矿井水文地质与水害防治

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1、矿井水文地质与水害防治15一、水文地质概论自然界水的存在形态为气态（蒸汽）、液态（流动或稳态静止的地表水、地下水）、固态（冰）。水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。1.水文地质学研究的内容目前，水文地质科学主要研究的内容可归纳为六个方面：⑴地下水的形成与转化：阐述地下水起源与形成的基本知识（包括地下水的赋存条件），并探讨大气水、地表水、土壤水与地下水相互转化、交替的基本规律。⑵地下水的类型与特征：阐述地下水的储存条件及基本类型，包括地下水的主要理化特性。⑶饱水带及包气带中水分和溶质的运动：主要研究地下水流的基本微分方程，包括地下水向井、渠的流

2、动，以揭示地下水位和水量的时空变化规律。同时探讨包气带水与地下水溶质运移的基本方程。⑷地下水动态与水均衡：讨论在不同的天然因素和人为因素影响下的地下水动态变化规律，以及不同条件下的地下水水均衡方程。⑸地下水资源计算与评价：分别讨论局部开采区和区域性大面积开采区地下水资源评价的主要方法，并具体介绍有关含水层参数测定及地下水补给量和排泄量的计算方法。同时，阐述地下水水质评价的有关知识。⑹地下水资源系统管理：阐述地下水资源管理与保护方面的基本知识，着重讨论地下水资源系统管理模型及其应用。二、地下水的概念与分类1、地下水的概念地下水指赋存并运移于地下岩土空隙中的

3、水。含水岩土分为两个带，上部是包气带，即非饱和带15，含水以外，还储有气体；下部为饱水带，即饱和带，饱水带岩土中的空隙充满水。狭义的地下水是指饱水带中的水。①岩石能含水的基本前提是岩石具有空隙。②岩石内部并不是致密的，由许多相互连通的孔隙、裂缝和洞穴，故透水的岩层称为透水层。③透水性最好的岩石是石灰岩和白云岩以及空隙大的砾岩和砂岩。④含水层是指能透水且含有地下水的岩层。⑤含水层的形成必须同时具备三个条件：岩层具有连通的空隙、隔水地质条件和足够的补给水源。2、地下水的分类地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带水、潜水、承压水。根据含水层的空隙性质，地下水可

4、分为三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。2.1包气带水包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩上层中，包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及基岩风化壳（粘土裂隙）中季节性存在的水。包气带水的主要特征是受气候控制，季节性明显，变化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包气带水对农业有很大意义，对建筑工程有一定影响。2.2潜水埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由面的重力水叫潜水。潜水的自由表面，承受大气压力，受气候条件影响，季节性变化明显，春、夏季多雨，水位上升；冬季少雨，水位下降。水温随季节而有规律的变化，水质易受污染。15潜水主要分布在地表各种岩、土

5、里，多数存在于第四纪松散沉积层中，坚硬的沉积岩、岩浆岩和变质岩的裂隙及洞穴中也有潜水分布。潜水面随时间而变化，其形状则随地形的不同而异，可用类似于地形图的方法表示潜水面的形状，即潜水等水位线图。此外，潜水面的形状也和含水层的透水性及隔水层底板形状有关。在潜水流动的方向上，含水层的透水性增强；含水层厚度较大的地方，潜水面就变得平缓，隔水底板隆起处，潜水厚度减小。潜水面接近地表，可形成泉。当地表河流的河床与潜水含水层有水力联系时，河水可以补给潜水，潜水也可以补给河流。潜水的流量、水位、水温、化学成分等经常有规律变化，这种变化叫潜水的动态。潜水的动态有日变化、

6、月变化、年变化及多年变化。潜水动态变化的影响因素有自然因素及人为因素两方面。自然因素有气象、水文、地质、生物等。人为因素主要有兴修水利。修建水库。大面积灌溉和疏干等。这些因素都会改变潜水的动态，我们掌握潜水动态变化规律就能合理地利用地下水，防止地下水可能造成对建筑工程的危害。潜水的补给来源主要有大气降水、地表水、深层地下水及凝结水。大气降水是补给潜水的主要来源。降水补给潜水的数量多少，取决于降水的特点及程度、包气带上层的透水性及地表的覆盖情况等。一般来说，时间短的暴雨，对补给地下水不利，而连绵细雨能大量的补给潜水。在干旱地区，大气降雨很少，潜水的补给只靠

7、大气凝结水。地表水也是地下水的重要补给来源，当地表水水位高于潜水水位时，地表水就补给地下水。在一般情况下，河流的中上游基本上是地下水补给河流，下流是河水补给地下水。潜水的动态变化往往受地表水动态变化的影响。如果深层地下水位较潜水位高，深层地下水会通过构造破碎带或导水断层补给潜水，也可越流补给潜水，总之，潜水的补给来源是多种多样的，某个地区的潜水可以有一种或几种来源补给。潜水的排泄可直接流入地表水体。一般在河谷的中上游，河流下切较深，使潜水直接流入河流。在干旱地区潜水也靠蒸发排泄。在地形有利的情况下，潜水则以泉的形式出露地表。2.3承压水地表以下充满两个稳

8、定隔水层之间的重力水称为承压水或自流水。由于地下水限制在两个隔水层之间，因而承压