3.承压水的补给和排泄
承压水的上部由于有连续隔水层的覆盖,大气降水和地表水不能直接补给整个含水层,只有在含水层直接出露的补给区,方能接受大气降水或地表水的补给,所以承压水的分布区和补给区是不一致的,一般补给区远小于分布区。另一方面,由于受隔水层的覆盖,所以受气候及其他水文因素的影响也较小,故其水量变化不大,且不易蒸发。因此,地下水的动态也是比较稳定的。
在接受补给或进行排泄时,承压含水层对水量增减的反应与潜水含水层不同。潜水获得补给时,随着水量增加,潜水位抬高,含水层厚度加大;进行排泄时,水量减少,水位下降,含水层厚度变薄。对于潜水来说,含水层中的水,不承受除大气压力以外的任何压力。承压含水层则不同,由于隔水顶底板的限制,水充满于含水层中呈承压状态,上覆岩土层的压力方向向下,含水层骨架的承载力及含水层中水的浮托力方向向上,方向相反的力彼此相等,保持平衡。当承压含水层接受补给时,水量增加,静水压力加大,含水层中的水对上覆岩土层的浮托力随之增大。 4.承压水的特征
承压水的特征包括如下几个方面。
(1)承压水的重要特征是不具自由水面,并承受一定的静水压力。承压水承受的压力来自补给区的静水压力和上覆地层压力。由于上覆地层压力是恒定的,故承压水压力的变化与补给区水位变化有关。当接受补给,水位上升时,静水压力增大,水对上覆地层的浮托力随之增大,从而承压水头增大,承压水位上升;反之,补给区水位下降,承压水位随之降低。
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(2)承压含水层的分布区与补给区不一致,常常是补给区远小于分布区,一般只通过补给区接受补给。
(3)承压水的动态比较稳定,受气候影响较小。 (4)承压水不易受地面污染。 5.承压水面
承压水面即承压水的水压面,简称水压面。它与潜水面不同,潜水面是实际存在的面,而承压水面是一个势面。水压面的深度并不反映承压水的埋藏深度。承压水面的形状在剖面上可以是倾斜直线,也可能是曲线型的。
承压水面在平面图上用承压水等水压线图表示。所谓等水压线图就是承压水面上高程相等点的连线图(图5-10)。如上所述,在承压区用钻孔揭露含水层时,承压水会上升到一定高度,承压水头系指从上覆隔水层顶板的底面到钻孑L中承压水位的垂直距离。
根据等水压线图可以确定承压含水层的下列重要指标: (1)承压水位距地表的深度; (2)承压水头的大小; (3)承压水的流向。 6.承压水与工程的关系
规模大的承压含水层是很好的供水水源;承压水存在建筑物地基内时,由于它的承压力,开挖基坑,可能使地基产生隆起和破坏。
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三、不同岩土介质中的地下水 (一) 孔隙水
孔隙水主要赋存于松散沉积物颗粒之间,是沉积物的组成部分。 1.洪积物中的孔隙水
洪流在出山口形成的洪积扇地貌反映了洪积物的沉积特征。
洪积物的沉积特征决定了其中的地下水具有明显的分带现象。洪积扇顶部,十分有利于吸收降水及山区汇流的地表水,是洪积物中地下水的主要补给区。此带地势高、潜水埋藏深、岩土层透水性好、地形坡降大、地下径流强烈、蒸发微弱、溶滤强烈,故形成低矿化度水,此带称为潜水深埋带或盐分溶滤带。洪积扇中部,地形变缓,沉积物颗
粒变细,岩层透水性变差,地下水径流受阻,潜水涌水而水位接近地表,形成泉和沼泽。径流途径加长,蒸发加强,水的矿化度增高,此带称为溢出带或盐分过路带。现代洪积扇的前缘即止于此带,向下即没人平原之中。溢出带向下,潜水埋深又略增大,蒸发成为地下水的主要排泄方式,水的矿化度显著增大,在干旱地带土壤发生盐渍化,此带称为潜水下沉带或盐分堆积带。 2.冲积物中的孔隙水
冲积物是经常性流水形成的沉积物。河流的上、中、下游沉积特征不同。河流的上游处于山区,卵砾石等粗粒物质及上覆的粘性土构成阶地,赋存潜水。雨季河水位常高于潜水位而补给后者,雨后潜水泄入河流。枯水期河流流量,实际上是地下水的排泄量。
河流的下游处于平原地区,地面坡降变缓,河流流速变小,河流以堆积作用为主,致使河床淤积变浅。古河道两侧岩性变细、地势变低、潜水埋深变浅、蒸发变强、矿化度增大,在干旱地区多造成土壤盐渍化。 3.湖积物中的孔隙水
湖积物属于静水沉积。颗粒分选良好,层理细密,岸边沉积粗粒物质,向湖
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心逐渐过渡为粘性土。 4.滨海三角洲沉积物中的孔隙水
河流注入海洋后流速顿减,且因其脱离河道束缚而流散,随着流速远离河口而降低,沉积物的颗粒粒径也变细,最终形成酷似洪积扇的三角洲。三角洲的形态结构可划分为三个部分:河口附近主要是砂,表面平缓,为三角洲平台;向外渐变为坡度较大的三角洲斜坡,主要由粉细砂组成,再向外为原始三角洲,沉积淤泥质粘土。 5.黄土中的孔隙水
在各类黄土地貌单元中,黄土塬的地下水源条件较好。
黄土梁、峁地区地形切割强烈,不利于降水入渗及地下水赋存,但梁、峁间的宽浅沟谷中经常赋存潜水,其水位埋深较浅,一般为十余米。
黄土中可溶盐含量高,且由于黄土分布区降水少,因此黄土中的地下水矿化度普遍较高。 (二) 裂隙水 1.裂隙水的含义
埋藏于基岩裂隙中的地下水称为裂隙水(fissure water)。岩石裂隙的发育情况决定地下水的分布情况和能否富集。
岩层中的裂隙常具有一定的方向性,即在某些方向上,裂隙的张开程度和连通性比较好,因而其导水性强,水力联系好,常成为地下水的主要径流通道;在另~些方向,裂隙闭合或连通性差,其导水性和水力联系也差,径流不通畅。因而,裂隙岩石的导水性具有明显的各向异性。 2.裂隙水的埋藏类型
裂隙水是山区广泛分布的地下水的主要类型,根据埋藏情况,可将裂隙水划分为面状裂隙水、层问裂隙水和脉状裂隙水三种。 (1)面状裂隙水
面状裂隙水埋藏在各种基岩表层的风化裂隙中,又称风化裂隙水(图5-12)。 (2)层间裂隙水
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埋藏在层状岩层的成岩裂隙和区域构造裂隙中的地下水称为层间裂隙水。其分布与一般岩层的分布一致,因而常有一定的成层性。在岩层出露的浅部,它可以形成潜水,当层间裂隙水被不透水层覆盖时,则形成承压水。
层问裂隙水在不同的部位和不同的方向上,因裂隙的密度、张开程度和连通性有差异,其透水性和涌水量也有较大的差别,具有不均一的特点。
层间裂隙水的水质,主要受含水层埋藏深度控制。浅部的含水层,地下水处
??于积极交替带中,水质为HCO3型;向下水交替减弱,逐渐过渡为SO24型;到深
部为Cl?型,总矿化度随深度的增加而增高。 (3)脉状裂隙水
脉状裂隙水埋藏于构造裂隙中,主要特征包括:
①沿断裂带成脉状分布,长度和深度远比宽度为大,具有一定的方向性; ②可切穿不同时代、不同岩性的地层,并可通过不同的构造部位,因而导致含水带内地下水分布的不均匀性;
③地下水的补给源较远,循环深度较大,
水量、水位较稳定,有些地段具有承压性(图5-13)。 3.裂隙水的富集条件
地下水富集区的形成,必须具备三个条件:①有较多的储水空间;②有充足的补给水源;③有良好的汇水条件。 4.裂隙水与工程的关系
(1)建筑工程遇到裂隙水,会引起地区的地下水条件突然变化,发生涌水事故; (2)裂隙水水量丰富,可作供水水源。山西汾河某城东为裂隙承压水,水头很大,可直接装管利用。 (三) 岩溶水
储存和运动于可溶性岩石的溶蚀洞隙中的地下水称为岩溶水(karst water)。岩溶水按埋藏条件,可以是潜水,也可以是承压水。赋存和运动于可溶岩的溶隙中的地下水称为岩溶水。
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