围限地下水(台)

科技工作者之家 2020-11-17

埋藏于地表以下的水叫地下水。岩石和土中的空隙有大有小,空隙大的岩石以及卵石、粗砂,透水性能最好。这种岩层和土层,地下水容易进入空隙,就成为了含水层。相反,透水性能差的岩层和土层就是隔水层。地下水库的边界由周围弱透水或完全不透水的基岩所围限,埋藏在上下两个隔水层之间,即为围限地下水。上部隔水层(弱透水层)称作隔水顶板,下部的隔水层(弱透水层)称作隔水底板。隔水顶底板之间的距离为含水层厚度。

基本概念围限地下水,可以认为是地下水库里的水。地下水库的边界由周围弱透水或完全不透水的基岩所围限,这种地下水库,有的可能是全部与地表连通(无压),也有的可能被不透水层或者弱透水层所覆盖(承压),有的面积分布广阔,也有的由古河道砂石堆积而成,呈狭长带状。组成地下水库的物质,主要是松散的堆积物或基岩,这些物质在水平及铅直方向,有的比较均匀,有的则变换很大。1

岩层透水性岩层按其渗透性可分为透水层与不透水层,透水层是指那些,渗透性相当差的岩层,在一般的供排水中它们所能提供的水量微不足道,似乎可以看作隔水层;但是在发生越流时,由于驱动水流的水力梯度大且发生渗透的过水断面很大(等于弱透水层分布范围),因此相邻含水层通过通过弱透水层交换的水量相当大,这时把它称作隔水层就不合适了。松散沉积物中裂隙稀少而狭小的岩层(如砂质页岩、泥质粉砂岩等)都可以归入弱透水层之列。饱含水的透水层便是含水层,不透水层通常称为隔水层。严格的说,自然界不存在绝对不发生渗透的岩层,在利用与排除地下水的实际工作中区分含水层与隔水层,应当考虑岩层所能给出水的水量大小是否具有实际意义。

地下水赋存状态地下水这一名词有广义和狭义之分。广义的地下水指赋存于地面以下岩土空隙中的水;饱水带中所有含于岩石空隙中的水均属之。狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。1

地下水的赋存特征对气含水量、水质时空分布有决定意义,其中最重要的是埋藏条件与含水介质类型。

所谓的地下水埋藏条件,是指含水岩层在地址剖面中所处的部位及受隔水层(弱透水层)限制的情况。

据此可将地下水分为包气带水,潜水及承压水。按含水介质(空隙)类型,可将地下水区分位孔隙水、裂隙水、及岩溶水。孔隙水为山间盆地及平原松散沉积物深部的水;裂隙水为组成构造盆地,向斜构造或单斜断块的被掩覆的各类列席岩层中的水;岩溶水为组成构造盆地,向斜构造或单斜断块的被掩覆的岩溶化岩层中的水。

围限地下水状态承压水:充满于两个隔水层(弱透水层)之间的含水层中的水,叫作承压水,承压水含水层上部的隔水层(弱透水层)称作隔水顶板,下部的隔水层(弱透水层)称作隔水底板。隔水顶底板之间的距离为承压含水层厚度。

承压性是承压水的一个重要特征,含水层中心部分埋没于隔水层之下,为承压区,由于来自出露区地下水的静水压力作用,承压区含水层不但充满水,而且含水层顶面的水承受大气压强以外的附加压强。当钻孔揭穿隔水顶板时,钻孔中的水位将上升到含水层顶部以上一定高度才静止下来。钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离称为承压高度。

在自然与人为条件下,潜水与承压水经常处于相互转化之中。除了构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水层外,所有承压水最终都是由潜水转化而来;或由于补给区的潜水侧向流入,或通过弱透水层接受潜水的补给。孔隙含水系统中不存在严格意义上的隔水层,只有作为弱透水层的粘性土层。对于孔隙含水系统,承压水与潜水的转化更为频繁。

地下水运动的基本定律和参数达西定律:法国科学家通过大量实验得到的线性渗透定律。

水力梯度:可以理解为水流过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能;渗透系数为水力梯度等于1时的渗透流速。渗透系数越大,渗透流速越大,渗透系数越大,岩石的透水能力越强。

绝大多数情况下,地下水的运动都符合线性渗透定律,因此达西定律时定性分析各种水温地质过程的重要依据。

地下水相关测量运用测钟,电池水位计,自动水位记录仪等进行水位测定;

包括渗水试验,注水试验,抽水试验,压水试验等方法进行渗透系数的测定。

本词条内容贡献者为:

张尉 - 副教授 - 西南大学

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