水工地质4(地下水及其对工程的影响)ppt课件.ppt

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1、第四章地下水及其对工程的影响一、地下水的类型与特征二、地下水的埋深、水位与动态三、地下水的作用及其对工程的影响本章内容Hydrologiccycle地下水:是指埋藏于地下岩土体空隙中的水份。地下水的存在及运动，都会对地下岩土体的成份、结构以及相关的地质地貌形态产生改造，因而地下水也是一种动力因素，当然，它同时也是一种极端重要的资源。一、地下水的类型与特征1．自然界的水循环地球上除了存在于各种矿物中的化合水、结合水，以及为深部岩石所封存的水分以外，海洋、河流、湖泊、地下水、大气水分和冰川，共同构成地球的水圈。而水是地球表面分布最广和最重要的的物质，并作为最活跃的因

2、素始终参与地球地理环境的形成和发展过程，在所有自然地理过程中都不可或缺。地球的水量估计(1)概念与过程◇水不断的蒸发、输送、凝结、降落的往返运动过程称为水循环。◇水循环成因：内因——水的“三态”变化；外因——太阳辐射和地心引力。◇水循环过程3个阶段：蒸发（Evaporation）、降水（Precipitation）、径流（Runoff)；全球水循环过程和数量(2)水循环的类型根据水分循环的路径和规模，可分为两种：◆大循环——海陆之间的水分交换过程，也称为海陆间循环。◆小循环——水仅在海洋或陆地内完成的循环过程。分：海洋小循环陆地小循环。（3）水量平衡(Water

3、Balance)全球水量平衡方程：PC+PO=EC+EO式中，PC为大陆降水量；PO为海洋降水量；EC为大陆蒸发量；EO为海洋蒸发量。年平均大洋水平衡方程：P+R-E=0或P+R=E即大洋年降水量加入海径流量等于大洋年蒸发量。全球年水量平衡(GlobalWaterBalance)2．地下水的来源：一般从四个方面得到补充，包括：①入渗水：即大气降水和地表水渗入地下进入地下水系统中；②冷凝水：大气中的水汽因温度变化而过饱和冷凝为液态下渗——如干旱沙漠中的地下水；③初生水：也叫原生水，指自然因素下，H2、O2发生化合而形成的H2O。在火山区，变质地区常见。④埋藏水：指

4、过去因地质原因被封闭于地下的“水包”,现被破坏后释放出来的水。此外还有人工补给来源以及不同类型地下水之间相互补给来源等包气带水：地表浅层不饱和水份带中的水潜水：第一个广泛分布稳定隔水层上饱和带中的重力水。承压水：两个隔水层间含水层中的液态水。3．地下水的类型（1）依据埋藏特点的不同，分为：Air-containingzone包气带Impermeablelayer隔水层Stagnantwater上层滞水Unconfinedwater潜水Watertable潜水面Confinedwater层间水孔隙水（松散堆积层如，河流冲积物中）裂隙水（基岩、黄土裂隙）岩溶水（黄土

5、、石灰岩洞穴）（2）依据含水层（含水空隙）的性质分水是自然界最常见的溶剂，地下水又与地下岩土体有更直接的接触关系，同时地下水还承受一定的压力，这都决定了地下水有更强的溶解能力。地下水中主要含有三类物质。4．地下水的成份（1）气体O2N2Cl2H2SH2NH3CH4CO主要气体次要气体上述气体溶于水中，使地下水酸度增大，促使地下水与岩石（尤其可溶岩）发生反应造成溶蚀，如果与建筑基础材料接触，也会对建筑基础形成腐蚀。（2）可溶盐离子阳离子：主要K+Na+Ca2+Mg2+次要Fe3+Fe2+Mn2+Si4+H+NH+3阴离子：主要Cl-SO2-4HCO-3次要OH-N

6、O-3CO2-3NO-2（3）胶体物质主要有Fe(OH)2Mg(OH)2SiO2(胶)Al(OH)3等以及一些有机质（如腐殖酸）。此外，自然还应携带一些极细微碎屑物质。5．地下水的化学物理特征（1）化学性质地下水的酸碱性：取决于水中氢离子浓度，常用pH值表示。强酸性（pH<5)弱酸性（pH=5～7)中性（pH＝7)弱碱性（pH=7～9)强碱性（pH>9)根据地下水pH值的大小，将水分成以下几级：地下水的矿化度地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量称为矿化度（mineralizeddegree)，以每升水中所含的克数（g/L)表示。地下水的矿化度分类表类别总矿化

7、度（g/L)类别总矿化度（g/L)淡水小于1弱矿化水1～3中矿化水3～10高矿化水10～30咸水大于30地下水的硬度水的硬度（hardnessofwater)取决于水中Ca2+、Mg2＋的含量。硬度分为：总硬度、暂时硬度、永久硬度等。总硬度＝暂时硬度＋永久硬度我国目前采用德国度（Germandegree)表示，1德国度相当于1L水中含有10mg的氧化钙（CaO）极软水（小于4.2德国度）软水（4.2～8.4德国度）微硬水（8.4～16.8德国度）硬水（16.8～25.2德国度）极硬水（大于25.2德国度）。（2）物理性质颜色：地下水一般是无色的，但有时由于某种离

8、子含量较多，或者富集悬浮