孔隙水裂隙水岩溶水
地下水的类型及其特征
地下水
岩溶地下水的分布
地下水
石
伏溪流
灰
岩
中
的
溶
隙
水
塌陷坑
塌陷 落水洞
地下水位
不成功的井
地下水
含水层获得水的过程叫补给，失去水叫排泄.
地下水
向 斜 构 造 盆 地 中 的 承 压 水
地下水
水压面
潜水 承压水
砂岩 页岩
砂岩 页岩
单斜构造中的承压水和潜水
地下水
压力面 自流水井
隔水层 隔水层 含水层
山区高位补给 承压水头很高
地下水
断快构造（承压斜地）中水的补给和排泄
地下水
4、孔隙水，指分布于松散土壤或岩层孔 隙中的地下水。在不同的埋藏条件下，孔 隙水分别称为孔隙－上层滞水、孔隙－潜 水、孔隙－承压水。
地下水
风化裂隙水的分布
地下水
成岩裂隙中有时分布有地下水
玄武岩 成岩裂隙 中有时 分布有 地下水
地下水
地下水
构造裂隙水的分布
地下水
好井
干井
好井
变质岩中的构造裂隙水
地下水
6、岩溶水是指赋存并运移于岩溶化岩层中 的地下水。岩溶是水与可溶岩相互作用的产物。 岩层具有可溶性、水具有侵蚀能力和水体流动 是岩溶发育的三个条件，缺一不可。
钙镁离子浓度，可将地下水分为 5 类： 极软水 c＜1.5； 软水 c=1.5～3.0； 微硬水 c=3.0～6.0； 硬水 c=6.0～9.0； 极硬水 c＞9.0。
特殊地质的水文情况分析
特殊地质的水文情况分析
场地地下水与地表水连通性较好，主要为孔隙水、承压水和基岩裂隙水。
岩溶水四类。
孔隙水主要赋存于第四系人工填土层中，人工填土透水性中等，主要受降雨补给，其水量相对较小，粉（砂）质粘土及残积土（砂岩），残积土（大理岩）含水性相对差，可视为相对隔水层；承压水主要赋存于第四系冲洪积粉细砂及中粗砂中，主要受孔隙潜水及地表水径流补给，砂层透水性中等～强，其含水量相对较多，是主要的含水层；基岩裂隙水主要赋存于中～微风化岩裂隙中和构造破碎带中，接受上覆空隙潜水和地下径流补给，其富水性及导水性受断裂构造控制，具各向异性。
岩溶水富水程度与岩溶发育程度密切相关，一般在断层切割或紧靠断层处、河流及河谷侵蚀切割处、地下水排泄区等强岩溶发育带为岩溶水富集地段，从垂直方向看，一般在当地侵蚀基准面以下30m范围浅部岩溶强发育带为岩溶水富集地带。
场地地下水埋深较浅，勘查期间实测地下水位埋深1.0～5.9m,平均埋深4.22m，高程在25.26m～31.64m，参考工程区附近已有的工程勘查资料中的水文观测资料，本场地地下水位年变化幅度为0.5m～2m。
孔隙水、裂隙水、岩溶水
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？
❖ 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。
❖ 风化裂隙深度有限 ❖ 局部形成层状裂隙含水层 ❖ 动态变化大
10.3.2 裂隙的成因类型及其中的地下水
10.3.2.2 构造裂隙水
1、裂隙发育规律的控制因素 ❖ 岩石（层）力学性质
▪ 岩性：受力后的破坏（脆，塑）
▪ 结构：厚层，互层等 ❖ 构造应力
▪ 大小， ▪ 应力频率， ▪ 性质（张，压） ❖ 构造部位 应力集中的部位，裂隙常较发育，岩层透水性也好。 背斜轴部常较两翼富水，倾斜岩层较平缓岩层富水，断 层带附近往往格外富水。
❖ 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；
▪ 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
06-5.3-3 孔隙水、裂隙水、岩溶水
17:05
114-7
赋存和运移于构造裂隙中的地下水称 为构造裂隙水。
由于构造裂隙较为复杂，构造裂隙 水 的变化也较大，呈现出不均匀性和各 向异 性的主要特点。
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一般按裂隙分布的产状，将构造裂隙水分为层状 裂 隙水和脉状裂隙水两类。
1. 地下水按含水层性质分为哪几类？各有 什么特征？
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层状裂隙水埋藏于沉积岩、变质岩的节理及片理 等 裂隙中，这类裂隙常发育均匀，能形成相互连通的 含水 层，具有统一的水面，可视为潜水含水层；当其 上部被 新的沉积层所覆盖时，就可以形成层状裂隙承压 水。
脉状裂隙水往往存在于断层破碎带中，通常为承压 水性质，一般由大气降水及地表水补给，在地形低洼处 ， 常沿断层带以泉的形式排泄，通常水量大、延伸远 、水 位一致，其富水性取决于断层性质、两盘岩性及 次生充 填情况等。
多雨 和地形平缓地区，风化裂隙水较丰富，常以泉的
形式排 泄于河流中；在地形起伏大，沟谷发育的山区
，径流和 排泄条件好，不利于风化裂隙水的储存，所
以除了雨季 短时期外，水量不大。
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贮存并运移在成岩裂隙中的地下水称为 成 岩裂隙水 。
成岩裂隙一般常见于岩浆岩中，喷出岩类的 成岩裂隙以玄武岩最为发育，这一类裂隙在水平 和垂直方向上都比较均匀，呈层状分布，彼此相 互连通，裂隙不随深度减弱，水量往往较大，下 伏隔水层往往是其他的不透水层。
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赋存在风化裂隙中的水为风化裂隙水。
风化裂隙水常埋藏于地表浅处，含水层厚度不大， 水平方向透水性均匀，垂直方向透水性随深度而减弱， 逐渐过渡到不透水的未风化的岩石。风化裂隙水多为 裂 隙-潜水型，具有统一的水面。
3-孔隙水、裂隙水和岩溶水
孔隙水、裂隙水和岩溶水岩土中的空隙按其成因可以分为孔隙、岩土中的空隙按其成因可以分为孔隙、裂隙和溶隙，所以我们可以根据空隙的类型将含水介质分为孔隙、裂隙和岩溶含水介质。
孔隙介质主要是松散沉积物，裂隙介质主要是岩层裂隙，岩溶介质主要是岩溶化的岩体。
孔隙水从广义上讲就是赋存于岩层孔隙中的地下水，孔隙水可以存在于松散沉积物中，也可以存在于砂岩中，但只有未充分固结的砂岩中才会存在孔隙水，还可以存在于溶蚀孔隙中，这些溶蚀孔隙不同于岩溶介质，孔隙之间都不是相互连通的，但最常见的孔隙水埋藏于松散的沉积物中，因此可以将孔隙水定义为埋藏和运动于松散沉积物孔隙中的重力水。
孔隙水的特点共有两点：一是水量在空间分布上相对均匀，连续性好，孔隙水一般呈层状分布，这是由于沉积的环境所决定的，沉积物成层分布，因此孔隙水也成层分布；二是同一含水层中孔隙水具有密切的水力联系，并具有统一的地下水水面，主要是因为松散沉积物都具有一定的透水性，使得同一含水层中的孔隙水可以相互的交换。
裂隙水存在于岩层的裂隙中，按照裂隙的成因可以将裂隙水分为：成岩裂隙水、风化裂隙水和构造裂隙水。
裂隙水的主要特点有：1.裂隙水的埋藏和分布受到岩石裂隙成因类型、裂隙的性质、裂隙的发育程度控制，它的埋藏和分布具有不均匀性；2.由于裂隙水的水动力条件复杂，它的渗透性具有强烈的非均匀性和各向异性；3.裂隙含水系统的形态多样，可以分为层状、带状、脉状；4.裂隙水的运动性质十分复杂，它的流速、流态、流向变化大。
断层是一种特殊的地质构造，它是地层受力达到一定强度之后，发生破裂并沿破裂面有明显的相对位移的构造。
它具有特殊的水文地质意义——断层两盘的岩性和断层的力学性质控制着断层的导水—储水特征。
岩溶是指水对可溶性岩石进行化学溶解，将空隙扩大为管道或洞穴，携带泥砂的急速水流不断冲蚀扩展管道及洞穴，导致重力崩坍，有时直达地表，这样，在地下就会形成贯通的洞穴通道，在地表塑造独特的地貌景观，形成独特的水文特征，这种作用及其所产生的地表和地下现象称为岩溶，也叫喀斯特。
工程地质学第5章地下水课件
5.2 地下水的类型
5.2.1 地下水按埋藏条件分类及其特征 2.潜水
（3）潜水面的表示方法和意义
潜水面的形态和特征通常可以用等水位线图和水文地质剖面图来表示。
5.2 地下水的类型
潜水等水位线图就是潜水面上标高相等各点的连线图，绘制时将 研究地区的潜水人工露头和天然露头的水位等高的各点即为等水位线 图。它有以下用途：
5.3 地下水的性质 5.3.2 地下水的化学性质
5.3 地下水的性质
5.3.2 地下水的化学性质
2.地下水的化学性质 （1）地下水的酸碱性
地下水类型 强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水
pH值
＜5
5～7
7
7～9
强碱性水 ＞9
（2）地下水的总矿化度 地下水所含各种离子、分子及化合物的总量称为总矿化度，以g/L表示。
5.1 地下水的基本概念
5.1.2 含水层与隔水层 表5-3 常态下岩石的透水程度
5.2 地下水的类型及其特征
按照地下水的埋藏条件可分为三大类： ➢ 包气带水 ➢ 潜水 ➢ 承压水；
按照含水介质类型可分为三大类： ➢ 孔隙水 ➢ 裂隙水 ➢ 岩溶水
地下水的综合分类
含水介质
类型
孔隙水
裂隙水
岩溶水
5.2 地下水的类型
5.2.2 地下水按含水介质类型分类及其特征
2.裂隙水
赋存并运移于各种岩溶空隙中的地下水称为岩溶水（喀 斯特水）。岩溶水，可以是潜水也可以是承压水。一般来说， 在裸露的石灰岩分布区的岩溶水主要是潜水；当岩溶化岩层 被其他岩层所覆盖时，岩溶潜水可能转变为岩溶承压水。
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 沟，筑挡水坝，开凿输水隧洞改道等等。
水文地质学
◆赋存于岩石中的水有结合水、重力水、毛细水。
◆地下水按含水岩石空隙介质类型可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。
◆松散岩石的孔隙度定义为岩石中孔隙体积与包括孔隙在内岩石的体积之比。
◆含水层或含水系统从外界获得水量的过程称作补给。
◆地下水形成作用包括：溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用、混合作用、人类作用。
◆孔隙中毛细水存在形式有支持毛细水、悬挂毛细水、孔角毛细水。
◆从成因角度分析，粘性土空隙主要组成有原生孔隙、次生孔隙、次生裂隙。
◆地下水含水系统按岩石空隙特征可分为孔隙含水系统、裂隙含水系统、溶穴含水系统。
◆由地下水蒸发排泄作用，形成土壤盐碱化的条件干旱或半干旱气候、水位埋深浅、次生裂隙。
◆上层滞水是指分布在包气带中，局部隔水层之上，积聚在岩石空隙中的重力水。
◆导水断层具有独特的水文地质意义，它可以起到贮水空间、积水廊道、导水通道。
◆控制岩溶发育最活跃最关键的因素是水的流动性。
◆水文循环按循环途径可分为大循环和小循环。
◆地下水含水系统补给来源大气降水、地表水、凝结水、含水层之间补给、人工补给。
a◆岩石中的空隙是地下水的储存场所和运动通道。
◆岩石中的空隙可分为孔隙、裂隙和溶穴。
◆上升泉按其出露原因可分为侵蚀泉、断层泉、接触带泉。
◆地下水中主要阴离子有阳离子主要有◆地下水用于供水资源有以下优点：空间分布广、水质洁净、时间可挥复性。
◆岩石的水理性质包括容水度、持水度、给水度、透水度。
◆地下水动态指地下水与环境相互作用下，含水层各要素随时间变化的总量。
◆地下水流速V与实际流速U之间关系V＜U V=neU。
◆达西定律的数学表达式为：Q=Kωh/L=KωI各项代号含义Q—渗透流速ω—过水断面h--水头损失、L--渗透途径、I--水力梯度、K—渗透系数弹性给水度Me(承压含水层贮水系数)指其测压水位下降(或上升)一个单位深度,单位水面积含水层释放出(或储存)的水的体积.溶滤作用:在水与岩土相互作用下,岩土中一部分物质转入地下水中，这就是溶滤作用。
地下水的类型
地下水类型地下水按埋藏条件可分为三大类：包气带水、潜水、承压水。
根据含水层的空隙性质，地下水可分为三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
一、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。
二、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。
潜水主要分布在地表各种岩、土里，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。
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。
三、承压水地表以下充满两个稳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，因而承压水具有一定压力，特别是含水层透水性愈好，压力愈大，人工开凿后能自流到地表。
因为有隔水顶板存在，承压水不受气候的影响，动态较稳定，不易受污染。
承压水的形成与所在地区的地质构造及沉积条件有密切关系。
只要有适宜的地质构造条件，地下水都可形成承压水。
适宜形成承压水的地质构造大致有两种：一为向斜构或盆地，称为自流盆地；另一为单斜构造亦称为自流斜地。
四、裂隙水埋藏在基岩裂隙中的地下水叫裂隙水。
这种水运动复杂，水量变化较大，这与裂隙发育及成因有密切关系。
裂隙水按基岩裂隙成因分类有：（ 1 ）风化裂隙水分布在风化裂隙中的地下水多数为层状裂隙水，由于风化裂隙彼此相连通，因此在一定范围内形成的地下水也是相互连通的水体，水平方向透水性均匀，垂直方向随深度而减弱，多属潜水，有时也存在上层滞水。
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V大，交替快 ??
径流排泄 ??
差 V小，交替慢 蒸发排泄
10.1.3地下水赋存条件与特征—水化学
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
形成作用 矿化度（ TDS ）
成分与类型
溶滤作用 低?
HCO 3 ?
?? 中 SO 4
蒸发浓缩作用
?
高
?
Cl
10.1.3 地下水赋存条件与特征—动态与均衡
山区
平原
扇顶
扇缘（前）
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
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
? 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；
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
?冲积平原砂层的几何形态特征 见后页图
? 冲积物的特征，从垂直河流横向切剖面来分析 （郑州黄河中下游为例）： 郑州剖面
冲积平原中的河道变迁及砂层的几何形态
沉积特征 分选
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
??
动态 均衡 景观（环境）
变幅 大
??
小
整体、统一的均衡区
缺水区 ? 泉，沼泽 ? 盐渍化区
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
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：
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
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Biblioteka 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
? 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
? 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
10.2 .2 岩溶发育的基本条件
一、发育的基本条件
1、可溶岩层的存在： 碳酸盐岩： 灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云
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
A-A ， B-B 横切剖面 砂层多为 小透镜体
C-C ， D-D 纵向剖面 砂层可以 延伸很长。
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）
Fundamentals of Hydrogeology
水文地质学基础
第十章 不同含水介质 中的地下水
水资源与环LO境GO工程学院
本章内容
10.1 孔隙水 10.2 岩溶水 10.3 裂隙水
孔隙水的特点
? 一般呈层状分布（与岩层分布一致） ? 水量空间分布均匀，连续性好 ? 同一含水层中的孔隙水具有密切的水力联系，并