地下水类型及特征(5)

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[理学]5地下水的物理化学性质

[理学]5地下水的物理化学性质

5.2地下水的化学成分
• 硫化氢(H2S)、甲烷(CH4):地下水中 出现H2S 与CH4,其意义恰好与出现O2 相反, 说明处于还原的地球化学环境。这两种气体 的生成,均在与大气比较隔绝的环境中,有 有机物存在,微生物参与的生物化学过程有 关。其中,H2S 是SO42-的还原产物。
5.2地下水的化学成分
5.1 地下水的物理性质
• 味
5.2地下水的化学成分
• 地下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有 机质以及微生物等。 • 4.2.1 地下水中主要气体成分 • 氧(O2)、氮(N2):地下水中的氧气和氮气 主要来源于大气。它们随同大气降水及地表水 补给地下水,因此,以入渗补给为主、与大气 圈关系密切的地下水中含O2 及N2 较多。
5.2地下水的化学成分
• (3)地下水中的重碳酸根离子HCO3-来源 • ① 碳酸盐岩的溶解: Ca/MgCO3+H2O+CO2→2HCO3-+Ca2+/Mg2+; • ② 岩浆岩、变质岩地区铝硅酸盐矿物风化溶解 (钠、钙长石): • Na2Al2Si6O16+2CO2+3H2O→2HCO3-+2Na++ H4Al2Si2O9+4SiO2。
5.1 地下水的物理性质
• 颜色
5.1 地下水的物理性质
• 透明度
• 测量透明度的方法,用筒底装有放水嘴的量筒, 量筒高100cm,直径3cm,将3mm粗的黑十字 线放在量筒底部,注满水后,慢慢打开放水嘴, 筒内水面缓缓下降,同时观测黑十字线,直到 能看到黑十字线的清晰图象为止。记录量筒内 水柱高度,按表确定水的透明度。
5.2地下水的化学成分
5.2.2地下水中离子及分子成分 阳离子:H+、Na+、K+、NH4+、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、Fe2+ 阴离子:OH-、Cl-、SO42-、NO2-、NO3-、HCO3-、 CO32-、PO13主要的有6种离子: Cl-、 SO42-、 HCO3-、 Na+ (K+)、 Ca2+、Mg2+

工程地质 第5章 地下水及其对工程的影响

工程地质 第5章 地下水及其对工程的影响
I —— 水力坡度
断面1
断面2
Q O
h L
H1 H2
O’
A
5.5 地下水运动与动态
二、地下水向集水建筑物运动的计算
基坑开挖时,流入 坑内的地下水和地表水 如不及时排除,会使施 工条件恶化、造成土壁 塌方,亦会降低地基的 承载力。施工排水可分 为明排水法和人工降低 地下水位法两种。
5.5 地下水运动与动态
<4.2 4.2~8.4 8.4~16.8 16.8~25.2
>25.2
meq/L
<1.5 1.5~3.0 3.0~6.0 6.0~9.0
>9.0
mol/L
<7.5×10-4 7.5×104~1.5×108 1.5×10-3~3×10-3 3×10-3~4.5×10-3
>4.5×10-3
5.4地下水分类
1 岩土的空隙性
概念:将岩土空隙的大小、多少、形状、连通程度,以及分布 状况等性质统称为岩土的空隙性。
5.2 地下水的基本概念
1 岩土的空隙性
意义:是地下水赋存场所和运移通道,其多少、大小及其分布规 律,决定着地下水的分布与运动特点
分类:岩土空隙的成因不同
孔隙
裂隙
溶隙
5.2 地下水的基本概念
5.1 概述
1 什么叫地下水
赋存和运移于地面以下岩石空隙中的水。狭义上指赋存于地下水面以下饱和含 水层的水。
2 地下水的功能
地下水是一种宝贵的资源
不工
地下水是地球内部地质演变的信息载体
良程 地地
质质
地下水是极其重要的生态环境因子
现问 象题
地下水是一种很活跃的地质营力
5.2 地下水的基本概念

常用的地下水分类方法

常用的地下水分类方法

一、常用的地下水分类方法(一)按赋存形式和物理性质划分1.结合水被分子力吸附在岩土颗粒周围形成极薄的水膜,可抗剪切,不受重力影响,不能传送静水压力,在110°C消失,主要存在于粘土中,影响其物理力学性质。

2.毛细管水赋存于岩土毛细孔中,受毛细管力和重力的共同作用,可被植物吸收,影响岩土的物理力学性质,会引起沿海地区和北方灌区的土地盐碱化。

3.重力水赋存于岩土孔隙、裂隙和洞穴中,不能抗剪切,受重力作用,可以传送静水压力。

结合水、毛细管水属专门研究课题,在水文地质勘察中,所指地下水一般是重力水。

(二)按含水介质特征划分1.松散岩类孔隙水主要赋存于第四系、第三系松散~半固结的碎石土和砂性土的孔隙中。

2.碎屑岩类裂隙孔洞水主要赋存于中、新生代红色岩层的孔隙、孔洞中。

3.碳酸盐岩类裂隙溶洞水(岩溶水)主要赋存于古、中生代灰岩、白云岩的裂隙溶洞中,分为:(1)裸露型:灰岩、白云岩基本上出露。

(2)覆盖型:灰岩、白云岩被第四系松散层覆盖。

(3)埋藏型:灰岩、白云岩被非碳酸盐岩类覆盖。

4.火山岩裂隙孔洞水赋存于火山岩的裂隙、孔隙、气孔、气洞(熔岩隧道)中,在广东主要分布于雷州半岛。

5.基岩裂隙水(1)块状岩类裂隙水赋存于侵入岩、混合岩、正变质岩的裂隙中。

(2)层状岩类裂隙水赋存于沉积岩、副变质岩的裂隙中。

(三)按埋藏条件和水力特征划分1.上层滞水位于不连续隔水层之上的季节性潜水。

2.潜水位于地表下第一个隔水层之上,具自由水面的水。

3.承压水充满两层隔水层之间,具压力水头的水。

(四)按地下水矿水度划分1.淡水:M﹤1g/L。

2.咸水:M≥1g/L,分为:(1)微咸水:1g/L≤M﹤3g/L;(2)半咸水:3g/L≤M﹤10g/L;(3)咸水:M≥10g/L,可分为:①盐水:10g/L≤M﹤50g/L;②卤水:M≥50g/L。

(五)按地下水的出露温度划分1.冷水:水温低当地年平均气温(即常温带温度),一般t﹤25℃(据《地热资源地质勘查规范》GB11615-89);2.温水(低温热水):25℃≤t﹤40℃;3.温热水(中温热水):40℃≤t﹤60℃;4.热水(高温热水):60℃≤t﹤100℃(沸点);5.过热水(超高温热水):t≥100℃。

5 4地下水类型与动态

5 4地下水类型与动态
泉的实际用途很大,当水量丰富,动 态稳定时可用做供水水源。含有碘、硫等 物质时,还可做医疗之用。同时,研究泉 对了解地质构造及地下水都有很大意义。
5.4.2 地下水动态特征
成岩裂隙水 ➢岩浆岩中成岩裂隙水较为发育,如玄武岩。 ➢成岩裂隙水多为潜水含水层,呈层状,在
一定范围内相互连通。 ➢在具有成岩裂隙的岩体为后期地层覆盖时
可构成承压含水层。
5.4.2 地下水动态特征
构造裂隙水
➢其发育程度既取决于岩石本身的性质, 也取决于边界条件及构造应力分布等 因素。
岩溶水的分布主要受岩 溶发育规律控制。
5.4.2 地下水动态特征
泉 地下水天然露头,是
地下水主要排泄方式之一。 类型
按补给源可分为三类: 包气带泉、潜水泉(下降 泉)和自流泉(上升泉)。
5.4.2 地下水动态特征
包气带泉 主要是上层滞水补给,
水量小,季节变化大,动 态不稳定。
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5.4.2 地下水动态特征
包气带水
包气带水处于地表面 以下潜水位以上的包气带 岩土层中,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。 特征:受气候控制,季节 性明显,变化大。 工程意义:腐蚀、盐碱化
5.4.2 地下水动态特征
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。
结成因
潜水
坡积、洪积、冲积、湖积、 冰碛和冰水沉积物中的水; 当经常出露或接近地表时, 成为沼泽水、沙漠和海滨砂
丘水。
基岩上部裂隙中的水
裸露岩溶化岩 层中的水
水位升降决定地
常常为无 压水
表水的渗入和地 基本上是渗入成

地下水的类型与特征

地下水的类型与特征

地下水的类型与特征
地下水是埋藏在地表以下岩层或土层空隙(包括空隙、裂隙和孔洞等)中的水,主要是由大气降水和地表水渗入地下形成的。

在干旱地区,水蒸气也可以直接在岩石的空隙中凝成少量的地下水。

下面让我们看看地下水有哪些类型和特征吧。

一、地下水的类型
二、地下水的特征
地下水的分布及其广泛,密切地联系着人类的生活和经济活动的各个方面,可以说是一种宝贵的地下资源,所以,充分的了解地下水的相关知识能够使我们有效避开地下水的害处,充分利用它的好处,为人类造福!。

ch5不同地貌区地下水的分布特征

ch5不同地貌区地下水的分布特征
地下水呈层状分布 风化裂隙水的埋藏和富水部位主要受:岩性、地质构造和地形等因素
影响
(三)侵入接触带中的地下水
1. 侵入体透水性一般较差,故对围岩中地下径流起着相对的 拦阻和富集作用。
2. 由于接触带两侧岩石力学性质的差异,在后期构造变动中 常因沿接触面相对滑动而形成构造裂隙密集带。
3. 由于岩浆侵入,使接触带的围岩产生接触热变质,使岩性 变硬变脆,在后期构造变动中易产生破碎变形。
良好,为地下水的补给—径流带,水质好.
2、在冲洪积扇中、下部粗细沉积交错过渡带
含水层粒度渐细,厚度变小,富水性降低,水力坡度变 小
地下水水位埋藏变浅,由于扇下部粘性土沉积层的阻挡, 地下水益处地表形成泉或湖泊、沼泽,且由于蒸发影响 矿化度增加
在交错过渡带的潜水含水层以下,被稳定粘性土层覆盖 的砂砾层中,为承压水
3、在冲洪积扇边部粘性土带 此带在岩性上主要为粘性土及细粉砂,因为受
到排泄消耗,潜水面埋藏有所加深,径流缓慢。 在干旱气候条件下,潜水蒸发强烈。
二、山间盆地中的地下水
在山间盆地周边的山前地带也常常形成一系列的冲洪积 扇,向盆地中心逐渐过渡为冲积或湖积平原。
可将盆地分为三部分,由四周山前起依次排列为 1. 边缘部 2. 中部 3. 内部
• 暴露在地表的岩石,在温度变化及水、空气、生物等众营力作用下, 形成风化裂隙。风化裂隙常在成岩与构造裂隙的基础上进一步发育, 形成密集均匀、相互连通的裂隙网络。
地下水在风化裂隙中的储存是以基岩风化裂隙带作为含水层,下有未 风化的新鲜不透水岩石为隔水层,所以一般为潜水,但被后期沉积物 覆盖的古风化带,可赋存承压水。水量不大,但埋藏浅,小型水源。
阶地中潜水的埋藏受地形的控制,地下水的水力坡度自分水岭向河谷 变缓,埋藏深度逐渐变线。在不同的地貌部位因地质结构不同,故富水性 也有所差异。一级阶地富水性最好,且多为碳酸钙型淡水,是理想的水源 地。高阶地因冲积层形成时间早、渗水性差、汇水条件差、水质变化大。

第5章 地下水

第5章 地下水

第二节 地下水类型及其主要特征
3. 承压水的补给与排泄 承压水的补给源有大气降水、地表水及潜水; 承压水的排泄方式有:向潜水排泄、泉的排泄及向地表 水排泄。 4. 承压水对工程建设的影响 (1)良好的城市供水水源; (2)基坑突涌; (3)排水比较困难,井深,范围广,水量大。
运动多属于非层流运动。
第二节 地下水类型及其主要特征
地下水按照埋藏条件可以分为包气带水、潜水和承压水 三类;按照含水层的空隙性质可分为孔隙水、裂隙水和岩溶 水三类。
第二节 地下水类型及其主要特征
5.2.1 包气带水 处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中,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。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,对工程建筑有一定影响。
第二节 地下水类型及其主要特征
承压斜地
第二节 地下水类型及其主要特征
承压含水层在同一区域内均可在不同深度有着若干层 同时存在的情况,它们之间的水头高度与地形和构造二者 有关。 当地形和构造一致时称为正地
形。下部含水层压力高,若有裂隙
穿透上下含水层,下部含水层的水 通过裂隙补给上部含水层。如山东
济南的承压斜地,地下水通过近20m厚的第四系覆盖层出
水下施工。若潜水对施工有危害,宜用排水、降低水位、隔离(包括冻结法
等)等措施处理。
第二节 地下水类型及其主要特征
5.2.3 承压水 承压水是指埋藏并充满在两个稳定隔水层之间的含水层 中的地下水,是一种有压重力水。
第二节 地下水类型及其主要特征
1. 承压水的形成 最适宜形成承压水的地质构造有向斜构造盆地和单斜构 造。 承压盆地 此类承压水的水 位受到气候及地形的 控制,往往有较好的 径流条件。

工程地质学第五章-地下水

工程地质学第五章-地下水

• • •
• Darcy定律适合于层流(砂土)。
5.2 地下水类型及其主要特性
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分为孔隙水、 裂隙水、岩溶水。 通过这两种分类的组合,可得九类不同特点 的地下水。见教材p124。
裂隙水
孔隙水
含水层
承压水井 自流水井 潜水井 承压水位 潜 水 位
6、 地下水的循环:补给、排泄
上层滞水循环:大气降水补给,垂直蒸发、下渗排泄。 潜水补给: 大气降水,地表水的补给,含水层之间的补给①越流 补给②直接补给,凝结水,人工补给。 潜水排泄:蒸发,泉的排泄,地表水排泄,人为排泄。 承压水补给:大气降水,地表水,潜水。 承压水排泄:潜水排泄,泉的排泄,地表水排泄。
承压水面上高程相等点的连线图
用途:流向,水力坡度,初见水位,水位埋深,水头
5.3 地下水的性质
一、地下水的物理性质
1、温度:主要受气候条件和地热控制
由于地下水形成的环境不同,其温度变化范围很大; 常随埋藏深度不同而异,埋藏越深、水温越高。 纯净的地下水是无色的,当含有某些化学成分或悬浮物质时, 2、颜色: 会带有一定颜色。 纯净的地下水是透明的,但含有有机质、矿物质及胶体时, 3、透明度: 地下水将变得浑浊不清。 地下水一般是无嗅无味的,当含有气体或有机质时,会具有特殊 4、气味:
特点:空间分布极不均匀,动态变化强 烈,流动迅速,排泄集中。
在土木工程建筑地基内有岩溶水活 动,不但在施工中会有突然涌水的事故 发生,而且对建筑物的稳定性也有很大 影响。因此,在建筑场地和地基选择时 应进行工程地质勘察,针对岩溶水的情 况,用排除、截源、改道等方法处理, 如挖排水、截水沟,筑挡水坝,开凿输 水隧洞改道等等。
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3.3 潜水与潜水含水层
二、基本要素(专业术语) 1、潜水面:潜水有一个自由水面,称为潜水面。 2、潜水位:潜水面上任一点的高程称为该点
的潜水位。 3、潜水含水层-赋存潜水的岩层 4、含水层厚度-从潜水面到隔水底板的距离。 5、潜水埋深-潜水面到地面的距离。 ❖潜水含水层厚度与潜水面潜藏深度随潜水面
的升降而发生相应的变化。
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潜水与潜水含水层图
3—高 水位期 潜水面Βιβλιοθήκη 4—低 水位期 潜水面10
三、主要特征
1、补给(来源):降水入渗,河湖入渗 2、排泄(汇):泉,(河)泄流,蒸发 补给或排泄通
过含水层厚度变化而储水与释水!
3、动态:受气象,水文因素影响明显,变化快 (水量、水位季节性变化) 受人为因素影响也显 著,易污染。
道;“重力水”通过包气带获得降水、地表水的入渗 补给(补充),部分水又通过包气带将水分传输,蒸 发,消耗出去。
4
三、饱水带
1、特点:岩石空隙被水完全充满 →是二相 介质(固相+液相水)。
2、空隙中水的存在形式: ①重力水 ② 结合水
3、重力水:连续分布(孔隙是连通)→传递 压力→在水头差作用下,地下水(空隙中 的水)可以连续运动。
储存于疏松岩层孔隙中的水称为孔隙水;广泛分布在第四纪 和第三纪未胶结的沉积物中。 2、特点: ✓ 岩石颗粒大而均匀,则孔隙大、透水性好、 水量大; ✓ 岩石颗粒细小而不均匀,则孔隙小,透性性 差,水量小。 3、埋藏条件:可形成上层滞水、潜水、承压水;在较多的情 况下以潜水出现。 4、用途:重要的供水水源;对采矿有一定的影响,尤其在第 四系覆盖较厚的地区建井及露天采矿时,孔隙水对其影响较 大。
16
2、自流斜地:赋存承压水的单斜构造。 ➢ 由断层形成的自流斜地: ⅰ断层不导水:承压水无独立的排泄通道,当补给水量大于含水层
所能容纳的水量时,含水层的水就通过补给区低洼区排泄,此时 补给排泄区一致。 ⅱ断层导水:含水层通过断层排泄,断层与地表相交并形成泉。
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3.5 不同含水介质的地下水
一、孔隙水: 1、定义:
平均滞留时间长(年龄老或长)——恢复性差 。 2、水化学 ❖ 变化较大,矿化度一般要高点,可以保留“古老”
的水 。 3、动态:季节变化不明显。 ❖ 要稳定些,如果分布面积大,厚度稳定—则调节
能力很强 。 4、承受静水压力。 ➢ 承压水是矿井充水重要来源之一,需高度重视。
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四、自流盆地与斜地
1、自流盆地(承压水盆地):储存承压水的向斜 构造。
➢ 地下开挖,坑道,巷道,基坑,打井在此 带均有重力水涌出来!
5
3.2 地下水分类
1、广义地下水:地表以下岩石空隙中的水(包气带、饱 水带中的水)。
2、狭义地下水:地表以下饱水带岩层空隙中的水—重力 水。
3、 地下水分类: (1) 主要依据——含水介质的类型(赋存空间) 埋藏条件(赋存部位)。 (2)分类:含水介质三类,埋藏三分,组合共分为9类
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二、裂隙水
1、定义:埋藏于基岩裂隙中的地下水。 2、分类:按裂隙成因分三类 。 1)风化裂隙水:多分布于基岩表面,大部分为潜
水,补给来源为大气降水,可作为饮用水。 2)成岩裂隙水:多存在于火成岩中,喷出岩出露 地表接受降水补给后可形成层状潜水;侵入岩与 围岩接触部分裂隙发育,形 成富水带。
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第三章 地下水类型及特征
本章内容
3.1 包气带与饱水带 3.2 地下水分类 3.3 潜水与潜水含水层 3.4 承压水与承压含水层 3.5 不同含水介质的地下水
1
3.1 包气带与饱水带
一、包气带与饱水带的划分 ❖地下水面(水位): ➢ 地下一定深度岩石中的空隙被重力水所充
满, 形成一个自由水面,以海拔高度表示
13
基岩自流盆地中的承压水
1—隔水层; 2—含水层; 3—潜水位及承压水
测压水位; 4—地下水流向; 5—泉; 6—钻孔,虚线为进
水部分; 7—自喷井; 8—大气降水补给;
H—承压高度; M—含水层厚度
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三、 承压水的特征
1、补给与排泄:补给区与排泄区不一致。 ❖ 有限区域与外界联系,水循环迟缓些,水交替慢,
6
潜水(b)、承压水(c)、上层滞水(a)
7
3.3 潜水与潜水含水层
一、潜水与潜水含水层概念 1、潜水: 地表以下,第一个具有自由表面的稳定
含水层中的水。 ➢ 自由表面—即没有隔水层限制,与大气直接相通,
除大气压强外不受其它力。 ➢ 稳定—具有一定的空间连续性(范围)以示区分
上层滞水。 2、潜水含水层 ---赋存潜水的岩层。 ❖ 建筑时的基坑排水(潜水)
20
3)构造裂隙水: 赋存在构造裂隙中的地下水。
按其含水层的产状分为两类: ①层状裂隙水:存在于沉积岩、变质岩节理和片理中,能 互相联通,可形成潜水,也可形成承压水(上面被隔水层 覆盖)。 ②脉状裂隙水:存在于断裂破碎带中,呈承压水性质。
称之地下水位
➢(一般通过打井,地下开挖来确定)
2
3
二、 包气带
1、特点: ①岩石空隙未被水充满。 ②是固、液、气三相介质并存。
2、水的存在形式(多样): 结合水、毛细水、 重力水、气态水。
3、包气带水的垂直分带:
✓ 土壤水带; ✓ 中间带(过渡带); ✓ 毛细水带。 ❖ 包气带是饱水带中地下水参与水文循环的一个重要通
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3.4 承压水与承压含水层
一、承压水定义 充满于2个隔水层(或弱透水层)之间的含水层中的水,
称之。 二、基本要素与特征 ①隔水顶板:承压含水层上部的隔水层。 ② 隔水底板: 承压含水层下部的隔水层。 ③ 承压含水层厚度(H):隔水顶底板之间的距离为。 ④承压高度:钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离。 ⑤测压水位:井中静止水位的高程就是承压水在该点的测压水位。 ⑥自溢区:测压水位高于地表的范围是承压水的自溢区。 ⑦ 补给区:含水层出露位置较高的区域。 ⑧排泄区:含水层出露位置较低的区域。 ⑨承压区:含水层中心部分埋没于隔水层之下的区域。
4、水循环交替迅速:水循环周期短,更新恢复快 5、潜水的分布区和补给区是一致的。 6、潜水面上任意一点均受 大气压力作用,而不承
受静水压力,所以潜水是无压水。
❖潜水是矿井充水重要来源之一,必须重视。
11
潜水研究基本方法—绘制潜水等水位线图(等高线) 某 地 潜 水 等 水 位 线 图 ( 平 面 )
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