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地下水的儲存與分類

作者:煤礦安全生產網 2006-09-25 16:20 來源:煤礦安全生產網
一、地下水的儲存空間與岩石的水理性質(一)含水層和隔水層地下水的儲存空間是岩石的空隙,它可分為孔隙、裂隙和溶隙三類。自然界中的岩石都有大小不等、數量不一的空隙,都有一定的含水能力。但是,所謂含水層是指儲存有地下水並在自然條件或人為條件下,能流出水來的岩石,由於這種含水的岩石大多呈層狀,所以叫做含水層,如砂層、砂卵石層等等。有些岩層雖然含水但幾乎不透水或透水很弱,稱為隔水層,如粘土、頁岩等。實際上,含水層與隔水層之間並沒有一條截然的界線,它們的劃分是相對的。隔水層通常可分兩種:一種是致密岩石,其中沒有空隙,既不含水,也不透水;另一種是孔隙度很大,但孔隙直徑很小,孔隙中存在的水絕大部分是結合水,在常壓下不能靠重力自由流出,因此也不能透水。 含水層:岩層按其滲透性可分為透水層與不透水層。飽和地下水的透水層是含水層。即能夠透過並給出相當數量的岩層。是地下水貯存和運動的場所。

隔水層:指的就是幾乎不透水或透水性很低的岩層,一般指滲透係數小於0.001m d-1的岩層,又叫不透水層。(二)儲存空間地下水的儲存空間是岩石的空隙(包括孔隙、裂隙和溶隙),它們既是地下水的儲存場所,又是地下水的運動通路。空隙的多少、大小及其分布規律,決定著地下水分布與運動的特點。 孔隙是指鬆散岩石顆粒與顆粒集合體之間的空隙。 裂隙是指固結的堅硬岩石在各種力的作用下形成的空隙。 溶隙是指可溶的沉積岩,如岩鹽、石膏、石灰石和白雲岩等在地下水溶蝕下產生的空隙(空洞)。(三)岩石的水理性質岩石的空隙雖然為地下水提供了儲存的空間,但是水能否自由進出這些空間卻與岩石表麵控製水分活動的條件、性質有很大的關係,這些與水分的貯存運移有關的岩石性質通常稱為岩石的水理性質。它包括容水性、持水性、給水性、透水性、毛管性等。1.容水性: 指岩石空隙能容納一定水量的性能,通常以容水度來衡量。 容水度是指岩石所能容納的水體積與容水岩石體積之比,即容水度=水體積/岩石體積×100%(小數或百分數表示)。 容水度在數值上與岩石的孔隙率或裂隙率、岩溶率相等。但對於具有膨脹性的粘土,充水後其體積會增大,容水度可以大於孔隙率。2.持水性: 指由於岩石顆粒表麵對水分子的吸引,而在岩石空隙中保持若幹水量的性能。 因為在分子力作用範圍內分子力比重力大若幹倍,所以岩石所保持的這種水不受重力支配。岩石的持水性能用持水度來衡量。持水度是指受重力作用排水後,岩石空隙中保持的水量與岩石總體積之比,在這種情況下所能保持的水主要是結合水,它取決於岩石顆粒表麵對水分子的吸附能力。在鬆散沉積物中,顆粒組成物質愈細,空隙直徑愈小,則體積內的總表麵積愈大,持水度愈大。所以持水度實際上說明岩石中結合水與毛管水含量的多少。3.給水性: 指飽和含水的岩石在重力作用下,能自由流出(排出)若幹水量的性能。以給水度作為數量指標。給水度表示在常壓下從飽和含水岩石中流出來的水體積與飽水岩石總體積之比。給水度在數值上等於容水度與持水度之差。粗粒鬆散岩石以及具有張開裂隙的岩石,持水度很小,給水度接近於容水度,粘土以及具有閉合裂隙的岩石,持水度接近於容水度,給水度幾乎近於零。4.透水性: 指在一定壓力梯度條件下岩石允許水透過的性能。岩石的透水能力首先取決於空隙直徑的大小和連通程度,其次是空隙的多少。因為水在細粒物質(如粘土)組成的微小孔隙中運動時,不僅由於水與孔壁的摩擦阻力而難以通過,而且還由於小顆粒吸附了一層結合水水膜,這種水膜幾乎占滿了整個孔隙,水是很難通過的。堅硬的岩石中空隙愈多、透水性愈強。衡量岩石透水性的指標是岩石的滲透係數K。透水層與隔水層雖然沒有嚴格的界限,不過目前已公認,凡滲透係數K小於0.001md-1的岩石均列入隔水層,大於或等於這個數值的岩石屬於透水層。滲透係數K:表示土或岩層透水性大小的一個參數。在數值上等於水力坡度為1時的地下水滲流速度。其大小隨岩石性質而異,是計算地下水流量、水井湧水量、水庫和渠道滲漏水量及水工建築物地基設計中不可缺少的基本數據。5.毛管性: 是指鬆散岩石中存在的毛細孔隙,具有孔隙毛管作用的性質。   毛管力作用支持的水稱為毛管水,這種水在常壓下不能靠重力作用流出來。在潛水麵上部常出現一個毛管上升帶。水的毛管上升高度與毛管的半徑成反比,所以地下水在鬆散岩石中毛管上升帶的高度大致與粒徑成反比。

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