1、主讲教师：曾溅辉教授主讲教师：曾溅辉教授 1 1、油田水文地质学是水文地质学与石油地质学的交叉学科，、油田水文地质学是水文地质学与石油地质学的交叉学科，是利用水文地质学基本原理解决石油地质学方面的问题。是利用水文地质学基本原理解决石油地质学方面的问题。2 2、油田水文地质学是地质学的一部分，与构造地质学、矿物、油田水文地质学是地质学的一部分，与构造地质学、矿物学、沉积岩石学与岩相古地理等学科关系密切。学、沉积岩石学与岩相古地理等学科关系密切。盆地构造和演化控制着地下水的形成与分布盆地构造和演化控制着地下水的形成与分布盆地的沉积与岩石性质影响地下水的形成与分布盆地的沉积与岩石性质影响地下水的形成
2、与分布3 3、油田水文地质学还与水力学、地下水动力学、水文地球化、油田水文地质学还与水力学、地下水动力学、水文地球化学、钻井工程、采油工程、测井等学科有一定的联系。学、钻井工程、采油工程、测井等学科有一定的联系。二、油田水文地质学与其它学科的关系二、油田水文地质学与其它学科的关系三、油田水文地质学的发展概况三、油田水文地质学的发展概况1 1、油田水文地质学科萌芽和形成时期（、油田水文地质学科萌芽和形成时期（2020世纪初世纪初2020世纪世纪5050年代）年代）（1 1）Munn(1909)Munn(1909)、RichRich（19231923）利用实验研究流动利用实验研究流动的水对石油在地
3、层分布影响，提出了石油运移的水力的水对石油在地层分布影响，提出了石油运移的水力说说（2 2）Illing(1923)Illing(1923)研究水和石油通过粗细交替砂层研究水和石油通过粗细交替砂层的渗流机理的渗流机理（3 3）前苏联从）前苏联从2020世纪世纪3030年代开始进行有关油田水的年代开始进行有关油田水的系统研究，系统研究，19351935年苏林编著了年苏林编著了苏联油田水苏联油田水一书，一书，后来（后来（4040年代）相继完成了年代）相继完成了天然水系中的油田水天然水系中的油田水、油田水文地质学油田水文地质学，建立了油田水文地质学科，建立了油田水文地质学科（4 4）M.K.Hubb
4、ertM.K.Hubbert（19401940，19531953）提出了地下流体势的概）提出了地下流体势的概 念，建立了相应的计算公式，并根据流体势分布判断念，建立了相应的计算公式，并根据流体势分布判断 油、气、水的运动方向，解释油气运移、聚集问题，油、气、水的运动方向，解释油气运移、聚集问题，从而把地下流体运移的研究建立在科学的基础上；从而把地下流体运移的研究建立在科学的基础上；（5 5）苏哈列夫对前苏联含油气区的地下水进行了大量研究，）苏哈列夫对前苏联含油气区的地下水进行了大量研究，5050年代先后出版了年代先后出版了油矿水文地质学油矿水文地质学（19551955），），水文地质与油气田水
5、水文地质与油气田水（19591959）；）；（6 6）国内在石油地质专业开始设立）国内在石油地质专业开始设立油田水文地质学油田水文地质学必必 修课程，但教材采用前苏联的教材，各油田矿区相继修课程，但教材采用前苏联的教材，各油田矿区相继 建立了油田水化学分析实验室几各种油田水文地质研建立了油田水化学分析实验室几各种油田水文地质研 究机构。究机构。2 2、油田水文地质学科发展时期（、油田水文地质学科发展时期（2020世纪世纪6060年代年代2020世纪世纪 7070年代）年代）（1 1）国内在参照前苏联教材的基础上，北京石油学院石油地）国内在参照前苏联教材的基础上，北京石油学院石油地质教研室刘方槐
6、、李慈君（质教研室刘方槐、李慈君（19611961）编著了）编著了油气田水文地质油气田水文地质学学教材，对推动我国油田水文地质学的教学、科研和生产教材，对推动我国油田水文地质学的教学、科研和生产实践具有重要的作用；实践具有重要的作用；（2 2）卡尔采夫）卡尔采夫19691969年出版了年出版了古水文地质学古水文地质学，提出了水文，提出了水文地质旋回与水交替次数的概念，试图将地下水交替作用定量地质旋回与水交替次数的概念，试图将地下水交替作用定量化；化；（3 3）苏哈列夫对前苏联含油气区的地下水进行了大量研究，）苏哈列夫对前苏联含油气区的地下水进行了大量研究，出版了出版了油气田水文地质学油气田水文
7、地质学（19791979）；）；（4 4）A.G.Collins1975A.G.Collins1975年出版了年出版了油田水地球化学油田水地球化学，对油，对油田水的地球化学问题进行了全面深入的分析，并在田水的地球化学问题进行了全面深入的分析，并在19801980年出年出版的版的石油地质学进展（石油地质学进展（2 2）中，发表了中，发表了“油田卤水油田卤水”一文，一文，文中结合美国实例对古水化学分析方法进行了探讨；文中结合美国实例对古水化学分析方法进行了探讨；（5 5）K.MagaraK.Magara等等7070年代研究了地下流体的异常压力年代研究了地下流体的异常压力问题，探讨了压实作用与地下流
8、体的运移等问题；问题，探讨了压实作用与地下流体的运移等问题；（6 6）J.TothJ.Toth从从7070年代始，研究了沉积盆地的重力流，年代始，研究了沉积盆地的重力流，并特别强调地下水的穿层流，以及与油气运移和聚集并特别强调地下水的穿层流，以及与油气运移和聚集的关系，建立了石油水文地质学（的关系，建立了石油水文地质学（Petroleum ）；）；（7 7）.（）提出将盆地演（）提出将盆地演化划分为幼年期、中年期和老年期，并探讨了各个时化划分为幼年期、中年期和老年期，并探讨了各个时期地下水的动力学特征；期地下水的动力学特征；（8 8）Berg(1975)Berg(1975)、Schowalte
9、r(1979)Schowalter(1979)讨论了油气讨论了油气运移和聚集过程中浮力、毛细管力和水动力的关系；运移和聚集过程中浮力、毛细管力和水动力的关系；（9 9）Cordell(1977)Cordell(1977)研究了各种圈闭油气聚集过程研究了各种圈闭油气聚集过程中油、气、水的运移过程中油、气、水的运移过程3、油田水文地质学科拓展和壮大时期（20世纪80年代至今）年代以来，油田水文地质学的研究内容不断深入，研究年代以来，油田水文地质学的研究内容不断深入，研究领域不断扩大，从研究含油气区的地下水与油气藏的形成与领域不断扩大，从研究含油气区的地下水与油气藏的形成与分布扩展到含油气盆地的流体
10、动力学与分布扩展到含油气盆地的流体动力学与油气藏的形成与分布。油气藏的形成与分布。（1 1）前苏联学者卡普钦科（）前苏联学者卡普钦科（19831983）出版了）出版了 油气聚集理论油气聚集理论的水文地质学基础的水文地质学基础 一书，全面和系统地讨论了地下水与油一书，全面和系统地讨论了地下水与油气藏的形成和分布；气藏的形成和分布；（2 2）DahlbergDahlberg（19821982）出版了）出版了 Applied hydrodynamics Applied hydrodynamics in petroleum explorationin petroleum exploration一书，将
11、水动力学的理论与方一书，将水动力学的理论与方法应用于油气勘探，提出了法应用于油气勘探，提出了UVZUVZ法则，并在法则，并在19951995年再次出版了年再次出版了 Applied hydrodynamics in petroleum exploration Applied hydrodynamics in petroleum exploration 的第二版；的第二版；（3 3）Cheery Cheery GarvenGarvenMark Person,Ge ShiminMark Person,Ge Shimin（4 4）TothTothBachuBachu（5 5）C.BethkeC.Be
12、thke（6 6）OrtolevaOrtoleva （7 7）HanorHanor（8 8）I.LercheI.Lerche and R.O.Thomsen(1994),and R.O.Thomsen(1994),Hydrodynamics of Oil and GasHydrodynamics of Oil and Gas（9 9）国内先后出版了刘方槐等（）国内先后出版了刘方槐等（19911991）、邸世祥等）、邸世祥等（19911991）和杨绪充（）和杨绪充（19931993）三本）三本油田水文地质油田水文地质学学，杨绪充（，杨绪充（19931993）还出版了）还出版了含油气区地下温含油气
13、区地下温压环境压环境，刘崇禧等（，刘崇禧等（19881988）出版了）出版了水文地球化水文地球化学找油理论与方法学找油理论与方法四、油田水文地质学的研究意义四、油田水文地质学的研究意义1 1、在油气勘探中的意义、在油气勘探中的意义（1 1）通过研究油气田的地下水动力特征，了解油气的运移和）通过研究油气田的地下水动力特征，了解油气的运移和聚集特征，以及油气的保存和破坏情况，指导油气勘探；聚集特征，以及油气的保存和破坏情况，指导油气勘探；（2 2）通过研究油气田的地下水化学特征，一方面有助于认识）通过研究油气田的地下水化学特征，一方面有助于认识地下水动力特征，另一方面有助于了解水地下水动力特征，另
14、一方面有助于了解水岩相互作用特征，岩相互作用特征，从而有效地进行储层评价，此外，还有助于应用水文地球化学从而有效地进行储层评价，此外，还有助于应用水文地球化学探矿法（化探）寻找油气，进行油气远景评价探矿法（化探）寻找油气，进行油气远景评价2 2、在油气井钻探中的意义、在油气井钻探中的意义通过了解含水层的埋藏深度、压力大小、水的物理化学特征，通过了解含水层的埋藏深度、压力大小、水的物理化学特征，才能有效地保证油气井的正常钻进。高压含水层对钻井影响很才能有效地保证油气井的正常钻进。高压含水层对钻井影响很大，往往会引起井喷，影响进尺，严重时还会使得整个井报废。大，往往会引起井喷，影响进尺，严重时还会
15、使得整个井报废。3 3、在油气开发中的意义、在油气开发中的意义（1 1）通过了解油气与地下水的水力联系，了解地下）通过了解油气与地下水的水力联系，了解地下水的运动特征，才能制定出更合理的水驱油、聚合水的运动特征，才能制定出更合理的水驱油、聚合物驱油等开采方案；物驱油等开采方案；（2 2）了解注入水的配伍性，研究注入水与储层介质）了解注入水的配伍性，研究注入水与储层介质的相互作用机制，防止某些矿物发生沉淀，以破坏的相互作用机制，防止某些矿物发生沉淀，以破坏原生孔隙结构，给油气开采造成很大困难；原生孔隙结构，给油气开采造成很大困难；（3 3）在油气开采时，了解侵入水的来源，设计盐水）在油气开采时，
16、了解侵入水的来源，设计盐水处理方案以及防止腐蚀等问题，地下水化学成分、处理方案以及防止腐蚀等问题，地下水化学成分、压力和温度等资料非常有用。压力和温度等资料非常有用。4 4、油气田地下水的利用、油气田地下水的利用（1 1）高矿化的油气田地下水可提取有用矿）高矿化的油气田地下水可提取有用矿物的工业原料。物的工业原料。如四川盆地、江汉盆地油田水中含有如四川盆地、江汉盆地油田水中含有LiLi、I I、BrBr、CeCe、RbRb等有用矿物的工业原料；等有用矿物的工业原料；（2 2）油田深部的地下水多为热水，可用于）油田深部的地下水多为热水，可用于生活、医疗、农业等。生活、医疗、农业等。五、五、油田水
17、文地质学油田水文地质学讲授的主要内容讲授的主要内容第一部分：水文地质学基础第一部分：水文地质学基础地下水的赋存条件、运动特征和补给、径流、排泄，地下水的赋存条件、运动特征和补给、径流、排泄，以及地下水化学成分和形成作用以及地下水化学成分和形成作用第二部分：含油气区（盆地）地下水的基本特征与油第二部分：含油气区（盆地）地下水的基本特征与油气运聚气运聚含油气区（盆地）水文地质条件、含油气区（盆地）含油气区（盆地）水文地质条件、含油气区（盆地）地下水的水化学特征及其形成作用、含油气区（盆地）地下水的水化学特征及其形成作用、含油气区（盆地）地下水动力特征与油气成藏地下水动力特征与油气成藏第三部分：水文
18、地质在油气勘探和开发中的应用第三部分：水文地质在油气勘探和开发中的应用地下流体势及其在油气运聚中的应用（地下流体势及其在油气运聚中的应用（UVZUVZ法则）、在法则）、在储层评价中的应用、在油气开发中的应用储层评价中的应用、在油气开发中的应用六、六、油田水文地质学油田水文地质学课程主要课程主要参考资料参考资料1 1王大纯、张人权等，水文地质学基础，地质出版王大纯、张人权等，水文地质学基础，地质出版社，社，199519952 2刘方槐、颜婉荪编，油气田水文地质原理，石油刘方槐、颜婉荪编，油气田水文地质原理，石油工业出版社，工业出版社，199119913 3杨绪充编，油气田水文地质学，石油大学出版
19、社，杨绪充编，油气田水文地质学，石油大学出版社，199319934 4杨绪充著，含油气区地下温压环境，石油大学出杨绪充著，含油气区地下温压环境，石油大学出版社，版社，199319935 5邸世祥编，油田水文地质学，西北大学出版社，邸世祥编，油田水文地质学，西北大学出版社，199119916 6卡普钦科著，贺忠林译，油气聚集理论的水文地质基础，卡普钦科著，贺忠林译，油气聚集理论的水文地质基础，石油工业出版社，石油工业出版社，199119917 7E.C.E.C.戴尔勃格著，王学礼译，石油勘探实用水动力学，戴尔勃格著，王学礼译，石油勘探实用水动力学，石油工业出版社，石油工业出版社，19921992
20、8 8刘崇禧，孙世雄编著，刘崇禧，孙世雄编著，19881988，水文地球化学找油理论与，水文地球化学找油理论与 方法，地质出版社方法，地质出版社 9J.M.Verweij,1993,Hydrocarbon migration systems analysis,Developments in Petroleum Science,35,ELSEVIER 10 10高锡兴编著，中国含油气盆地油田水，石油工业出版高锡兴编著，中国含油气盆地油田水，石油工业出版 社，社，1994 1994 1111地质学报地质学报、地质论评地质论评、石油学报石油学报、沉积学报沉积学报、地球科学地球科学、石油天然气地石油天
21、然气地质质、石油勘探与开发石油勘探与开发、石油实验地质石油实验地质等等刊物有关地下水与油气运移和聚集方面的论文。刊物有关地下水与油气运移和聚集方面的论文。12“AAPG.Bulletin”,“Journal of Petroleum Geology”,“Journal of Petroleum Geoscience”,“Marine and Petroleum Geology”,“Journal of Geophysics”,“Journal of American Sciences”,“Applied Geochemistry”,“Basin Research”,“Journal of Ge
22、ochemical Exploration”等刊物有关地下水与油等刊物有关地下水与油气运移和聚集方面的论文。气运移和聚集方面的论文。第一章第一章 地下水的赋存和运动地下水的赋存和运动 在地壳表层在地壳表层1010余公里范围内，都或多或少地余公里范围内，都或多或少地存在着各种空隙（包括孔隙、裂隙和溶隙），这为存在着各种空隙（包括孔隙、裂隙和溶隙），这为地下水的赋存提供了必要的空间条件。就广义而言，地下水的赋存提供了必要的空间条件。就广义而言，地下水不仅存在于岩石的空隙之中，也可存在于岩地下水不仅存在于岩石的空隙之中，也可存在于岩石的骨架之中，因此地壳表层就好象是饱含着地下石的骨架之中，因此地壳表
23、层就好象是饱含着地下水的水的“海绵海绵”。在沉积盆地，就体积而言，沉积盆地中约在沉积盆地，就体积而言，沉积盆地中约20%20%是由地下水组成的（是由地下水组成的（HanorHanor，19931993），因此，地），因此，地下水是盆地流体中数量最大，分布最广，作用最大下水是盆地流体中数量最大，分布最广，作用最大的一种流体，且其温度、压力和化学组成变化范围的一种流体，且其温度、压力和化学组成变化范围很大，因此研究地下水的赋存、运动及化学组成是很大，因此研究地下水的赋存、运动及化学组成是研究盆地流体（包括油气）运动的基础。研究盆地流体（包括油气）运动的基础。第一节第一节 地下水的赋存形式地下水的赋
24、存形式一、地下水的存在形式一、地下水的存在形式地壳岩石中存在着以下各种形式的水：地壳岩石中存在着以下各种形式的水：地壳岩石地壳岩石中的水中的水岩石骨架中的水岩石骨架中的水（矿物结合水）（矿物结合水）沸石水沸石水 结晶水结晶水 结构水结构水岩石空隙中的水岩石空隙中的水结合水（矿物表面结合水）结合水（矿物表面结合水）气态水气态水液态水液态水固态水固态水强结合水强结合水（吸着水）（吸着水）弱结合水弱结合水（薄膜水）（薄膜水）毛细水毛细水重力水（自由水）重力水（自由水）1 1、重力水（自由水）：、重力水（自由水）：在重力作用下能自由运动的地下水。在重力作用下能自由运动的地下水。它是一种重要的液态水，能
25、充满岩石中所有的大小孔隙，并在它是一种重要的液态水，能充满岩石中所有的大小孔隙，并在地壳中自由运动。重力水能从泉眼中流出地面，也能从井孔中地壳中自由运动。重力水能从泉眼中流出地面，也能从井孔中被抽出地面或自溢出地面，为极重要的供水水源。重力水能形被抽出地面或自溢出地面，为极重要的供水水源。重力水能形成地下径流，由补给区经过长距离的运动流向排泄区。重力水成地下径流，由补给区经过长距离的运动流向排泄区。重力水在地下运动时服从达西定律。在地下运动时服从达西定律。2 2、薄膜水（弱结合水）：、薄膜水（弱结合水）：在吸着水外围以薄膜形式发展变厚在吸着水外围以薄膜形式发展变厚的过程中形成的。它是由静电引力
26、或分子力支撑的，厚度可的过程中形成的。它是由静电引力或分子力支撑的，厚度可达几百个水分子直径。薄膜水不受重力的影响，也不传递压达几百个水分子直径。薄膜水不受重力的影响，也不传递压力，但可以由薄膜较厚的地方向薄膜较薄的地方移动，直到力，但可以由薄膜较厚的地方向薄膜较薄的地方移动，直到各处的薄膜厚度相等为止。各处的薄膜厚度相等为止。3 3、吸着水（吸附水、强结合水）：、吸着水（吸附水、强结合水）：以单独的水分子状态包围以单独的水分子状态包围在岩石颗粒表面的水。这种水靠水分子对岩石的吸附力而停在岩石颗粒表面的水。这种水靠水分子对岩石的吸附力而停留在岩石的颗粒上，其吸附力常可高达留在岩石的颗粒上，其吸
27、附力常可高达101325MPa101325MPa。因此停留。因此停留在岩石中的吸着水只能在将岩石加热时才能被排出。吸着水在岩石中的吸着水只能在将岩石加热时才能被排出。吸着水不受重力作用的影响，密度大，在零下不受重力作用的影响，密度大，在零下7878度时不结冰，没有度时不结冰，没有溶解能力，不传导静水压力，不导电。溶解能力，不传导静水压力，不导电。4 4、气态水：、气态水：以水蒸气的形式储存在地下以水蒸气的形式储存在地下的水。它和大气中所含的水蒸气完全一样，的水。它和大气中所含的水蒸气完全一样，并和大气中的水蒸气相联系。它的活动性并和大气中的水蒸气相联系。它的活动性很大，可以随着空气一起在岩石空
28、隙中运很大，可以随着空气一起在岩石空隙中运动。动。5 5、固态水：、固态水：岩石中温度在零度以下的重岩石中温度在零度以下的重力水，即以冰的形态出现的重力水，常分力水，即以冰的形态出现的重力水，常分布在季节性或永久性冻结地区。布在季节性或永久性冻结地区。6 6、毛细水：、毛细水：存在于岩石毛存在于岩石毛细孔隙中或孔道狭窄部分细孔隙中或孔道狭窄部分的水。岩石中的细小孔隙的水。岩石中的细小孔隙如自然界的毛细管。水在如自然界的毛细管。水在其中能产生毛细运动。因其中能产生毛细运动。因此，在地下水面以上便形此，在地下水面以上便形成了一个普遍的毛细上升成了一个普遍的毛细上升带。毛细上升现象是地下带。毛细上升
29、现象是地下水对孔壁的吸附力和水的水对孔壁的吸附力和水的表面张力二者与毛细管中表面张力二者与毛细管中水的重力产生平衡作用的水的重力产生平衡作用的结果。毛细水能够传递静结果。毛细水能够传递静水压力，具有溶解能力，水压力，具有溶解能力，其性质近似普通水。在多其性质近似普通水。在多孔介质中毛细水的运动不孔介质中毛细水的运动不服从达西定律，而受毛细服从达西定律，而受毛细管力的控制。管力的控制。7 7、岩石骨架中的水：、岩石骨架中的水：指保存于矿物结晶格架中，指保存于矿物结晶格架中，已成为矿物组成部分的水。已成为矿物组成部分的水。（1 1）结晶水结晶水：当矿物中水的组成比例固定不变时：当矿物中水的组成比例
30、固定不变时称结晶水，如石膏（称结晶水，如石膏（CASO4.2H2OCASO4.2H2O）等矿物中的水。）等矿物中的水。（2 2）当所含水的比例可变且较易脱出时称）当所含水的比例可变且较易脱出时称沸石水沸石水，如蛋白石（如蛋白石（SiO2.nH2OSiO2.nH2O）、方沸石）、方沸石（NaAl2Si4O2.nH2ONaAl2Si4O2.nH2O）等矿物中的水。）等矿物中的水。（3 3）一些水以（）一些水以（OHOH）或（）或（H H）的形式参与矿物组分，）的形式参与矿物组分，互相结合紧密，只有当矿物结构破坏后，并加热到互相结合紧密，只有当矿物结构破坏后，并加热到400400至至500500度时
31、才能分离出来，这种水称为度时才能分离出来，这种水称为结构水结构水，如水铝石（如水铝石（AlO.OHAlO.OH）、白云母（）、白云母（KK、H2Al2Si2O3H2Al2Si2O3）等矿物中的水。等矿物中的水。二、包气带和饱水带、含水层和隔水层二、包气带和饱水带、含水层和隔水层1 1、包气带和饱水带、包气带和饱水带 在地表以下在地表以下一定深度处存在着一定深度处存在着地下水面。地下水地下水面。地下水面以上，称之为包面以上，称之为包气带（非饱和带）；气带（非饱和带）；地下水面以下，称地下水面以下，称为饱水带（饱和为饱水带（饱和带）。带）。自上而下包气带分自上而下包气带分为：土壤水带、中为：土壤水
32、带、中间带和毛细水带间带和毛细水带饱水带岩石空饱水带岩石空隙全部为液态隙全部为液态水充满，既有水充满，既有自由水，又有自由水，又有结合水。由于结合水。由于饱水带中的地饱水带中的地下水连续分布，下水连续分布，能够传递静水能够传递静水压力，故在水压力，故在水头差的作用下，头差的作用下，可以发生连续可以发生连续运动。运动。2 2、含水层和隔水层、含水层和隔水层 饱水带岩层按其透过和给出水的能力，可划饱水带岩层按其透过和给出水的能力，可划分为含水层和隔水层。分为含水层和隔水层。（1 1）含水层是指能够透过并给出相当数量水的）含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。隔水层则是不能透过并给出水，或透过岩
33、层。隔水层则是不能透过并给出水，或透过和给出水的数量微不足道的岩层。和给出水的数量微不足道的岩层。空隙细小的岩层（如泥岩层）含的几乎都是空隙细小的岩层（如泥岩层）含的几乎都是结合水，结合水在平常条件下不能移动，这类结合水，结合水在平常条件下不能移动，这类岩层实际上起着阻隔水透过的作用，所以为隔岩层实际上起着阻隔水透过的作用，所以为隔水层。而空隙较大的岩层（如砂岩层），主要水层。而空隙较大的岩层（如砂岩层），主要含有自由水，在水头差作用下能够透过和给出含有自由水，在水头差作用下能够透过和给出水，就构成了含水层。水，就构成了含水层。（2 2）应当注意的几个问题：）应当注意的几个问题：含水层与隔水层
34、划分的相对性含水层与隔水层划分的相对性含水层和隔水层在一定条件下可含水层和隔水层在一定条件下可 相互转化相互转化岩层的透水性往往具有各向异岩层的透水性往往具有各向异 性，很难用层来表示，用含水带性，很难用层来表示，用含水带 可能更好。可能更好。根据地下水的埋藏条件和含水层的介质类型根据地下水的埋藏条件和含水层的介质类型对地下水分类。对地下水分类。地下水的埋藏条件：地下水的埋藏条件：含水岩层在地质剖面中含水岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层（弱透水层）限制的所处的部位及受隔水层（弱透水层）限制的情况。据此可将地下水分为情况。据此可将地下水分为包气带水、潜水包气带水、潜水和承压水（层间水、地层水
35、）和承压水（层间水、地层水）。按按含水介质（空隙）类型含水介质（空隙）类型，可将地下水分为，可将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。孔隙水、裂隙水和岩溶水。三、地下水分类三、地下水分类表表1 地下水分类表地下水分类表 孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水包气带水包气带水土壤水土壤水局部粘性土隔水层上局部粘性土隔水层上季节性存在的重力水季节性存在的重力水（上层滞水）过路及（上层滞水）过路及悬留毛细水及重力水悬留毛细水及重力水裂隙岩层浅裂隙岩层浅部季节性存部季节性存在的重力水在的重力水及毛细水及毛细水裸露岩溶化岩层裸露岩溶化岩层上部岩溶通道中上部岩溶通道中季节性存在的重季节性存在的重力水力水潜水潜水
36、各类松散沉积物浅各类松散沉积物浅部的水部的水裸露于地表裸露于地表的各类裂隙的各类裂隙岩层中的水岩层中的水裸露于地表的裸露于地表的岩溶化岩层中岩溶化岩层中的水的水承压水承压水山间盆地及平原松散山间盆地及平原松散沉积物深部的水沉积物深部的水组成构造盆组成构造盆地、向斜构地、向斜构造或单斜断造或单斜断块的被掩覆块的被掩覆的各类裂隙的各类裂隙岩层中的水岩层中的水组成构造盆地、组成构造盆地、向斜构造或单斜向斜构造或单斜断块的被掩覆的断块的被掩覆的岩溶化岩层中的岩溶化岩层中的水水四、上层滞水和潜水四、上层滞水和潜水上层滞水上层滞水1 1、上层滞水、上层滞水（1 1）当包气带中存在局部隔水层时，在局部）当包
37、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，这便是隔水层上积聚具有自由水面的自由水，这便是上层滞水。上层滞水。（2 2）上层滞水最接近地表，接受大气降水补）上层滞水最接近地表，接受大气降水补给，以蒸发形式排泄或向隔水底板边缘排泄。给，以蒸发形式排泄或向隔水底板边缘排泄。（3 3）水量一般不大，动态变化比较显著，当）水量一般不大，动态变化比较显著，当分布范围较小而补给不很经常时，不能终年保分布范围较小而补给不很经常时，不能终年保持有水，只在缺水地区才能成为供水水源。持有水，只在缺水地区才能成为供水水源。（4 4）容易受到污染）容易受到污染2 2、潜水、潜水（1 1）定义：）定
38、义：饱水带中第一个具有自由表面的含水层饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称为潜水。中的水称为潜水。上层滞水上层滞水潜水潜水（2 2）埋藏特征：）埋藏特征：潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板。潜水的表面为自由水面，称作潜水面；从潜水顶板。潜水的表面为自由水面，称作潜水面；从潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。潜水面水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。潜水面到地面的距离为潜水的埋藏深度。潜水含水层厚度与到地面的距离为潜水的埋藏深度。潜水含水层厚度与潜水面埋藏深度随潜水面的升降而发生相应的变化。潜水面埋藏深度随潜水面的升降而发生相应的变化。（3 3
39、）补、径、排特征：）补、径、排特征：在潜水的全部分布范围都可以通过包气带在潜水的全部分布范围都可以通过包气带接受大气降水、地表水接受大气降水、地表水补给补给。潜水在重力作用下由水位高的地方向水位潜水在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方低的地方径流径流。潜水的潜水的排泄排泄，除了流入其它含水层外，主，除了流入其它含水层外，主要有两种排泄方式，一类为要有两种排泄方式，一类为径流排泄径流排泄，即径，即径流到地形低洼处，以泉、泄流等形式向地表流到地形低洼处，以泉、泄流等形式向地表或地表水体排泄，另一类为或地表水体排泄，另一类为蒸发排泄蒸发排泄，即通，即通过土面蒸发或植物蒸腾的形式进入大气。过土面蒸
40、发或植物蒸腾的形式进入大气。（4 4）潜水的动态变化大，具明显的季节变化特点。）潜水的动态变化大，具明显的季节变化特点。丰水季节或年份，潜水接受的补给量大于排泄量，丰水季节或年份，潜水接受的补给量大于排泄量，潜水面上升，含水层厚度增大，埋藏深度变小。干潜水面上升，含水层厚度增大，埋藏深度变小。干旱季节排泄量大于补给量，潜水面下降，含水层厚旱季节排泄量大于补给量，潜水面下降，含水层厚度减小，埋藏深度变大。度减小，埋藏深度变大。（5 5）潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复，但）潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复，但受气候影响，且含水层厚度一般比较有限，其受气候影响，且含水层厚度一般比较有限，其
41、资源资源通常缺乏多年调节性通常缺乏多年调节性。（6 6）潜水的水质主要取决于气候、地形和岩性条件。）潜水的水质主要取决于气候、地形和岩性条件。湿润气候及地形切割强烈的地区，有利于潜水的径湿润气候及地形切割强烈的地区，有利于潜水的径流排泄，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候下流排泄，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候下由细粒组成的盆地平原，以蒸发排泄为主，常形成由细粒组成的盆地平原，以蒸发排泄为主，常形成含盐高的咸水。潜水容易受到污染。含盐高的咸水。潜水容易受到污染。（7 7）潜水位、潜水等水位线图、潜水流向、潜水水力坡度）潜水位、潜水等水位线图、潜水流向、潜水水力坡度潜水的基本特点：潜水的基本
42、特点：与大气圈、地表水圈联系密切，积极与大气圈、地表水圈联系密切，积极参与水循环参与水循环根本原因：根本原因：埋藏特征埋藏特征位置浅且上面没有连续位置浅且上面没有连续的隔水层的隔水层1 1、定义：、定义：充满于两个隔水层之间的含水层中的水叫作层间水，充满于两个隔水层之间的含水层中的水叫作层间水，亦称地层水、承压水亦称地层水、承压水。五、层间水（承压水、地层水五、层间水（承压水、地层水)上层滞水上层滞水潜水潜水承压水承压水2 2、埋藏条件：、埋藏条件：层间水含水层上部的隔水层称作隔水层间水含水层上部的隔水层称作隔水顶板，或叫限制层。下部的隔水层叫做隔水底板。顶顶板，或叫限制层。下部的隔水层叫做隔
43、水底板。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。3 3、补给、径流、排泄：、补给、径流、排泄：层间水受隔水层的限制，与大气圈、层间水受隔水层的限制，与大气圈、地表水圈的联系较弱。当顶底板隔水性能良好时，它主要通过地表水圈的联系较弱。当顶底板隔水性能良好时，它主要通过含水层出露地表的补给区（这里的水实际上已转为潜水）获得含水层出露地表的补给区（这里的水实际上已转为潜水）获得补给，并通过范围有限的排泄区排泄。当顶底板为半隔水层时，补给，并通过范围有限的排泄区排泄。当顶底板为半隔水层时，它还可通过半隔水层，从上部或下部的含水层获得补给，向上它还可通过半隔水层，从上部或下部的含水层获
44、得补给，向上部或向下部含水层排泄。部或向下部含水层排泄。越流越流补给补给4 4、动态特征：、动态特征：无论在哪一种情况下，层间水参与水无论在哪一种情况下，层间水参与水循环都不如潜水那样积极。因此，气候、水文因素循环都不如潜水那样积极。因此，气候、水文因素的变化对层间水的影响较小，层间水动态比较稳定。的变化对层间水的影响较小，层间水动态比较稳定。5 5、层间水在很大程度上和潜水一样来源于现代渗入、层间水在很大程度上和潜水一样来源于现代渗入水（大气降水、地表水的渗入）。但是，由于层间水（大气降水、地表水的渗入）。但是，由于层间水的埋藏条件使其与外界的联系受到限制，在一定水的埋藏条件使其与外界的联系
45、受到限制，在一定条件下，在含水层中可以保留年代很古老的水，有条件下，在含水层中可以保留年代很古老的水，有时甚至保留沉积物沉积时的水（例如，在海相沉积时甚至保留沉积物沉积时的水（例如，在海相沉积物中保留下当时的海水，在湖相沉积物中保留下当物中保留下当时的海水，在湖相沉积物中保留下当时的湖水）。总的说来，时的湖水）。总的说来，层间水资源不象潜水资源层间水资源不象潜水资源那样容易补充、恢复，但由于其含水层厚度一般较那样容易补充、恢复，但由于其含水层厚度一般较大，往往具有良好的多年调节性能。大，往往具有良好的多年调节性能。6 6、将某一层间、将某一层间含水层水头相等含水层水头相等的各点连线，即的各点连
46、线，即得得等水头线等水头线。在。在图上根据钻孔水图上根据钻孔水头资料绘出等水头资料绘出等水头线，便得到头线，便得到等等水头线图水头线图。和潜。和潜水等水头线一样，水等水头线一样，根据层间水等水根据层间水等水头线头线可以确定层可以确定层间水的流向和水间水的流向和水力梯度力梯度。（1 1）对于潜水，由等）对于潜水，由等水头线构成的测势面既水头线构成的测势面既表示地上水面，又代表表示地上水面，又代表含水层的顶面（即潜水含水层的顶面（即潜水面）。而层间水只有当面）。而层间水只有当井孔穿透上覆隔水层达井孔穿透上覆隔水层达到含水层顶面时，才会到含水层顶面时，才会在井孔中才会在井孔中在井孔中才会在井孔中出现
47、。在水头高度处并出现。在水头高度处并不存在实际的地下水面，不存在实际的地下水面，由等水头线构成的测势由等水头线构成的测势面是一个虚构的面，钻面是一个虚构的面，钻孔打至这个高度是取不孔打至这个高度是取不到水的，必须打到含水到水的，必须打到含水层的顶面才能见水。因层的顶面才能见水。因此等水头线图通常要附此等水头线图通常要附以含水层顶板等高线。以含水层顶板等高线。（2 2）仅仅根据等水头线图，无法判断层间含水层和）仅仅根据等水头线图，无法判断层间含水层和其它水体的补给关系。任一层间含水层接受其它水体其它水体的补给关系。任一层间含水层接受其它水体的补给，必须同时具备两个条件，缺一不可：的补给，必须同时
48、具备两个条件，缺一不可：第一，水体（地表水，潜水或其它层间含水层）的水第一，水体（地表水，潜水或其它层间含水层）的水头必须高于此层间含水层的水头；头必须高于此层间含水层的水头；第二，水体与该含水层之间必须有联系通道。第二，水体与该含水层之间必须有联系通道。同样，在排泄时也应具备这两个条件，只不过层间含同样，在排泄时也应具备这两个条件，只不过层间含水层的测压水位必须高于其它水体的水头罢了。层间水层的测压水位必须高于其它水体的水头罢了。层间含水层在地形适宜处露出地表时，可以泉或溢流形式含水层在地形适宜处露出地表时，可以泉或溢流形式排向地表或地表水体。也可以通过导水断裂带向地表排向地表或地表水体。也
49、可以通过导水断裂带向地表或其它含水层排泄。当层间含水层的顶底板为半隔水或其它含水层排泄。当层间含水层的顶底板为半隔水层时，只要有足够的水头差，也可以通过半隔水层与层时，只要有足够的水头差，也可以通过半隔水层与其上下的水体发生水力联系。其上下的水体发生水力联系。7 7、在接受补给或进行排泄时，层间含水层对水量增、在接受补给或进行排泄时，层间含水层对水量增减的反应与潜水含水层不同。减的反应与潜水含水层不同。（1 1）潜水获得补给时，随着水量增加，潜水面抬高，）潜水获得补给时，随着水量增加，潜水面抬高，含水层厚度加大；进行排泄时，水量减少，潜水面下含水层厚度加大；进行排泄时，水量减少，潜水面下降，含
50、水层厚度变薄。层间含水层则不同，由于隔水降，含水层厚度变薄。层间含水层则不同，由于隔水顶底板的限制，水充满于含水层中，上覆岩层的压力顶底板的限制，水充满于含水层中，上覆岩层的压力是由含水层骨架与含水层中的水共同承担的。当层间是由含水层骨架与含水层中的水共同承担的。当层间含水层接受补给时，水量增加，含水层骨架原来所承含水层接受补给时，水量增加，含水层骨架原来所承担的一部分上覆层压力转移给水来承担，从而导致层担的一部分上覆层压力转移给水来承担，从而导致层间水水头增大。由此可见层间水在接受补给时主要表间水水头增大。由此可见层间水在接受补给时主要表现为水头上升，而含水层的厚度并无明显改变。当然，现为水
