[化学]矿山水文地质工作的基本方法简述.docVIP

矿山水文地质工作的基本方法简述 1.地下水及地下水的基本特征 地下水是地球水圈中水体的一部分，它分布于地下十几公里深度内的岩石空隙(包括孔隙、裂隙、溶洞)之中。 1.1地下水在岩石中的存在形式 ⑴汽态水 汽态水是赋存和运动在岩石非饱水带中的一种蒸汽水，在水汽张力差的作用下，由张力大(绝对湿度大)的地方向张力小（绝对湿度小)的地方运动。它与岩石空隙中其他形式的水及大气中的水蒸汽处于一种经常变化的动力平衡状态，蒸发作用使它向大气中运移，凝结又使它变为其他形式的地下水。 ⑵吸着水 吸着水是岩石颗粒表面由于静电引力而吸附的一层很薄的水膜。这种吸着的水膜与岩石颗粒表面之间的分子作用力可高达10000大气压以上，因而二者的结合很紧密，又称强结合水。这种水不能产生流动，更不能被植物的根系吸收，如在热条件下可以变成水蒸汽。 ⑶薄膜水 薄膜水是在吸着水外围逐渐加厚而形成，又称弱结合水。它与吸着水的区别在于它能从薄膜厚的地方向薄膜薄的地方运动。薄膜水的外层可以被植物的根系吸收。吸着水和薄膜水的形成与岩石颗粒表面的吸附能力有关。这种吸附能力又取决子岩石颗粒的比表面积和分散度。例如颗粒极细小的粘土所能吸附的结合水量可以达到其体积的18～45%；而在颗粒较粗的砂土中只占其体积的0.5～2%。 ⑷毛细水 毛细水是存在于由岩石颗粒组成的细小毛管中的水，它是由水的表面张力、重力与毛管壁面对水分子的吸附力平衡作用的结果。它可以上升到一定的高度，称毛细上升高度。毛细水可以传递静水压力，并被植物的根系吸收。在土壤次生盐渍化地区，详细研究毛细水有重要意义。 ⑸重力水 重力水是当岩石空隙全部被水饱和时，只在重力作用下运动的地下水。重力水是水文地质研究的主要对象。这种重力水既可以自由流动，又可以传递静水压力。 ⑹固态水 固态水是呈固态冻结在岩石空隙中的地下水。它在岩石温度低于水的冰点时形成。在多年冻土区，固态水终年以固态冰的形式存在，而在季节性冻土区的一定深度内，只有在封冻季节呈固态，其他季节则融化为重力水。 1.2 地下水的分类及各类地下水的基本特征 地下水的分类是一个相当复杂的问题，它可以根据地下水在岩石空隙中的存在形式、地下水的物理性质和化学成分，地下水的水力性质、岩石空隙性质、地下水埋藏条件，以及地下水在现代水循环中的水交替速度等标志进行分类。通常传统的分类是根据地下水的埋藏条件，把地下水分为上层滞水、潜水和承压水。还有按岩石空隙性质，把地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。下面介绍几种对水文地质勘察工作有指导意义的地下水分类及其基本特征。 ⑴．按地下水理藏条件的分类 ①.上层滞水：上层滞水是存在于松散堆积物的饱气带中的局部隔水层之上的重力水，是当地季节性的降雨或地表水渗入到局部隔水层受阻而赋存起来的距地表最近的地下水。它的分布范围很小，常常是雨季补给时存在，旱季蒸发时消失，是一种不稳定的季节性地下水。 ②.潜水：潜水是埋藏在地表以下第一个稳定隔水层(弱透水层)以上，具有自由水面的重力水。从自由水面到隔水层的垂直距离为潜水含水层的厚度。这个厚度是一个变数，补给期出现高水位时厚度变大，排泄期出现低水位时则厚度变小。潜水从高水位流向低水位。潜水的静水压力表现不明显，所以又称无压水。潜水水位往往和地形起伏相一致。它主要受大气降水和地表水补给，当其下面有高水头的承压水存在时，有时也通过所谓渗透性较好的“天窗”而获得承压水的补给，或其底板为弱透水层时，也可出现所谓承压水向上的越层(流)补给。潜水的径流速度除了岩溶暗河或粗颗粒组成的河谷潜流外，一般是很小的。潜水的排泄方式有泉水流出，以地下径流补给河湖等地表水或当其埋藏较浅时通过包气带而蒸发。潜水主要埋藏在第四纪松散堆积物中，其次是基岩裂隙风化带中。潜水在现代水循环中处于一种积极交替的过程，所以是一种再生能力较强的地下水资源。 ③．承压水：承压水是充满两个隔水层或两个相对弱透水层之间含水层中的地下水。当这种含水层中的地下水未被充满时，称为层间水，具有潜水的水力性质。承压水承受静水压力，所以被钻孔或井揭露后地下水涌出并高出隔水层底板，承压水涌出地表的称自流水。承压水的形成条件与地质构造及含水层与隔水层的空间分布有关。例如，向斜构造、单斜构造常常形成承压水;在由第四纪松散沉积物组成的多层结构条件下，也有利于承压水的形成。有的承压水可分为补给区、承压区和排泄区。补给区往往小于分布区。补给区分布在上游，常常是深埋的潜水;排泄区分布在下游，常是地表上升泉的分布地带。有的承压水并没有明显的补给区和排泄区。例如，在过去地质年代里形成的封存水，它具有很高的承压水头，但划分不出补给区与排泄区。 ⑵按岩石空隙性质的分类 ①孔隙水：孔隙水是理藏运动在第四纪松散沉积物，弱胶结的沉积岩和岩浆岩、变质岩风化带孔隙中的地下水。孔隙水分布均匀而且连续，呈