第11章水文地质2ppt-第三篇矿床水文地质徐九华

第三篇矿床水文地质hydrogeology李克庆第11章地下水基本知识§11.3地下水分类及各类地下水的特征1.概述2.按埋藏条件分类的各类地下水特征(1)上层滞水(2)潜水(3)承压水3.按含水层空隙性质分类的各类地下水特征(1)孔隙水(2)裂隙水(3)岩溶水黄河壶口瀑布1.概述地下水存在和运动于岩石的空隙中。由于各地区自然地理和地质条件的差异，导致地下水在成分、物性、循环条件及动态变化等方面会有所不同。为了在生产实践中合理地利用地下水，有效地防治地下水，在对地下水各方面特征进行综合分析的基础上，对其进行科学合理的分类是非常必要的。1.概述地下水受诸多因素的影响，各种因素的组合错综复杂，因此，出于不同的目的或角度，人们提出了各种各样的地下水分类。概括起来主要有两种：不论哪种类型的地下水，均可按其含水层的空隙性质分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。单一因素分类：如按硬度、起源分类等；综合特征分类：如根据地下水的埋藏条件则可分为包气带水、潜水和承压水。1.概述按埋藏条件和含水层空隙性质的地下水分类表按含水层空隙性质按埋藏条件孔隙水(疏松沉积层孔隙中的水)裂隙水(坚硬基岩裂隙中的水)岩溶水(岩溶化岩石中的水)上层滞水包气带中局部隔水层上的水，主要是季节性存在坚硬基岩风化壳中季节性存在的水垂直渗入带中季节性及经常性存在的水潜水坡积、冲积、洪积、湖积、冰碛和冰水沉积层中的水。当出露或接近地表时，成为沼泽水。沙漠及滨海砂丘中的水坚硬基岩上部裂隙中的水裸露岩溶化岩层中的水承压水(自流水)疏松沉积物构成的向斜和盆地—自流盆地中的水；单斜和山前平原—自流斜地中的水。构造盆地或向斜中基岩的层状裂隙水。单斜岩层中层状裂隙水，断裂带及不规则裂隙中的深部水。构造盆地或向斜中岩溶化岩层中的水。单斜岩溶化岩层中的水。1.11.概述1.2地下水质量分类依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照了生活饮用水、工业、农业用水水质最低要求，将地下水质量划分为五类。Ⅰ类：反映地下水化学组分的天然低背景含量。适于各种用途。Ⅱ类：反映地下水化学组分的天然背景含量。适于各种用途。Ⅲ类：以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。Ⅳ类：以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。Ⅴ类：不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。1.概述序号项　　目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类V类1色(度)≤5≤5≤15≤25252嗅和味无无无无有3浑浊度(度)≤3≤3≤3≤10104肉眼可见物无无无无有5pH5.5～6.5,8.5～9〈5.5或96总硬度(以CaCO3计)(mg/L)≤150≤300≤450≤5505507溶解性总固体(mg/L)≤300≤500≤1000≤200020008硫酸盐(mg/L)≤50≤150≤250≤3503509氯化物(mg/L)≤50≤150≤250≤35035010铁(Fe)(mg/L)≤0.1≤0.2≤0.3≤l.51.511锰(Mn)(mg/L)≤0.05≤0.05≤0.1≤1.01.012钢(Cu)(mg/L)≤0.01≤0.05≤1.0≤1.51.513锌(Zn)(mg/L)≤0.05≤0.5≤1.0≤5.05.014铝(Mo)(mg/L)≤0.001≤0.01≤0.1≤0.50.515钴(Co)(mg/L)≤0.005≤0.05≤0.05≤1.01.016挥发性酚类(以苯酚)(mg/L)0.0010.0010.002≤0.0l0.0117阴离子合成洗涤剂(mg/L)不得检出≤0.1≤0.3≤0.30.318高锰酸盐指数(mg/L)≤1.0≤2.0≤3.0≤101019硝酸盐(以N计〕(mg/L)≤2.0≤5.0≤20≤303020亚硝酸盐(以N计)(mg/L)≤0.001≤0.01≤0.02≤0.10.121氨氮(NH4)(mg/L)≤0.02≤0.02≤0.2≤0.50.522氟化物(mg/L)≤1.0≤1.0≤1.0≤2.02.023碘化物(mg/L)≤0.1≤0.1≤0.2≤1.01.024氰化物(mg/L)≤0.001≤0.01≤0.05≤0.10.125汞(Hg)(mg/L)≤0.00005≤0.0005≤0.001≤0.0010.00126砷(As)(mg/L)≤0.005≤0.01≤0.05≤0.050.0527硒(Se)(mg/L〕≤0.01≤0.01≤0.01≤0.10.128镉(Cd)(mg/L)≤0.0001≤0.001≤0.01≤0.010.0129铬(六价)(Cr6+)(mg/L〕≤0.005≤0.01≤0.05≤0.10.130铅(Pb)(mg/L)≤0.005≤0.01≤0.05≤0.10.131铍(Be)(mg/L)≤0.00002≤0.0001≤0.0002≤0.0010.00132钡(Ba)(mg/L)≤0.01≤0.1≤1.0≤4.04.033镍(Ni)(mg/L)≤0.005≤0.05≤0.05≤0.10.134滴滴涕(μg/L〕不得捡≤0.005≤1.0≤1.01.035六六六(μg/L)≤0.005≤0.05≤5.0≤5.05.036总大肠菌群(个/L)≤3.0≤3.0≤3.0≤10010037细菌总数(个/rnL)≤100≤100≤100≤1000100038总α放射牲(Bq/L)≤0.1≤0.1≤0.10.10.139总ß放射性(Bq/L)≤0.1≤1.0≤1.01.01.06.5～8.5地下水质量分类指标2.按埋藏条件分类的各类地下水特征含水层和隔水层所谓含水层是指储存有地下水并在自然条件或人为条件下，能流出水来的岩石，由于这种含水的岩石大多呈层状，所以叫做含水层，如砂层、砂卵石层等等。有些岩层虽然含水但几乎不透水或透水很弱，称为隔水层，如粘土、页岩等。隔水层通常可分两种：一为致密岩石，其中没有空隙，既不含水，也不透水；另一种是孔隙度很大，但孔隙直径很小，孔隙中存在的水绝大部分是结合水，在常压下不能靠重力自由流出，因此也不能透水。2.按埋藏条件分类的各类地下水特征含水层存在的条件：岩层有储水空间：即有孔隙、裂隙和溶隙等空隙。有储存和聚集地下水的地质构造：即下部要有隔水层托住重力水，并在水平方向上具有某种隔水边界，使之不致完全流失，水能在岩层空隙中保存住，从而形成含水层。亦即透水岩层与隔水岩层组合起来，才能成为含水层。如单斜岩层不利于地下水聚集和埋藏，只能是透水层。而向斜构造能大量聚集地下水。要有足够的水源，使储水空间能不断地获得补给，方能成为含水层。2.按埋藏条件分类的各类地下水特征是埋藏在离地表不深，包气带中局部隔水层上的重力水。上层滞水一般分布不广。季节性存在，雨季出现，干旱季节即告消失，其动态变化与气候及水文因素的变化密切相关。(1)上层滞水（perchedwater）上层滞水补给来源分布范围可利用性采矿影响2.按埋藏条件分类的各类地下水特征(2)潜水(groundwater)1）概念埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水。潜水在自然界分布极广，埋藏于第四纪松散沉积层的孔隙、坚硬基岩的裂隙及可溶岩的岩溶溶洞内。潜水面b-b‘潜水的自由表面;潜水埋藏深度h1潜水面至地表的距离;潜水含水层厚度M自潜水面至隔水层顶面的距离潜水位H潜水面上任一点的标高MHh12)潜水的特征补给：大气降水、凝结水、地表水分布：比较大，与补给区基本一致，潜水在自然界分布极广，埋藏于第四纪松散沉积层的孔隙、坚硬基岩的裂隙及可溶岩的岩溶溶洞内。性质：无压水运移：重力作用下高水位向低水位利用与防治：2.按埋藏条件分类的各类地下水特征(2)潜水3）潜水面形状在自然界中，潜水面的形状因时因地而异，它受地形、地质、气象、水文等各种自然因素和人为因素的影响。一般情况下，潜水面不是水平的，而是向着邻近洼地（如冲沟、河流、湖泊等）倾斜的曲面，这种曲面与地形有一定程度的一致性。只有当盆地或洼地中潜水集聚而潜水面呈水平状态时，则形成潜水湖。2.按埋藏条件分类的各类地下水特征(2)潜水3）潜水面形状潜水流潜水湖4）潜水等水位线图确定潜水流向：地下水的流向为垂直等水位线的方向,由高水位流向低水位。确定潜水埋藏深度：将地形等高线和等水位线绘于同一张图纸上，等水位线与地形等高线相交之点，二者高度之差即为该点潜水的埋藏深度。确定潜水的水力坡度：A、B两点间平均水力坡度为I＝(HA-HB)/L。潜水等水位线图确定潜水与地表水间的关系：确定引水和排水工程位置：如水井应布置在地下水流汇集的地方，排水沟(截水沟)应布置在垂直水流的方向上。(2)潜水5）潜水的补给、排泄、径流在天然条件下，潜水由大气降水获得补给，通过非饱和带渗入地下饱和带；地下水的补给也可以通过地表水体获得。饱和带的地下水以泉、溪流、湖泊、湿地和植物蒸发蒸腾等形式进行排泄。潜水的补给、排泄、径流潜水等水位线图练习潜水等水位线地形等高线8573BAC858075707873681km试求:(1)A、B、C点的潜水埋藏深度(2)A-B间的平均水力坡度。潜水等水位线图练习潜水等水位线地形等高线8573BAC858075707873681kmABCh1772IA-B=(78-73)/1000=0.005练习答案2.按埋藏条件分类的各类地下水特征（3）承压水（pressurewater)1）概念承压水是充满于两个隔水层间的重力水，又称为自流水。含水层补给区承压区（3）承压水美国黄石公园的间歇泉（由承压水排泄形成的上升泉）（3）承压水西藏羊八井热喷泉（由承压水排泄形成的上升泉）（3）承压水2）特征补给区排泄区承压区初见水位（H0）数值上等于含水层顶板标高。测压水位(静止水位,H)钻孔打穿含水层顶板，水位上升后稳定的水位标高。承压水头（hp）某点测压水位到初见水位的垂距。含水层厚度（M）含水层顶面与底面的垂直距离。H0HhpM补给区排泄区承压区（3）承压水3）承压水的形成条件-构造条件自流盆地断块构造岩性变化自流斜地水量、水质采矿危害（3）承压水4）承压水等水压线图1)确定承压水流向2)确定初见水位H03)确定测压水位H4)确定水力坡度I5)确定承压水埋藏深度h1=Z-H06)确定承压水头hp=H-H0试求右图中:①A、B、C三点的初见水位H0；②测压水位H；③承压水埋藏深度h1；④承压水头hp；⑤水力坡度I；承压水等水压线图ABC初见水位H019.72519测压水位H364337承压水头hp16.31818地表标高Z656964埋藏深度h145.34445水力坡度I0.080.050.053练习答案各类地下水的补给、排泄、径流关系小结：潜水、承压水的区别埋藏位置不同。潜水的补给主要是当地的大气降水和部分河湖水。承压水则是依靠大气降水与河湖水通过潜水补给的。潜水受重力影响，具有一个自由水面（即随潜水量的多少上下浮动），一般由高处向低处渗流。承压水受隔水顶板的限制，承受静水压力，有一个受隔水层顶板限制的承压水面和一个高于隔水层顶板的承压水位（即补给区和排泄区水位的连线）。承压水是由静水压力大的地方流向静水压力小的地方。小结：潜水、承压水的区别潜水埋藏较浅，受气候特别是降水的影响较大，流量不稳定，容易受污染，水质较差；承压水埋藏较深，直接受气候的影响较小，流量稳定，不易受污染，水质比较好。潜水以地面蒸发或出露为地表水和泉水的方式排泄；承压水则转化为潜水，主要以泉水的形式排泄。小结：潜水、承压水的区别钻到潜水中的井是潜水井。潜水井的水位一般应该是和当地的潜水位一致的，如过量抽取，潜水井的水位就会逐渐低于当地的潜水位，形成地下水漏斗区。打穿隔水层顶板，钻到承压水中的井叫承压井，承压井中的水因受到静水压力的影响，可以沿钻孔上涌至相当于当地承压水位的高度。在有利的地形条件下，即地面低于承压水位时，承压水会涌出地表，形成自流井。虽有上涌，但不能喷出地面者叫半自流井。3.按含水层空隙性质分类的各类地下水特征(1