水文地质学基础PPT电子教案-第六讲 地下水类型.ppt
第六讲 地下水类型,Company Logo,11 地下水类型-裂隙水,11.1 裂隙水的特点,11.2 构造裂隙水,11.3 断层带的水文地质意义,11.4 裂隙介质的研究方法(略),Company Logo,11.1 裂隙水的特点,坚硬基岩受各种应力作用，产生不同类型的裂隙成岩裂隙（original fracture 如玄武岩的柱状节理）构造裂隙（tectonic fracture 断层裂带）风化裂隙（weathering fracture）分布较广的构造裂隙水的特点：分布不均匀 有的地方打井有水，有的地方无水水力联系不统一性 裂水含水系统的迭置与独立渗透的各向异性 KXKY 裂隙水的分类 脉状裂隙水（veiny water）层状裂隙水（stratiform water）成岩裂隙发育的，风化裂隙层,裂隙水特点,风化裂隙水,转下页,Company Logo,分布不均匀 有的地方打井有水，有的地方无水水力联系不统一性 裂水含水系统的迭置与独立渗透的各向异性 KXKY,裂隙水的特点、裂隙水含水系统,Company Logo,风化裂隙深度有限局部形成层状裂隙含水层动态变化大,风化裂隙水示意图层状裂隙水（局部性）,Company Logo,11.2 构造裂隙水,11.2.1 裂隙发育规律的控制因素岩石（层）力学性质受力后的破坏（脆，塑）结构（厚层，互层等）构造应力大小，应力频率，性质（张，拉）构造部位,层状破坏,层状受力,Company Logo,11.2.1 层状夹层脆性岩层裂隙发育特征,Company Logo,1-横裂隙;2-斜裂隙;3-纵裂隙;4-层面裂隙;5-顺层裂隙,11.2.1 层状岩层构造裂隙示意图,Company Logo,11.2.2 裂隙含水系统,是指一定范围内相互连通的不同级次的裂隙所构成的空隙网络裂隙级次：微小裂隙（原生和次生的）几十十几条/m 隙宽小中裂隙（顺层的）几条/m 隙宽达 几 mm大裂隙（巨裂隙）空间一定延伸，宽度大，正断层，1条/几米,中大裂隙,裂隙网络,Company Logo,11.2.3 不同级次裂隙的作用,作用微裂隙储水，裂隙率较大中裂隙连通作用，储水导水作用大裂隙传输地下水中起控制作用应用：矿坑基坑排水、洞室开挖文物保护、供水,Company Logo,11.2.4 裂隙渗流场与孔隙渗流场的比较,裂隙渗流场：等效多孔介质裂隙水运动平面图裂隙水运动剖面图裂隙水流动系统与孔隙水流动系统裂隙介质小结：(1)空隙网络是复合的树状结构(脉、枝、干构成)(2)打在脉上只能抽取或排出有限的水(3)打在干上才能抽取或排出大量的水,Company Logo,裂隙渗流场等效多孔介质,(a)-(c)平面等效(b)-(d)剖面等效,Company Logo,裂隙水流系统与孔隙水流系统的比较,裂隙水流系统孔隙水流系统,Company Logo,12 地下水类型-岩溶水,12.1 岩溶发育的基本条件,12.2 岩溶水系统的演变,12.3 岩溶水的特征,Company Logo,岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象对许多人来说是很神密的（含部分专业人员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出鬼末，有着积极的一面：济南泉城世界著名：蕴育滋养了该城文明与发展山西自北向南沿太行山脉的名泉：晋祠泉，娘子关泉，洪山泉，郭庄泉，广胜寺胜泉，龙子祠泉，是山西盆地的工农业发展的主要支柱广西桂林山水甲天下，奇特岩溶景观云南的路南石林，壮观与气势，让游人流涟忘返,第十一章 岩溶水（Karst water）,Company Logo,山水甲天下的桂林,九马山,烟雨漓江,塔山,象鼻山,Company Logo,岩溶水的奇特又使人无可耐何消积不利,华北的大多数煤层，下伏O2灰岩水承压水头之高，带来开采风险巨大云南、广西、贵州省岩溶山区，缺水严重，阻碍发展，生活赤贫现象岩溶区的库水渗漏，处理困难在基本建设中，地下施工，燧道施工困难重重,金沙江溪洛渡水电站库区 岩 溶 洞 穴,Company Logo,12.1 岩溶发育的基本条件,岩溶：是水与可溶岩发生化学作用和岩土机械破坏的结果（思考：与溶滤作用的不同与区别？）发育的基本条件（水与岩土两大类）1、可溶岩层的存在：碳酸盐岩：灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩；结构：豹皮灰岩，生物碎屑灰岩，厚层状，薄层状2、可溶岩必须透水裂隙发育（初始裂隙）岩溶系统断层发育决定了溶洞形成3、水具侵蚀性？从开放体系中的平衡（碳酸）过程来分析,Company Logo,开放体系中的方解石溶解的基本物理化学模式,水中碳酸平衡：H2CO3,HCO3-CO32-,CO2,CO2(eq),H2O,H2CO3,HCO3-,H+,CO32-,Ca2+,HCO3-,第一条途径：水与气,第二条途径：水与固,Company Logo,12.1 岩溶发育的基本条件,在上述模式中：第一条途径（水与气）增加 H+第二条途径则产生 CO32-结果：增加 Ca2+HCO3-CO2的参与是岩溶发育的另一重要前提，也是影响因素之 CO2来源：浅层大气与土壤层，深部来源尚无定论4.水的流动性 地下水的循环交替是岩溶发育的充分必要条件其作用：不断更替补充具侵蚀性的水；将溶解与侵蚀的物质带走-留下空洞（岩溶）二、影响因素（略）自学 P126-127,Company Logo,12.2.1 地下水流对介质的改造,过程水流愈来愈集中在少数通道中，少数通道则优先发展为溶洞介质改造过程也称为差异性溶蚀改造过程，其结果水流不断集中从而构造成为岩溶水系统地下河系化在这样的过程中，中后期伴随着机械破坏过程溶蚀破坏与失稳破坏-垮塌物质部分由水流携带而走大型溶洞形成中机械破坏起重要作用,岩溶洞穴形成,Company Logo,溶洞的扩张示意图,介质改造过程 差异性溶蚀 地下河系化,溶蚀破坏与失稳破坏-,Company Logo,12.2.1 地下水流对介质的改造,结果 1、介质改造愈强烈，机械破坏也愈强2、介质改造后，地下岩体中出现各种规模洞穴3、地表形成溶斗，落水洞以及各种规模的洼地，汇集降水4、介质导水能力增加，地下水位总体下降，水面以上岩体或洞穴失去进一步发展的水动力条件5、地下河系发生袭夺，河系归并，地下河系的流域不断扩大,Company Logo,12.2.2 岩溶水系统演变过程,与介质改造同步四个过程1、岩溶发育初期流动系统2、局部岩溶水系统形成3、岩溶水系统的袭夺4、统一的地下水河系的形成发育：垂直落水洞，溶斗，过水溶洞（无水）常年有水地下河道,演变过程图示,Company Logo,岩溶水系统演变过程,甲河,乙河,甲河,乙河,A)岩溶发育初期 B)局部岩溶水系统发育阶段,Company Logo,岩溶水系统演变过程,Company Logo,12.3 岩溶水的特征,岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统；演化初期快速发展停滞衰亡阶段；不同演化阶段的岩溶水具有不同的特征；岩溶水的运动特征岩溶水的补给、排泄与动态特征岩溶水系统的边界特征,Company Logo,12.3.1 岩溶水的运动特征,岩溶水系统空隙网络的强烈非均质的特性所决定：岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩溶裂缝和岩溶孔隙等 层流与紊流共生 有压与无压共存 运动方向的不同步（局部与整体不一致）缺乏统一的区域地下水水位,岩溶结构图示,运动特征图示,Company Logo,典型岩溶水系统结构概化图,土壤层,表层岩溶带,岩溶沟谷,地下河管道,岩溶漏斗,地表水系,由表层岩溶带、浅部的岩溶管道、岩溶洞穴、岩溶裂隙、岩溶裂缝和岩溶孔隙等多种岩溶空隙介质体组成的多重复合体系，具有高度的非均质性。,Company Logo,岩溶介质中的地下水流动,Company Logo,12.3.2 岩溶水的补给、排泄与动态,补给源 大气降水是岩溶水的主要、甚至是唯一的补给源，基本来自上边界的各种补给，但表现多种方式：补给条件：（1）面状补给或渗入式补给;（2）点状集中补给灌入式；入渗系数大（6080%南方，北方30%）（3）南方岩溶地下水与地表水常常互为一体，互为转换，相互补给。,Company Logo,12.3.2 岩溶水的补给、排泄与动态,排泄 北方岩溶水集中以岩溶大泉形式排泄；南方岩溶水主要以地下暗河、泉、基流形式排泄。,Company Logo,南方的岩溶地下河排泄成为地表水之源,Company Logo,12.3.3 岩溶水的动态,南方岩溶水系统的几个其他特征：不同地下河系统之间水位差异变化大，一般没有统一区域地下水位；补给资源与储存资源难以区分；地下河水量动态变化特征与地表水流具有很好的相似性；水位埋深变化很大常常出现“结构性”缺水。,Company Logo,结构性缺水,资源型缺水；水质性缺水；结构性缺水天然水资源丰富、但因地质结构导致地表常年性缺水,地下水位埋深大，地表水基本漏失,Company Logo,岩溶山区的分布的落水洞,Company Logo,岩溶水特征产生的若干问题,西南岩溶地区的石漠化远景,Company Logo,岩溶水特征产生的若干问题,Company Logo,岩溶水特征产生的若干问题,
