6水文地质学-地下水储存与循环

水文地质学地下水储存与循环地下水赋存于地下岩土空隙中的水。自然界水的分布自然界的水，以气态、液态、固态形式，分布于地球的大气圈、水圈、岩石圈中。大气水：分布于大气圈中的水。地表水：分布于水圈中的水。地下水：分布于岩石圈中的水。自然界水的体积：14×108km3，占地球体积1％。特别说明：广义的水圈是指地球上含有水的整个空间。地下水的来源与循环地下水的来源【补给】大气降水。冰雪融水。地表水。沉积物夹带水。深部来源水。含水层之间补给。人工补给【回灌】。地下水的循环地下水参与全球水循环。渗透地下水大气水蒸发降水渗透渗透地表流水冰雪融水海洋水湖泊水水库水河流渗透地下水的排泄途径以泉的形式排泄。向地表水的排泄。以蒸发的方式排泄。不同含水层之间的排泄。人工排泄【抽取地下水】。以火山热液、喷气的形式排泄。通过植物体液循环排泄。地下水的径流地下水在岩土空隙中的流动过程。曲折而复杂的渗流通道紊流层流颗粒形状颗粒堆积程度颗粒分选性岩石或地层颗粒结构影响地下水径流地下水径流的成因大气降水、地表水等，通过包气带下渗，补给含水层而成为地下水；地下水，又在自重力作用下由高水位处向低水位处渗流【潜水】、或在自承压力作用下由高水压处向低水压处渗流【承压水】，并以泉的形式排出地表或直接补给地表水；如此反复循环。这就是地下水径流的根本原因。地下水径流的影响因素含水层的空隙性。地下水的埋藏条件，如潜水、承压水。气候条件。地下水的补给量。地形的坡度与高度、含水层的产状，直接影响潜水的径流。地下水的承压大小，直接影响承压水的径流。地下水的化学成分与含悬浮物，影响地下水的重度和粘滞性，从而影响地下水的径流。人为因素，多种工程活动，如修建水库、农填灌溉、矿坑排水、深井注水、抽取地下水等，影响地下水的径流。地下水的补给、径流、排泄之间转化地下水的补给、径流、排泄之间密切联系、相互转化，形成地下水循环的完整过程。当自然条件发生改变时，地下水的径流方向与流量、补给区与排泄区、补给量与排泄量等，可以发生转化，甚至补给区变成排泄区、排泄区变成补给区。自然条件改变，如河流改道与河床抬升、海进与海退、湖泊与沼泽蜕化、地壳升降与分水岭改变等，可以引起地下水的补给、径流、排泄之间转化。人类工程活动，如修建水库、开挖渠道、引水灌溉、矿区排水、人工开采、深井注水、抽取地下水等，可以引起地下水的补给、径流、排泄之间转化。含水层与隔水层含水层：能够给出并透过相当数量地下水的地层。构成含水层的条件，一是地层中含有空隙且充满足够数量的地下水，二地下水能够在地层空隙中运移。隔水层：不能给出并透过地下水的地层，或地层给出与透过地下水的数量微不足道。构成含水层的条件具有容纳地下水的空隙条件。具有储存与聚集地下水的地质条件，如地形坡度、渗流通道、隔水层等。具有充足的补给水源。地下水存在形式气态。液态。固态。孔隙水。裂隙水。溶隙水。毛细水。自流水重力水。地下水埋藏类型包气带水。上层滞水。饱和带水。潜水。承压水。包气带水：潜水面以上且充分包气地带的地下水，水量小、含水层不饱和且直接与大气连通，包括土壤水、沼泽水、上层滞水、风化壳中季节水，主要补给源为地表径流、次之为潜水及沉积物夹带水，主要特征为易被污染、动态极不稳定，并且受控于气候条件且随季节变化大，雨季水量多、旱季水量少或干涸。上层滞水：包气带中位于局部隔水层上的地下水，主要补给源为地表径流、次之为潜水及沉积物夹带水，随季节变化且易被污染。饱和带水：潜水面以下且直接与大气连通地带的地下水，含水层饱和，主要补给源为地表径流、次之为承压水及沉积物夹带水，随季节变化且易被污染。潜水潜水：第一隔水层之上且具有自由水面的重力水。潜水主要存在于第四纪松散沉积层中，沉积岩、岩浆岩、变质岩的空隙中也有分布。潜水因大气压、气候、季节、地形、地质构造、含水层透水性、隔水层顶板形状、补给源、植被、人为因素不同而明显变化，主要表现为潜水的水位、埋深、水面、水温、物理性质、化学成分、水量等的动态变化。潜水春、夏多雨季节，潜水位上升、水量增大。秋、冬少雨季节，潜水位下降、水量减少。潜水的水温也随季节有规律变化。潜水的水质易被污染，尤其是环境灾变或突变、排污、过量开采、工程活动等。潜水流动方向上，含水层透水性增强。含水层厚度较大处，潜水面较平缓。隔水层顶板隆起处，潜水层厚度减小。潜水面接近地表，可以形成泉。若河流与潜水层有水力联系，河水可补给潜水、潜水也可补给河流。河流中、上游一般为潜水补给河流，下游为河水补给潜水。深层地下水位较潜水位高，深层地下水补给潜水。潜水可直接流入地表水体。河流中、上游，潜水可直接流入河流。河流下切较深，潜水也直接流入河流。干旱地区，潜水靠蒸发排泄。地形有利时，潜水以泉的形式出露地表——排出。700600450500350250400700150600400150250350500ABC等水位线等高线潜水等水位线图A点与B点水力坡度？C点潜水位埋深？承压水承压水：位于相邻两个隔水层之间且承受一定压力的地下水【非重力水】，也称为自流水。含水层的透水性愈好，压力愈大，人工开凿后能够自流到地表。承压水不受气候影响，动态较稳定，不易被污染。承压水的形成与地质构造、沉积条件关系密切。适宜形成承压水的地质构造大致有两种：一是构造盆地【自流盆地】；另一是单斜构造【自流斜地】。同一地区自流盆地或自流斜地，可埋藏多个承压含水层，各具有不同的稳定水位、不同的水力联系，主要取决于地形与地质构造之间关系。补给区承压区排泄区自流盆地承压区补给区排泄区自流斜地承压水若地形与构造一致【正地形】，下部含水层压力高、并可补给上部含水层。若地形与构造不一致【反地形】，上部含水层压力高、并可补给下部含水层。承压含水层直接出露地表，便形成潜水，依靠大气降水补给。若承压含水层的补给区出露于地表水体附近，补给源便是地表水体。若承压含水层与潜水含水层有水力联系，潜水也可能成为补给源。承压水承压水的径流主要决定于补给区与排泄区的高差及其距离、含水层的透水性。一般说来，补给区与排泄区的距离短、水位差大且含水层的透水性良好，承压水的径流条件便好。相反，若补给区与排泄区的距离较远、或水位差较小、或含水层的透水性较差，则承压水的径流条件便差、循环交替就缓慢。承压水承压含水层被河流切割，承压水以泉的形式排出。断层切割承压含水层时，可能存在两种情况：一是承压水沿断层以泉的形式排泄；另一是种断层同时切割几个含水层，致使各含水层建立水力联系，压力高的承压水便补给压力低的含水层。补给区承压区排泄区正水头负水头承压水层厚度700600650500550450400700350600400350250350500ABC等水压线等高线承压水等水压线图DA点与B点水力坡度？C点和D点水头？泉泉：地下水的天然露头，属于地下水的主要排泄方式之一。泉的实际用途很广，水量丰富、动态稳定的泉可作供水水源，含碘、硫等元素的泉可作医疗、保健之用，此外研究泉对了解地质构造、地下水等有极大意义。泉往往出露于山麓、河谷、冲沟等地形低洼地带，平原地区出露较少；有的泉出露后直接流入河流或湖泊中，水流清澈【泉出露的标志】；在干旱季节，周围草木枯黄，但是泉的附近却绿草如茵【泉出露的标志】。泉依据补给源的类型，泉可以分为承压水泉、潜水泉及上层滞水泉三类。依据出露的原因，泉可以分为侵蚀泉、接触泉及断层泉三类。依据泉水的温度，泉可以分为冷泉、温泉两类。潜水泉：又称为下降泉，主要靠潜水补给，动态较稳定，有季节性变化规律。承压水泉：又称为上升泉，主要靠承压水补给，动态稳定，年变化不大，一般分布在自流盆地和自流斜地的排泄区、构造断裂带上。上层滞水泉：主要靠上层滞水补给，动态不稳定，随季节不同而变化，干旱、枯水季节泉断流，梅雨、丰水季节泉出露。泉侵蚀泉：河谷、冲沟向下切割、侵蚀含水层，地下水涌出地表形成泉。接触泉：当侵蚀切割含水层的隔水层底板时，迫使地下水从含水层与隔水层之接触处出露形成泉。断层泉：由于断层作用使含水层被隔水层阻挡，地下水沿断层上升形成泉。冷泉：泉水温度相当于或略低于当地年平均地温，大多数由潜水补给。温泉：泉水温度高于当地年平均地温，大多数由深层自流水补给。温泉起源于岩浆热液和深部热流对地下水的加热。地热电站地热发电原理课后自学内容岩土的水理性。含水层的类型。地下水径流的成因及其影响因素。复习思考题地下水的基本概念？地下水的存在形式？岩土的水理性？含水层与隔水层的基本概念？构成含水层的基本条件？含水层的类型？什么是包气带水？包气带水的基本特征？上层滞水的基本概念、主要特征？复习思考题潜水的基本概念、主要特征？承压水的基本概念、主要特征？承压水的形成条件（含自流盆地、自流斜地）？自然界（地球）水的分布？地下水的补给源？地下水的排泄途径？地下水的径流过程、径流成因、径流影响因素？地下水补给、排泄、径流之间转化关系？谢谢！TheEnd