供水水文地质学ppt课件.ppt

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1、第2章地下水的储存与循环地下水储存地下水定义：埋藏于土壤岩石（岩土）的孔隙、裂隙和溶隙（统称空隙）中各种不同形态的水，统称为地下水。储存地下水的空隙岩土称为多孔介质。1．岩土中的空隙为地下水的储存场所和运移通道，因此空隙的大小、多少、联通状况和分布规律，对地下水的分布和运动有着重要影响。2.1地下水的储存与岩石的水理性质2.1.1岩石的空隙特征和地下水储存1．岩土中的空隙指标空隙分为三大类：松散岩土中的孔隙坚硬岩石中的裂隙可溶性岩石中的溶隙2.1地下水的储存与岩石的水理性质岩石的各种空隙1）孔隙式中，n~岩土的孔隙度

2、；V~包括孔隙在内的岩土体积；VP~岩土中孔隙的体积。衡量岩土内孔隙多少的重要指标是用孔隙度表示：VaVwVsVMaMwMsM土壤三相图VP松散岩土是大小不等的碎屑颗粒组成的。在颗粒或颗粒集合体之间普遍存在着孔状空隙，称为孔隙。岩土名称孔隙度（％）粘土45－55粉土40－50中、粗粒混合砂35－40均匀砂30－40细、中粒混合砂30－35砾石30－40砾石与砂20－35页岩1－10常见岩土的孔隙度孔隙大小的相关因素岩石的密实程度颗粒的均匀性颗粒的形状颗粒的胶结程度2）裂隙主要存在固结的坚硬岩石中。固结的坚硬的岩石，一般

3、不存在或只保留一部分颗粒间的空隙，而发育各种成因形成的裂缝状空隙，称为裂隙。裂隙按其成因可分为三种类型：风化裂隙成岩裂隙构造裂隙衡量裂隙的体积多少的指标以裂隙率KT表示，即式中，Vf~岩石中裂隙的体积；V~岩石总体积（包括裂隙在内）。可溶性岩石（如岩盐、石膏、石灰岩等）在地表水和地下水长期溶蚀下会形成空洞，这种空隙称为溶隙(穴)。衡量溶隙多少的定量指标称岩溶率KK式中，VK~岩石中溶隙的体积；V~岩石总体积（包括溶隙在内）。溶隙与裂隙比较，发育的规模十分悬殊，具有很大的不均匀性和空间上的差异性。3）溶隙地下水资源分类

4、表（单位：亿方/年）分布地区地下水类型地下水天然资源量占全国地下水资源（％）平原区孔隙水250329山区裂隙水417948岩溶水204023全国平原孔隙水主要补给项统计表（单位：亿方/年）降水渗入河流渗入渠道渗入灌溉回归量山区侧向补给总计156934536016960250364%13%14%7%2%100%2.岩土中的水的存在形式（1）岩石骨架中的水：结构水    是以（OH）-1、H+1或（H3O）+1离子的形式参加矿物晶格的“水”。如高岭石（Al4[Si4O10]（OH）3。结晶水以中性水分子（H2O）存在于矿物

5、中。如石膏（Ca[SO4]·2H2O）。沸石水沸石水是存在于沸石族矿物中的中性水分子。地下水泛指存在于地表面以下岩土空隙中的水体。存在于空隙中水有各种形态。2.岩土中的水的存在形式（2）岩土空隙中的水按其物理性质不同，形态可分为：液态水气态水固态水。是地下水重点研究的对象。地下水泛指存在于地表面以下岩土空隙中的水体。存在于空隙中水有各种形态。1）液态水根据水分子受力状况又可分为结合水、重力水和毛细水。结合水又可分为强结合水（吸湿水）和弱结合水（薄膜水）：①吸湿水（强结合水/吸着水）指由分子引力和静电引力将水分子吸附

6、在土壤颗粒表面的那一部分水，故土壤颗粒表面能吸附大气中的水分子，则称这部分水为吸湿水。指土粒表面吸湿水达到最大量后，土颗粒剩余的分子力和静电力还能吸附水分，在吸湿水外层形成的膜状液态水。②薄膜水（弱结合水）土壤颗粒土壤颗粒吸湿水薄膜水薄膜水的特点：薄膜水主要受分子引力和静电引力作用（为31～6.25大气压），与液态水的性质基本相似，在引力作用下能以湿润的方式，从水膜厚处向水膜薄处缓慢移动，即从土壤湿润的地方向干燥的地方运移，属于非饱和土壤水运动研究的范畴。当薄膜水达到最大厚度时的土壤含水量成为最大薄膜水含水量。多余的水分子

7、在重力和毛细管力作用下运动。结合水、重力水指土壤中主要受重力作用影响下运动的水分。既受重力作用又受毛管力作用；受重力作用而下渗，受毛管力作用而保持在孔隙中；可传递静水压力；可被植物吸收利用。③重力水重力水的特点：重力水：是受重力作用而能自由运动的那一部分水，具有一般液态水性质，如可以在重力作用下产生水流运动，能传递压力等，因此，重力水不易保持在土壤上层，是形成地下水的重要来源。毛管水按其是否与地下水潜水面有联系又分为：指依靠土壤中毛细管（一般指d<1mm的空隙称毛细管）的吸引力（毛管力）而被保持在土壤孔隙中的水分

8、。所受的吸力为6.25～0.08大气压。支持毛细水悬挂毛细水孔角毛细水④毛细水在地下水面以上，毛管水影响到的范围内称作支持毛管带或毛管水活动层，毛管水高度随土壤性质不同而不同。毛管上升水/毛管支持水从地下水面上升由毛管力吸附而存于土壤毛细孔隙中的水，故其与地下水有水力联系。毛细管悬着水支持毛管带地下