地下水分類及物理化學(xué)性質(zhì)

地下水的分類及物理化學(xué)性質(zhì)寶豐能源集團(tuán)丁家梁煤礦技術(shù)管理科授課人：王強(qiáng)專業(yè)：地質(zhì)工程地下水分廣義地下水：地表以下巖石空隙中的水(包氣帶、飽水帶中的水）狹義地下水：地表以下飽水帶巖層空隙中的水—重力水地下水分類：主要依據(jù)—含水介質(zhì)的類型（賦存空間）埋藏條件（賦存部位）含水介質(zhì)三類，埋藏三分，組合共分為9類一地下水分類煤礦水文地質(zhì)最關(guān)心地下水分類表abc1—隔水層；2—透水層；3—飽水部分；4—潛水位；5—承壓水測(cè)壓水位；6—泉（上升泉）；7—水井，實(shí)線表示井壁不進(jìn)水；上層滯水、潛水及承壓水上層滯水承壓水潛水埋藏在離地表不深、包氣帶中局部隔水層之上的重力水。這是包氣帶中唯一有實(shí)際利用價(jià)值的重力水1.1潛水與潛水含水層概念

潛水：地表以下，第一個(gè)具有自由表面的穩(wěn)定含水層中的重力水自由表面—即沒有隔水層限制，與大氣直接相通，除大氣壓強(qiáng)外不受其它力。穩(wěn)定含水層—指具有一定的空間連續(xù)性（范圍）以示區(qū)分上層滯水潛水含水層——賦存潛水的巖層1.2基本要素（專業(yè)術(shù)語(yǔ)）

潛水面潛水位潛水含水層-含水層厚度-潛水埋深-隔水層

潛水面大氣降水入滲蒸發(fā)

流向

泉潛水埋深

h1

潛水含水層含水層厚度

h

潛水位H基準(zhǔn)面1.3主要特征

A）潛水直接接受大氣降水和比它水位高的地表水的滲入補(bǔ)給；B）潛水面不承受靜水壓力；C）潛水的埋深因地而異，與水位、水量變化有關(guān)；D）在重力作用下，由高向底流動(dòng)，稱潛水流。潛水面的形狀含水層厚度增大等水位線由密變疏巖石顆粒由細(xì)變粗2承壓水與承壓含水層

2.1基本要素與特征

充滿于2個(gè)穩(wěn)定隔水層（或弱透水層）之間的含水層中的重力水，稱之承壓水。①承壓含水層②隔水頂板③隔水底板④承壓含水層厚度（M）⑤測(cè)壓水位線（面）：⑥承壓水頭-H⑦補(bǔ)給區(qū)⑧承壓區(qū)⑨排泄區(qū)⑩自溢區(qū)主要特征：（1）承受靜水壓（2）補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)不一致（3）動(dòng)態(tài)變化不顯著（4）其運(yùn)動(dòng)方式是在靜水壓力的作用下，以水交替的形式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)2.2地質(zhì)構(gòu)造條件與承壓水形成的關(guān)系

承壓盆地2.2.1按地下水的排泄方式開放型承壓盆地封閉型承壓盆地2.2.2根據(jù)地形與構(gòu)造的關(guān)系：正地形盆地負(fù)地形盆地2.3承壓斜地2.4等水壓線圖（1）判斷含水層巖性和厚度的變化

（2）確定測(cè)壓水位的埋藏深度和承壓水的水頭

（3）確定潛水與承壓水間的相互關(guān)系2.5承壓含水層的儲(chǔ)水與釋水問題：

承壓含水層的變化：在儲(chǔ)水與釋水時(shí)，含水層厚度是不變的，承壓含水層的儲(chǔ)水與釋水是如何進(jìn)行的？！彈性給水度μe

承壓含水層中當(dāng)測(cè)壓水位下降(或上升)1個(gè)單位，單位水平面積含水層柱體所釋放(或儲(chǔ)存)的水量測(cè)壓水位降低導(dǎo)致（1）含水層孔隙中水的壓力降低—水體積膨脹釋水，水的膨脹系數(shù)約為1/20000（2）孔隙水壓力降低，巖層顆粒間承受壓力增加—骨架被壓縮，當(dāng)顆粒不變時(shí)，骨架壓縮=空隙體積減?。ㄅ帕懈淖儯l(fā)生釋水（擠出來(lái)）水

這兩部水很有限，所以μe

很??；與重力給水度μd相比要小10-1~10-3承壓含水層的貯水系數(shù)與潛水含水層給水度的比較承壓水含水層潛水含水層承壓含水層的彈性給水度從理論上來(lái)看：彈性給水度是可以恢復(fù)的實(shí)際上彈性是有限恢復(fù)的越過含水層彈性范圍（限定），將產(chǎn)生一次性的變形—即永久性不可恢復(fù)的變形最終導(dǎo)致含水層的彈性給水與釋水能力降低承壓含水層的貯水系數(shù)與潛水含水層給水度的比較承壓水含水層潛水含水層在自然或?qū)嶋H條件下，潛水與承壓水的劃分也是相對(duì)的在復(fù)雜條件下，很難將某些含水層中的水劃定為潛水或承壓水幾個(gè)例子：山區(qū)基巖互層一個(gè)較厚的含水層一個(gè)封閉的含水層—潛水？

開采前—潛水含水層

開采后—承壓含水層3.潛水與承壓水的相互轉(zhuǎn)化例：潛水與承壓水的轉(zhuǎn)化二

地下水的物理性質(zhì)

包括溫度、顏色、透明度、氣味、味道、比重、導(dǎo)電性和放射性等。1.地下水的溫度地殼表層熱能來(lái)源：1.太陽(yáng)的輻射2.地球內(nèi)部的熱流地殼表層分帶（根據(jù)受熱的情況

）：1.變溫帶：受太陽(yáng)的輻射影響，地溫有季節(jié)、晝夜變化，下限深度1-2m。地下水溫度隨季節(jié)變化。2.常溫帶：不受太陽(yáng)的輻射影響，地溫變化很小，下限深度15-30m。地溫比年平均氣溫高1-2℃。3.增溫帶：受地球內(nèi)熱影響，隨深度增加地溫而有規(guī)律地升高。一般地溫梯度平均值為3℃/100m。2.地下水的化學(xué)成分1.1主要?dú)怏w成分

O2、N2、CO2、CH4、H2S意義：（1）說(shuō)明地下水所處的地球化學(xué)環(huán)境；（2）增強(qiáng)水對(duì)巖石的溶解能力。溶解氧多說(shuō)明地下水所處地球化學(xué)環(huán)境于氧化作用進(jìn)行；N2單獨(dú)存在，地下水處于封閉的還原環(huán)境；CH4、H2S指示還原環(huán)境；CO2來(lái)源于土壤，CO2多，地下水溶解碳酸鹽與對(duì)結(jié)晶巖進(jìn)行風(fēng)化作用的能力愈強(qiáng)。1.2主要離子成分

Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+原因：（1）元素豐度大；（2）在水中的溶解度大。礦化度高中低主要離子組分Cl-Na+K+；SO42-；HCO3-Ca2+Mg2+1.來(lái)源

低礦化度地下水中的主要成分來(lái)源于：（1）沉積巖(碳酸鹽)類和變質(zhì)巖(大理巖)的溶解；（2）巖漿巖的變質(zhì)作用；（3）巖漿巖的風(fēng)化溶解(鋁硅酸鹽礦物如鈣長(zhǎng)石)。中礦化度地下水中的主要成分(SO42-)來(lái)源于：（1）沉積巖類的溶解（石膏及其他硫酸鹽）；（2）金屬硫化物的氧化（黃鐵礦）；（3）人類活動(dòng)——酸雨（化石燃料的燃燒）。高礦化度地下水中的主要成分(Cl-Na+K+)來(lái)源于：（1）沉積巖類的溶解（鉀鹽、鈉鹽）；（2）巖漿巖的風(fēng)化溶解（鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石）（3）海水；（4）火山噴發(fā)；（5）人類活動(dòng)——Cl-是污染標(biāo)志。

3.其他成分

1.微量組分天然微量組分：Br(