水文地质第二章12

第二章地下水的储存与循环第一节地下水的储藏与岩石的水理性质一.岩石的空隙特性和地下水储存（一）岩石的空隙性随着岩石性质和受力作用的不同，空隙的形状、多少、连通性、分布具有很大差别空隙分为三类：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶隙粒状块团粒状柱状片状、层状1、孔隙松散岩石：孔隙体积的多少用孔隙度表示孔隙度：孔隙度（n)=孔隙的体积松散岩石的总体积X100%孔隙度的大小与下列几个因素有关（1）岩石的密实程度：岩石颗粒的排列方式（2）颗粒的均匀性（分选性）：颗粒大小越不均一，其孔隙度就越小（3）颗粒的形状（浑圆度）：松散岩石颗粒的浑圆度越好，空隙度越小（4）颗粒的胶结程度：当松散岩石被泥质或其他物质胶结时，其孔隙度就大大降低（5）粘土的孔隙度往往可以超过上述理论上最大孔隙度值，因粘土颗粒表面常带有电荷，在沉积过程中粘粒聚合，可形成直径比颗粒还大的结构孔隙，和发育有虫孔，根孔，干裂缝等次生孔隙。松散岩层孔隙度参考数值岩石名称砾石砂粉砂粘土孔隙度变化空间25%~40%25%~50%35%~50%40%~70%2、裂隙裂隙：固结的坚硬岩石，受地壳运动及其他内外地质应力作用下岩石破裂变形产生的孔隙称之裂隙裂隙岩石的空隙性用裂隙率（KT)表示岩石中的裂隙具有明显的不均匀性裂隙率（KT)=裂隙的体积岩石的总体积X100%3、溶隙溶隙：可溶岩中的各种裂隙，被流水溶蚀扩大成为各种形态的溶隙，甚至形成巨大溶洞，这种现象又称岩溶或喀斯特可溶岩层：石灰岩，白云岩，石膏，盐层在数量上常用岩溶率KK表示：岩溶率（KK)=空隙的体积可溶岩石的体积X100%溶隙溶隙具有在形状、大小等方面显得千变万化岩石中空隙连通性——空隙网络特点松散岩石中孔隙分布于颗粒之间，连通良好，分布均匀，在不同方向上，孔隙通道的大小和多少均很接近。赋存于其中的地下水分布与流动均比较均匀坚硬岩石的裂隙坚硬岩石的裂隙宽窄不等，长度有限的线状裂隙，往往具有一定的方向性。只有当不同方向的裂隙互相穿插，相互切割，相互连通时，才在某一范围内构成彼此连通的空隙网络。裂隙的连通性远较孔隙差、地下水相互联系较差。分布和流动往往是不均匀的可溶岩石的溶隙可溶岩石的溶隙是一部分原有裂隙与原生孔隙溶蚀扩大而成的，空隙大小悬殊，分布极不均匀。因此，赋存于可溶岩石的地下水分布与流动极不均匀（二）地下水的存在形式1.气态水气态水本身不能直接开采利用，亦不能被植物吸收2.吸着水吸着水：由于岩石颗粒表面分子引力和静电引力的作用，使水分子牢固地吸附在颗粒的表面，从而形成的极薄的一层水膜。这种吸附力达一万大气压，因此，也称为强结合水。特征不同于一般的水，厚度仅相当于几个水分子。水量少，不能被植物吸收3.薄膜水在紧紧包围着颗粒表面的吸着水层的外面，还有许多水分子也受到颗粒静电引力的影响，吸附着第二层水膜，称为薄膜水，又称为弱结合水；特征厚度可达几千个水分子其外层可以被植物吸收吸着水和薄膜水统称为结合水4.毛细管水毛细管水是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力，但受表面张力和重力作用，也称为半自由水特点：水只能垂直运动5.重力水重力水：指在包气带的非毛细管空隙中形成的能自由向下流动的水；特点：重力水只受重力作用的影响，可以传递静水压力，有冲刷，侵蚀作用，能溶解岩石。重力水是供水水文地质的主要研究对象冻土——青藏铁路、青藏公路、新藏公路等工程建设东北、西北基础工程建设6.固态水将在重力水面以上，岩石的空隙未被水饱和的地带称为包气带，将在重力水面以下，岩石的空隙被水饱和的地带称为则称为饱水带图2-4二.岩石的水理性质空隙中的重力水的多少如何评价？岩石的水理性质：是指空隙大小和数量不同的岩石与水作用，所表现出的容纳，保持，给水和透水性质容水性：指岩石能容纳一定水量的性能持水性：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。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。透水性：岩石允许水流通过的能力容水性容水性：指岩石能容纳一定水量的性能容水度是岩石中所容纳水的体积与岩石总体积之比容纳的水：结合水、毛细水、重力水容水度与孔隙度的比较容水度=容纳水的体积岩石总体积X100%孔隙度=孔隙的体积岩石的总体积X100%2.持水性持水性：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。保持的水：结合水、毛细水毛细持水度和分子持水度持水度=所能保持的水体积岩石总体积X100%3.给水性给水性：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。给出的水：重力水给水度=流出水的体积岩石总体积X100%4.透水性透水性：岩石允许水流通过的能力岩石透水性的强弱，首先取决于岩石空隙的大小（粘土），其次是空隙的多少及其形状，以及颗粒的分选程度。渗透系数（K）透水岩石——砂，砾石，卵石及裂隙或溶隙发育的坚硬岩石；半透水岩石——粉质粘土，粉土，黄土，裂隙与岩溶不太发育的坚硬岩石；不透水岩石——粘土，淤泥，裂隙与岩溶不发育的坚硬岩石*透水性的好坏是相对的1、自然条件下，孔隙度相对较大的岩石的特点有A、组成岩石的颗粒大小悬殊，颗粒形状规则B、组成岩石的颗粒大小比较均匀，颗粒形状规则C、组成岩石的颗粒大小悬殊，颗粒形状不规则D、组成岩石的颗粒大小比较均匀，颗粒形状不规则2、下列哪项不属于毛细水的性质（1）支持毛细水通常是越靠近地下水面处含水率越大（2）悬着毛细水是靠毛细管力作用而保持土壤上层空隙中的水（3）悬着毛细水所达到的深度随地表补给水量的增加而加大（4）毛细水受到毛细力作用，不受重力作用3、空隙中水分的存在形式及储存与岩土空隙的大小与多少密切相关，空隙越大，则：（1）重力水所占比例愈大（2）结合水所占比例愈大（3）重力水和结合水所占比例差不多（4）无法比较4、度量岩土容水性的指标为容水度，它在数值上一般等于：（1）孔隙度（2）持水度（3）给水度（4）田间持水度5、决定岩土透水性好坏的主要因素是：A、空隙的数量、形状B、空隙的数量、大小C、空隙的数量、大小和连通性D、空隙的数量、大小、形状和连通性6、下列哪项属于结合水的性质（）A、受到重力和毛细力的共同作用下可以运动B、受到重力和颗粒表面的电分子力的共同作用下可以运动C、受到重力和颗粒表面的电分子力的共同作用下不能运动D、受到毛细力和颗粒表面的电分子力的共同作用下不能运动第二节含水层和隔水层一、概述饱水带岩层按其透过和给出水的能力，可划分为：含水层：指能够透过并给出相当水量的岩层隔水层：不能透过并给出水，或透过和给出水的数量微不足道的岩石二.构成含水层的基本条件（一）岩层要具有能容纳重力水的空隙（二）有储存和聚集地下水的地质条件图2-5（三）具有充足的补给来源这三个条件缺一不可，但有利于储水的地质构造是最主要的划分依据含水层类型特征空隙类型空隙含水层地下水储存在松散孔隙介质中裂隙含水层介质为坚硬岩石，储水空间为各种成因的裂隙岩溶含水层介质为可溶岩层，储水空间为各种规模的溶隙埋藏条件潜水含水层含水层上面不存在隔水层，直接与包气带相连承压含水层含水层上面存在稳定隔水层，含水层中的水具承压性渗透性能空间变化均质含水层含水层中各个部位及不同方向上渗透性相同非均质含水层含水层的渗透性随空间位置和方向的不同而变化三.含水层的类型下列哪项论述是正确的：A、储存有水的岩层就叫含水层B、区分隔水层与含水层的标志为岩层是否含水C、含水层指储存有水并能给出大量水的岩层D、含水的数量很小的岩层为含水层