地下水的结构与运动.ppt

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1、第五章地下水的结构与运动地下水:存在于地表以下岩（土）层空隙中的各种不同形式水的统称。地下水系统是自然界水循环大系统的重要亚系统。第一节地下水系统的组成与结构第二节地下水类型第一节地下水系统的组成与结构地下水由于埋藏于地下岩土的空隙之中，因而其分布、运动和水的性质，要受到岩土的特性以及贮存它的空间特性的深刻影响。与地表水系统相比，表现出立体结构的特点。主要内容一、地下水的贮存空间二、地下水流系统三、地下水系统垂向结构一、地下水的贮存空间（一）含水介质、含水层和隔水层岩石、土壤的固体骨架间存在着形状不一、大小不等的孔隙、裂隙或溶隙，其中有的含水，有的不

2、含水，有的虽然含水却难以透水。既能透水，又饱含水的多孔介质称为含水介质;含水层：指贮存有地下水，在自然状态或人为条件下，能够流出地下水来的岩体。如砂层、砂砾石层等。含水带：有的含水岩体呈带状、脉状甚至是块状，也称为含水体或含水岩组。隔水层：对于那些虽然含水，但几乎不透水或透水能力很弱的岩体。如质地致密的火成岩、变质岩，以及孔隙细小的页岩和粘土层。（二）含水介质的空隙性与水理性1、含水介质的空隙性：空隙的多少、大小、均匀程度、连通情况，直接决定了地下水的埋藏、分布和运动特性。孔隙——松散沉积物颗粒之间的空隙；裂隙——坚硬岩石因破裂产生的空隙；溶隙——可溶性

3、岩石中的空隙（包括巨大的溶穴，溶洞等）。连通性好分布不均匀连通性差孔隙度——孔隙体积与岩土体积之比孔隙率——孔隙数量多少（孔隙率大并不表示孔隙也大）孔隙的大小与岩土颗粒粗细有关，通常颗粒粗则孔隙大，颗粒细则孔隙小；细颗粒岩土表面积大，孔隙率大：如粘土孔隙率：45-55％；砾石平均孔隙率：27％。2、含水介质的水理性质1）容水性（容水度）容水度——岩土空隙能够容纳一定水量的性能。容水度值的大小：岩土空隙的多少水在空隙中充填的程度如全部空隙被水充满，则容水度在数值上等于孔隙度；对于具有膨胀性的粘土，充水后其体积会增大，所以容水度可以大于孔隙度。2）持水性（持

4、水度）饱水岩土在重力作用下排水后，依靠分子力和毛管力仍然保持一定水分的能力。持水度大小取决于岩土颗粒表面对水分子的吸附能力。3）给水性（给水度）指饱水岩土在重力作用下能自由排出水的性能。岩土持水度+给水度=容水度（或孔隙度）4）透水性（渗透系数）渗透系数：在一定条件下岩土允许水通过的性能。K值：岩土空隙的直径大小、连通性，空隙多少。如：粘土孔隙度很大，但孔隙直径很小，水在这些微孔中运动时，由于水与孔壁的摩阻力大而难以通过，而且还由于粘土颗粒表面吸附形成一层结合水膜，这种水膜几乎占满了整个孔隙，使水更难通过。（三）蓄水构造蓄水构造体需具备3个基本条件：1、

5、要有透水的岩层或岩体所构成的蓄水空间；2、有相对的隔水岩层或岩体构成的隔水边界；3、具有透水边界，补给水源和排泄出路。（一）地下水流系统的基本特征二、地下水流系统与地表水系相比较，地下水流系统具有如下的特征：1、空间上的立体性：地表江河水系：呈平面状态展布；地下水流系统：自地表面起可直指地下几百上千米深处，形成空间立体分布，呈现自上到下多层次结构。2、流线组合的复杂性和不稳定性：地表水系：一般由一条主流和若干等级的支流组合而成；地下水流系统：众多的流线组合而成，难以区别主流和支流，具有多变性和不稳定性。3、流动方向上的下降与上升的并存性：地表江河水流：自

6、高向低；地下水流：补给区下降，排泄区常为上升，甚至形成喷泉。4、地下水涉及的范围一般比较小，不像地表江河那样组合成面积广大的大流域系统。（二）地下水域地下水域——地下水流系统的集水区域。它与地表水的流域存在明显区别：地表水：流动受地形控制，其流域范围以地形分水岭为界，主要表现为平面形态；地下水域：受岩性地质构造控制，并以地下的隔水边界及水流系统之间的分水界面为界，往往涉及很大深度，表现为立体的集水空间。通常，每一个地下水域在地表上均存在相应的补给区与排泄区；补给区——地表水不断地渗入地下，地面常呈干旱缺水状态；排泄区——地下水流出，增加了地面上的水量，呈

7、现相对湿润的状态。三、地下水系统垂向结构地下水垂向层次结构（空间立体性）：包气带土壤水带中间过渡带毛细水带饱和水带潜水带承压水带结合水（吸湿水、薄膜水）毛管水重力水（潜水、承压水）地下水层次结构的基本模式，各地区发育不一致：在严重干旱的沙漠地区，包气带很厚，饱和水带深埋在地下，甚至基本不存在；在多雨的湿润地区，尤其是在地下水排泄不畅的低洼易涝地带，包气带往往很薄，甚至地下潜水面出露地表，所以地下水层次结构不明显。第二节地下水类型（一）按地下水的贮存埋藏条件分类1.包气带水结合水（吸湿水、薄膜水）毛管水（毛管悬着水、毛管上升水）重力水（上层滞水、渗透重力水

8、）2.饱水带水潜水承压水（二）按岩土的贮水空隙的差异分类1.孔隙水2.裂隙水3.