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水文地质学第四讲地下水的赋存*OUTLINE包气带与饱水带含水层、隔水层与弱透水层地下水的分类及特点各类地下水的相互关系与转化上层滞水*包气带与饱水带地表以下一定深度上,岩石中的空隙被水所充满,形成一个地下水面。以此面划分,地下水面以上的称为包气带;以下的称为饱水带。图3-1。包气带含有水吗?含有哪些水?Standardanswer:包气带从上到下可以划分为:土壤水带、中间带和毛细水带。包气带含有水。有气态水和液态水,其中液态水包括:毛细水、结合水、上层滞水和过路重力水。*包气带与饱水带包气带水的来源:大气降水的入渗,地表水的渗漏,通过毛细作用饱水带向上输送的地下水,地下水蒸发而成的气态水。包气带的液态水同时受毛细力和重力的共同作用。重力使水分向下位移;毛细力则将水分输送到含水量较低的空隙细小部位。包气带是饱水带与大气圈、地表水联系的必经通道,包气带又受大气圈状况(气象因素)的显著影响,因此研究和认识包气带及包气带水的性质有助于正确理解饱水带地下水的储存和运移规律。饱水带岩土空隙全部被液态水所充满,其中的水体是连续分布的,能够传递静水压力,在水头差的作用下可以发生连续的运动。*含水层、隔水层与弱透水层*含水层、隔水层与弱透水层岩石按照其渗透性(允许水透过的性质)可以划分为含水层和隔水层。含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。隔水层是指不能透过与给出水,或者透过与给出的水量微不足道的岩层。含水层与隔水层的划分是相对的,在一定条件下是可以互相转换的。在不同的情况下,所指的含水层与隔水层在涵义上是不同的。岩性相同、渗透性完全一样的岩层,在不同的地区可能会被看作含水层,或者隔水层;拟或在同一地区,在研究处理不同问题是,有时看作含水层,有时会当作隔水层。Exampleone:某一岩层能够给出的水量较小,对于水量多且需求大的地区,被视为隔水层;而对于水源匮乏且需水量不高的地区,这一岩层能够满足要求,就会被看作含水层。Exampletwo:对于渗透性较低的某一岩层,从供水的角度来讲,被看作是隔水层;而从防渗的角度,如大坝的防渗漏,就有必要将其视为含水层,对渗漏量进行计算。*弱透水层1940s,Jacob提出越流概念之后,打破了含水层与隔水层之间的绝对化分,认识到原来归入“隔水层”的一部分岩层,实际上是弱透水层。弱透水层是指那些渗透性相对差的、且能透过少量水的岩层。松散沉积物中的粘性土层,以及坚硬岩石中裂隙发育稀少的地层都可归为弱透水层。何谓越流?是指上下相邻的两个含水层之间在水头差的作用下,从一个含水层向另一个含水层渗透的现象。由于水头差一般较大,而且发生渗透的过水面积非常大,因此交换的水量也相当可观。*小结严格地讲,自然界不存在绝对不发生渗透的岩层,即不存在绝对的隔水层,只是其渗透系数非常小罢了!岩层是否透水,还取决于时间尺度。当所研究的水文地质问题的时间跨度非常大,任何岩层都是透水的。图3-2。在讨论时间尺度很大的水文地质过程时,流体能够穿过所有地层;从总体上说,地层具有水力连续性(Toth,1980)*地下水的分类地下水的概念存在广义与狭义之分广义的地下水(subsurfacewater)是指赋存于地面以下岩石空隙中的水。包括包气带中的水。狭义的地下水(groundwater)是特指赋存于饱水带岩层中的水。不涉及包气带的水。本课程是以广义地下水的角度进行分类。*