PPT《水文地质学》

水文地质学 第十二讲孔 隙水**孔隙水 地下水分类的复习:按储水介质,地下水可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水.

不同含水介质中的水的特征很不相同!孔隙介质主要指第四系松散沉积物中的孔隙网络,也指第三系尚未胶结的沉积物介质.就第四系沉积物而言,不同成因的孔隙介质,由于沉积时的水动力条件不同,则其岩性和地貌也呈现出不同的规律性的变化,从而决定了赋存其中的地下水的特征不同. * * OUTLINE 洪积扇中的地下水冲积平原中的地下水湖积物中的地下水黄土高原的地下水孔隙水分析实例 洪积扇中的地下水 百度百科:洪积扇由暂时性流水堆积成的扇形地貌.洪流一边侵蚀沟床、沟坡的同时也将大量的碎屑物质搬运到沟口或山坡低平地带,因流速减小而迅速堆积形成扇状堆积体,体积较大而坡度较小者称为洪积扇. * * * * 水动力特征及洪积扇的形成机制.在降水集中的山区,暴雨形成流速极大的洪流,沿着河槽或冲沟冲出山口,进入山前平原或盆地,水流不再受河槽的束缚,加之地形由陡变缓,集中的洪流转化为辨状的散流.流速决定能量,洪流能够携带大量(包括大颗粒物质)残积物、坡积物一起冲出山口,但当水的流速顿减,搬运能力也会急剧下降,洪流携带的物质以山口为中心呈扇形堆积,形成所谓的洪积扇.冲出山口的洪流,流速向外次第减慢,水流所携带的物质,随着地势和流速的变化而依次堆积,由洪流携带进而堆积而成的沉积物称为洪积物. 洪积扇中的地下水 * * 洪积扇的沉积特征扇的顶部多为砾石、卵石等大颗粒物质,沉积物不显示层理;

向外过渡为砾、砂为主,开始出现粘性土夹层,层理变得明显;

没入平原或盆地的部分则为砂与粘性土互层. 洪积扇中的地下水 洪积扇上部:蒸发是否强烈?地下水矿化度如何?地下水动态呢?洪积扇中部:透水性如何?蒸发作用和地下水的矿化度如何变化?没入平原部分:排泄形式?矿化度如何变化? * * 洪积扇的分带性由山口向平原,受水动力条件控制,洪积扇显示出良好的分带性:地貌上坡度由陡变缓,岩性上由粗变细;

决定了岩层的透水性由好变差,地下水埋深由深变浅,补给条件由好变差;

进而排泄去路由径流为主转化为蒸发为主,水化学作用由溶滤作用变为浓缩作用,矿化度由小变大,水化学类型随之变化(?),地下水位(动态)变化由大变小.一般规律:地表水动力条件分带、沉积作用分带、地貌与岩性的分带、地下水(补给、径流、动态、排泄、水化学)分带性. 洪积扇中的地下水 * * 洪积扇的分带性――也有例外在特定条件下(自然地理与地质作用背景),洪积扇中地下水也有特殊性.由于新构造运动的原因,隔水基底由于发生差异断块活动,近山处基地抬升,而远山处下沉.就会出现我国西北一些山前地区,洪积扇山前地带的潜水埋深比中带浅得多的情形.洪积扇中水化学分带也会受到气候条件的影响. 洪积扇中的地下水 冲积平原是由河流沉积作用形成的平原地貌.在河流的下游水流没有上游般急速,从上游侵蚀了大量泥沙到了下游后因流速不再足以携带泥沙,结果这些泥沙便沉积在下游.尤其当河流发生水浸时,泥沙在河的两岸沉积,冲积平原便逐渐形成. * * 冲积平原中的地下水 * * * * * * 由河流携带的物质在两岸堆积而成的沉积物称为冲积物.这里以黄河下游冲积平原为例郑州以上的中游地区:以粉土为主的黄土高原,黄河以侧向侵蚀及搬运作用为主.郑州以下,进入广阔华北平原,坡降变小,以堆积作用为主,河床不断淤积.形成地上河. 冲积平原中的地下水 * * 微地貌与岩性分带性在冲积平原上,近期古河道与现代河道地势较高,沉积颗粒较粗的砂,向外,随着地势变低,依次沉积砂质粉土、粉质粘土,在河间洼地的中部则堆积粘土.地下水分带:河道地势高、岩性粗、透水性好,有利于接受降水与地表水补给,地下水埋藏深,蒸发微弱,以溶滤作用为主,水质良好.河间洼地地势变低,岩性变细,渗透性变差,地下水变浅,蒸发增强,矿化度变大.本区的特殊情况:普遍存在咸水层,其移动对地下水水质有一定的影响. 冲积平原中的地下水 * * 地下水流动系统古河道与现代河道占据地势高位,形成地下水的势源,与相邻的河间洼地(势汇)形成局部地下水流动系统,与河间洼地中部(势汇)形成更大的流动系统.河道处地下水的下降运动,驱动咸水层下移,而河间洼地地下水作上升运动,推动咸水层上移,咸水层顶面往往可达地表.由于蒸发而造成土壤盐泽化. 冲积平原中的地下水 * * 冲积平原含水系统的特点 冲积平原中的地下水 * * 湖积物属于静水沉积,层理细密.在没有河流穿越湖泊时,由于波浪力是主要分选营力,岸边浅水处沉积粗粒物质,向湖心逐渐过渡为粘土.湖盆及其沉积受气候条件和构造运动的控制.潮湿气候下湖盆变大,干燥气候湖盆变小;

构造下沉时湖盆变大,构造下降趋缓或停顿时湖盆逐步淤积变小.湖相沉积随着湖盆的变化而变化,构造不断下沉,使湖盆不断接受粗粒物质,可形成分布广泛及厚度巨大的含水砂砾层.而气候的干湿交替及构造运动的下降与停顿交替,则使湖积物中砂砾层与粘土层的交替堆积.可形成多个被粘土层分隔的含水砂层. 湖积物中的地下水 * * 黄土的特点粉粒含量大于60%,富含钙质,多由易溶盐胶结,结构疏松.干燥时,具有较高的强度;

遇水,胶结物则溶解,强度急剧降低,具有湿陷性.黄土的渗透性特征垂直节理发育,多有虫孔、根孔等垂直向大孔隙.垂直渗透系数远大于水平渗透系数.随着埋藏深度增加,黄土中大孔隙明显减少,垂直渗透性降低.黄土高原地下水水量不丰富,地下水埋深较大,水质也较差. 黄土高原的地下水 * * 黄土高原的地貌特征黄土厚度大,结构疏松,易于被侵蚀.在新构造运动中地壳上升,在水流侵蚀下纵横的沟谷将黄土高原切割成丘陵地貌.原始地貌保持较好的规模较大的黄土平台称为黄土塬.长条形状的垄岗称为黄土梁.浑圆形的土丘称为黄土峁.黄土梁、峁之间的宽浅谷地称为杖地或撑地. 黄土高原的地下水 * * 黄土塬中的地下水及其特征黄土塬有较为宽阔的平台,切割较弱,有利于降水的入渗(入渗系数为5%~10%),而不利于排泄,水量较为丰富.地下水以塬为中心向四周辐射散流,以泉的形式在沟谷底部或相对隔水层顶部排泄.塬中心地下水埋深较浅(20-49m),四周埋藏较深(60-100m).矿化度也由中心到四周逐渐增大. 黄土高原的地下水 * * 黄土梁、峁地形切割强烈,不利于降水补给(入渗系数小于1%)与地下水赋存,峁梁之间的杖地或撑地赋存少量地下水,水质较差,水位较浅,可供少量居民用水或牲畜用水.另外,从东南―中部―北部,受气候(降水)条件的控制,地下水的矿化度随之升高. 黄土高原的地下水 * * 孔隙含水系统实例分析―河西走廊 * * 甘肃河西走廊石羊河流域属于内陆流域,石羊河水来源于南部祁连山北麓的河流(河水出山口后没入洪积扇,进入武威盆地,在扇群的溢出带出现一系列泉,泉水汇集而成石羊河).河流穿过红崖山水库再北流进入民勤盆地,山前也是洪积扇,大部分水流复入洪积扇,但水量已减少,大部分水以地下水的形式从洪积扇进入冲积物,继续向北运动,到达湖波沼泽地带.石羊河全长100km,流域面积约3000km2. 孔隙含水系统实例分析―河西走廊 * * 石羊河流域的沉积物是由两个系列沉积组成的,洪积物+冲积物;

石羊河流域的水流是统一的,都来自山区河流;

地表水与地下水之间存在相互转换关系;

沉积物的形成是连续的:洪积物―冲积物―湖积物,受地形、水的流速及水量的控制. 孔隙含水系统实例分析―河西走廊 * * 几点认识:沉积物的成因类型的变化是地形和水流状态改变的结果;

不同成因的沉积物的变化是连续的,赋存其中的孔隙水也是连续的;

处于干旱地区的石羊河流域由两个盆地构成,南部祁连山的地表水是其主要补给来源.流动过程中,地表水与地下水相互转化,地表水引用的多,则地下水则减少,二者是一个统一的整体;

两个盆地之间是上下游关系,上游用水多,则下游水量减少.这里,地表水、地下水、上游与下游的水同属于一个统一的地下水系统. 孔隙含水系统实例分析―河西走廊 * * 复习思考题 说明洪积物成因的水动力特征与洪积物物质分带特性的相互关系.说明洪积扇地形、岩性及地下水特征的分带性.说明冲积平原中的地下水流动系统.黄土渗透性的特点,黄土塬中地下水的特点.为什么说 石羊河流域,地表水、地下水、上游与下游的水同属于一个统一的含水系统 ? * * Any questions? 徐超c_axu@tongji.edu.cnTel:8621-65987079 ........