水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第十章_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

水文地質(zhì)學(xué)根底FundamentalsofHydrogeology石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院工程學(xué)院第十章孔隙水10.1洪積扇中的地下水10.2沖積平原中的地下水10.3洪積物中的地下水10.4黃土高原的地下水10.5孔隙含水系統(tǒng)實(shí)例分析

不同含水介質(zhì)中的地下水孔隙水裂隙水巖溶水按含水介質(zhì)的分類孔隙水主要賦存環(huán)境:賦存在松散沉積物中〔不同的沉積環(huán)境中形成不同類型的沉積物,其地貌形態(tài)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、顆粒粒度及分選等均各具特點(diǎn)〕??紫端闹饕x存部位:洪積物沖積物湖積物濱海沉積物黃土冰川沉積物

10.1洪積扇中的地下水洪積扇的概念:山區(qū)暴雨形成流速極大的洪流沿河槽流出山口,進(jìn)入平原和盆地,不再受河槽的約束,地勢(shì)突然轉(zhuǎn)為平坦,集中的洪流轉(zhuǎn)為辮狀散流,水的流速頓減,搬運(yùn)能力急劇降低,洪流所攜帶的物質(zhì)以山口為中心堆積成扇形,稱為洪積扇。形成:由山區(qū)集中的洪流流出山口堆積而成。分布:山澗盆地、山前平原地貌形態(tài):扇形、錐形〔即洪積扇、洪積錐、洪積裙〕CompanyLogo典型地區(qū)洪積扇的形成地形地貌地形高,陡〔扇頂〕地形低緩〔扇緣〕水動(dòng)力條件水流集中分散流速快〔高能區(qū)〕慢〔低能區(qū)〕山區(qū)平原扇頂

扇緣(前)

CompanyLogo

典型地區(qū)洪積扇沉積物的分帶性沉積物粒度粗〔礫,粗砂〕中砂細(xì)極細(xì)、粘土沉積特征分選差中等好山區(qū)平原扇頂

扇緣(前)

CompanyLogo地下水的特征具明顯的分帶性—賦存

透水性〔K〕好差水位埋深深淺漸深〔或承壓〕賦存〔深埋區(qū)〕〔溢流區(qū)〕〔下沉區(qū)〕山區(qū)平原扇頂

扇緣(前)

地下水賦存條件與特征—補(bǔ)給與排泄

補(bǔ)給

流動(dòng)交替

V大,交替快

V小,交替慢

排泄徑流排泄

蒸發(fā)排泄山區(qū)平原扇頂

扇緣(前)

CompanyLogo地下水賦存條件與特征—水化學(xué)

形成作用溶濾作用濃縮作用礦化度〔TDS〕低中高成分與類型HCO3SO4Cl山區(qū)平原扇頂

扇緣(前)

CompanyLogo地下水賦存條件與特征—?jiǎng)討B(tài)與均衡

動(dòng)態(tài)變幅大小均衡整體、統(tǒng)一的均衡區(qū)景觀〔環(huán)境〕缺水區(qū)泉,沼澤鹽漬化區(qū)山區(qū)平原扇頂

扇緣(前)

洪積扇上部:

砂礫石帶——粗大的顆粒直接出露地表,或僅覆蓋薄土層,有利吸收降水及山區(qū)匯流的地表水,主要補(bǔ)給區(qū)。潛水深埋帶——此帶地勢(shì)高,潛水埋藏深。鹽分溶濾帶——巖層透水性好,地形坡降大,徑流強(qiáng)烈。蒸發(fā)微弱而溶濾強(qiáng)烈,形成低礦化水。

潛水溢出帶——地形變緩、顆粒變細(xì),透水性變差,地下徑流受阻,潛水位接近地表,形成泉與沼澤而溢出。鹽分過(guò)路帶——徑流途徑加長(zhǎng),蒸發(fā)加強(qiáng),水的礦化度增高。地下水水位動(dòng)態(tài)變化小。洪積扇的前緣止于此帶。洪積扇中部:

潛水下沉帶——由于地表水的排泄及蒸發(fā),潛水埋深增大。潛水堆積帶——巖性變細(xì)、地勢(shì)變平,潛水埋深不大,干旱氣候下,蒸發(fā)成為主要排泄方式而水的礦化度增大,土壤常發(fā)生鹽漬化。洪積扇下部:地貌上坡度由陡變緩;巖性上由粗變細(xì);透水性由好到差;地下水位埋深由大而??;補(bǔ)給條件由好到差;由徑流為主轉(zhuǎn)化到以蒸發(fā)為主;水化學(xué)作用由溶濾到濃縮;礦化度由小到大,水化學(xué)類型產(chǎn)生相應(yīng)變化;地下水位的變動(dòng)由大到小。洪積扇地貌、巖性、地下水的分帶性:自然現(xiàn)象間相互聯(lián)系與相互依存的關(guān)系:

水動(dòng)力條件分帶→沉積作用分帶→地貌巖性分帶→地下水分帶。一般來(lái)說(shuō),洪積扇頂部通常潛水埋藏深度大,不利于取用地下水,故城鎮(zhèn)大多分布于溢出帶以上最利于取用地下水的地帶〔如華北很普遍〕。但西北某些山前地區(qū),洪積扇上部的潛水埋深往往反而比中部淺得多。原因——因新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使隔水基底呈現(xiàn)差異斷塊活動(dòng),近山處基底上升而遠(yuǎn)山處下落,使兩側(cè)地下水位形成跌水。特定地理地質(zhì)背景下,洪積扇中地下水的獨(dú)特性:西北某些新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響的洪積扇山前水位埋深

CompanyLogo10.2沖積平原中的地下水河流沉積物與洪積物相比:①經(jīng)常性水流作用的結(jié)果②河流是線狀或帶狀分布的,橫向與縱向差異大;在沖積平原區(qū)往往發(fā)育有多條河流,呈交織狀、發(fā)生改道且長(zhǎng)期作用

沖積平原砂層的幾何形態(tài)特征沖積物特征,從垂直河流橫向切剖面來(lái)分析CompanyLogo沖積平原中的河道變遷及砂層的幾何形態(tài)A-A,B-B橫切剖面砂層多為小透鏡體C-C,D-D縱向剖面砂層可以延伸很長(zhǎng)CompanyLogo鄭州黃河中下游剖面—水文地質(zhì)剖面

在沖積平原上,古河道與現(xiàn)代河道,地勢(shì)最高,沉積顆粒較粗的砂,向外,隨著地勢(shì)變低依次堆積亞砂土、亞粘土,在河間洼地的中心部位那么堆積粘土。由地勢(shì)較高〔堆積粗粒沉積〕的現(xiàn)代與近代古河道,到地勢(shì)低洼〔堆積粘性土〕的河間洼地,顯示著良好的微地貌—巖性—地下水分帶。古河道河間洼地CompanyLogo古河道——河間洼地:地形與巖性古現(xiàn)代河道—河間洼地地形高—低巖性〔粒度〕粗—細(xì)現(xiàn)代河道河間洼地古河道CompanyLogo古河道——河間洼地:地下水賦存、補(bǔ)給與排泄地下水埋深

深—

補(bǔ)給條件好—

排泄徑流—

蒸發(fā)排泄現(xiàn)代河道河間洼地古河道CompanyLogo古河道——河間洼地:地下水化學(xué)特征水化學(xué)作用溶濾作用濃縮作用水型HCO3Cl礦化度〔TDS〕TDS低TDS高現(xiàn)代河道河間洼地古河道

10.3湖積物中的地下水沉積類型:

靜水沉積沉積特點(diǎn):顆粒分選良好,層理細(xì)密,岸邊淺水處沉積砂礫等粗粒物質(zhì),向湖心逐漸過(guò)渡為粘士。含水層特征:主要含水層的砂礫,展布廣、厚度大(單層厚度可達(dá)10Om以上),剖面上為層狀或延伸遠(yuǎn)的長(zhǎng)透鏡狀。隨著沉積物形成時(shí)湖盆規(guī)模、氣候、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等不同,砂礫含水層的規(guī)模不等。巖性分布特征:靜水沉積,分選良好,層理細(xì)密,自岸邊向湖心顆粒由粗變細(xì)。地下水特征:沿湖岸分布有砂堤,常埋藏有潛水;向湖心過(guò)渡,以細(xì)粒淤泥質(zhì)粘土沉積為主,夾有薄層細(xì)砂或中砂的透鏡體可儲(chǔ)存賦水性較差的承壓水,水質(zhì)不好,有淤泥臭味;河流入湖口的三角洲沉積物,常含有水量豐富的地下水,既有潛水,也有淺層承壓水。10.4黃土高原的地下水黃土是特定地質(zhì)歷史時(shí)期的沉積物在我國(guó)西北部廣泛、大面積分布,西北部地區(qū)又是我國(guó)干旱半干旱氣候區(qū),水資源嚴(yán)重匱乏,根本上無(wú)常年性河流〔地表水〕,地下水水量也不豐富。賦存于黃土孔隙與裂隙中的地下水是當(dāng)?shù)厝嗣裆畹闹饕础|S土特征:厚度大,結(jié)構(gòu)疏松,粉土含量大于60%,含鈣質(zhì)結(jié)合,呈棕黃,微紅,棕黑色。黃土形成時(shí)期:第四紀(jì)中、下更新世〔Q2與Q3黃土〕黃土發(fā)育垂直節(jié)理,且多蟲孔、根孔等以垂向?yàn)橹鞯拇罂紫?。故黃土的垂向滲透系數(shù)常比水平方向大幾倍到幾十倍。甘肅黃土滲水試驗(yàn)結(jié)果:

垂向K=0.19-0.37m/d,水平方向。隨著埋藏深度加大,黃土中大孔隙減少,滲透性明顯降低。CompanyLogo黃土地區(qū)的地貌形態(tài):塬、梁峁,黃土杖〔撐〕地

黃土塬

黃土梁

黃土杖地

CompanyLogo山西黃土地區(qū)實(shí)景照片右上黃土杖地左下黃土塬、梁右下黃土塬上CompanyLogo黃土高原的地下水特征黃土塬

黃土梁

黃土杖地

塬中—塬邊〔杖地〕水位埋深中—大—較小補(bǔ)給有利于—不利于排泄弱—較強(qiáng),強(qiáng)水化學(xué)溶濾—濃縮礦化度中—礦化度大有利打井取水區(qū)為塬中心,或邊坡地帶10.5孔隙含水系統(tǒng)實(shí)例分析

上面分別討論了不同成因類型沉積物中的孔隙水,實(shí)際上,同一時(shí)期同一水流系統(tǒng),隨著沉積環(huán)境遞變,可在不同部位形成不同成因類型的沉積物,而其中組成含水層的粗粒物質(zhì),連續(xù)分布,賦存其中的水具有密切聯(lián)系,構(gòu)成統(tǒng)一的孔隙含水系統(tǒng)。甘肅河西走廊石羊河流域:屬內(nèi)陸流域,上游河流來(lái)自南部祁連山的北麓,其中較大者為古浪、黃羊等8條,向北流出山口,大局部河水滲入洪積扇中,此時(shí)已進(jìn)入武威盆地的范圍。在武威以北為扇群邊緣,在扇群的溢出帶出現(xiàn)了一系列泉群,就是這些泉聚集成為石羊河,向北流至現(xiàn)在的紅崖山水庫(kù)中。再北流,又進(jìn)入民勤一湖水盆地,山前也是洪積扇堆積,河水復(fù)滲入扇中,但是由于水量較武威盆地小,在扇緣僅形成不多的泉水,大局部水以地下水的形式,從洪積物中進(jìn)入沖積物向北運(yùn)移,到達(dá)以北的湖泊沼澤地帶,一局部水以泉的形式進(jìn)入湖泊中,絕大局部消耗于蒸發(fā)。石羊河全長(zhǎng)達(dá)100余Km,流域面積約300Okm2。第一個(gè)系列:武威盆地中的沉積,南部為單層厚度巨大的卵礫石,最厚者可達(dá)40Om,為洪積物。這一地段,地表不存在常年性河流,只在洪水季節(jié)地表出現(xiàn)暫時(shí)性水流。溢出帶的泉群在地表匯流成為石羊河。但其真正的源頭是來(lái)自祁連山的河流,只是經(jīng)過(guò)滲入洪積扇變?yōu)榈叵滤?再以泉的形式出露聚集成為地表水流的復(fù)雜過(guò)程而已,在這一轉(zhuǎn)化過(guò)程中,有相當(dāng)一局部水流在地下由洪積物進(jìn)入沖積物。這就是武威盆地其他地段地下水的來(lái)源。石羊河流域的沉積物—兩個(gè)沉積系列:洪積、湖積第二系列:在盆地的低洼部位出現(xiàn)湖泊沉積,河道切穿紅崖山之后,進(jìn)入民勤盆地。沉積物成因類型的變化仍然和武威盆地一樣,先是洪積,再為沖積,最后為湖泊沼澤沉積,只是其規(guī)模較小,這是水量較小的結(jié)果。以上討論可知:影響沉積物成因類型不同的直接原因是地形和地

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