地下水资源 介绍(潜水层、承压含水层)

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所属分类:物理海洋

地下水资源 介绍(潜水层、承压含水层)

    根据地下埋藏条件的不同,地下水可分为上层滞水、潜水和承压水三大类。上层滞水是由于局部的隔水作用,使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水,通常所见到的地下水多半是潜水。当地下水流出地面时就形成泉。承压水(自流水)是埋藏较深的、赋存于两个隔水层之间的地下水。这种地下水往往具有较大的水压力,特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时,隔层中的土体要承受更大的水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时,强大的水压力就会使水体喷涌而出,形成自流水。现代工程中,承压水水压力对基坑的安全稳定性有很大影响,在深、超深基坑中,常需采取措施降低承压水水头高度。

 一、潜水层的含义

    潜水层是地表以下第一个稳定水层。潜水层有自由水面。潜水层以上没有连续的隔水层,不承压或仅局部承压。降水和地表水通过包气带下渗补给。

地下水资源 介绍(潜水层、承压含水层)

二、承压水层的含义

    承压水,充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水由于顶部有隔水层,它的补给区小于分布区,动态变化不大,不容易受污染。它承受静水压力。在适宜的地形条件下,当钻孔打到含水层时,水便喷出地表,形成自喷水流,故又称自流水。人们利用这种自流水作为供水水源和农田灌溉。但在工程中,承压水对基坑的安全稳定性有一定的影响,在地下含水层丰富、水位埋深较浅地区的超深、深基坑开挖过程中,常须降低承压水水压力。

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三、承压水形成原因

    形成承压水的埋藏条件是上下均有隔水层,中间是透水层,其次是水必须充满整个透水层。

    下面几种岩层组合,都可形成承压水:粘土覆盖在沙层上;页岩覆盖在砂岩上;页岩覆盖在溶蚀灰岩上;致密不纯的灰岩覆盖在裂隙、溶隙发育的灰岩上;致密溶岩覆盖在多孔溶岩上。

    承压水的形成与地质构造有密切关系,只要有适合的地质构造,无论是松散沉积物,还是基岩,都可形成承压水。最适宜于承压水形成的地质构造是向斜构造和单斜构造。

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四、承压水形成分类

    形成承压含水的地质构造主要有自流盆地和自流斜地两类。含有一个或多个承压含水层的向斜、构造盆地,称为自流盆地,如法国巴黎自流盆地、中国四川自流盆地 、澳大利亚大自流盆地。倾斜岩层的下端,由于构造错断或由于岩性变化,形成补给区与排泄区相邻而承压区在另一侧的自流斜地。受到隔水顶板的限制,承压水与大气圈和地表水圈的联系较弱,参与水文循环不如潜水积极,动态比较稳定。也不易遭受污染。绝大多数承压水来源于渗入水,是宜于饮用的淡水

    自流盆地有3个组成部分:补给区、承压区和排泄区。补给区在盆地边缘位置较高的地区。由于上面没有隔水层,水不具有承压性质,实际上这里的地下水是潜水。位置较低的边缘为排泄区,这里往往有泉水出露。承压含水层之上有隔水层覆盖的区段为承压区。

    斜含水层在下端因构造变动或岩性变化而使水流受阻,便构成自流斜地。

    含水层的构造封闭条件下也可能保留古老的、与沉积物同时形成的埋藏水(如四川盆地的地下卤水)。承压水含水层通常规模较大,资源具有多年调节性,但不如潜水那样容易补充恢复。 承压含水构造主要有自流盆地和自流斜地两类。含有一个或多个承压含水层的构造盆地自流盆地。澳大利亚大自流盆地,大浅碟形凹陷盆地。又称澳大利亚大盆地,其地下广布着承压水层。东部边缘大致以大分水岭西麓为界,地势较高,西、北、南三边较低。在澳大利亚古陆岩层上,覆盖着基岩不透水层、侏罗纪砂岩承压含水层和白垩纪页岩不透水层,露头在东部多雨地带,形成受水区。地下水流循含水层以每年11~16米的速度流向西部少雨地区。承压水通过钻井或天然泉眼涌出地表,自流盆地因此得名。

五、承压水含水层

    充满于两个隔水层之间的含水层中的地下水。典型的承压含水层可分为补给区、承压区及排泄区三部分。

    补给区含水层裸露,具有自由水面,实际上分布着潜水,可接受外界补给。 排泄区承压水通过上升泉和向浅部含水层越流等方式排泄。 承压区含水层所处的位置高程较小,充满着承受压力的水。当井或钻孔揭穿隔水顶板时,井孔中的水上涌到含水层顶面以上一定高度才停止下来。静止水面的高程即承压含水层的测压水位测压水位高出含水层顶面的距离为承压水的压力水头。在一定的地形地质条件下,测压水位高出地面,井孔喷发自流水,成为自流井

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六、承压水主要特征

1、承压性

    承压含水层的顶面承受静水压力是其基本特点。承压水充满在两个隔水层之间,补给区位置较高而使该处具有较高的势能,由于静水压力传递的结果,使其他地区的承压含水层顶面不仅承受大气压力和上覆岩土的压力,而且还承受静水压力,其水面不是自由表面。在承压水位高于地表时,可以沿天然或人工开凿的通道溢出地表,所以又称作自流水含水层没有被水所充满,有与潜水性质相似的自由水面,则称为层间无压水。

2、分区

    补给区位置一般较高,通过含水层出露地表接受补给(这里的水已变为潜水),水由补给区进入承压区,受隔水层限制,通过静水压力的传递,使含水层充满水,补给区往往小于分布区。

3、稳定

    由于上部隔水层的阻隔,承压水与大气圈及地表水的联系不如潜水密切,其水位、水量、水质等受水文、气象因素变化影响不显著,动态相对稳定。承压水不易受污染,一旦被污染后,则很难处理。另一方面,承压含水层分布范围较大,往往具有多年调节性,常被用作大型供水水源。

4、厚度

    不受降水季节变化的支配:承压含水层水量的增加或减少,表现为承压水位的升降变化,而含水层自身厚度变化较小。

5、水质类型

    承压水的水质淡水矿化度极高的卤水都存在,具备地下水的各种水质类型, 并有垂直或水平分带规律。

七、承压水与潜水的区别

    潜水的补给主要是当地的大气降水和部分河湖水。承压水则是依靠大气降水与河湖水通过潜水补给的。

    潜水重力影响,具有一个自由水面(即随潜水量的多少上下浮动),一般由高处向低处渗流。承压水受隔水顶板的限制,承受静水压力,有一个受隔水层顶板限制的承压水面和一个高于隔水层顶板的承压水位(即补给区和排泄区水位的连线)。承压水是由静水压力大的地方流向静水压力小的地方。

    潜水埋藏较浅,受气候特别是降水的影响较大,流量不稳定,容易受污染,水质较差;承压水埋藏较深,直接受气 候的影响较小,流量稳定,不易受污染,水质比较好。

    潜水以地面蒸发或出露为地表水和泉水的方式排泄;承压水则转化为潜水,主要以泉水的形式排泄。

钻到潜水中的井是潜水井。潜水井的水位一般应该是和当地的潜水位一致的,如过量抽取,潜水井的水位就会逐渐低于当地的潜水位,形成地下水漏斗区。打穿隔水层顶板,钻到承压水中的井叫承压井,承压井中的水因受到静水压力的影响,可以沿钻孔上涌至相当于当地承压水位的高度。在有利的地形条件下,即地面低于承压水位时,承压水会涌出地表,形成自流井。虽有上涌,但不能喷出地面者叫半自流井。

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原文始发于微信公众号(草根水利):地下水资源 介绍(潜水层、承压含水层)

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