地下水水文学.ppt

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1、地下水水文学Groundwater各国饮用水中地下水的比例美国50%欧洲65%墨西哥75%中国70%丹麦100%荷兰59%西班牙24%日本22%相对于其它水源，地下水有许多优点地下水在形成的过程中，受到包气带和含水层的过滤、净化，水质一般较好。地下水的水温受气温的影响很小，年内变化幅度小。地下水的供水工程投资少，见效快，易于分散供水和就地利用。含有特殊矿物的地下水有很好的医疗性能。地下水赋存在“地下水库”中，具有多年调节性，可保障枯水季节和枯水年份的供水。地下水储存地下水定义：埋藏于土壤岩石（岩土）的孔隙、裂隙和溶隙

2、（统称空隙）中各种不同形态的水，统称为地下水。储存地下水的空隙岩土称为多孔介质。1．岩土中的空隙空隙分为三大类：松散岩土中的孔隙坚硬岩石中的裂隙可溶性岩石中的溶隙为地下水的储存场所和运移通道，因此空隙的大小、多少、联通状况和分布规律，对地下水的分布和运动有着重要影响。1）孔隙式中，n~岩土的孔隙度；V~包括孔隙在内的岩土体积；VP~岩土中孔隙的体积。衡量岩土内孔隙多少的重要指标是用孔隙度表示：VaVwVsVMaMwMsM土壤三相图VP松散岩土是大小不等的碎屑颗粒组成的。在颗粒或颗粒集合体之间普遍存在着孔状空隙，

3、称为孔隙。岩土名称孔隙度（％）粘土45－55粉土40－50中、粗粒混合砂35－40均匀砂30－40细、中粒混合砂30－35砾石30－40砾石与砂20－35页岩1－10常见岩土的孔隙度2）裂隙主要存在固结的坚硬岩石中。固结的坚硬的岩石，一般不存在或只保留一部分颗粒间的空隙，而发育各种成因形成的裂缝状空隙，称为裂隙。裂隙按其成因可分为三种类型：风化裂隙成岩裂隙构造裂隙衡量裂隙的体积多少的指标以裂隙率nf表示，即式中，Vf~岩石中裂隙的体积；V~岩石总体积（包括裂隙在内）。可溶性岩石（如岩盐、石膏、石灰岩等）在地表水

4、和地下水长期溶蚀下会形成空洞，这种空隙称为溶隙(穴)。衡量溶隙多少的定量指标称岩溶率KK式中，VK~岩石中溶隙的体积；V~岩石总体积（包括溶隙在内）。溶隙与裂隙比较，发育的规模十分悬殊，具有很大的不均匀性和空间上的差异性。3）溶隙2.岩土中的水的存在形式岩土空隙中的水按其物理性质不同，形态可分为：液态水气态水固态水。是地下水重点研究的对象。地下水泛指存在于地表面以下岩土空隙中的水体。存在于空隙中水有各种形态。1）液态水根据水分子受力状况又可分为结合水、重力水和毛细水。结合水又可分为强结合水（吸湿水）和弱结合水（

5、薄膜水）：①吸湿水（强结合水/吸着水）指由分子引力和静电引力将水分子吸附在土壤颗粒表面的那一部分水，故土壤颗粒表面能吸附大气中的水分子，则称这部分水为吸湿水。指土粒表面吸湿水达到最大量后，土颗粒剩余的分子力和静电力还能吸附水分，在吸湿水外层形成的膜状液态水。②薄膜水（弱结合水）土壤颗粒土壤颗粒吸湿水薄膜水薄膜水的特点：薄膜水主要受分子引力和静电引力作用（为31～6.25大气压），与液态水的性质基本相似，在引力作用下能以湿润的方式，从水膜厚处向水膜薄处缓慢移动，即从土壤湿润的地方向干燥的地方运移，属于非饱和土壤水运动研

6、究的范畴。当薄膜水达到最大厚度时的土壤含水量成为最大薄膜水含水量。多余的水分子在重力和毛细管力作用下运动。指土壤中主要受重力作用影响下运动的水分。既受重力作用又受毛管力作用；受重力作用而下渗，受毛管力作用而保持在孔隙中；可传递静水压力；可被植物吸收利用。根据受力不同，重力水通常分为毛管水和重力水。③重力水重力水的特点：毛管水按其是否与地下水潜水面有联系又分为：毛管水/毛细水(Capillarywater)：指依靠土壤中毛细管（一般指d<1mm的空隙称毛细管）的吸引力（毛管力）而被保持在土壤孔隙中的水分。所受

7、的吸力为6.25～0.08大气压。毛管上升水/毛管支持水毛管悬着水在地下水面以上，毛管水影响到的范围内称作支持毛管带或毛管水活动层，毛管水高度随土壤性质不同而不同。毛管上升水/毛管支持水从地下水面上升由毛管力吸附而存于土壤毛细孔隙中的水，故其与地下水有水力联系。毛细管悬着水支持毛管带地下水包气带地表岩土名称颗粒尺度（mm）毛细管上升高度（cm）细砂砾岩2~52.5极粗砂1~20.65粗砂0.5~113.5中砂0.2~0.524.6细砂0.1~0.242.6淤泥0.05~0.1105.5松散岩土毛细管上升高度由降

8、水或灌溉水下渗，由毛细管引力作用而保持在土壤上层空隙中的水，其与地下水没有水力联系，呈现“挂悬”状态，故称毛细管悬着水。毛管悬着水：可见，毛细水在地下水与大气水、地表水相互转化过程中起着重要的作用和影响。毛细管悬着水支持毛管带地下水包气带地表重力水：是受重力作用而能自由运动的那一部分水，具有一般液态水性质，如可以在重力作用下产生水流运动，能