水文学课件-地下水.pptVIP

地下水 一、地下水的贮存空间 （一）含水介质、含水层和隔水层 含水介质：通常把既能透水，又饱含水的多孔介质称为含水介质。 含水层：是指贮存有地下水，并在自然状态或人为条件下，能够流出地下水来的岩体。 隔水层：对于那些虽然含水，但几乎不透水或透水能力很弱的岩体，称为隔水层。 （二）岩石的水理性质 1、容水性 指在常压下岩土空隙能够容纳一定水量的性能，以容水度来衡量。容水度（Wn）定义为岩土容纳水的最大体积Vn与岩土总体积V之比，即Wn=Vn/V×100％。 2、持水性 饱水岩土在重力作用下排水后，依靠分子力和毛管力仍然保持一定水分的能力称持性。持水性在数量上用持水度表示。持水度Wr定义为饱水岩土经重力排水后所保持水的体积Vr和岩土总体积V之比。 3、给水性 指饱水岩土在重力作用下能自由排出水的性能，其值用给水度（μ）来表示。给水度定义为饱水岩土在重力作用下，能自由排出水的体积Vg和岩土总体积V之比，即μ=Vg/V×100％。 岩石与水的贮容、运移等有关的性质，称为岩石的水理性质。 4、透水性 指在一定条件下，岩土允许水通过的性能。透水性能一般用渗透系数K值来表示。其值大小首先与岩土空隙的直径大小和连通性有关，其次才和空隙的多少有关。 如粘土的孔隙度很大，但孔隙直径很小，水在这些微孔中运动时，不仅由于水与孔壁的摩阻力大而难以通过，而且还由于粘土颗粒表面吸附形成一层结合水膜，这种水膜几乎占满了整个孔隙，使水更难通过。透水层与隔水层虽然没有严格的界限，不过常常将渗透系数K值小于0.001米/日的岩土，列入隔水层，大于或等于此值的岩土属透水层。 （三）蓄水构造 蓄水构造，是指由透水岩层与隔水层相互结合而构成的能够富集和贮存地下水的地质构造体。 一个蓄水构造体需具备以下3个基本条件： 第一，要有透水的岩层或岩体所构成的蓄水空间； 第二，有相对的隔水岩层或岩体构成的隔水边界； 第三，具有透水边界，补给水源和排泄出路。 （四）地下水的来源 渗透水: 大气降水和地表水下渗土壤岩石的孔隙中而成为地下水 凝结水：大气中的水汽流入地下，在土壤、岩石的孔隙中直接凝结而成地下水 岩浆逸出水：岩浆中分离出来的气体化合而成地下水。 二、地下水的运动 地下水在岩土中以不同形式存在，并以不同形式运动着，主要包括：结合水的运动、毛管水的运动和重力水的运动，这里着重介绍重力水的运动 （一）重力水运动的基本形式 从流态的类型来说可分为：层流运动和紊流运动。 由于流动是在岩土空隙中进行，运动速度比较慢，所以在多数情况下均表现为层流运动；只有在裂隙或溶隙比较发育的局部地区，或者在抽水井及矿井附近，井水位降落很大的情况下，地下水流速度快，才可能表现为紊流状态。 （二）线性渗透定律（达西定律） 线性渗透定律是描述重力水渗流现象的基本方程。最早是由法国水力学家通过均质砂粒的渗流实验得出的。试验发现渗透流量Q与水位差（h1－h2）成正比，其数学表达式为： 式中，A为试验管的横截面积（米2）；k为比例常数，即渗透系数（米/日）；ΔL为土样长度，即渗透路径长（米）。 二、地下水的类型 按地下水的贮存埋藏条件分类 包气带水：贮存在地下自由水面以上包气带中的水 结合水（分吸湿水、薄膜水） 毛管水（分毛管悬着水与毛管上升水） 重力水（分上层滞水与渗透重力水） 饱水带水 潜水 承压水（分自流溢水与非自流溢水） （一）包气带水 贮存在地下自由水面以上包气带中的水，称为包气带水。 包气带水的主要特征： 包气带含水率与降水、气温等气象因素关系密切，多雨季节，雨水大量入渗，包气带含水率显著增加；干旱月分，土壤蒸发强烈，包气带含水量迅速减少，致使包气带水呈现强烈的季节性变化。 上层滞水：存在于包气带中局部隔水层上的重力水，是大气降水或地表水在下渗途中遇到局部不透水层的阻挡后聚积而成的地下水。 特征：分布范围小，水量小；补给区与分布区一致；补给源为大气降水；蒸发、下渗、边缘流散为排泄方式；具有季节性、易受污染 （二）潜水 1、潜水的概念 饱水带中埋藏在第一个隔水层之上，具有自由水面的含水层中的重力水，称为潜水。 表征潜水特性的参数有： 潜水位（h）:是指潜水面上任一点的海拔高程（米）； 潜水埋深（T）:是指潜水面距地表的铅直距离（米）； 含水层厚度（H）:指潜水面至隔水底板的距离（米）； 潜水流水力坡度：是指潜水面上任意两点的水位差与该两点的距离之比。