地下水类型示意图
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第8章 地下水渗流分析
非稳定流。稳定流为运动参数如流速、流向和水位等不随时间变化的地下水流动。反之，非
稳定流。绝对意义上的稳定流并不存在，常把变化微小的渗流按稳定流进行分析。地下水渗
流按运动形态可分为层流和紊流。层流指在渗流的过程中水的质点的运动是有秩序、互不混
杂的。反之，称为紊流。层流服从达西定律，紊流服从 Chezy 公式，内容详见本手册 3.3 节。
流砂是指土体中松散颗粒被地下水饱和后，由于水头差的存在动水压力即会使这些松散
颗粒产生悬浮流动的现象，如图 8-1 所示。克服流砂常采取如下措施：进行人工降水，使地
下水水位降至可能产生流砂的地层以下；设置止水帷幕如板桩或冻结法用来阻止或延长地下
水的渗径等[6][7]。
初始坡面
流砂后坡面
流砂堆积物
图 8-1 流砂破坏示意图
基坑工程中为避免流砂、管涌，保证工程安全，必须对地下水采取有效的措施。控制地
下水的措施可以从两方面进行，分为堵水措施和降排水措施，详见表 8-8。出于经济和安全 的目的，常把堵水措施与降排水措施结合使用。
基坑工程中的治水措施
表 8-8
分类
说明
钢板桩
其有效程度取决于土的渗透性、板桩的锁合效果和渗径的长度等因素
按埋藏条件分类
埋藏条件
特征
岩溶裂隙潜水 裸露型
赋存于弱岩溶化的薄层灰岩和白云岩的各种裂隙中的水，埋 动态变化复杂， 藏浅，水量丰富而集中，富水程度不均，与地表水联系密切 分布不均一，多
岩溶区 地下暗河水
地下水
由强烈差异溶蚀作用导致岩溶发育的山区中形成地下管道， 见岩溶潜水，其 地下水构成暗河（带），有一定的汇水面积和主要地下河道 矿化度低
埋藏深，地下水矿化度高
往比水平向的大几倍
工程地质学课件
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承压含水层局部
特征：不具自由水面，
并承受一定的水头压力。分 布区和补给区不一致。动态 变化较稳定。不易受地面污 染。
H1－初见水位 H－承压水头 H2－承压水位 h－承压水位埋深
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承压水等水位线图
(a)
图 6—11 （a）等水压线图；（b）水文地质剖面
(b)
1-地形等高线；2-承压含水层顶板等高线；3-等水压线 ；4承压水位线；5-承压水流向；6-自流区； 7-井；8-含水层；9-隔水层；10-干井；11-非自流井；12-自流井
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潜水与地表水的关系
( a )
( b ) 图 6-6 潜水与地表水之间的关系
( c )
潜水补给河流
河流补给潜水
单侧补给
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承压水 ( pressure water )
充满于两个隔水层之间的含水层中承受水压力 的重力水。
图 6-7 自流盆地剖面图
A－补给区 B－承压区 C－排泄区
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水在岩土中的存在形式：
结合水： 强结合水
弱结合水
非结合水：液态水
固态水
毛细水 重力水
气态水
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岩土的水理性质:
1. 含水性
容水度:岩土孔隙完全被水充满时的含水量。 持水度:岩土在重力作用下释水时仍能保持的含水 量。这部分滞留在岩土中的水为结合水和 毛细水。
2. 给水性
岩土在重力作用下能自由排出的含水量。 给水度=容水度－持水度
据 H W H 0
得
H
w H0
若不满足上述厚度， 需降水，使基坑中心 承压水位降深满足：
（H 0 S） W H
水
含水层中水从外部获得大量补充的过程称为地下水的补给
潜水的补给与排泄
大气降水 河流补给潜水
泉
潜水补给河流
承压水（自流水）的循环
• 承压水的形成：向斜构造和单斜构造 • 承压水的补给区和分布区不一致 • 补给区远小于分布区 径流条件的好坏与地形条件、含水层的透水性、补给区 与排泄区的水位差、承压含水层的挠曲程度等有关 最适宜形成承压水的地质构造有：
纯水的密度为0.981t/m3 密度 地下淡水的密度认为与纯水密度相同 溶解盐分愈多，密度愈大，有的可达1.2～1.3 t/m3
导电性
地下水的导电性取决于所含电解质的数量和质量，即各种离子 的含量与其离子价：离子含量愈多，离子价愈高，则水的导电 性愈强。水温对导电性也有影响。
放射性
地下水在特殊储藏环境下，受到放射性矿物的影响，具有一定 的放射性，如：堆放废弃的核燃料，会引起周围岩土体及其中 的水体带有放射性。
1. 地表塌陷 2. 地面沉降 地下水位下降 3. 海(咸)水入侵 引起的工程地质 4. 地裂缝的产生与复活 问题 5. 地下水源枯竭、水质恶化 海水入侵
莱州湾渤海沿岸的某些地区海水入侵到大陆内纵深10余公里， 海水入侵面积已达到八百多平方公里，每年减产粮食2-3亿公 斤，工业损失2-3亿元，累计工农业损失计50亿元之多。上海、 天津、美国、日本、以色列、荷兰 、澳大利亚等滨海城市都 存在海水入侵问题。
西 藏 热 水 井 喷 发
承压水：埋藏并充满在两个隔水层之间的含水
层中的地下水，是一种有压重力水 承 压 水 埋 藏 示 意 图
1.2 地下水的分类： 泉：地下水在地表的天然出露
按水头性质分为上升泉和下降泉，按出露原因分为侵 蚀泉、接触泉和断层泉。 河谷切割到潜水含水层时，潜水出露成侵蚀下降泉。河 谷切穿承压含水层的隔水顶板时，承压水喷涌成泉，称 为侵蚀上升泉。透水性不同的岩层接触，地下水沿接触 面出露称为接触泉。断层使承压含水层被隔水层阻挡， 当断层导水时沿地面出露的承压水称为断层泉。
潜水的补给与排泄
大气降水 河流补给潜水
泉
潜水补给河流
承压水（自流水）的循环
• 承压水的形成：向斜构造和单斜构造 • 承压水的补给区和分布区不一致 • 补给区远小于分布区 径流条件的好坏与地形条件、含水层的透水性、补给区 与排泄区的水位差、承压含水层的挠曲程度等有关 最适宜形成承压水的地质构造有：
纯水的密度为0.981t/m3 密度 地下淡水的密度认为与纯水密度相同 溶解盐分愈多，密度愈大，有的可达1.2～1.3 t/m3
导电性
地下水的导电性取决于所含电解质的数量和质量，即各种离子 的含量与其离子价：离子含量愈多，离子价愈高，则水的导电 性愈强。水温对导电性也有影响。
放射性
地下水在特殊储藏环境下，受到放射性矿物的影响，具有一定 的放射性，如：堆放废弃的核燃料，会引起周围岩土体及其中 的水体带有放射性。
1. 地表塌陷 2. 地面沉降 地下水位下降 3. 海(咸)水入侵 引起的工程地质 4. 地裂缝的产生与复活 问题 5. 地下水源枯竭、水质恶化 海水入侵
莱州湾渤海沿岸的某些地区海水入侵到大陆内纵深10余公里， 海水入侵面积已达到八百多平方公里，每年减产粮食2-3亿公 斤，工业损失2-3亿元，累计工农业损失计50亿元之多。上海、 天津、美国、日本、以色列、荷兰 、澳大利亚等滨海城市都 存在海水入侵问题。
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承压水：埋藏并充满在两个隔水层之间的含水
层中的地下水，是一种有压重力水 承 压 水 埋 藏 示 意 图
1.2 地下水的分类： 泉：地下水在地表的天然出露
按水头性质分为上升泉和下降泉，按出露原因分为侵 蚀泉、接触泉和断层泉。 河谷切割到潜水含水层时，潜水出露成侵蚀下降泉。河 谷切穿承压含水层的隔水顶板时，承压水喷涌成泉，称 为侵蚀上升泉。透水性不同的岩层接触，地下水沿接触 面出露称为接触泉。断层使承压含水层被隔水层阻挡， 当断层导水时沿地面出露的承压水称为断层泉。
地下水环境导则学习汇报
A.建设项目场地的包气带防污性能 分 级 强 包气带岩土的渗透性能 岩（土）层单层厚度 Mb≥1.0m，渗透系数 K≤10-7cm/s，且分 布连续、稳定。 中 岩（土）层单层厚度 0.5m≤Mb<1.0m，渗透系数 K≤10-7cm/s， 且分布连续、稳定。
岩（土）层单层厚度 Mb≥1.0m，渗透系数 10-7cm/s<K≤104cm/s，且分布连续、稳定。 弱 岩（土）层不满足上述“强”和“中”条件。
强
产生地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷、海水入侵、湿地退化、 土地荒漠化等环境水文地质问题，含水层疏干现象明显， 产生土壤盐渍化、沼泽化。
出现土壤盐渍化、沼泽化迹象。 无上述环境水文地质问题。
中等 弱
。
二、评价等级
4、Ⅱ类项目评价等级划分
三、评价范围
1、 Ⅰ类项目的评价范围
Ⅰ类建设项目地下水环境现状调查与评价的范围可参考下表确定。 调查评价范（km 2） 评价等级 备注 一级 二级 三级 ≥50 20～50 ≤20
注：表中“岩（土）层”系指建设项目场地地下基础之下第一岩（土）层。
二、评价等级
3、Ⅰ类项目评价等级划分
b.建设项目场地的含水层易污染特征 分级 易 项目场地所处位置与含水层易污染特征 潜水含水层埋深浅的地区；地下水与地表水联系密切地区；不 利于地下水中污染物稀释、自净的地区；现有地下水污染问题 突出的地区。 中 多含水层系统且层间水力联系较密切的地区；存在地下水污染 问题的地区。
二、评价等级
3、Ⅰ类项目评价等级划分
二、评价等级
4、Ⅱ类项目评价等级划分
A.建设项目供水（或排水、注水）规模按水量的多少可分为大、中、小三 级，分级标准见下表。 分 级 供水（或排水、注水）量（万 m3/d） ≥1.0 0.2~1.0 ≤0.2
岩（土）层单层厚度 Mb≥1.0m，渗透系数 10-7cm/s<K≤104cm/s，且分布连续、稳定。 弱 岩（土）层不满足上述“强”和“中”条件。
强
产生地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷、海水入侵、湿地退化、 土地荒漠化等环境水文地质问题，含水层疏干现象明显， 产生土壤盐渍化、沼泽化。
出现土壤盐渍化、沼泽化迹象。 无上述环境水文地质问题。
中等 弱
。
二、评价等级
4、Ⅱ类项目评价等级划分
三、评价范围
1、 Ⅰ类项目的评价范围
Ⅰ类建设项目地下水环境现状调查与评价的范围可参考下表确定。 调查评价范（km 2） 评价等级 备注 一级 二级 三级 ≥50 20～50 ≤20
注：表中“岩（土）层”系指建设项目场地地下基础之下第一岩（土）层。
二、评价等级
3、Ⅰ类项目评价等级划分
b.建设项目场地的含水层易污染特征 分级 易 项目场地所处位置与含水层易污染特征 潜水含水层埋深浅的地区；地下水与地表水联系密切地区；不 利于地下水中污染物稀释、自净的地区；现有地下水污染问题 突出的地区。 中 多含水层系统且层间水力联系较密切的地区；存在地下水污染 问题的地区。
二、评价等级
3、Ⅰ类项目评价等级划分
二、评价等级
4、Ⅱ类项目评价等级划分
A.建设项目供水（或排水、注水）规模按水量的多少可分为大、中、小三 级，分级标准见下表。 分 级 供水（或排水、注水）量（万 m3/d） ≥1.0 0.2~1.0 ≤0.2
地质地貌学第8章第2节地下水的类型及特征最新
羊 八 井 盆 地
50
米
的 井
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，
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4．孔隙水 孔隙水 ： 指赋存于松散沉积物颗粒构成的 孔隙网络中的水。
（1）洪积扇中孔隙水 （2）冲积平原中的孔隙水
黄河下游岸边水文地质剖面图
（3）黄土高原中的地下水
黄土高原地下水水量不丰富，地 下水位埋深大，水质较差。这是岩 性、地貌、气候综合影响的结果。
包气带和饱水带
包气带和饱水带
二、地下水的类型及其特征
（一）、地下水 的分类 按地下水的埋藏条件，把地下水分为：
包气带水（土壤水，上层滞水）、 潜水、承压水
按
1.土壤水
是土壤重要的组成部分， 可呈气态水、结合水、毛管水 形式。主要消耗在植物吸收和 地面蒸发上，随季节性气候而 变化
承压水的特点：
(1）无承压水面，只存在承压水位； （2）承压水补给区与分布区、排泄区 不一 致； （3）承压水受气象水文因素影响较小，其 动态较稳定； （4）承压水参与水循环不如潜水积极，因 此资源不易补充、恢复，但因其厚度较大，
其资源具有多年调节功能。
基岩自流盆地中的承压水
西
藏
水 柱 高 近
岩溶水的垂直分带
（2）岩溶水的特点
可溶岩中裂隙系统经溶蚀作用改造
1) 岩溶水以管道流为主 尤其是南方岩溶水的主要流动形式，表现
为地下河。流速大（有的>10cm/s)，以 紊流为主。 2) 岩溶水分布的不均匀性 • 极不均匀的：个体溶洞和单一管道； • 不均匀的：管道有一定的向外延伸，接 纳支流、支管道； • 相对均匀的：岩溶管道呈网状发育，主、 支管道交叉更迭，有统一的地下水位， 水力联系各向异性小；
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。
_地下水的分类及其特征
三、主要特征
某地潜水等水位线图（平面）
河 流
河 流
利用潜水等水位线图，可以解决 以下实际问题：
河
（1）确定潜水流向 （2流）确定潜水面的水力坡度 （3）判断地表水与潜水的相互补给关系 （4）确定潜水埋藏深度 （5）推断含水层岩性或厚度的河变化 （6）确定引水工程的位置
流
➢潜水面的形状
岩石颗粒由细变粗 含水层厚度增大
潜水下沉带
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裂隙水
按成因：
•风化裂隙水 •成岩裂隙水 •构造裂隙水
按埋藏条件：
•面状裂隙水 •层间裂隙水 •脉状裂隙水
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岩溶水
特点：空间分布 极不均匀，动态 变化强烈，流动 迅速，排泄集中 。
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地下水的搬运与沉积作用
一、地下水的机械搬运与沉积作用
由于地下水是在土壤、岩石裂隙中流动，流速极 慢，因此搬运力极弱，沉积作用也极弱，一般仅形成 小规模的洞穴碎屑沉积。
我国广西、贵州、 云南等地是喀斯特十 分发育的地区。
3.岩溶发育的条件
①有可溶性岩石的存在，特别是产状平缓、裂隙发育的厚层石灰岩是岩溶发 育的有利条件。
②湿热的气候条件（水量丰富、具有流动性），尤其是在水中含有一定数量 的CO2时，有较强的溶蚀能力。
泉：地下水在地表的天然露头
按水头性质分： 1. 上升泉 2. 下降泉 按出露原因分： 1. 侵蚀泉 2. 接触泉 3. 断层泉
（1）判断含水层岩性和厚度的变 化 （2）确定测压水位的埋藏深度和 承压水的水头 （3）确定潜水与承压水间的相互 关系
地形等高线（m） 等测压水位线
含水层顶板等高线（m）
三、承压含水层的储水与释水
问题： 承压含水层的变化：在储水与释水时，含水层厚度是不变的，承压含水
工程地质学——第7章、地下水
到地面的距离为潜水埋藏深度。潜水含水层直接与包气带相接，所以潜水在其分布范围内，
都可以通过包气带接受大气降水、地表水或凝结水的补给。潜水在重力作用下，通常由水位
高的地方向水位低的地方径流。
潜水的排泄方式有两种：一种是径流到适当地形处，以泉、渗流等形式泄出地表或流入
地表水，即径流排泄 (runoff excretion)；
由于承压含水层上覆有稳定的隔水层，故与潜水不同：承压水的分布区与补给区不一致。不
能直接接受大气降水或地表水的补给；承压水的水质、水量、水温受气候影响较小，随季节
变化不明显；承压水不易受污染，稳定水位高于初见水位。
2）承压水的埋藏类型
承压水的形成主要取决于地质构造。形成承压水的地质构造主要是向斜构造和单斜构
在基坑开挖遇到上层滞水时含水介质类型孔隙水裂隙水岩溶水包气带水局部黏性土隔水层上季节性存在的重力水上层滞水裂隙岩层浅部季节性存在的重力水及毛细水裸露的岩溶化岩层上部岩溶通道中季节性存在的重力水潜水各类松散堆积物浅部的水裸露于地表的各类裂隙岩层中的水裸露于地表的各类裂隙岩层中的水承压水山间盆地及平原松散堆积物深部的水组成构造盆地向斜构造或单斜断块的被掩覆的各类裂隙岩层中的水组成构造盆地向斜构造或单斜断块的被掩覆的岩溶化岩层中的水图72包气带及饱水带工程地质学220也容易处理
A-补给区;B-承压区;C-排泄区 H1-负水头；H2-正水 头；m-承压水层厚度
图 7-4 自流盆地剖面图
到地面以下的一定高度，这种压力水头称负水头(图 7-4)。地面标高与承压水位的差值称地
下水位埋深。承压水位高于地表的地区称做自流区，在此区，凡钻到承压含水层的钻孔都形
成自流井，承压水沿钻孔上升喷出地表。将各点承压水位连成的面称承压水面。
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地下水的基本类型
地下水按透水层中水的饱和与否以及积聚贮存条件分为饱气带水、潜水和层间水等三个基本类型：
⑴饱气带水:地表以下不深的地带,岩石的空隙未被水充满,呈不饱和带地下水，称作饱气带水。
饱气带水主要呈吸着水、薄膜水和毛细管水状态，重力水较少且富含O2、CO2等。
重力水流经此带时，只有在水量充足时才能在有隔水层的地段局部形成上层滞水。
此带一般和潜水相连通，其下限往往就是潜水面。
⑵潜水：地面以下第一个稳定的隔水层以上的具有自由表面的重力水,称为潜水.它是由大气降水和地面流水等经过饱气带往下渗透，遇到第一个稳定的隔水层后逐渐积聚，将岩石空隙充满呈饱和带的重力水。
潜水顶部连续的自由表面,叫潜水面,它随地形的起伏而起伏。
⑶层间水:层间水：两个隔水层之间的透水层中的重力水,称为层间水。
层间水的主要来源是渗透的重力水.其存在条件是倾斜岩层中透水层夹在不透水层之中,同时其高起部分露出地表接受渗透水或潜水补给,如构造盆地、向斜或单斜构造等。
层间水有传递静压力的性质，水量充足时其深处的水体受到上部水柱的压力而具有承压性，叫承压水。
泉水是地下水的天然露头。