水文地质基础概述
水文地质学基础共40页PPT课件
某地潜水等水位线图（平面）
河
河
流
流
由于潜水在重力作用下由高处向低处流动，一般情况下，潜水面不水平，是一个向排泄区微微倾斜的曲面 。 该曲面往往与地表面一致，但起伏比较平缓 。 潜水面首先受地表水文网密度和切割深度的控制。 在地形切割强烈地区，地下水补给河水，潜水面向河道倾斜；在河流的下游，河床往往高于地面，河水位高于潜水位，河水补给潜水，则潜水面向河流外侧倾斜。 潜水面形状还受含水层岩性及过水断面大小影响 含水介质透水性越强，其中潜水水面越缓；介质透水性越差，潜水面越陡。在均质的介质中，当潜水流经较大的过水断面时，其水力坡度变缓。
3.3 地下水分类
孔隙水
裂隙水
岩溶水
包气带
上层滞水
上层滞水
上层滞水
潜水
孔隙潜水
裂隙潜水
岩溶潜水
承压水
孔隙承压水
裂隙承压水
岩溶承压水
上层滞水(a) 、潜水(b)、承压水(c)
a
b
c
一、潜水与潜水含水层概念 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的稳定含水层中的水。 自由表面—没有隔水顶板或只有局部隔水顶板，与大气直接相通，除大气压强外不受其它任何附加压强。 稳定—具有一定的空间连续性（范围），以与上层滞水区分。 潜水含水层：赋存潜水的岩层。 建筑房屋时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）
3.1 包气带与饱水带
3.2 含水层 隔水层 弱透水层
一、基本概念 饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分： 含水层（Aquifer）： 是能够透过并给出相当数量水的岩层—各类砂土，砂岩等 隔水层（Aquifuge)： 不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密） 弱透水层（Aquitard）： 渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层——各种粘土，泥质粉砂岩、砂质页岩
2024版《水文地质学基础》ppt课件
地下水循环过程及补给排泄关系
地下水的循环过程
大气降水、地表水、土壤水等通过入渗、径流等方式转化为地下水，地下水再通过 蒸发、泉流、人工开采等方式排泄到大气或地表。
地下水的补给与排泄关系
地下水的补给来源主要有大气降水、地表水和凝结水等，排泄方式主要有泉流、蒸 发和人工开Байду номын сангаас等。在天然条件下，地下水的补给和排泄处于动态平衡状态。
研究人类活动（如开采、灌溉、排水等）对地下水运动的影响，通过数
值模拟预测和评价其可能产生的后果。
03
地下水污染运移模拟
针对地下水污染问题，建立污染物运移的数学模型，通过数值模拟预测
污染物的扩散范围、速度和浓度变化，为污染治理提供依据。
水文地质勘察方法与
06
技术手段
水文地质勘察任务和内容
查明区域水文地质条件，包括地形地 貌、气候、水文、植被等自然地理条 件及地质构造、地层岩性、地下水分 布与埋藏条件等地质状况。
改变地下水流场
工程建设可能改变地下水的补给、 径流和排泄条件，导致地下水位 下降或上升，影响地下水动态平 衡。
破坏含水层结构
工程开挖、填筑等活动可能破坏含 水层的连续性，导致地下水渗流路 径改变，影响地下水的赋存状态。
引起地面沉降
抽取地下水或工程降水等行为可能 导致土层压密，引发地面沉降，对 地面建筑和基础设施造成威胁。
开发利用现状
全球范围内，地下水资源开发利用程 度不断提高，但存在过度开采、污染 等问题。
前景展望
随着科技进步和环保意识提高，未来 地下水资源开发利用将更加注重可持 续性，采用先进技术和管理手段，实 现资源的高效利用和环境保护。
水文地质的一些基础知识
孔隙体积/岩石总体积；
有效孔隙度 岩石可给出自由水的空间体积，近等于给水度
渗透率
渗透系数K
表征岩石的渗透性能，刚性参数。没有考虑流体的有关特征。单位达西
cm2。
水力坡度等于1时，假定地下水通过整个断面（不考虑岩石颗粒所占据的
空间）的渗流速度 =
单位：m/d ,cm/s
弥散度α
弥散系数D
水断层 发生水
力联系
含水层通过钻
Hale Waihona Puke 孔发生水力联系按埋藏条件或水力性质可以分为：
上层滞水 (a)
潜水
(b)
层间水 (c)——承压水
a
b
c
地下水埋藏条件: 埋深、地质构造、封闭条件
潜水与承压水
•
潜水特征
潜水面为一自由水面：季节性的升降变化导致包气带厚
度变化
靠重力作用由高水位向低水位流动：天然条件下基本与
管道
• ——北方岩溶主要以溶孔、溶隙及细的岩溶管
道为主，水文地质特征表现为强径流带。水
资源属性以地下水为主，但局部有地表水特
征；
• ——南方岩溶主要以溶隙及大的岩溶管道和地
下河为主，水文地质特征表现为地下河。水
资源属性以面上地表水，局部为地下水特征
；地表水特征起宏观控制作用，地下水特征
起关键调控作用；三水转化频繁
指位于陆地表层能够生长
植物的疏松多孔物质层及
其相关自然地理要素的综
土壤质地命名法
土壤质地
0～5米
密度计法、吸管法、激光粒度仪法、筛分法、手测法
5～10米
砂土
砂粒成分＞50%；
细黏土成分＜25-30%
土壤质地
水文基础知识点总结
水文地质学复习资料§1 绪论1、水文地质学是一门研究地下水的科学2、水文地质学的研究内容：研究地下水与周围环境（岩石圈、水圈、生物圈、大气圈）及人类活动的相互作用下，其水质、水量的时空变化规律；并研究如何运用这些规律兴利除害，造福于人类。
§2 地球中水的分布与循环1、水文循环是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中地下水之间的水循环。
大循环是指海洋或大陆之间的水分交换。
小循环是指海洋或大陆内部的水分交换。
2、地质循环是地球浅部层圈和深部层圈之间水的相互转化过程。
3、湿度：表示空气中水汽含量或空气干湿程度的物理量，是大气中的水汽含量。
有绝对温度、相对湿度、饱和差和露点等多种表示方法。
4、绝对湿度：表示某一地区某一时刻中的水汽含量，即单位体积空气中所含水汽的质量。
用重量表示时，符号记为m，单位为g/m3；用压力表示时，符号记为e，为空气中所含水汽分压，相当于水银柱高度的mm数或mba（1mba=102Pa），表示空气中水分的不饱和程度。
5、相对湿度：大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比值，亦即绝对湿度与饱和水汽含量之比，数值上也等于实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比值，即r（%）=e/E×100%=m/M×100%式中，f为相对湿度，以百分数表示，表示实际水汽压，单位为毫米隶柱；E为饱和水汽压、（同一温度下，水汽压的最大值）。
6、蒸发：是指常温下水由液态变为气态进入大气的过程，亦即温度低于沸点时，水分子从液态或固态水的自由面逸出而变成气态的过程或现象。
7、径流是指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的现象。
为水流的重要环节和水均衡的基本因素。
分为地表径流和地下径流。
8、水系是指汇流于某一干流的全部河流所构成的地表径流系统。
9、流域是指一个水系的全部集水面积，亦即地表水、地下水的分水岭所包围的集水区域。
10、分水线（分水岭）是指相邻两个流域之间地形最高点的连线。
水文地质学基础
毛细水在岩土体中上升的最大高度，与岩 土体的颗粒大小、形状和排列有关。
毛细管水
存在于岩土体毛细孔隙中的水，对岩土体 的工程性质有重要影响。
04
地下水动态与均衡
地下水动态变化规律
季节性变化
01
受气候、降水等因素影响，地下水位和水量呈现季节性波动。
年际变化
02
受长期气候变化、地质构造运动等因素影响，地下水位和水量
地下水的运动与排泄
运动
地下水的运动遵循达西定律，受水力梯度控制，由高水位向低水位流动。
排泄
地下水的排泄方式主要有泉排泄、向河流泄流、蒸发排泄和人工排泄等。
03
岩土体水理性质
岩土体渗透性
渗透系数
表示岩土体渗透性能的重要指标，反映流 体通过岩土体的难易程度。
影响因素
岩土体的颗粒大小、形状、排列、孔隙度 等因素都会影响其渗水，包括地下水的赋存 条件、分布规律、物理性质、化学性 质以及地下水的运动、补给、排泄等 。
任务
评价地下水资源，预测地下水动态， 防治地下水害，为水资源的合理开发 利用和保护提供科学依据。
与其他学科的关联
水文学
水文学与水文地质学在研究对象上有重叠 ，但水文学更注重地表水的研究，而水文
加强跨流域调水和海水淡化等非常规水源 的开发利用研究，拓展水资源来源。
谢谢您的聆听
THANKS
02
地下水基本知识
地下水的定义及分类
定义
地下水是指存在于地下岩土层中的水分，包括土壤水和岩石 水。
分类
根据埋藏条件，地下水可分为包气带水、潜水和承压水；根 据含水介质类型，可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。
地下水的来源与补给
来源
水文地质学基础：地下水的存在形式-结合水
1.3.2水在岩石中存在的形式岩石空隙中的水可以分为两大类，岩土骨架中的水以及岩土空隙中的水。
存在于岩石空隙中的水按其物理性状的不同，有结合水、重力水、毛细水、气态水、固态水。
岩石骨架中尚有矿物中的水。
水文地质学着重研究的是岩石空隙中的水。
1. 结合水松散岩石中的颗粒表面及坚硬岩石空隙壁面均带有电荷。
水分子是偶极体，由于静电吸引，固相表面具有吸附水分子的能力。
因此，离固相表面很近的水分子，受到强大的吸力，排列十分紧密。
随着距离增大，吸引力减弱，水分子排列较稀疏。
受到固相表面的吸引力大于其自身重力的那部分水便是结合水（图1-12）。
它束缚于颗粒表面及裂隙壁上，不能在自身重力影响下运动。
根据固相表面对水分子吸引作用的强弱，把结合水分为强结合水（或吸着水）和弱结合水（或薄膜水）。
a b图1-12 结合水与重力水a—椭圆形小颗粒代表水分子，结合水部分的水分子带正电荷一端朝向颗粒。
b—箭头代表水分子所受合力方向最接近固相表面的水称为强结合水。
根据不同研究者的说法，其厚度相当于几个、几十个或上百个水分子直径，其吸引力可相当于101325×104Pa，，密度平均为2g/cm3左右，不能流动，但可以转化为气态水而移动。
结合水的外层，称作弱结合水。
其厚度说法不一，相当于几十、几百或上千个水分子直径。
固相表面对它吸引力减弱，水分子排列不如强结合水规则和紧密，溶解盐类的能力较低。
弱结合水的外层水膜能被植物的根系吸收。
结合水与普通液态水的最大区别就是具有抗剪强度，即必须施一定的力方能使其发生变形。
结合水的抗剪强度由内层向外层减弱。
当施加的外力超过其抗剪强度时，外层结合水可发生流动。
《水文地质学基础》完整版
第一章地球上的水及其循环一、名词解释：1．水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学.它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务. 2．地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3．矿水:含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4．自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5．水文循环:发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环.6．地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7．大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。
9．绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10．相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比.11．饱和差：某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12．露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
13．蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14．降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。
14．径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流.15．水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统.16．水系的流域：一个水系的全部集水区域。
17．分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线.18．流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19．径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量.20．径流模数：单位流域面积上平均产生的流量.21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1．水文地质学是研究地下水的科学.它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2．地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
(完整版)《水文地质学基础》要点-吉林大学
1 13
度
中所含水汽的质量.absolute humidity
大气中实际水汽含量14
对湿度与饱和水汽含量之比，数值上也等于实际水气压
度
与同温度下饱和水气压的比值.relative humidity
地 下 水 研究地下水在孔隙岩石，裂隙岩石和岩溶（喀斯特）岩 1 15
2 35
隙
（沉积岩）而产生的裂隙.如玄武岩中的柱状节理.
构 造 裂 指岩石在构造变动中受力而产生的裂隙.其特点是具有
2 36
隙
方向性，大小悬殊，分布不均匀. structural fissure
风 化 裂 是指岩石在风化营力作用下发生破坏而产生的裂隙，主
2 37
隙
要分布于地表附近.weathering fissure
1 29
数
值.runoff coefficient
2 30 空隙
是指岩石中没有被固体颗粒占据的空间.是岩石中孔 隙，裂隙和溶隙（溶洞）的总称.void space
2 31 孔隙
是指组成松散岩石的物质颗粒或其集合体之间的空隙. 其多少可以用孔隙度表示.pore/pore space
孔隙度
2 32
是指某一体积岩石中孔隙体积所占的比例.porosity
度，以毫米数表示.precipitation
是指水由常温下由液态变为气态进入大气的过程，亦即
1 18 蒸发
温度低于沸点时，水分子从液态或固态水的自由面逸出 而 变 成 气 态 的 过 程 或 现 象 .通 常 用 蒸 发 皿 观
测.evaporation
水面蒸
1 19
发生于河流，湖泊，水库等自由水面的蒸发.
flow rate/ flux
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第九章 裂隙水
2、岩层组合条件对裂隙发育的影响 构造裂隙主要在弹脆性较强的岩层中发育，形成裂隙含水层。
粘塑性岩层则构成相对隔水岩层。 3、岩石的原生构造对裂隙发育的影响 岩石中原生脆弱构造面发育的地方，构造裂隙也往往比较发
育。 4、岩层厚度对构造裂隙发育的影响 岩层的单层厚度对构造裂隙发育有明显的影响，特别是对裂
从其含水性和导水性来看，裂隙的组合形式大体上可分为 脉状组合、网状组合及网脉状组合三种（图10-3）。
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第九章 裂隙水
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第九章 裂隙水
1.脉状组合 是由一条或数条规模较大的主干裂隙与许多细小的分支裂隙
组成的裂隙脉或裂隙条带。脉状组合的裂隙主要是受断裂构 造控制形成的，呈脉状或条带状分布，可以延伸到地下很深 处。 2.网状组合 是由两组或两组以上方位不同和大小相似的裂隙互相交叉， 组合而成的网格状的裂隙。网状组合的裂隙分布密度比较均 匀，裂隙连通性较好。 3.网脉状组合 是在分布比较均匀的网状裂隙组合中贯穿着宽大的脉状裂隙。 是介于网状组合与脉状组合之间的组合形式。
1.裂隙水埋藏、分布具有不均一性和一定的方向性 2.裂隙含水形态多种多样 3.地质构造对裂隙水的控制作用非常明显 4.裂隙水的水动力性质比较复杂 总之，裂隙水的埋藏、分布和运动，严格受断裂和裂隙控
制。因此，研究不同成因的断裂和裂隙及其特征，对研究 基岩裂隙水具有重要意义。
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第九章 裂隙水
第一节 岩石裂隙类型和含水意义 一、按开裂程度分类 裂隙按开裂程度 裂隙水
风化裂隙呈不规则的网状互相连接，一般是导水的，但它的 导水能力并不很强 ，在适宜的地形条件下可以构成含水带， 但其富水性一般并不很大。
4.应力释放裂隙 应力释放裂隙是由于地壳的岩石部分地解除应力，失去平衡
所产生的破坏裂隙。包括卸荷裂隙、塌陷裂隙及滑坡裂隙。 （1）卸荷裂隙 卸荷裂隙一般呈张开或闭合状态，具有一定的导水能力和含
在岩石受打击时，易沿着隐蔽的裂隙破坏。隐裂隙不含重 力水，也基本上没有导水能力。但经后来的构造变动和风 化作用改造以后，可变为开裂隙或闭裂隙。 二、按成因分类 按裂隙的成因，可分为成岩裂隙、构造裂隙、风化裂隙、 应力释放裂隙及人工裂隙五类。 1.成岩裂隙 成岩裂隙是指在岩石形成过程中，由于冷凝、固结、脱水 等原因在岩石内部引起张应力作用下而产生的原生裂隙。 如火山熔岩的柱状节理、侵入岩的原生节理以及某些沉积 岩在成岩过程中经过脱水、体积收缩产生的张裂隙等。
水意义。
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第九章 裂隙水 （2）塌陷裂隙 一般塌陷裂隙是导水裂隙。但因分布不广，供水意义不大。
但它对于采矿和修建地下硐室工程等却有很多的影响。 （3）滑坡裂隙 因裂隙分布很局限，找水意义不大。
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第九章 裂隙水
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第九章 裂隙水 三、裂隙组合形式 裂隙在岩石中相互交叉贯通，形成了各种各样的组合形式。
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第九章 裂隙水
扭节理开裂程度小，属闭裂隙。一般含水空间不大，导水 能力低。
一般说，扭性断层的富水性介于张性断层与压性断层之间。 （3）压性裂隙 压性裂隙是在压应力和剪应力作用下产生的。压性裂隙包
括劈理、板理、片理等细微裂隙及压性断层。压性断层是 断裂面两侧岩块发生压性位移而成。 劈理、板理、片理是隐裂隙，一般是不含水和不导水的。 压性断层的导水能力和含水性较低，常是阻水断层。 3.风化裂隙 风化裂隙是岩石受风化作用形成的裂隙。
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第九章 裂隙水
（1）玄武岩的成岩裂隙 玄武岩的柱状节理是由于受冷却、体积收缩，而产生张应
力，使玄武岩产生垂直于冷却表面的裂隙。裂隙连通性好， 具有良好的导水性和含水性。 （2）侵入岩的成岩裂隙 多属闭裂隙和隐裂隙，导水性和含水性较弱。但在后期经 构造变动和风化作用的改造之后，这些节理可以形成导水 的裂隙。 2.构造裂隙 构造裂隙是岩石在构造应力作用下产生的裂隙。按其力学 性质分为张性裂隙、扭性裂隙及压性裂隙三类。
第九章 裂隙水 第九章 裂隙水
内容提要与学习目的 本章主要介绍裂隙水的埋藏分布特征，裂隙水富集的一般
规律。通过本章教学，使学生掌握裂隙水分布的基本规律 和基本特征，熟悉不同成因的基岩裂隙含水介质的特点。
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第九章 裂隙水
裂隙水是储存并运移于岩层裂隙中的地下水 。裂隙水的埋 藏、分布、运动规律，主要受岩石的裂隙类型、裂隙的性 质、裂隙发育程度的控制。与松散沉积物中的孔隙水比较 裂隙水有以下特征：
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第九章 裂隙水
（1）张性裂隙 张性裂隙是岩石在张应力作用下产生的，包括张节理和
张性断层。张性断层是张性裂隙面两侧岩块发生明显位 移而成。 张节理均为开裂隙，张节理的含水空间大，导水能力强。 当在岩石中大量分布时，一般都构成良好的裂隙含水带。 一般张性断层的导水性和富水性较强，尤以断裂带中心 部位的富水性最强。 （2）扭性裂隙 扭性裂隙是岩石在剪应力作用下产生的裂隙，包括扭节 理和扭性断层。扭性断层是裂隙面两侧岩块发生扭性位 移而成。
隙分布密度的影响更为明显。一般说来，在同样构造应力作 用下，岩层的单层厚度越大，裂隙发育越稀疏，张开程度越 大。反之则分布密集，张开程度小。 二、褶曲岩层的裂隙发育带 1.褶曲轴部的张应力带 二次纵张裂隙发育，形成张裂隙发育带。
导水能力和含水性很不相同。 1.开裂隙 具有明显可见的张口缝隙，裂隙两壁岩石脱离接触。它
的含水空间大，导水能力强。 2.闭裂隙 用肉眼能够清楚地看出裂缝的存在，裂隙两壁非常贴近，
且在许多点上直接接触。它的含水空间很小，导水能力微 弱。
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第九章 裂隙水
3.隐裂隙 肉眼不易观察到，但往岩面上着色时能却能看出它的存在。
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第九章 裂隙水
第二节 影响基岩裂隙发育的因素 一、构造裂隙发育与岩石性质及岩层组合关系 1．岩石性质决定了裂隙发育特征 按其力学属性，可分为弹脆性岩石、粘塑性岩石和中间过
渡性岩石。 （1）弹脆性岩石 裂隙较长、较宽，分布较稀，裂隙的导水性比较良好。 （2）粘塑性岩石 裂隙较窄、较短，分布较密，裂隙的导水性一般较弱。 （3）过渡性岩石 力学性质和裂隙发育特征介于典型的弹脆性岩石和粘塑性