜水分布区潜水含水层的分布范围称潜水分布区.大气降水或地表水入渗补给潜大气降水或地表水入渗补给潜水的地区称潜水补给区水的地区称潜水补
15、给区.一般情况下一般情况下,潜水的分布区与补给区基本一致潜水的分布区与补给区基本一致.潜水出流的地方称潜水潜水出流的地方称潜水排泄区排泄区.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型潜水埋藏深度随所处的时间和空间的不同而变化潜水埋藏深度随所处的时间和空间的不同而变化.主要受气候、地形主要受气候、地形及地质构造的影响及地质构造的影响.同样同样,人类活动人类活动(开采、回补开采、回补)也影响潜水的埋藏深也影响潜水的埋藏深度度.潜水补给来源充沛潜水补给来源充沛,水量比较丰富水量比较丰富,是重要的供水水源是重要的供水水源.但在居民区和厂但在居民区和厂矿附近易被污染矿附近易被污染.潜水水质变化较大潜水
16、水质变化较大,湿润气候地形切割强烈时湿润气候地形切割强烈时,易形成易形成含盐低的淡水含盐低的淡水;干旱气候低平地形干旱气候低平地形,常形成含盐量高的咸水常形成含盐量高的咸水.()潜水面的形状及其影响因素潜水面的形状及其影响因素.潜水面的形状是潜水的重要特征之一潜水面的形状是潜水的重要特征之一,它一方面反映外界因素对潜水的影响它一方面反映外界因素对潜水的影响;另一方面也反映潜水的特点另一方面也反映潜水的特点,如如流向、水力坡度等流向、水力坡度等.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型一般情况下一般情况下,潜水面呈现向排泄区倾斜的曲面潜水面呈现向排泄区倾斜的曲面,起伏大体与地形一致起伏大体与
17、地形一致,但但地形较为平缓地形较为平缓.潜水的分水岭潜水的分水岭,只有在获得大气降水入渗补给只有在获得大气降水入渗补给,同时伴有同时伴有水文网切割水文网切割,潜水排出地表时才能形成潜水排出地表时才能形成.潜水分水岭的形态潜水分水岭的形态,在铅直剖面在铅直剖面上为一上凸的半椭圆曲线上为一上凸的半椭圆曲线.潜水分水岭的位置取决于分水岭两侧的河潜水分水岭的位置取决于分水岭两侧的河水位水位.当河水位高程相同且岩性又均匀时当河水位高程相同且岩性又均匀时,分水岭位于中间分水岭位于中间;河水位高程河水位高程不同时不同时,分水岭偏向高水位一侧分水岭偏向高水位一侧,甚至可消失甚至可消失.如河间地带岩性是渐变的如
18、河间地带岩性是渐变的,分水岭偏向弱透水性一侧分水岭偏向弱透水性一侧.潜水面的形状和坡度还受含水层岩性、厚度、隔水底板起伏的影响潜水面的形状和坡度还受含水层岩性、厚度、隔水底板起伏的影响.当含水层的岩性和厚度沿水流方向发生变化时当含水层的岩性和厚度沿水流方向发生变化时,潜水面的形状和坡度潜水面的形状和坡度也相应地发生变化也相应地发生变化.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型在透水性增强或厚度增大的地段在透水性增强或厚度增大的地段,潜水面趋于平缓潜水面趋于平缓;反之则变陡反之则变陡.在隔水在隔水底板隆起的地段底板隆起的地段,潜水流中途受阻潜水流中途受阻,在此段上水流厚度变薄在此段上水流厚度
19、变薄,潜水面可接潜水面可接近地表近地表,甚至溢出地表成泉甚至溢出地表成泉.()潜水的补给、径流和排泄潜水的补给、径流和排泄.潜水含水层自外界获得水量的过程称补潜水含水层自外界获得水量的过程称补给给.在补给过程中潜水的水质可随之发生相应的变化在补给过程中潜水的水质可随之发生相应的变化.潜水最普遍的和潜水最普遍的和最大的补给源是大气降水入渗最大的补给源是大气降水入渗.地表水的补给常发生在河流下游或洪地表水的补给常发生在河流下游或洪水期水期,地上河的补给常发生在河流下游或洪水期地上河的补给常发生在河流下游或洪水期,地上河的补给则是经地上河的补给则是经常的常的.当潜水下部承压含水层的水位高于潜水位时当
20、潜水下部承压含水层的水位高于潜水位时,下部含水层的水可下部含水层的水可以通过它们之间的弱透水层或通道补给潜水以通过它们之间的弱透水层或通道补给潜水,这种补给称越流补给这种补给称越流补给.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型在干旱气候区在干旱气候区,凝结水则可成为潜水的重要补给源凝结水则可成为潜水的重要补给源.需要时也可采用人需要时也可采用人工补给工补给.潜水由补给区流向排泄区的过程称径流潜水由补给区流向排泄区的过程称径流.影响潜水径流的因素影响潜水径流的因素,主要是主要是地形坡度、切割程度及含水层透水性地形坡度、切割程度及含水层透水性.地面坡度大、地形切割强烈地面坡度大、地形切割强烈,
21、含含水层透水性强水层透水性强,径流条件就好径流条件就好,反之则差反之则差.潜水含水层失去水量的过程称排泄潜水含水层失去水量的过程称排泄.排泄过程中潜水的水质也可随之排泄过程中潜水的水质也可随之发生变化发生变化.潜水排泄概括起来有两种方式潜水排泄概括起来有两种方式:一种为水平排泄一种为水平排泄,亦称水平交亦称水平交替替;另一种为垂直排泄另一种为垂直排泄,亦称垂直交替亦称垂直交替.排泄的方式不同排泄的方式不同,引起的后果也不引起的后果也不一样一样.垂直排泄时垂直排泄时,只排泄水分只排泄水分,不排泄水中的盐分不排泄水中的盐分.结果导致潜水水分消结果导致潜水水分消耗耗,含盐量增加含盐量增加,甚至改变水
22、的化学组成甚至改变水的化学组成.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型许多干旱盆地中心许多干旱盆地中心,形成高含盐量的咸水形成高含盐量的咸水,即是垂直排泄的结果即是垂直排泄的结果.水平排水平排泄泄,既消耗水分又消耗水中盐分既消耗水分又消耗水中盐分,所以不会引起潜水化学组成的改变所以不会引起潜水化学组成的改变.排泄与径流是密切相关的排泄与径流是密切相关的,一定的径流条件产生与其相适应的排泄方一定的径流条件产生与其相适应的排泄方式式,如径流条件好的山区河流中游地区如径流条件好的山区河流中游地区,潜水排泄以水平方式为主潜水排泄以水平方式为主;径流径流条件不好的平原或河流下游条件不好的平原或河流
23、下游,主要是垂直排泄主要是垂直排泄.人工开采潜水也是排泄人工开采潜水也是排泄.潜水从补给到排泄是通过径流完成的潜水从补给到排泄是通过径流完成的,因此因此,潜水的补给、径流、排泄潜水的补给、径流、排泄组成了潜水运动的全过程组成了潜水运动的全过程.潜水在运动过程中潜水在运动过程中,其水质、水量都不同程其水质、水量都不同程度地得到更新置换度地得到更新置换,这种更新置换称为水交替这种更新置换称为水交替.水交替的强弱水交替的强弱,取决于径取决于径流条件的强弱、补给量的多少流条件的强弱、补给量的多少.水交替随深度增加而减缓水交替随深度增加而减缓.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型()潜水等水位线
24、图潜水等水位线图.潜水面反映了潜水与地形、岩性和气象水文等之潜水面反映了潜水与地形、岩性和气象水文等之间的关系间的关系,同时能表现出潜水的埋藏、运动和变化的基本特点同时能表现出潜水的埋藏、运动和变化的基本特点.因此因此,为为能清晰地表示潜水面的形态能清晰地表示潜水面的形态,通常采用潜水等水位图表示通常采用潜水等水位图表示.潜水等水位线图是以地形图为底图潜水等水位线图是以地形图为底图,根据工程要求的精度根据工程要求的精度,在测绘区布在测绘区布置一定数量的钻孔、试坑置一定数量的钻孔、试坑,或利用泉和井或利用泉和井,测出每个水位点的潜水位高测出每个水位点的潜水位高程程,然后将这些点以相应的位置投影在
25、地形图上然后将这些点以相应的位置投影在地形图上,再把同高程的水文点再把同高程的水文点用光滑曲用光滑曲(虚虚)线连接起来线连接起来,就绘成了潜水等水位线图就绘成了潜水等水位线图,如图如图-所示所示.根据等水位线图可以了解以下情况根据等水位线图可以了解以下情况:()确定潜水的流向及水力坡度垂直于等水位线确定潜水的流向及水力坡度垂直于等水位线,自高等位线指向低等自高等位线指向低等水位线的方向水位线的方向,即为流向即为流向.图图-中箭头方向即为潜水流向中箭头方向即为潜水流向.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型在流动方向上在流动方向上,取任意两点的水位高差取任意两点的水位高差,除以两点间在平面
26、上的实际距除以两点间在平面上的实际距离离,即为该两点间的平均水力坡度即为该两点间的平均水力坡度.()确定潜水与河水的相互关系确定潜水与河水的相互关系.潜水与河水一般有如下三种关系潜水与河水一般有如下三种关系:河岸两侧的等水位线与河流斜交河岸两侧的等水位线与河流斜交,锐角都指向河流的下游锐角都指向河流的下游,表明潜水补表明潜水补给河水给河水图图-(a),这种情况多见于河流的中、上游山区这种情况多见于河流的中、上游山区;等水位线等水位线与河流所交的锐角在两岸都指向河流下游与河流所交的锐角在两岸都指向河流下游,表明河水补给两岸的潜水表明河水补给两岸的潜水图图-(b),这种情况多见于河流的下游这种情况
27、多见于河流的下游;等水位线与河流斜交等水位线与河流斜交,表明表明一岸潜水补给河水一岸潜水补给河水,另一岸则相反另一岸则相反图图-(c).一般在山前地区的河流一般在山前地区的河流有这种情况有这种情况.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型()确定潜水面的埋藏深度确定潜水面的埋藏深度.潜水面的埋藏深度等于该点的地形高程减潜水面的埋藏深度等于该点的地形高程减潜水位潜水位.根据各点的埋藏深度值根据各点的埋藏深度值,可绘出潜水等埋深线可绘出潜水等埋深线.()确定含水层厚度确定含水层厚度.当等水位线图上有隔水层顶板等高线时当等水位线图上有隔水层顶板等高线时,同一测同一测点的潜水水位与隔水层顶板的高程
28、之差即为含水层厚度点的潜水水位与隔水层顶板的高程之差即为含水层厚度.承压水承压水充满于两个隔水层之间含水层中具有水头压力的水充满于两个隔水层之间含水层中具有水头压力的水,称为承压水称为承压水.承压承压水含水层上部的隔水层称作隔水顶板水含水层上部的隔水层称作隔水顶板.下部的隔水层叫作隔水底板下部的隔水层叫作隔水底板.顶顶底板之间的距离为含水层厚度底板之间的距离为含水层厚度.基岩地区承压水的埋藏类型基岩地区承压水的埋藏类型,主要取决于地质构造主要取决于地质构造,即在适宜的地质构即在适宜的地质构造条件下造条件下,孔隙水、裂隙水和岩溶水均可形成承压水孔隙水、裂隙水和岩溶水均可形成承压水.上一页 下一页
29、返回.地下水的类型地下水的类型最适宜于形成承压水的地质构造最适宜于形成承压水的地质构造,有向斜有向斜(或盆地或盆地)构造和单斜构造两类构造和单斜构造两类.()向斜储水构造又称为承压盆地向斜储水构造又称为承压盆地.其规模差异很大其规模差异很大,四川盆地是典型四川盆地是典型的承压盆地的承压盆地,小型的一般只有几平方千米小型的一般只有几平方千米,它由明显的补给区、承压区它由明显的补给区、承压区和排泄区组成和排泄区组成(图图-).()单斜储水构造又称为承压斜地单斜储水构造又称为承压斜地,它的形成可以是含水层岩性发生相它的形成可以是含水层岩性发生相变或尖灭变或尖灭,也可是含水层被断层所也可是含水层被断层
30、所切切(图图-).()承压水的补给、径流和排泄承压水的补给、径流和排泄.承压水的补给方式一般有承压水的补给方式一般有:当承压水当承压水补给区直接露出于地表时补给区直接露出于地表时,大气降水是主要的补给来源大气降水是主要的补给来源;当补给区位于当补给区位于河床或湖沼地带河床或湖沼地带,地表水可以补给承压水地表水可以补给承压水;当补给区位于潜水含水层之当补给区位于潜水含水层之下下,潜水便直接排泄到承压含水层中潜水便直接排泄到承压含水层中.此外此外,在适宜的地形和地质构造条在适宜的地形和地质构造条件下件下,承压水之间还可以互相补给承压水之间还可以互相补给.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型
31、承压水的排泄存在如下形式承压水的排泄存在如下形式:承压含水层排泄区裸露于地表时承压含水层排泄区裸露于地表时,以泉的以泉的形式排泄并可能补给地表水形式排泄并可能补给地表水;承压水位高于潜水位时承压水位高于潜水位时,排泄于潜水成为排泄于潜水成为潜水补给源潜水补给源.也可以在地形或负地形条件下也可以在地形或负地形条件下,形成向上或向下的排泄形成向上或向下的排泄.承压水的径流条件决定于地形、含水层透水性、地质构造及补给区与承压水的径流条件决定于地形、含水层透水性、地质构造及补给区与排泄区的承压水位差排泄区的承压水位差.承压含水层的富水性则同承压含水层的分布范承压含水层的富水性则同承压含水层的分布范围、
32、深度、厚度、空隙率、补给来源等因素密切相关围、深度、厚度、空隙率、补给来源等因素密切相关.一般情况下一般情况下,分分布广、埋藏浅布广、埋藏浅,厚度大厚度大,空隙率高空隙率高,水量就较丰富且稳定水量就较丰富且稳定.承压水径流条件的好坏承压水径流条件的好坏,水交替强弱水交替强弱,决定了水质的优劣及其开发利用决定了水质的优劣及其开发利用的价值的价值.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型.孔隙水孔隙水孔隙水主要储存于松散沉积物的孔隙中孔隙水主要储存于松散沉积物的孔隙中,由于颗粒间孔隙分布均匀密由于颗粒间孔隙分布均匀密集、相互连通集、相互连通,因此因此,其基本特征是分布均匀连续其基本特征是分布均
33、匀连续,多呈层状多呈层状,具有统一水具有统一水力联系的含水层力联系的含水层.()冲积层中的地下水冲积层中的地下水.冲积物冲积物(层层)是经常性流水形成的沉积物是经常性流水形成的沉积物,它分选它分选性好、层理清晰性好、层理清晰.在河流上、中、下游或河漫滩、阶地的岩性结构、在河流上、中、下游或河漫滩、阶地的岩性结构、厚度各不相同厚度各不相同,就决定了其中孔隙水的特征和差异就决定了其中孔隙水的特征和差异.河流中、上游冲积层中的地下水河流中、上游冲积层中的地下水.河流上游峡谷内冲积砂砾、卵石河流上游峡谷内冲积砂砾、卵石层分布范围狭窄层分布范围狭窄,但透水性强、富水性好、水质优良但透水性强、富水性好、水
34、质优良,是良好的含水层是良好的含水层.冲积层中的地下水水位和水量随河水与季节的变化而变化冲积层中的地下水水位和水量随河水与季节的变化而变化.河流中游河流中游河谷两侧的低阶地河谷两侧的低阶地,尤其是一级阶地与河漫滩是富水区尤其是一级阶地与河漫滩是富水区.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型河流下游平原冲积层中的地下水河流下游平原冲积层中的地下水.冲积平原上冲积平原上,常埋藏有由颗粒较粗常埋藏有由颗粒较粗的冲积砂组成的古河道的冲积砂组成的古河道,其中储存有水量丰富、水质良好且易于开采其中储存有水量丰富、水质良好且易于开采的浅层淡水的浅层淡水.河流下游平原的冲积层河流下游平原的冲积层,常与不
35、同时期和成因的其他砂砾石沉积组合常与不同时期和成因的其他砂砾石沉积组合成统一的、巨厚的砂砾成统一的、巨厚的砂砾砂质含水岩系砂质含水岩系,构成规模大、水量多的构成规模大、水量多的地下水盆地地下水盆地,且具良好的水质且具良好的水质,常成为不可多得的灌溉或供水水源地常成为不可多得的灌溉或供水水源地.()洪积层中的地下水洪积层中的地下水.其广泛分布于山间盆地和山前的平原地带其广泛分布于山间盆地和山前的平原地带,常常呈扇状地形呈扇状地形,故又称洪积扇故又称洪积扇.根据地下水埋深、径流条件及化学特征根据地下水埋深、径流条件及化学特征,可将洪积扇中的地下水大致可将洪积扇中的地下水大致分为三带分为三带,即深埋
36、带、溢出带和下沉带即深埋带、溢出带和下沉带.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型深埋带又称径流带深埋带又称径流带,在顶部靠近山区在顶部靠近山区,地形坡度较陡地形坡度较陡.粗砂砾石层堆积粗砂砾石层堆积,有有良好的渗透性和径流条件良好的渗透性和径流条件,矿化度低矿化度低,小于小于g/L,为重碳酸盐性水为重碳酸盐性水,故又故又称地下水盐分溶滤带称地下水盐分溶滤带,埋深十几至几十米以上埋深十几至几十米以上.溢出带溢出带,地形变缓地形变缓,细砂、细砂、粉质砂土、粉质黏土等交错沉积粉质砂土、粉质黏土等交错沉积,渗透性变弱渗透性变弱,径流受阻径流受阻,形成壅水形成壅水,出露出露成泉成泉,矿化度增高矿
37、化度增高,为重碳酸为重碳酸-硫酸盐型硫酸盐型,故又称盐分过路带故又称盐分过路带.下沉带由黏下沉带由黏土和粉砂夹层组成土和粉砂夹层组成,岩层渗透性极弱、径流很缓慢岩层渗透性极弱、径流很缓慢,蒸发强烈蒸发强烈,以垂直交以垂直交替为主替为主,由于河流排泄作用由于河流排泄作用,地下水埋深比溢出带稍有加强地下水埋深比溢出带稍有加强,又称潜水下又称潜水下沉带沉带.因地下水埋深仍很浅因地下水埋深仍很浅,在干旱、半干旱条件下在干旱、半干旱条件下,蒸发强烈进行蒸发强烈进行,水的水的矿化度急剧增加矿化度急剧增加(大于大于g/L),为硫酸氯化物或氯化物型水为硫酸氯化物或氯化物型水,地表形成地表形成盐渍化盐渍化,又称
38、盐分堆积带又称盐分堆积带.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型上述洪积层中的地下水分带规律上述洪积层中的地下水分带规律,在我国北方具有典型性在我国北方具有典型性.而南方多雨而南方多雨,缺少水质的明显分带性缺少水质的明显分带性,多为低矿化度的重碳酸盐性水多为低矿化度的重碳酸盐性水.裂隙水裂隙水裂隙水是指储存于基岩裂隙中的地下水裂隙水是指储存于基岩裂隙中的地下水.岩石中的裂隙的发育程度和岩石中的裂隙的发育程度和力学性质影响着地下水的分布和富集力学性质影响着地下水的分布和富集.在裂隙发育地区在裂隙发育地区,含水丰富含水丰富;反之反之,含水甚少含水甚少.所以在同一构造单元或同一地段内所以在同一
39、构造单元或同一地段内,富水性有很大变化富水性有很大变化,因而因而形成了裂隙水分布的不均一性形成了裂隙水分布的不均一性.上述特征的存在上述特征的存在,常使相距很近的钻孔常使相距很近的钻孔,水量一方较另一方大数十倍水量一方较另一方大数十倍,如福建省漳州市如福建省漳州市,两钻孔仅相距两钻孔仅相距m,一一方水量较另一方大倍方水量较另一方大倍.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型()裂隙水的划分裂隙水的划分.裂隙水按其埋藏分布特征裂隙水按其埋藏分布特征,可划分为面状裂隙水、可划分为面状裂隙水、层状裂隙水和脉状裂隙水层状裂隙水和脉状裂隙水.面状裂隙水又称风化裂隙水面状裂隙水又称风化裂隙水,储存于山
40、区或储存于山区或丘陵区的基岩风化带中丘陵区的基岩风化带中,一般在浅部发育一般在浅部发育.层状裂隙水系储存于成层的层状裂隙水系储存于成层的脆性岩层脆性岩层(如砂岩、硅质岩及玄武岩等如砂岩、硅质岩及玄武岩等)中中.原生裂隙和构造裂隙构成的原生裂隙和构造裂隙构成的层状裂隙中的水层状裂隙中的水,一般是承压水一般是承压水(玄武岩台地中的层状裂隙水是潜水玄武岩台地中的层状裂隙水是潜水).脉状裂隙水也称构造裂隙水脉状裂隙水也称构造裂隙水,它储存于断裂破碎带和火成岩体的侵入它储存于断裂破碎带和火成岩体的侵入接触带中接触带中.岩脉的节理之中岩脉的节理之中,脉状裂隙水具承压水的特点脉状裂隙水具承压水的特点,含水一
41、般均匀含水一般均匀.()裂隙水富集特点裂隙水富集特点.裂隙水的富集受诸多地质因素的影响裂隙水的富集受诸多地质因素的影响,具体如下具体如下:不同岩性的富水性不同不同岩性的富水性不同.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型岩石岩石(软、硬等软、硬等)性质不同性质不同,影响着裂隙的发育程度影响着裂隙的发育程度,导致地下径流强弱导致地下径流强弱差别和分布的贫富不均差别和分布的贫富不均.不同力学性质的结构面富水性不同不同力学性质的结构面富水性不同,一般情一般情况下况下,张性结构面富水性强张性结构面富水性强,压性结构面富水性弱压性结构面富水性弱,扭性结构面居中扭性结构面居中.不不同构造部位的富水性不
42、同同构造部位的富水性不同.通常在背斜或向斜轴部、岩层挠曲部位、通常在背斜或向斜轴部、岩层挠曲部位、穹窿顶部等处的裂隙较其他部位的发育更具张性穹窿顶部等处的裂隙较其他部位的发育更具张性,往往是富水地段往往是富水地段.此此外外,断裂多次活动部位断裂多次活动部位,由于多次作用的叠加由于多次作用的叠加,岩石破碎岩石破碎,裂隙发育裂隙发育,有利有利裂隙水的富集和储存裂隙水的富集和储存.断裂构造新近活动的地方断裂构造新近活动的地方,也易于地下水富集也易于地下水富集.不同地貌部位的富水性不同不同地貌部位的富水性不同.地形地貌控制地下水的补给和汇水条件地形地貌控制地下水的补给和汇水条件.洼地、盆地、沟谷低地汇
43、水条件好洼地、盆地、沟谷低地汇水条件好,往往为富水的有利地带往往为富水的有利地带.岩溶水岩溶水上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型储存和运动于可溶性岩层空隙中的地下水称为岩溶水储存和运动于可溶性岩层空隙中的地下水称为岩溶水.按其埋藏条件按其埋藏条件,可以是潜水可以是潜水,也可以是承压水也可以是承压水.岩溶水在空间的分布变化很大岩溶水在空间的分布变化很大,甚至比裂隙水更不均匀甚至比裂隙水更不均匀.有的地方有的地方,水汇水汇集于溶洞孔道中集于溶洞孔道中,形成富水区形成富水区(岩溶水常常富集在质纯厚层的可溶岩分岩溶水常常富集在质纯厚层的可溶岩分布地带、断层带或节理密集带、褶曲轴部和岩层急转弯
44、处、可溶岩与布地带、断层带或节理密集带、褶曲轴部和岩层急转弯处、可溶岩与非可溶岩的接触部位非可溶岩的接触部位);而在另一地方而在另一地方,水可沿溶洞孔隙流走水可沿溶洞孔隙流走,造成一定造成一定范围内严重缺水范围内严重缺水.岩溶水运动特征和径流条件极为复杂岩溶水运动特征和径流条件极为复杂:孤立水流与具有统一地下水面孤立水流与具有统一地下水面的水流并存的水流并存;无压流与有压流并存无压流与有压流并存;层流与紊流并存层流与紊流并存;明流与伏流交替出明流与伏流交替出现现.上一页 下一页返回.地下水的类型地下水的类型径流条件一般是良好的径流条件一般是良好的,但随着深度增加而减弱但随着深度增加而减弱,在垂
45、直方向显示出明在垂直方向显示出明显分带性显分带性.大气降水是岩溶水的主要补给源大气降水是岩溶水的主要补给源,它通过各种岩溶通道它通过各种岩溶通道,迅速补给地下迅速补给地下水水.因此岩溶水的动态与大气降水的关系十分密切因此岩溶水的动态与大气降水的关系十分密切.其主要特点如下其主要特点如下:水位、流量变化异常迅猛水位、流量变化异常迅猛,水位变幅可达水位变幅可达m,流量变化更大流量变化更大.有些有些岩溶水对大气降水反应极为灵敏岩溶水对大气降水反应极为灵敏,雨后一昼夜甚至几小时雨后一昼夜甚至几小时,就出现流量就出现流量高峰高峰.但也有些泉流量恒定但也有些泉流量恒定,如山西广胜寺泉如山西广胜寺泉,恒定在
46、恒定在m/s之间之间.这是由这是由于其补给区远、补给面积大、含水层容积大等因素对大气降水调节的于其补给区远、补给面积大、含水层容积大等因素对大气降水调节的结果结果.岩溶水排泄的最大特征是集中和量大岩溶水排泄的最大特征是集中和量大.上一页返回.地下水对土木工程的影响地下水对土木工程的影响.地基沉降地基沉降在松散沉积层中进行深基础施工时在松散沉积层中进行深基础施工时,往往需要人工降低地下水水位往往需要人工降低地下水水位.若若降水不当降水不当,会使周围地基地层产生固结沉降会使周围地基地层产生固结沉降,轻者造成邻近建筑物或地轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降下管线的不均匀沉降;重者使建筑物基础上
47、的土体颗粒流失重者使建筑物基础上的土体颗粒流失,甚至掏空甚至掏空,导致建筑物开裂甚至危及安全导致建筑物开裂甚至危及安全.如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差,则抽水时会将则抽水时会将软土层中的黏粒、粉粒软土层中的黏粒、粉粒,甚至细砂等细小土颗粒随同地下水一起带出甚至细砂等细小土颗粒随同地下水一起带出地面地面,使周围地面地层很快产生不均匀沉降使周围地面地层很快产生不均匀沉降,造成地面建筑物和地下管造成地面建筑物和地下管线不同程度的损坏线不同程度的损坏.另一方面另一方面,井管开始抽水时井管开始抽水时,井内水位下降井内水位下降,井水漏斗井水漏斗
48、.在这一降水漏斗范围内的软土层会发生渗透固结而造成地基地沉降在这一降水漏斗范围内的软土层会发生渗透固结而造成地基地沉降.下一页返回.地下水对土木工程的影响地下水对土木工程的影响而且由于土层的不均匀性和边界条件的复杂性而且由于土层的不均匀性和边界条件的复杂性,降水漏斗往往是不对降水漏斗往往是不对称的称的,因而使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降因而使周围建筑物或地下管线产生不均匀沉降,甚至开裂甚至开裂.流砂流砂流砂是地下水自下而上渗流时土产生流动的现象流砂是地下水自下而上渗流时土产生流动的现象,它与地下水的动水它与地下水的动水压力有密切关系压力有密切关系.当地下水的动水压力大于土粒的浮容重或地下
49、水的当地下水的动水压力大于土粒的浮容重或地下水的水力坡度大于临界水力坡度时水力坡度大于临界水力坡度时,就会产生流砂就会产生流砂.这种情况常是由于在地这种情况常是由于在地下水水位以下开挖基坑、埋设地下管道、打井等工程活动而引起的下水水位以下开挖基坑、埋设地下管道、打井等工程活动而引起的,所以流砂是一种工程地质现象所以流砂是一种工程地质现象,易产生在细砂、粉砂、粉质黏土等土易产生在细砂、粉砂、粉质黏土等土中中.上一页 下一页返回.地下水对土木工程的影响地下水对土木工程的影响流砂在工程施工中能造成大量的土体流动流砂在工程施工中能造成大量的土体流动,会使地表塌陷或建筑物的会使地表塌陷或建筑物的地基破坏
50、地基破坏,能给施工带来很大困难能给施工带来很大困难,或直接影响建筑工程及附近建筑物或直接影响建筑工程及附近建筑物的稳定的稳定,因此必须进行防治因此必须进行防治.在可能产生流砂的地区在可能产生流砂的地区,若其上面有一定厚度的地层若其上面有一定厚度的地层,应尽量利用上面应尽量利用上面的地层作为天然地基的地层作为天然地基,也可用桩基穿过流砂也可用桩基穿过流砂,总之尽可能避免开挖总之尽可能避免开挖.如果如果必须开挖必须开挖,可用以下方法处理流砂可用以下方法处理流砂:人工降低地下水水位人工降低地下水水位.使地下水水使地下水水位降至可能产生流砂的地层以下位降至可能产生流砂的地层以下,然后开挖然后开挖.打板
