水文地质总复习

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1、一、绪论1、水文地质学的简单定义水文地质学是研究地下水圈的科学。地下水：地壳浅部含水层中可供生产、生活使用的井、泉水；包气带水；特点是不能依靠重力流动。火山喷发伴随的水汽；（据E.K.马尔欣宁推算，仅千岛群岛因火山喷发，平均每年携出的水量约为500万吨。在地球内部很深的地方仍分布有大量水分。）矿物水；是赋存于矿物结晶格架内部和格架之间的水。上述地下水分布于地球表层以下各个层圈中，并彼此具有水力联系，参与地质过程而可以互相转化，构成统一的地下水圈或地下水系统二、地球上水的分布与循环1）、表部层圈水。统指地壳上半部（地表以下15km~17km深度范围内）到大气圈中

2、的水。也即我们通常所说的自然界的水。大气水、地表水和地下水（指通常意义上的地下水）。化学状态以H2O的分子形式存在；物理状态有汽、液、固三态，以液态为主。2）、深部层圈水。地球深部指地壳下部到下地幔与地核之间的部分。根据地球演化与水起源的理论，这一部分所包含的水分比表部层圈要多得多。但高温高压的环境使水的物理化学状态发生了变化。自然界中的水循环1）、水文循环。所谓水文循环是指地球表部层圈中的水，即大气水、地表水及地壳浅部地下水相互间的交替转换过程。2、地质循环。地球深部层圈水与表部层圈水之间的相互转化过程称为地质循环。三、地下水的赋存(一)岩石中的空隙1、孔隙

3、由于松散岩石是由大小不等的颗粒组成，在颗粒或颗粒的集合体之间充满空隙，这些孔隙相互连通，呈小孔状，故称为孔隙。松散岩石中孔隙的多少用孔隙度表示，2、裂隙固结的坚硬岩石一般不存在或只保留有部分颗粒之间的空隙（或孔隙）。坚硬岩石主要发育各种成因的裂隙。分为成岩裂隙，构造裂隙和风化裂隙。坚硬岩石的裂隙发育程度通常用裂隙率表示。3、溶隙（溶穴）可溶性岩石，如石灰岩，白云岩等，在地下水溶蚀作用下产生的空隙（洞），称为溶穴。用岩溶率表示。（二）、岩石中水的存在形式按物理状态分：气态水，液态水，固态水。传统水文地质学重点研究液态水。根据其受力情况，又可以分为结合水，毛细水和

4、重力水。矿物内部存在的水称为矿物结合水。结合水：强结合水（吸着水），弱结合水（薄膜水）。矿物中的水岩石中存在于矿物结晶内部或其间的水。分为结构水，结晶水和沸石水。结构水是以H+和OH-离子存在于矿物结晶格架中的水；结晶水是以H2O形式存在与矿物结晶格架中的水；沸石水是以H2O形式存在与矿物晶格之间的水。（三）、岩石的水理性质岩石的水理性质反映岩石储容或透过地下水的性能。与岩石的空隙性有密切关系。容水性岩石能容纳一定水量的性能。度量指标为容水度。容水度指岩石中所能容纳水的体积与岩石总体积之比。可用小数或百分数表示。由定义可见，容水度与一般岩石的空隙度相当。但膨胀

5、性粘土饱水后体积会增大，容水度大于孔隙度。持水性岩石的持水性是指在重力作用下岩石仍能保持一定水量的性能。持水度：岩石在重力作用下释水后保持的水体积与岩石体积之比。在重力作用下岩石所能保持的水分主要是结合水，以及部分孔角毛细水。所以，粘性土持水度大甚至可与容水度相等，而裂隙岩石等持水度很小给水性地下水位下降时，饱水岩石中的水在重力作用下能否自由释出或释出数量的多少，即为岩石的给水性。用给水度度量。给水度（μ）：当地下水位下降一个单位时，在重力作用下，单位水平面积上岩石柱体所释出的水体积。以小数或百分数表示，无量纲粘性土给水度几乎为零，而粗粒松散岩石和裂隙岩石给水

6、度甚至可以接近容水度。透水性是指岩石允许水透过的能力。评价岩石透水能力的重要指标是渗透系数。（四）、含水系统1、包气带和饱水带地表以下第一个连续的自由水面以上部分称为包气带，水面以下部分称为饱水带。2、含水层地下水面之下，经常为地下水所饱和的透水层称之含水层3、隔水层一般情况下不允许重力水透过或仅能透过极少量重力水的岩层属于隔水层。4、过度类型介于含水与隔水之间的岩层。如松散岩层中的含沙粘性土，固结岩石中的砂质页岩、泥质粉砂岩等。这些岩石中的水往往处于结合水向重力水过渡状态，寻常条件下能给出和透过少量的水。当存在水头差时，透水性能显著增强。含水层与隔水层具有相

7、对性。判断岩层是否隔水，不能仅从岩性考虑，需要综合分析该岩层的厚度，分布状态实际承受的水头差以及所处的构造部位等。由于隔水岩层具有可转化的性质，在实际研究水文地质过程时，应该把研究范围内各种状态的岩层组合作为一个整体加以考量，这就是作为一个含水系统加以研究。含水层中的越流如果某一含水层的上覆或下伏地层为弱透水层。含水层就具有半承压性质。当这个含水层与相邻含水层之间存在水位差时，地下水便会从高水头含水层通过弱透水层流向低水头含水层。这种现象称为越流。四、地下水的类型（一）、地下水的分类目前较为通用的地下水分类方法，一是根据地下水的单一特征分类，如，根据地下水起源

8、不同，可把地下水分成渗入水，凝结水，初