第11章地下水.ppt

第十一章 地下水 一、概 述 1.地下水：是指赋存于地面以下岩石圈中的各种状态的水体。 地下水主要是由大气降水、冰雪融水、地面流水和海水、湖水等从地面渗入地下积聚而成，称为渗透水； 凝结水、古水、原生水 地下水是一种重要的矿产资源，它不仅是河水、湖水的重要来源，而且是工农业用水和饮用水的重要来源。 地下水的含量：大陆(地面以下深度在17km以上)地下水约有2372km3， 地下水的地质作用：地下水在其运动过程中对地壳表层的改造过程 二、地下水的赋存 地下水存于岩石(以及松散沉积物)的孔隙中，并在其中运动，固此岩石孔隙度的大小、形状、数量及连通情况，对地水的储量及运动特点有很大的影响。 1. 岩石的空隙及其中水的存在形式 1)岩石的空隙 岩石中空隙的体积(VP)与岩石体积(V)之比，称为空隙度(P)。其计算式为： 空隙的分类： 孔隙(发育于松散沉积物和碎屑岩中) 裂隙(发育于致密岩石中) 溶穴(发育于易溶岩石中) 2) 岩石空隙中水的存在形式 主要是以结合水与重力水的形式存在，此外,还有固态水和气态水 (2)重力水 在岩石较大空隙中存在的受重力影响而能运动的水，称为重力水。重力水参加水圈大循环，是人们利用的对象。 (3)气态水和固态水 在不饱和的岩石空隙中存在着气态水，随空气流动而流动，一般从气压高处向低处运移。 当岩石的温度低于OoC时，空隙中的液态水可以转变为固态水—冰。南极和高纬度的常年冻土区，岩层中蕴藏着大量的固态水。 2．不同埋藏条件下的地下水 1)包气带与饱水带 潜水：地表以下第一个稳定的隔水层之上的饱和带水。隔水层顶面即潜水的下界，潜水的上界为自由表面，称为潜水面。潜水面与地表面的形态具有相似性。 承压水：处于两个稳定的隔水层之间的地下水。它的运动受到上下隔水层的约束和水压的作用 。打井穿过上面的隔水层时，承压水就可向上涌出来 。 三、地下水的运动 1. 地下水的流动状态 1)渗流地下水沿岩石空隙的这种缓慢运动，称为渗流。其运动场所称为渗流场。 2)当重力水在岩石的狭小空隙中渗流时，受介质的吸引力影响较大，水的质点排列较为有序，水作层流运动。 3)当地下水在一些宽大的空隙中(溶洞或裂缝)流动时，受介质的影响较小，水的流速较大，水的质点呈无序地、互相混杂地流动，形成紊流。 4)地下水在渗流场内运动，当其运动要素(水位、流速和流向等)在一定时间内稳定不变时，则称为稳定流。 达西定律:地下水呈现层流运动时的基本规律，可以表示为： Q=KF h/ L =KFI V=KI (Q=FV ) 式中， Q ：渗流流量；F ：为过水断面； h ：水头损失；L：渗流长度； I ：水力坡度；K ：渗透系数。 V ：流速 渗透系数同渗流速度具有相同的因次。一般采用m/d或cm/s为单位。 渗透系数可定量地说明岩石的渗透性能。岩石的渗透系数越大，表明其透水性能越强。 渗流系数大于20m／d的岩石称为强透水岩，如粗砂与砾石层、裂隙粗大且贯通性好的基岩和溶穴发育的岩石 将渗透系数介于1━20m／d的岩石称为中等透水岩，如中一细砂、裂隙与溶穴发育中等的岩石； 将渗透系数介于1—0.001m／d的岩石称为弱透水岩，如粉砂、亚粘土、裂隙与溶穴连通性较差的岩石； 将渗透系数小于0.001m／d的岩石称为不透水岩石。 四、地下水的性质 1. 地下水的化学成分 地下水是溶有多种不同离子、分子、化合物和气体的溶液。除H20外，含量较多的离子主要是C1-、S04-、HC03-、Na+、K+、Ca2+和Mg2+等七种；较常见的化合物有Fe203和A1203；所含的气体成分主要有N2、02、CO2、CH4、H2S、Rn等。 2. 地下水的硬度 地下水中的Ca2+和Mg2+离子的浓度之和构成地下水的硬度。人们长期饮用过硬水对健康有害。硬水在工业锅炉中易生成锅垢，既费燃料，又可能引起锅炉炸裂。 3. 地下水的矿化度 地下水中所含各种离子、分子和化合物的总和，称为地下水的总矿化度，以g/L表示。可按矿化度将地下水分为： ●淡水1g/L ●微咸水1～3g/L ●咸水3～1