1、5 5地下水地下水5.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念5.25.2地下水的类型地下水的类型5.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄本章小本章小结结地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质25.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念是地下水储存场所，又是地下水的渗透通道，是地下水储存场所，又是地下水的渗透通道，空隙的多少、大小及其分布规律，决定着地下水分空隙的多少、大小及其分布规律，决定着地下水分布与渗透的特点。布与渗透的特点。岩石的空隙岩石的空隙地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质35.15.1地下水
2、的基本概念地下水的基本概念根据岩石空隙的成因不同根据岩石空隙的成因不同,可把空隙分为可把空隙分为孔隙孔隙、裂隙和、裂隙和溶隙三大类。溶隙三大类。岩石的空隙岩石的空隙孔隙孔隙孔隙孔隙松散岩石中颗粒或松散岩石中颗粒或颗粒集合体之间存颗粒集合体之间存在的空隙；在的空隙；孔隙度孔隙度是孔隙体积与岩石是孔隙体积与岩石总体积的比值。总体积的比值。VVnn地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质45.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念岩石的空隙岩石的空隙孔隙孔隙孔隙度大小的孔隙度大小的影响因素影响因素：1.岩石的密实程度及分选性；岩石的密实程度及分选性；2.颗粒形状和胶结
3、程度。颗粒形状和胶结程度。孔隙度大孔隙度大孔隙度小孔隙度小孔隙度小孔隙度小孔隙度小孔隙度小地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质55.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念根据岩石空隙的成因不同根据岩石空隙的成因不同,可把空隙分为孔隙、可把空隙分为孔隙、裂隙裂隙和溶隙三大类。和溶隙三大类。岩石的空隙岩石的空隙裂隙裂隙裂隙裂隙坚硬岩石受地壳运动坚硬岩石受地壳运动及其它内外地质营力作及其它内外地质营力作用的影响产生的空隙；用的影响产生的空隙；裂隙率裂隙率是裂隙体积与岩石总是裂隙体积与岩石总体积的比值。体积的比值。VVKtt地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程
4、 地地地地地地 质质质质质质65.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念根据岩石空隙的成因不同根据岩石空隙的成因不同,可把空隙分为孔隙、裂隙可把空隙分为孔隙、裂隙和和溶隙溶隙三大类。三大类。岩石的空隙岩石的空隙溶隙溶隙溶隙溶隙可溶岩中的裂隙经地可溶岩中的裂隙经地下水流长期溶蚀而形成下水流长期溶蚀而形成的空隙；的空隙；溶隙率溶隙率是溶隙的体积与岩石是溶隙的体积与岩石总体积的比值。总体积的比值。VVKkk地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质75.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多少，还要研研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙
5、的多少，还要研究空隙的大小、空隙间的连通性和分布规律。究空隙的大小、空隙间的连通性和分布规律。1.松散土孔隙的大小和分布都比较均匀，且连通性好，松散土孔隙的大小和分布都比较均匀，且连通性好，所以孔隙度可表征一定范围内孔隙的发育情况；所以孔隙度可表征一定范围内孔隙的发育情况；2.岩石裂隙无论其宽度、长度和连通性差异均很大，分岩石裂隙无论其宽度、长度和连通性差异均很大，分布也不均匀，因此，裂隙率只能代表被测定范围内裂隙的布也不均匀，因此，裂隙率只能代表被测定范围内裂隙的发育程度；发育程度；3.溶隙大小相差悬殊，分布很不均匀，连通性更差，所溶隙大小相差悬殊，分布很不均匀，连通性更差，所以溶隙率的代表
6、性更差。以溶隙率的代表性更差。岩石的空隙岩石的空隙地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质85.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作用等特征，将水在空隙中存在的形式分为：用等特征，将水在空隙中存在的形式分为：岩石的空隙岩石的空隙气态水气态水结合水结合水重力水重力水毛细水毛细水固态水固态水地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质95.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念含水层含水层指能够给出并透过相当数量重力水的岩层指能够给出并透过相当数
7、量重力水的岩层。构成含水层的条件，一是岩石中要有空隙存在，并充满足构成含水层的条件，一是岩石中要有空隙存在，并充满足够数量的重力水够数量的重力水，二，二是这些重力水能够在岩石空隙中自由是这些重力水能够在岩石空隙中自由运动。运动。隔水层隔水层指不能给出并透过水的岩层指不能给出并透过水的岩层。隔隔水层还包水层还包括那些给出与透过水的数量微不足道的岩层，也就是说，括那些给出与透过水的数量微不足道的岩层，也就是说，隔水层有的可以含水，但是不具有允许相当数量的水透过隔水层有的可以含水，但是不具有允许相当数量的水透过自己的性能，例如自己的性能，例如粘粘土就是这样的土就是这样的隔隔水层。水层。含水层与隔水层
8、含水层与隔水层地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质105.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念含水层与隔水层含水层与隔水层透水程度透水程度 渗透系数渗透系数岩石名称岩石名称良透水的良透水的透水的透水的弱透水的弱透水的微透水的微透水的不透水的不透水的10101.01.00.010.010.0010.001砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发育且很宽的岩石砾石、粗砂、岩溶发育的岩石、裂隙发育且很宽的岩石粗砂、中砂、细砂、裂隙岩石粗砂、中砂、细砂、裂隙岩石粘质粉土、细裂隙岩石粘质粉土、细裂隙岩石粉砂、粉质粘土、微裂隙岩石粉砂、粉质粘土、微裂隙岩石粘土、页岩粘土、页
9、岩岩石按透水程度的分类岩石按透水程度的分类地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质115.15.1地下水的基本概念地下水的基本概念地下水的物理性质有地下水的物理性质有温度温度、颜色颜色、透明度透明度、气味气味、味味道道、导电性导电性及及放射性放射性等。等。纯净的地下水应是无色、无味、纯净的地下水应是无色、无味、无臭味和透明的，当含有某些化学成分和悬浮物时其物理无臭味和透明的，当含有某些化学成分和悬浮物时其物理性质会改变。性质会改变。地下水的物理性质地下水的物理性质地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质125.15.1地下水的基本概念
10、地下水的基本概念地下水沿着岩石的孔隙、裂隙或溶隙渗流过程中，能地下水沿着岩石的孔隙、裂隙或溶隙渗流过程中，能溶解岩石中的可溶物质，而具有复杂的化学成分。溶解岩石中的可溶物质，而具有复杂的化学成分。主要气体成分主要气体成分 N N2 2、O O2 2、COCO2 2、H H2 2S S。一般情况下，。一般情况下，地下水的气体含量，每升只有几毫克到几十毫克。地下水的气体含量，每升只有几毫克到几十毫克。主要离子成分主要离子成分 NaNa+、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、ClCl-、SOSO4 42-2-和和HCOHCO3 3-离子。离子。胶体成分与有机质胶体成分与有机质 Fe(OH)
11、Fe(OH)3 3、Al(OH)Al(OH)3 3、H H2 2SiOSiO3 3等等地下水的化学成分地下水的化学成分地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质135.25.2地下水的类型地下水的类型按地下水的某一特征进行分类；按地下水的某一特征进行分类；综合考虑地下水的某些特征进行分类综合考虑地下水的某些特征进行分类地下水的分类方法地下水的分类方法地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质145.25.2地下水的类型地下水的类型地下水的分类地下水的分类u地下水按埋藏条件分为：地下水按埋藏条件分为：上层滞水上层滞水、潜水潜水和和承压水承压
12、水u按含水层的空隙性质分为：按含水层的空隙性质分为：孔隙水孔隙水、裂隙水裂隙水和和岩溶水岩溶水地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质155.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水上层滞水、潜水、承压水、潜水、承压水上层滞水上层滞水包气带中局部隔水层之上的重力水。包气带中局部隔水层之上的重力水。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质165.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水一般分布不广，埋藏接近地表，接受大气降水上层滞水一般分布不广，埋藏接近地表，接受大气降水的补给，补给区与分布区一致，以蒸发形式或向隔水底的补给，补给区与分
13、布区一致，以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。板边缘排泄。雨季时获得补给，赋存一定的水量，旱季时水量逐渐消雨季时获得补给，赋存一定的水量，旱季时水量逐渐消失，其动态变化很不稳定。失，其动态变化很不稳定。上层滞水对建筑物的施工有影响，应考虑排水的措施。上层滞水对建筑物的施工有影响，应考虑排水的措施。上层滞水上层滞水、潜水、承压水、潜水、承压水上层滞水上层滞水地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质175.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具自由水面埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具自由
14、水面的重力水。的重力水。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质185.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水潜水面潜水面潜水的自由水面潜水的自由水面地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质195.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水潜水位潜水位潜水面上任一点的高程潜水面上任一点的高程H地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质20H5.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜
15、水潜水潜水的埋藏深度潜水的埋藏深度地表至潜水面的距离地表至潜水面的距离h1地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质215.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水潜水含水层的厚度潜水含水层的厚度潜水面到隔水底板的距离潜水面到隔水底板的距离Hh1h地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质225.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水潜水的特征潜水的特征:1.潜水具自由水面潜水具自由水面,为无压水为无压水;2.潜水面的形状主要受地形控制，基本上与地形
16、一致，但比地潜水面的形状主要受地形控制，基本上与地形一致，但比地形平缓形平缓;3.潜水面的形状和含水层的透水性及隔水层底板形状有关潜水面的形状和含水层的透水性及隔水层底板形状有关;4.潜水的补给区与分布区一致，主要由大气降水、地表水和凝潜水的补给区与分布区一致，主要由大气降水、地表水和凝结水补给，当承压水与潜水有联系时，承压水也能补给潜水结水补给，当承压水与潜水有联系时，承压水也能补给潜水;5.潜水常以泉或蒸发的形式排泄，其动态受气候影响较大，具潜水常以泉或蒸发的形式排泄，其动态受气候影响较大，具有明显的季节性变化特征有明显的季节性变化特征;潜水易受地面污染的影响。潜水易受地面污染的影响。地地
17、 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质235.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水潜水等水位线图潜水等水位线图潜水面上标高相等各点的连潜水面上标高相等各点的连线图，绘制时将研究地区的潜水人工线图，绘制时将研究地区的潜水人工露头（钻孔、探井、水井）和天然露露头（钻孔、探井、水井）和天然露头（泉、沼泽）的水位同时测定，绘头（泉、沼泽）的水位同时测定，绘在地形等高线图上，连结水位等高的在地形等高线图上，连结水位等高的各点即为等水位线图。各点即为等水位线图。由于水位有季由于水位有季节性的变化，图上必须注明测定水位节性的变化，图
18、上必须注明测定水位的日期。一般应有最低水位和最高水的日期。一般应有最低水位和最高水位时期的等水位线图。位时期的等水位线图。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质245.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水1.确定潜水流向确定潜水流向;2.计算潜水的水力坡度计算潜水的水力坡度;0036.01100100104ABI潜水等水位线图的用途潜水等水位线图的用途:地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质255.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水3
19、.确定潜水和地表水之间关系确定潜水和地表水之间关系;4.确定潜水的埋藏深度确定潜水的埋藏深度;5.确定泉或沼泽的位置；确定泉或沼泽的位置；6.推断含水层的岩性或厚度的变化；推断含水层的岩性或厚度的变化；7.确定给水的排水工程的位置。确定给水的排水工程的位置。潜水等水位线图的用途潜水等水位线图的用途:地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质265.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、上层滞水、潜水潜水、承压水、承压水潜水潜水潜水对建筑物的稳定性和施工均有影响。建筑物的潜水对建筑物的稳定性和施工均有影响。建筑物的地基最好选在潜水位深的地带或使基础浅埋，尽量避免地
20、基最好选在潜水位深的地带或使基础浅埋，尽量避免水下施工。若潜水对施工有危害，宜用排水、降低水位、水下施工。若潜水对施工有危害，宜用排水、降低水位、隔离（包括冻结法等）等措施处理。隔离（包括冻结法等）等措施处理。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质275.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、潜水、上层滞水、潜水、承压水承压水承压水承压水充满于两个稳定的隔水层间的重力水。充满于两个稳定的隔水层间的重力水。承压水的形成主要决定于地质构造条件，最适宜形承压水的形成主要决定于地质构造条件，最适宜形成承压水的构造为成承压水的构造为向斜向斜(或盆地或盆地)构造构造和和
21、单斜构造单斜构造。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质285.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、潜水、上层滞水、潜水、承压水承压水承压水承压水向斜盆地向斜盆地隔水顶板隔水顶板补给区补给区承压区承压区排泄区排泄区隔水底板隔水底板M承压含水承压含水层厚度层厚度HHMhH2H1初见水位初见水位承压水位承压水位承压水头承压水头地下水位地下水位埋深埋深自流区自流区地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质295.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、潜水、上层滞水、潜水、承压水承压水承压水承压水单斜构造单斜构造补给区补给区承压区承
22、压区排排泄泄区区补给补给排泄区排泄区承压区承压区断块构造断块构造地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质305.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、潜水、上层滞水、潜水、承压水承压水承压水承压水单斜构造单斜构造岩性变化形成的自流斜地岩性变化形成的自流斜地补给补给排泄区排泄区承压区承压区地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质315.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、潜水、上层滞水、潜水、承压水承压水承压水承压水承压水的特征承压水的特征:1.承压水不具自由水面承压水不具自由水面,并承受一定的静水压力并承受一定的静水压力;2
23、.承压含水屋的分布区与补给区不一致，常常是补给区远承压含水屋的分布区与补给区不一致，常常是补给区远小于分布区小于分布区,一般只通过补给区接受补给一般只通过补给区接受补给;3.承压水的动态比较稳定承压水的动态比较稳定,受气候影响较小受气候影响较小;4.承压水水质不易受地面污染的影响。承压水水质不易受地面污染的影响。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质325.25.2地下水的类型地下水的类型上层滞水、潜水、上层滞水、潜水、承压水承压水承压水等水压线图承压水等水压线图承压水承压水等水压线图等水压线图就是承压水面上就是承压水面上高程相等点的连线图。等水压线图高程相等点
24、的连线图。等水压线图上必上必须附有地形等高线和顶板等高线。须附有地形等高线和顶板等高线。承压水等水压线承压水等水压线图图可以判断承压水可以判断承压水的流向及计算水力坡度，确定初见水位、的流向及计算水力坡度，确定初见水位、承压水位的埋深及承压水头的大小等。承压水位的埋深及承压水头的大小等。承压水水头压力承压水水头压力在有在有裂裂隙和大孔隙隙和大孔隙条件下可能引起基坑突涌，破坏坑底的条件下可能引起基坑突涌，破坏坑底的稳定性。稳定性。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质335.25.2地下水的类型地下水的类型孔隙水孔隙水、裂隙水、岩溶水、裂隙水、岩溶水孔隙水孔隙水1
25、.孔隙水孔隙水存在于存在于松散岩层的孔隙中，这些松散岩层包括第四系松散岩层的孔隙中，这些松散岩层包括第四系和坚硬基岩的风化壳。它多呈均匀而连续的层状分布。和坚硬基岩的风化壳。它多呈均匀而连续的层状分布。2.孔隙水的孔隙水的存在条件和特征存在条件和特征取决于岩石的孔隙情况，因为岩石取决于岩石的孔隙情况，因为岩石孔隙的大小和多少，不仅关系到岩石透水性的好坏，而且也孔隙的大小和多少，不仅关系到岩石透水性的好坏，而且也直接影响到岩石中地下水量的多少，以及地下水在岩石中的直接影响到岩石中地下水量的多少，以及地下水在岩石中的运动条件和地下水的水质。运动条件和地下水的水质。3.孔隙水由于孔隙水由于埋藏条件不
26、同埋藏条件不同，可形成上层滞水、潜水或承压水，可形成上层滞水、潜水或承压水，即分别称为孔隙即分别称为孔隙-上层滞水、孔隙上层滞水、孔隙-潜水和孔隙潜水和孔隙-承压水。承压水。孔隙水的特征孔隙水的特征:地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质345.25.2地下水的类型地下水的类型孔隙水、孔隙水、裂隙水裂隙水、岩溶水、岩溶水裂隙水裂隙水埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水。埋藏在坚硬岩石裂隙中的地下水。l 它主要分布在山区和第四系松散覆盖层下面的基岩中，它主要分布在山区和第四系松散覆盖层下面的基岩中，裂隙的性质和发育程度决定了裂隙水的存在和富水性。裂隙的性质和发育程度决定了
27、裂隙水的存在和富水性。l 岩石的裂隙按成因可分为岩石的裂隙按成因可分为风化裂隙风化裂隙、成岩裂隙成岩裂隙和和构造裂构造裂隙隙三种类型，相应地也将裂隙水分为三种，即三种类型，相应地也将裂隙水分为三种，即风化裂隙风化裂隙水水、成岩裂隙水成岩裂隙水和和构造裂隙水构造裂隙水。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质355.25.2地下水的类型地下水的类型孔隙水、裂隙水、孔隙水、裂隙水、岩溶水岩溶水岩溶水岩溶水埋藏于溶隙中的重力水称为岩溶埋藏于溶隙中的重力水称为岩溶水水(喀斯特水喀斯特水)。l 岩溶水，可以是潜水，也可以是承压水；岩溶水，可以是潜水，也可以是承压水；l 岩溶
28、的发育特点也决定了岩溶水的特征。岩溶水具有水量大、岩溶的发育特点也决定了岩溶水的特征。岩溶水具有水量大、运动快、在垂直和水平方向上分布不均匀的特性，其动态变运动快、在垂直和水平方向上分布不均匀的特性，其动态变化受气候影响显著；化受气候影响显著；l 在土木工程建筑地基内有岩溶水活动，不但在施工中会有突在土木工程建筑地基内有岩溶水活动，不但在施工中会有突然涌水的事故发生，而且对建筑物的稳定性也有很大影响。然涌水的事故发生，而且对建筑物的稳定性也有很大影响。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质365.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水的补
29、给地下水的补给含水层自外界获得水量的过程。含水层自外界获得水量的过程。地下水的地下水的补给来源补给来源有：有：1.大气降水补给大气降水补给 是地下水的最主要补给来源，但大气降水补给是地下水的最主要补给来源，但大气降水补给地下水的数量与降水性质、植物覆盖、地形、地质构造、包地下水的数量与降水性质、植物覆盖、地形、地质构造、包气带厚度及岩石透水性等密切相关；气带厚度及岩石透水性等密切相关；2.地表水补给地表水补给 地表水体可能补给地下水，也可能排泄地下水，地表水体可能补给地下水，也可能排泄地下水，这主要取决于地表水水位与地下水水位之间的关系；这主要取决于地表水水位与地下水水位之间的关系；3.含水层
30、之间的补给含水层之间的补给 上下含水层之间存在一定的水力联系时，上下含水层之间存在一定的水力联系时，地下水便会由水位高的含水层流向并补给水位低的含水层。地下水便会由水位高的含水层流向并补给水位低的含水层。4.人工补给人工补给 包括灌溉水，工业与生活废水排入地下，以及专门包括灌溉水，工业与生活废水排入地下，以及专门为增加地下水量的人工方法补给。为增加地下水量的人工方法补给。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质375.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水的排泄地下水的排泄含水层失去水量的过程。含水层失去水量的过程。地下水的地下水的排泄方式
31、排泄方式有：有：1.蒸发蒸发 通过土壤蒸发与植物蒸发的形式而消耗地下水的过程叫通过土壤蒸发与植物蒸发的形式而消耗地下水的过程叫蒸发排泄。蒸发排泄。2.泉水泉水 泉是地下水的天然露头，当含水层通道被揭露于地表时，泉是地下水的天然露头，当含水层通道被揭露于地表时，地下水便溢出地表形成泉。地下水便溢出地表形成泉。3.向地表水泄流向地表水泄流当地下水位高于河水位时，若河床下面没有当地下水位高于河水位时，若河床下面没有不透水岩层阻隔，那么地下水可以直接流向河流补给河水。不透水岩层阻隔，那么地下水可以直接流向河流补给河水。4.含水层之间的排泄含水层之间的排泄5.人工排泄人工排泄抽取地下水作为供水水源和基坑
32、抽水降低地下水抽取地下水作为供水水源和基坑抽水降低地下水位等，都是地下水的人工排泄方式。位等，都是地下水的人工排泄方式。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质385.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水的径流地下水的径流地下水由补给区流向排泄区的过程叫径流。地下水由补给区流向排泄区的过程叫径流。地下水由补给区流以径流区，流向排泄区的整个过程构成地下地下水由补给区流以径流区，流向排泄区的整个过程构成地下水循环的全过程。水循环的全过程。l 地下水径流包括径流方向、径流速度与径流量；地下水径流包括径流方向、径流速度与径流量；l 地下水补给区与
33、排泄区的相对位置与高差决定着地下水径流地下水补给区与排泄区的相对位置与高差决定着地下水径流的方向与径流速度；的方向与径流速度；l 含水层的补给条件与排泄条件愈好、透水性愈强，则径流条含水层的补给条件与排泄条件愈好、透水性愈强，则径流条件愈好。径流条件好的含水层其水质较好。件愈好。径流条件好的含水层其水质较好。l 此外，地下水的埋藏条件亦决定地下水径流类型：潜水属无此外，地下水的埋藏条件亦决定地下水径流类型：潜水属无压流动，承压水属有压流动。压流动，承压水属有压流动。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质395.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与
34、排泄地下水的运动的基本定律地下水的运动的基本定律层流层流混合流混合流紊流紊流地下水的流动地下水的流动在松散沉积物中在松散沉积物中孔隙或微裂隙孔隙或微裂隙在坚硬的岩石中在坚硬的岩石中裂隙或溶隙裂隙或溶隙地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质405.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄KAILHHKAQ21地下水的运动的基本定律地下水的运动的基本定律达西定律达西定律KIAQv或或l 地下水在孔隙中的运动属于层流，符合达西定律；地下水在孔隙中的运动属于层流，符合达西定律；l 地下水的渗流速度与水力坡度的一次方成正比地下水的渗流速度与水力坡度的一次方
35、成正比;l 当当I=1时，时，K=v，即渗透系数是单位水力坡度时的渗流速度，即渗透系数是单位水力坡度时的渗流速度;l 达西定律只适用于雷诺数达西定律只适用于雷诺数Re10的地下水层流运动。的地下水层流运动。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质415.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄KAILHHKAQ21地下水的运动的基本定律地下水的运动的基本定律达西定律达西定律KIAQv或或1.渗流速度渗流速度vv并非地下水的实际流速，而是假设水流并非地下水的实际流速，而是假设水流通过整个过水断面（包括颗粒和空隙所占据的全部空通过整个过水断面（包括颗粒
36、和空隙所占据的全部空间）时所具有的虚拟流速；间）时所具有的虚拟流速；地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质425.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄KAILHHKAQ21地下水的运动的基本定律地下水的运动的基本定律达西定律达西定律KIAQv或或2.水力坡度水力坡度I 水力坡度为沿渗流途径的水头损失与相应渗水力坡度为沿渗流途径的水头损失与相应渗透途径长度的比值。地下水在空隙中运动时，受到空隙透途径长度的比值。地下水在空隙中运动时，受到空隙壁以及水质点自身的摩擦阻力，克服这些阻力保持一定壁以及水质点自身的摩擦阻力，克服这些阻力保持一定流速，就要
37、消耗能量，从而出现水头损失。所以，水力流速，就要消耗能量，从而出现水头损失。所以，水力坡度可以理解为水流通过某一长度渗流途径时，为克服坡度可以理解为水流通过某一长度渗流途径时，为克服阻力，保持一定流速所消耗的以水头形式表现的能量。阻力，保持一定流速所消耗的以水头形式表现的能量。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质435.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄KAILHHKAQ21地下水的运动的基本定律地下水的运动的基本定律达西定律达西定律KIAQv或或3.渗透系数渗透系数表示含水层透水性能的重要水文地质参表示含水层透水性能的重要水文地质参数，
38、可通过实验室测定或现场抽水试验求得。数，可通过实验室测定或现场抽水试验求得。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质445.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水的运动的基本定律地下水的运动的基本定律达西定律达西定律地下水的地下水的涌水量计算涌水量计算1.在计算流向集水构筑物的地下水涌水量时，必须区分集水在计算流向集水构筑物的地下水涌水量时，必须区分集水构筑物的类型。构筑物的类型。按构造形式可分为：按构造形式可分为：垂直的井垂直的井、钻孔钻孔和和水水平的引水渠道平的引水渠道、渗渠渗渠等；等；潜水井潜水井和和承压水井承压水井按其完整程度按其完
39、整程度又可分为又可分为完整井完整井及及不完整井不完整井两种类型。两种类型。2.土木工程中常遇到的井、坑或渗渠中的做层流运动的地下土木工程中常遇到的井、坑或渗渠中的做层流运动的地下水涌水量计算的具体公式可参考有关水文地质手册。水涌水量计算的具体公式可参考有关水文地质手册。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质455.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程地基沉降地基沉降在松散沉积层中进行深基础施工时，往往需要人工降低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位。若降水不当，会使周围地基土层产生固结沉降，地下水位
40、。若降水不当，会使周围地基土层产生固结沉降，轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降；重者使建筑轻者造成邻近建筑物或地下管线的不均匀沉降；重者使建筑物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空，导致建筑物开裂和危物基础下的土体颗粒流失，甚至掏空，导致建筑物开裂和危及安全作用。及安全作用。降水漏斗降水漏斗井管开始抽水时，井内水位下降，井外含井管开始抽水时，井内水位下降，井外含水层中的地下水不断流向滤管，经过一段时间后，在井周围水层中的地下水不断流向滤管，经过一段时间后，在井周围形成漏斗状的弯曲水面。形成漏斗状的弯曲水面。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质465.35.3地
41、下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程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，当流砂是地下水自下而上渗流时土产生流动的现象，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，就会大于临界水力坡度时，就会产生流砂产生流砂。流砂的发生流砂的发生常是由于在地下水位以下开挖基坑、埋设常是由于在地下水位以下开挖基坑、埋设地下管道、打井等工程活动而引起的，所以地下管道、打井等工程活动而引起的，所以流砂是一种工流砂是一种工程地质现象程地质现象，易产生在细砂、粉砂、粉质粘土等土中。流，易产生在细
42、砂、粉砂、粉质粘土等土中。流砂在工程施工中能造成大量的土体流动，致使地表塌陷或砂在工程施工中能造成大量的土体流动，致使地表塌陷或建筑物的地基破坏，能给施工带来很大困难，或直接影内建筑物的地基破坏，能给施工带来很大困难，或直接影内建筑工程及附近建筑物的稳定，因此，必须进行防治。建筑工程及附近建筑物的稳定，因此，必须进行防治。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质475.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程流砂流砂在可能产生流砂的地区，若其上面有一定厚度的土层，在可能产生流砂的地区，若其上面有一定厚度的土层，应尽量利用上面
43、的土层作应尽量利用上面的土层作天然地基天然地基，也可用，也可用桩基桩基穿过流砂，穿过流砂，总之尽可能地避免开挖。如果必须开挖，可用以下方法处总之尽可能地避免开挖。如果必须开挖，可用以下方法处理流砂：理流砂：(1)(1)人工降低地下水位；人工降低地下水位；(2)(2)打板桩；打板桩；(3)(3)冻结法；冻结法；(4)(4)水下挖掘水下挖掘。此外，处理流砂的方法还有此外，处理流砂的方法还有化学加固法化学加固法、爆炸法爆炸法及及加加重法重法等。在基槽开挖的过程中局部地段出现流砂时，立即等。在基槽开挖的过程中局部地段出现流砂时，立即抛入大块石等，可以克服流砂的活动。抛入大块石等，可以克服流砂的活动。地
44、地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质485.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程潜蚀潜蚀地下水的潜蚀将会破坏地基土的强度，形成空洞，产地下水的潜蚀将会破坏地基土的强度，形成空洞，产生地表塌陷，影响建筑工程的稳定。我国的黄土及岩溶地生地表塌陷，影响建筑工程的稳定。我国的黄土及岩溶地区的土层中，常有潜蚀现象产生。区的土层中，常有潜蚀现象产生。机械潜蚀机械潜蚀指土粒在地下水的动水压力作用下受到冲刷，指土粒在地下水的动水压力作用下受到冲刷，将细粒冲走，使土的结构破坏形成洞穴的作用将细粒冲走，使土的结构破坏形成洞穴的作用化学潜蚀
45、化学潜蚀指地下水溶解土中的易溶盐分，使土粒间的结指地下水溶解土中的易溶盐分，使土粒间的结合力和土的结构破坏，土粒被水带走，形成洞合力和土的结构破坏，土粒被水带走，形成洞穴的作用穴的作用地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质495.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程潜蚀潜蚀对潜蚀的处理可以采用对潜蚀的处理可以采用堵截地表水流入土层堵截地表水流入土层、阻止地阻止地下水在土层中流动下水在土层中流动、设置反滤层设置反滤层、改造土的性质改造土的性质、减小地减小地下水流速及水力坡度下水流速及水力坡度等措施。这些措施应根据当地的具
46、体等措施。这些措施应根据当地的具体地质条件分别或综合采用。地质条件分别或综合采用。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质505.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程地下水的浮托作用地下水的浮托作用l 当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地当建筑物基础底面位于地下水位以下时，地下下水对基础水对基础底面产生静水压力，即产生浮托力。底面产生静水压力，即产生浮托力。l 地下水不仅对建筑物基础产生浮托力，同样对其水位以地下水不仅对建筑物基础产生浮托力，同样对其水位以下的岩石、土体产生浮托力。下的岩石、土体产生浮托力。地地 下下
47、水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质515.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程基坑突涌基坑突涌当基坑下伏有承压含水层时，开挖基坑减小了底部当基坑下伏有承压含水层时，开挖基坑减小了底部隔水层的厚度，当隔水层较薄经受不住承压水头压力作隔水层的厚度，当隔水层较薄经受不住承压水头压力作用时，承压水的水头压力会冲破基坑底板，这种工程地用时，承压水的水头压力会冲破基坑底板，这种工程地质现象被称为质现象被称为基坑突涌基坑突涌。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质525.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水
48、的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程基坑突涌基坑突涌 为避免基坑突涌的发生，为避免基坑突涌的发生，基坑底部粘土层的厚度必须基坑底部粘土层的厚度必须满足满足：g gMg gwH，即：，即：HwggM地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质535.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程基坑突涌基坑突涌如果如果基坑底部粘土层的厚度基坑底部粘土层的厚度不足不足，为防止基坑突涌，则必，为防止基坑突涌，则必须对承压含水层进行须对承压含水层进行预先排水预先排水，使其承压水头下降至基坑使其承压水头下降至基坑底能底能够够承受的水头压力
49、，承受的水头压力，即即承压水承压水头头Hw必须满足：必须满足：MwggHw地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质545.35.3地下水的补给、径流与排泄地下水的补给、径流与排泄地下水与工程地下水与工程地下水对地下水对钢筋混凝土的腐蚀钢筋混凝土的腐蚀l 结晶类腐蚀；结晶类腐蚀；l 分解类腐蚀；分解类腐蚀；l 结晶分解复合类腐蚀。结晶分解复合类腐蚀。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质55本章小结(1)(1)岩石中的空隙包括岩石中的空隙包括孔隙孔隙、裂隙裂隙及及溶隙溶隙，它们是地，它们是地下水赋存和运动的通道。空隙的大小和多少决定着
50、岩下水赋存和运动的通道。空隙的大小和多少决定着岩石透水的能力和含水量。空隙大，水能自由通过的岩石透水的能力和含水量。空隙大，水能自由通过的岩层称为透水层；空隙小，能够给出并通过相当数量的层称为透水层；空隙小，能够给出并通过相当数量的重力水的岩层为含水层；不能给出并透过水的岩层为重力水的岩层为含水层；不能给出并透过水的岩层为隔水层。一般说，颗粒分选好以及排列疏松的岩石含隔水层。一般说，颗粒分选好以及排列疏松的岩石含水量较大。水量较大。地地 下下 水水工工工工工工 程程程程程程 地地地地地地 质质质质质质56本章小结(2)(2)地下水中含有多种元素的离子、分子或化合物；地下水中含有多种元素的离子、
