第二章 地下水的储存与循环1

第二章地下水的储存与循环2.1地下水的储存和岩石的水理性质2.1.1岩石的空隙特征和地下水的储存（一）岩石的空隙性空隙根据空隙的形状特征和发育岩类，空隙可分为三类：坚硬岩石中的裂隙松散岩石中的孔隙可溶岩石中的溶隙2.1.1岩石的空隙特征和地下水的储存孔隙：松散岩石颗粒或颗粒集合体间的空隙称为孔隙孔隙度：指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占总体积的比例孔隙度的影响因素：（１）颗粒的排列方式：立方体排列、四面体排列（２）颗粒的均匀性：正相关（３）颗粒的形状：球形最好（４）颗粒的胶结程度：反相关１孔隙（一）岩石的空隙性1孔隙Ａ：松散岩石的空隙度受多种因素影响，是多种因素相互制约的结果Ｂ：粘土的孔隙度（１）结构孔隙：粘土颗粒集合体形成的孔隙（２）次生孔隙：虫孔、根孔、干裂缝粘性土的孔隙度不仅取决于颗粒大小及排列，还要受到结构孔隙和次生孔隙的影响。因此，粘土的孔隙度往往可以超过理论上最大孔隙度值。通常情况下，砾石的孔隙度为25-40%，砂的孔隙度为25-50%，粉砂为35-50%，粘土则可以达到40-70%。2.1.1岩石的空隙特征和地下水的储存裂隙：固结的坚硬岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）在地壳运动和其它内外地质作用下发生破裂变形产生的空隙称为裂隙裂隙率：指某一体积岩石（包括裂隙在内）中裂隙体积所占总体积的比例裂隙的特征Ａ：裂隙是坚硬的岩石破裂后所产生的，所以，裂隙一般呈裂缝状Ｂ：岩石的性质差异很大，所以裂缝的长度、宽度、数量、分布，以及裂缝的连通性等，差异也很大，Ｃ：对于同一种岩石，受力状况不同，裂隙的发育程度也会有很大差别，有的部位裂隙率可能小于１％，有的部位可能达到百分之几十。不能一概而论２裂隙2.1.1岩石的空隙特征和地下水的储存溶隙：可溶岩中的各种裂隙，被流水溶蚀扩大而形成的各种形态的空隙，称为溶隙可溶岩：灰岩、白云岩、硬石膏、石膏、盐层岩溶率：指某一体积可溶岩石（包括溶隙在内）中溶隙体积所占总体积的比例溶隙的特征Ａ：形态和大小差别很大Ｂ：岩溶率的变化范围很大，从小于1%到百分之几十不等Ｃ：岩溶率的准确测定困难3溶隙4各种空隙之间的关系孔隙、裂隙和溶隙可同时存在必须构成空隙网络，才能成为地下水有效的储容空间和运移通道。不同的空隙，其空隙网络的特点不同：１）松散岩石－孔隙：其中的地下水的分布和流动性比较均匀２）坚硬岩石－裂隙：不均匀（原因：裂隙连通性差）３）可溶岩石－溶隙：不均匀（原因：溶隙大小悬殊、分布极不均匀）（二）地下水的存在形式矿物结合水地下水岩石空隙中的水重力水：供水对象沸石水结晶水结构水吸着水（强结合水）薄膜水（弱结合水）气态水毛细水固态水液态水（二）地下水的存在形式１结合水（absorbedwater,boundwater）（1）定义受分子引力和静电引力作用附着于固体表面，在自身重力下不能运动的水（2）类型强结合水：离固相颗粒表面非常近的水；弱结合水：离固相颗粒表面较远的水。（3）主要性质：１）不受自身重力支配２）不能传递静水压力３）粘滞性较大４）不能作为供水来源结合水与重力水表面引力—服从库仑定律，随固体表面的距离加大而减弱结合水与重力水２毛细水（capillarywater）（１）定义：储存于岩石的毛细管孔隙和细小裂隙之中，基本不受颗粒静电引力场作用的水（２）性质１）同时受表面张力和重力作用，且二者平衡２）只能垂直运动３）可以传递静水压力４）不能作供水来源3重力水（gravitationalwater;bulkwater）（１）定义：存在于岩石空隙中在自身重力影响下可以自由运动的水叫重力水。（２）性质：１）只受重力的影响２）可以传递静水压力３）重力作用下可以运动４）供水来源重力水是供水水文地质学研究的主要对象，也是勘察的主要对象（三）包气带与饱水带1、地下水面（水位）地下一定深度上，岩石中的空隙被重力水所充满，形成一个自由水面，即地下水面，以海拔高度表示称之地下水位（一般通过打井，地下开挖来确定）2、包气带与饱水带的概念地下水面以上称之为包气带，地下水面以下的地带称之为饱水带。包气带与饱水带地下水位2.1.2岩石的水理性质一、定义指岩石与水接触过程中,由于不同的岩石空隙的数量和大小不同而表现出来的控制水分活动的各种性质。包括：容水性、持水性、给水性、透水性二、水理性质1、容水性:指岩石容纳一定水量的性能,用容水度表示.容水度:岩石完全饱水时，所能容纳的最大水体积与岩石总体积之比（反映岩石最大含水能力）2.1.2岩石的水理性质容水度与孔隙度的关系一般情况下，容水度在数值上与孔隙度（裂隙率、岩溶率）相等，在如下情况下，二者不相等：具有膨胀性的岩石吸水后膨胀时，容水度孔隙度空隙不连通或某些空隙不能容水时，容水度孔隙度2、持水性：在重力作用下，岩石依靠分子引力和毛细力在其空隙中能保持一定水量的性能。用持水度表示岩石的持水能力——最大保持水分的能力持水度：饱水岩石在重力作用下释水，岩石中保持住的水体积与饱水岩石总体积之比。持水度包括毛细持水度、分子持水度颗粒越细，持水度越大3、给水性：各种岩石饱水后在重力作用下能自由排出一定水量的性能。用给水度来表示给水度：饱水岩石在重力作用下流出的水的体积与饱水岩石总体积之比。给水度＝容水度－持水度松散岩石颗粒越粗，给水度越大4、透水性：指岩石允许水流通过的能力。用渗透系数Ｋ来衡量１）反映岩土透过水的能力２）渗透系数是含水层最重要的水文地质参数之一３）其好坏是相对而言的决定岩石透水性的因素：１）岩石空隙的大小２）空隙的多少及其连通性３）颗粒的分选程度岩石据透水性可分为：透水岩石、半透水岩石、不透水岩石