孔隙水 裂隙水 岩溶水

本章内容
10.3 裂隙水
10.3 概述
1、裂隙的类型
❖ 成岩裂隙 （original fracture 如玄武岩的柱状节理）
❖ 构造裂隙 （tectonic fracture 断层（裂）带）
❖ 风化裂隙（weathering fracture ）
2、裂隙水的特点：
▪ 水量分布不均匀 ——有的地方打井有水，有的地方无水
❖一般为潜水（未风化的母岩往往构成相对隔水底板）；被后期 沉积物覆盖的古风化壳可赋存承压水。通常情况下，风化壳规 模相当有限，风化裂隙含水层水量不大，就地补给、就地排泄， 旱季泉流量变小或干涸。
❖（3）影响风化裂隙发育的因素 风化裂隙的发育受岩性、气候及地形的控制。
风化裂隙水示意图——层状裂隙水（局部性）
▪ 水力联系不统一性 ——裂水含水系统的迭置与独立
▪ 渗透的各向异性 ——KX≠KY
裂隙水特点
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裂隙水的特点、裂隙水含水系统
❖ 水量分布不均匀 ——有的地方打井有水，有的地方无水 ❖ 水力联系不统一性 ——裂水含水系统的迭置与独立 ❖ 渗透的各向异性 ——KX≠KY
10.3.1 概述
3、裂隙水的类型 （1）成岩裂隙水：赋存于成岩裂隙中的水 （2）风化裂隙水：赋存于风化裂隙中的水 （3）构造裂隙水：赋存于构造裂隙中的水， 主要研究对象 。
10.3.3 构造裂隙水
层状夹层脆性岩层裂隙发育特征
裂隙水流系统与孔隙水流系统的比较
裂隙 水 流 系 统
孔隙 水 流 系 统
断层的水文地质意义
断层的导水性——影响因素
❖ 断层两盘岩性：
▪ 脆/脆——导水； ▪ 脆/塑——部分导水； ▪ 塑/塑——不导水
❖ 断层的力学性质： ▪ 张性断裂带导水； ▪ 压性断裂带不导水
构成弱透水层；赋存的孔隙水，为主要供水水源。 第四系松散沉积物存在多种成因类型，如洪积、冲
积、坡积等，成因类型不同，其分布、地貌形态及内部 地质条件差异较大，由此也决定了其中水文地质条件存 在较大差异。故而，以下按成因类型来分析其中的水文 地质特征。
❖ 水流沉积物是分布最广、最有水文地质意义 包括：洪积物、冲积物、湖积物、滨海三角
黄土塬
黄土梁
黄土塬
本章内容
10.2 岩溶水特征
10.2 .1 岩溶及其研究意义
岩溶（喀斯特） ：是水与可溶岩发生化学作 用和机械破坏作用而产生的各种（地质、地 蚀、水文等）现象的总称。 岩溶水(喀斯特水) ：赋存并运移于岩溶化岩 层中的水 。
岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象 对许多人来说是很神密的（含部分专业人 员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出 鬼末，有着积极的一面：
❖ 例如： 西北某些新构造运动影响的洪积扇 山西霍县--新构造运动结果→有多个溢出带
西北某些新构造运动影响的洪积扇
山前水位埋深 深 浅 深 浅
10.1.5 冲积物（fluvial plain）中的地下水
❖ 河流沉积物与洪积物相比：
① 经常性水流作用的结果 ② 河流是线状或带状分布的，横向与纵向差异大；
10.1.7 黄土地区的地貌形态
❖ 黄土地区的地貌形态：
黄土塬：原始地貌保持较好的规模较大的黄土平台
黄土梁：长条状的垅岗 ；黄土峁：浑圆形的土丘；
黄土杖（撑）地：梁与峁之间宽浅谷地
黄土塬
黄土梁
黄土杖地
山西黄土地区实景照片
❖ 右上黄土杖地 ❖ 左下黄土塬、梁 ❖ 右下黄土塬上
黄土梁
黄土杖地 黄土峁
10.1.3 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
水动力条件 水流集中 分散 流速快（高能区） 慢（低能区）
地形地貌 地形高，陡（扇顶 ） 地形低缓（扇缘）
典型地区洪积扇沉积物的分带性
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
沉积物粒度 粗（砾，粗砂） 中砂 细 极细、粘土
沉积特征 分选
10.2.4岩溶水特征
❖排泄：
▪ 北方岩溶水－集中以岩溶大泉形式排泄；
▪ 南方岩溶水－主要以地下暗河、泉、基流形式排 泄。
地苏地下河 出口
地苏地下河出口 附近落水洞
南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源
岩溶山区分布的落水洞
❖ 动态： 由于存在“灌入式”补给，径流通畅，
集中排泄，类似于地表水，故而地下水动 态受外界气象因素影响较大，动态变化较 为显著。
山水甲天下的桂林
塔山 烟雨漓江
九马山
象鼻山
可溶岩分布 约占全国面 积的1/3
岩溶水的奇特又使人无可耐何——消积不利
❖ 华北的大多数煤层，下伏O2灰岩水承压水头之 高，带来开采风险巨大
❖ 云南、广西、贵州省岩溶山区，缺水严重，阻 碍发展，生活赤贫现象
❖ 岩溶区的库水渗漏，处理困难 ❖ 在基本建设中，地下施工，燧道施工困难重重
具体表现为：不均匀介质→不均匀水流→差异溶蚀→更 不均匀介质→更不均匀水流→进一步差异溶蚀→如此循 环往复，便形成一个岩溶演化的正反馈过程。
10.2.4岩溶水特征
❖补给：
a:总体上来讲，岩溶介质吸收降水的能力很强， 南方岩溶降水入渗系数可达0.8以上，北方 岩溶区降水入渗系数在0.3以上。
b:补给方式：不仅存在渗入式的补给且存在通 过落水洞、竖井、溶蚀漏斗等的"灌入式"补 给。
❖（3）岩脉及侵入岩接触带张开裂隙发育，常形成带状裂 隙含水系统；
❖（4）熔岩流冷凝时，下部常形成熔岩孔洞或管道，钻孔 遇到时会出现掉钻、泥浆大量流失等，往往可以获得可 观的水量。
10.3.2 裂隙的成因类型及其中的地下水
10.3.2 风化裂隙水 （1）风化裂隙的基本特点
❖风化裂隙常在成岩裂隙与构造裂隙的基础上进一步发育，形成 密集均匀、无明显方向性、连通良好的裂隙网格。 （2）风化裂隙水的基本特点
10.1.6 黄土高原的地下水（风成作用）
❖ 黄土是特定地质历史时期的沉积物 ❖ 在我国西北部广泛、大面积分布，西北部地区又是我国
干旱半干旱气候区，水资源严重匮乏，基本上无常年性 河流（或地表水），地下水水量也不丰富。 ❖ 赋存于黄土孔隙与裂隙中的地下水是当地人民生活的主 要水源。 ❖ 黄土特征：厚度大，结构疏松，粉土含量大于60%，含 钙质结核，呈棕黄，微红，棕黑色。 ❖ 黄土形成时期：第四纪中、下更新世 （Q2与Q3黄土）
思考：断层或断层带起到什么作用 ?
❖ 下图中断层的水文地质意义如何？
差 中等 好
10.1.3 地下水赋存条件与特征—赋存
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
透水性（K） 好
差
水位埋深 深 浅 渐深（或承压）
赋存 （深埋区） （溢流区） （下沉区）
10.1.3 地下水赋存条件与特征—补给与排泄
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
补给 流速水交替
排泄
好
V大，交替快
径流排泄
差 V小，交替慢 蒸发排泄
10.3.2 裂隙的成因类型及其中的地下水
10.3.2.1 成岩裂隙水 成岩裂隙的富水特点 ❖（1）沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的，
含水意义不大；
❖（2）喷出地表的岩浆岩——玄武岩成岩裂隙最为发育： 常形成柱状节理和层面节理。此类成岩裂隙大多张开且 密集均匀，连通良好，常构成贮丰富、导水通畅的层状 裂隙含水系统；
洲沉积物以及冰水沉积物 洪积物呈扇状 河道堆积物呈条状 湖泊堆积物的平面展布呈同心圆状
10.1.2 洪积物中的地下水
孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。 在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶结的松散 沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨论第四系松散沉积 物中的孔隙水。 ❖ 洪积物中的地下水 （1） 典型地区洪积扇(Alluvial fan)的形成 （2）洪积扇中地下水赋存条件与特征 从沉积物形成时的水动力条件入手，分析沉积岩性的变 化规律，到地下水的赋存条件与特征。 水动力条件控制沉积作用→控制岩性地貌→控制地下水
具有统一的地下水位 ❖ 孔隙水的流动通常呈层流流态，符合达西定律
10.1 .1 孔隙水特征
孔隙水赋存于松散沉积物的孔隙之中。 在我国，第四系与部分第三系属未胶结或半胶 结的松散沉积物，赋存孔隙地下水。下面主要讨 论第四系松散沉积物中的孔隙水。
❖ 第四纪松散沉积物分布： 平原和盆地中普遍发育；砂砾构成含水层，粘性土
12.5.2断层的水文地质意义
❖ 断层带可以起到贮水空间、集水廊道、导水通 道与阻水边界的作用。 （1）当围岩本身裂隙不发育而仅断层带局 部破碎时，构成局部的带状贮水空间； （2）发育于透水围岩中的导水断层，不仅是 贮水空间，还兼具集水廊道的功能； （3）导水断层沟通若干个含水层或（及） 地表水体时，断层带兼具贮水空间、集水廊道 与导水通道的功能。 （4）阻水断层的存在往往构成地下含水系 统的边界。
10.1.4洪积物中地下水赋存条件小结
❖ 综合上述分析：
分析不同沉积物类型的地下水赋存、运动和水化学特 征等（简称水文地质条件），应从沉积物形成时的 水动力场到沉积物沉积规律，再到地下水的分带性 特征来进行
❖ 掌握分析问题的思路与方法比死记更重要,即： 普通地质作用---地质地貌---水文地质条件
10.2.3 岩溶水系统的改造与演变
10.2.3 地下水流对介质的改造（机理）
岩溶水与孔隙水、裂隙水最大的不同，就是其介质可 以被改造，水流特征不断变化，介质特征也不断变化
பைடு நூலகம்
初始介质场 K0 —— V0 K1 —— V1
K 小 V小 水流分散
K2 —— V2
……….………
Kn —— Vn
K 大 V大 水流集中
在冲积平原区往往发育有多条河流，呈交织状、 发生改道且长期作用