地下水资源与环境整理.docx

地下水资源与环境整理韩杰Chapter1GroundwaterFundamentals三水转换:大气降水、地表水、地下水的转换。表征自然界的水循环。地下水的特点:空间分布广泛;时间上持续;含盐量略高;不容易受污染;更新时间长;含水层:指能够透过并给出相当数量水的岩土层。隔水层:指透过和给出的水量微不足道的岩土层。含水层和隔水层的划分是相对的。含水层的基本类型:按照埋藏条件分为:上层滞水含水层、潜水含水层、承压含水层;按照岩土渗透性在空间的变化情况分为:均质含水层、非均质含水层;地下水基本分类:按照岩土空隙类型分为:孔隙水、裂隙水、岩溶水;按照埋藏条件分为:包气带水(包括上层滞水)、潜水、承压水;孔隙度(porosity—n):孔隙体积(Vn)与包括空隙在内的土体积(V)之比;孔隙比(voidratio—e):孔隙体积(Vn)与土粒体积(Vs)之比;相关公式:V=Vs+Vnn=VnV=∆-γd∆×100e=VnVs=n1-nVs=Wd∆γd=WdVs+Vn=WdV式中:Vs为干土体积(solidvolume);∆为颗粒密度(particledensity);γd为干容重(bulkdensity);Wd为干土的质量;影响孔隙度大小的因素:颗粒大小(颗粒越细n越大)分选性排列方式容水度:岩土充分饱水时所能容纳的水体积与该岩土体积(包括空隙在内)之比。一般来说,容水度在数值上与其孔隙度相等。含水量:岩土实际含水多少的指标,包括:重量含水量:岩土孔隙中所含的水重量(Gw)与干燥岩土重量(Gs)的比值,即θw=GwGs;体积含水量:岩上含水的体积(Vw)与包括空隙在内的岩土体积(V)的比值,即θv=VwV;体积含水量与重量含水量的关系:θw=θv×γd;岩土的容水度与体积含水量之差值称为饱和差,体积含水量与容水度之比值称为饱和度。持水度(specificretention—Sr):饱和岩土在重力作用下排水之后,岩土中保持的水体积与包括空隙在内的岩土体积之比。又称为田间持水量(fieldcapacity)。给水度(specificyield—Sy或μ):饱和岩土在重力排水作用下释放出的水体积与包括空隙在内的岩土体积之比,故给水度等于容水度减去持水度:Sr+Sy=n渗透性:岩土允许透过的能力,其定量指标是渗透系数K。决定透水性好坏的主要因素是空隙大小。贮水系数(Storativity—m*):又称释水系数或储水系数,指面积为一个单位、厚度为含水层全厚度b的含水层柱体中,当水头改变一个单位时弹性释放或贮存的水量,无量纲。m*=Ssb。既适用于承压含水层,也适用于潜水含水层。导水系数(Transmisivity):是描述含水层出水能力的参数;水力坡度等于1时,通过整个含水层厚度上的单宽流量;亦即含水层的渗透系数与含水层厚度之积,T=KM。它是定义在一维或二维流中的水文地质参数。单位:m2/d。贮水率(Specificstorativity):指当水头下降(或上升)一个单位时,由于含水层内骨架的压缩(或膨胀)和水的膨胀(或压缩)而从单位体积含水层柱体中弹性释放(或贮存)的水量,量纲1/L。Ss=ρwg(α+nβ)式中:ρw为水的密度;g为重力加速度;α—elerationofgravity;n—孔隙度;β—pressibilityofthewater;贮水系数与储水度的关系:μ*=Ss×b其中b为含水层的厚度。包气带(zoneofaeration):从地标到地下水面的地带,自上而下可分为三部分:土壤水带(soil-waterzone):中间带(immediatevadosezone):毛细水带(capillaryzone):饱水带(zoneofsaturation):地下水面以下的地带。含水层的功能:地下水库、能源、储能、矿床、输水管道、过滤、埋置废液。潜水(unconfined):贮存在地表下第一个稳定隔水层之上,具有自由水面的含水层(潜水含水层)的水。承压水(confined):充满两个隔水层之间的含水层的水。弹性储存:承压含水层上覆岩土层的压力由含水层骨架与承压水共同承受,处于平衡状态。当承压含水层接受补给时,水量增加,静水压力增大,承压水对上覆岩土层的浮托力随之增大。此时,上覆岩土层有荷重产生的压力并未改变,为了达到新的平衡,需将含水层骨架原来所承受的一部分上覆岩土层的压力转移给水来承担。于是,水受到压缩,测压水位上升,承压高度加大。同时,含水层骨架因减压而空隙扩大,土层回弹。这样,承压含水层接受水量,是由水的压缩及含水层骨架之间的空隙扩大来储存在含水层中的。这就是承压含水层的弹性储存。弹性释放:当承压含水层排泄时而减少水量时,测压水位降低。这时,上覆岩土层的压力也无改变,为了恢复平衡,需将水少承受的那部分压力转移给含水层骨架承担。于是,骨