课程名称：水文地质学基础第3讲次第三章地下水的赋存s1包气带与饱水带授课题目(章、节)$2含水层、隔水层与弱透水层$3地下水的分类本讲目的及重点：【目的要求]：通过本章学习，使学生了解包气带与饱水带的划分，重点掌握含水层、隔水层与弱透水层的概念，掌握地下水埋藏条件分类，掌握承压水、潜水的特征[重点]：含水层、隔水层与弱透水层，地下水理藏条件分类，潜水、承压水的特征[难点]：含水层、隔水层的相对性，承压水的贮水特征备注内容[本讲内容的引入】实际中，我们从地面向下挖井时可以看到，井的上部往往是干燥的，含水很少：向下岩石逐渐变湿，但在井中仍然没有水，再向下挖就见到井壁及井底有水渗出，井里很快出现水面。还有，即使在地下水面以下，实际中有些岩土中可见水而有些岩土中则打不出水，说明地下有些岩石具有隔水性。本章中，应用水文地质学的基本理论，我们即可解释这些实际现象。即“第三章，地下水的赋存”[本讲内容]S1包气带与饱水带（自学为主）1．定义图3-1地下水面：地表以下一定深度上，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面包气带：地下水面以上，岩石空隙没有充满液态水，包含有与大气连通的气体，因此称作包气带。饱水带：地下水面以下，岩石空隙充满液态水，为饱水状态，称为饱水带2.包气带与饱水带水以什么样的形式存在?（作业包气带：气态水近地表部分结合水近地表部分支持毛细水带接近饱水带的部位悬挂毛细水带（土壤毛细水)过路重力水雨后不久，正在下渗上层滞水包气带内有局部隔水层，重力水在局部隔水层上积聚起来饱水带：重力水，开发或排除地下水的主要对象，水文地质研究的重点
课程名称:水文地质学基础 第 3 讲次 授课题目(章、节) 第三章 地下水的赋存 §1 包气带与饱水带 §2 含水层、隔水层与弱透水层 §3 地下水的分类 本讲目的及重点： [目的要求]： 通过本章学习，使学生了解包气带与饱水带的划分，重点掌握含水层、隔水层与弱透水层 的概念，掌握地下水埋藏条件分类，掌握承压水、潜水的特征 [重点]：含水层、隔水层与弱透水层，地下水埋藏条件分类，潜水、承压水的特征 [难点]：含水层、隔水层的相对性，承压水的贮水特征 内 容 备 注 [本讲内容的引入] 实际中,我们从地面向下挖井时可以看到，井的上部往往是干燥的，含 水很少；向下岩石逐渐变湿，但在井中仍然没有水，再向下挖就见到井壁及井底有水渗出， 井里很快出现水面。还有，即使在地下水面以下，实际中有些岩土中可见水而有些岩土中则 打不出水，说明地下有些岩石具有隔水性。本章中，应用水文地质学的基本理论，我们即可 解释这些实际现象。即“第三章，地下水的赋存” [本讲内容] §1 包气带与饱水带（自学为主） 1． 定义 图 3－1 地下水面: 地表以下一定深度上，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面 包气带:地下水面以上,岩石空隙没有充满液态水，包含有与大气连通的气体，因此称作包气 带。 饱水带:地下水面以下, 岩石空隙充满液态水,为饱水状态,称为饱水带 2. 包气带与饱水带水以什么样的形式存在?(作业) 包气带:气态水 近地表部分 结合水 近地表部分 支持毛细水带 接近饱水带的部位 悬挂毛细水带 (土壤毛细水) 过路重力水 雨后不久, 正在下渗 上层滞水 包气带内有局部隔水层, 重力水在局部隔水层上积聚起来 饱水带: 重力水,开发或排除地下水的主要对象，水文地质研究的重点
结合水根据埋藏条件不同，区分为潜水及承压水（自流水）。3.包气带水的来源、运移及排泄包气带水的来源：大气降水的入渗地表水体的渗漏地下水面输送毛细水地下水蒸发运移：下渗蒸发排泄：下渗补给饱水带蒸发排向大气圈4.包气带在水文循环中的意义？S2含水层、隔水层与弱透水层1、定义饱水带的岩层，根据其给出与透过水的能力，划分为含水层及隔水层。含水层：指能够给出并透过相当数量水的岩层。不但储存有水，以在其中运移。隔水层：指那些不能给出并透过水的岩层，或者这些岩层给出与透过的水量微不足道的。弱透水层：2、含水与隔水的原因：自然界不存在没有空隙的岩层，饱水带中，实际上不存在不含有水的岩层，含水与隔水的关键原因在于：所含的水的性质。结合水：空隙细小的岩层，含的几乎全是结合水，在寻常条件下不能移动的，这类岩层起着阻隔水通过的作用，所以是隔水层。重力水：空隙较大的岩层，主要含重力水，在重力影响下能给出与透过水，就构成含水层。空隙：愈大，重力水所占的比例愈大，水在空隙中运动时所受阻力愈小，透水性便愈好。如：卵砾石、具有宽大的张开裂隙与溶穴的岩层3、含水层、隔水层的判断：含水层还是隔水层的判断，必须仔细观察各种有关现象，进行密分析，方能得出合乎实际的结论
结合水 根据埋藏条件不同，区分为潜水及承压水(自流水)。 3.包气带水的来源、运移及排泄 包气带水的来源：大气降水的入渗 地表水体的渗漏 地下水面输送毛细水 地下水蒸发 运移：下渗 蒸发 排泄：下渗补给饱水带 蒸发排向大气圈 4．包气带在水文循环中的意义？ §2 含水层、隔水层与弱透水层 1、定义 饱水带的岩层，根据其给出与透过水的能力，划分为含水层及隔水层。 含水层：指能够给出并透过相当数量水的岩层。不但储存有水，以在其中运移。 隔水层：指那些不能给出并透过水的岩层，或者这些岩层给出与透过的水量微不足道的。 弱透水层： 2、含水与隔水的原因： 自然界不存在没有空隙的岩层，饱水带中，实际上不存在不含有水的岩层，含水与隔 水的关键原因在于：所含的水的性质。 结合水：空隙细小的岩层，含的几乎全是结合水，在寻常条件下不能移动的，这类岩 层起着阻隔水通过的作用，所以是隔水层。 重力水：空隙较大的岩层，主要含重力水，在重力影响下能给出与透过水，就构成含 水层。 空隙：愈大，重力水所占的比例愈大，水在空隙中运动时所受阻力愈小，透水性便愈好。如： 卵砾石、具有宽大的张开裂隙与溶穴的岩层， 3、 含水层、隔水层的判断： 含水层还是隔水层的判断，必须仔细观察各种有关现象，进行缜密分析，方能得出合 乎实际的结论
（1）岩石及其结构构造特征在一般情况下，粘土的孔隙极其微细，通常是隔水层，可是有些地方却从粘土中取得了数量可观的地下水；原因是这些粘土或者发育有干缩裂隙，或者发育有结构孔隙，或者有较多的虫孔与根孔。某些种类的片麻岩往往只发育闭合裂隙，从整体上说属于隔水层；但是断层带却可构成良好的含水带。（2）岩层透水性的各向异性薄层状泥质与砂质或钙质互层的沉积岩，张开裂隙顺着砂质及钙质薄层发育。这种情况下，顺层方向岩层是透水的，垂直层面方向上却是隔水的。这就是岩层透水性的各向异性。均一岩性的块状岩层，当构造裂隙沿着某一方向特别发育时，透水性也表现某种程度的各向异性。（3）隔水层与含水层，是个相对的概念，取决于运用它们时的具体条件。含水层与隔水层的划分是相对的，就实际应用的角度讲，当需要开发的地下水量相当大，水源又比较丰富的地方，只有供水能力较大的岩层才被当作含水层，供水能力微小的被视为隔水层：而在水源缺乏，需水量不大时，某些岩层虽然能够提供的水量相当小，但能够满足供水要求，被当作含水层，甚至是主要含水层。（4）在一定条件下，隔水层与含水层可以相互转化。例如，在寻常条件下，粘性土层，特别是不具大空隙的粘土层，由于饱含结合水，不能给水、透水，起着隔水层的作用。但在较大的水头差作用下，由于部分结合水发生运动，粘土层便能透水，并给出一定数量的水，把它当作隔水层就不合适了。粘性土层往往在条件发生不大的改变时，就由隔水层转化为含水层，这种转化实际上相当普遍。对于这种兼具隔水与透水性能的岩层，我们可以称之为“弱透水层”。所谓的越流渗透主要正是在这类岩层中进行的。弱透水层：图3-2S3地下水的分类地下水的埋藏条件与含水介质的类型反映了地下水的赋存条件，对地下的水量、水质、时空分布具有决定性意义。P29图3-3埋藏条件：含水层在地质剖面中所处的部位及受隔水层（弱透水层）限制的情况。含水介质：孔隙岩体、裂隙岩体、含溶穴岩体划分为：包气带水、潜水、承压水孔隙水、裂隙水、岩溶水
（1）岩石及其结构构造特征 在一般情况下，粘土的孔隙极其微细，通常是隔水层，可是有些地方却从粘土中取得 了数量可观的地下水；原因是这些粘土或者发育有干缩裂隙，或者发育有结构孔隙，或者有 较多的虫孔与根孔。某些种类的片麻岩往往只发育闭合裂隙，从整体上说属于隔水层；但是 断层带却可构成良好的含水带。 （2）岩层透水性的各向异性 薄层状泥质与砂质或钙质互层的沉积岩，张开裂隙顺着砂质及钙质薄层发育。这种情 况下，顺层方向岩层是透水的，垂直层面方向上却是隔水的。这就是岩层透水性的各向异性。 均一岩性的块状岩层，当构造裂隙沿着某一方向特别发育时，透水性也表现某种程度的各向 异性。 （3）隔水层与含水层，是个相对的概念，取决于运用它们时的具体条件。 含水层与隔水层的划分是相对的，就实际应用的角度讲，当需要开发的地下水量相当大， 水源又比较丰富的地方，只有供水能力较大的岩层才被当作含水层，供水能力微小的被视为 隔水层；而在水源缺乏，需水量不大时，某些岩层虽然能够提供的水量相当小，但能够满足 供水要求，被当作含水层，甚至是主要含水层。 （4）在一定条件下，隔水层与含水层可以相互转化。 例如，在寻常条件下，粘性土层，特别是不具大空隙的粘土层，由于饱含结合水，不能 给水、透水，起着隔水层的作用。但在较大的水头差作用下，由于部分结合水发生运动，粘 土层便能透水，并给出一定数量的水，把它当作隔水层就不合适了。粘性土层往往在条件发 生不大的改变时，就由隔水层转化为含水层，这种转化实际上相当普遍。对于这种兼具隔水 与透水性能的岩层，我们可以称之为“弱透水层”。所谓的越流渗透主要正是在这类岩层中 进行的。 弱透水层：图 3－2 §3 地下水的分类 地下水的埋藏条件与含水介质的类型反映了地下水的赋存条件，对地下的水量、水质、 时空分布具有决定性意义。P29 图 3-3 埋藏条件：含水层在地质剖面中所处的部位及受隔水层（弱透水层）限制的情况。 含水介质：孔隙岩体、裂隙岩体、含溶穴岩体 划分为：包气带水、潜水、承压水 孔隙水、裂隙水、岩溶水
94潜水1、相关概念：图3-4潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水，无或只有局部的隔水顶板潜水面：潜水的自由水面潜水含水层厚度：从潜水面到隔水底板的距离潜水埋藏深度：潜水面到地面的距离潜水位：潜水面上各点的高程潜水等水位线图：潜水流向2、潜水的特征（1）补给、径流、排泄的特征潜水含水层上面一般不存在隔水层，直接与包气带相接，在其全部分布范围内通过包气带接受大气降水、地表水或凝结水的补给。潜水面不承压，通常在重力作用下由位置高的地方向位置低的地方作下降运动，发生径流。潜水的排泄方式有两种：一种是径流到地形低洼处，以泉、渗流等形式泄出地表或流入地表水，这便是径流排泄；另一种是通过包气带或植物蒸发进入大气，这是蒸发排泄。（2）水文循环特征潜水直接通过包气带与大气圈及地表水圈发生联系。所以，气象、水文因素的变化对它影响显著。丰水季节或年份，补给量大于排泄量，潜水面上升，含水层厚度加大，理藏深度变小。干旱季节排泄量大于补给量，潜水面下降，含水层变薄，理藏深度加大。因此，潜水的动态有明显的季节变化。潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复。由于受气候影响大及含水层厚度有限，其资源一般缺乏多年调节性。（3）水质特征潜水的水质变化很大，主要取决于气候、地形及岩性条件。湿润气候及切割强烈的地形，利于潜水的径流排泄而不利于蒸发排泄，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候与低平地形下，潜水以蒸发排泄为主，常形成含盐量相当高的咸水。潜水容易受到污染，对潜水水源应注意卫生保护。（4）潜水面特征一般情况下，潜水面不是水平的，潜水面是向排泄区倾斜的曲面，起伏大体与地形一致，但常较地形起伏缓和
§4 潜水 1、 相关概念：图 3-4 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水，无或只有局部的隔水顶板 潜水面：潜水的自由水面 潜水含水层厚度：从潜水面到隔水底板的距离。 潜水埋藏深度：潜水面到地面的距离 潜水位：潜水面上各点的高程 潜水等水位线图: 潜水流向: 2、潜水的特征 （1）补给、径流、排泄的特征 潜水含水层上面一般不存在隔水层，直接与包气带相接，在其全部分布范围内通过包气 带接受大气降水、地表水或凝结水的补给。 潜水面不承压，通常在重力作用下由位置高的地方向位置低的地方作下降运动，发生径 流。 潜水的排泄方式有两种：一种是径流到地形低洼处，以泉、渗流等形式泄出地表或流入 地表水，这便是径流排泄；另一种是通过包气带或植物蒸发进入大气，这是蒸发排泄。 （2）水文循环特征 潜水直接通过包气带与大气圈及地表水圈发生联系。所以，气象、水文因素的变化对 它影响显著。丰水季节或年份，补给量大于排泄量，潜水面上升，含水层厚度加大，埋藏深 度变小。干旱季节排泄量大于补给量，潜水面下降，含水层变薄，埋藏深度加大。因此，潜 水的动态有明显的季节变化。潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复。由于受气候影响大 及含水层厚度有限，其资源一般缺乏多年调节性。 （3）水质特征 潜水的水质变化很大，主要取决于气候、地形及岩性条件。湿润气候及切割强烈的地 形，利于潜水的径流排泄而不利于蒸发排泄，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候与低平 地形下，潜水以蒸发排泄为主，常形成含盐量相当高的咸水。潜水容易受到污染，对潜水水 源应注意卫生保护。 （4）潜水面特征 一般情况下，潜水面不是水平的，潜水面是向排泄区倾斜的曲面，起伏大体与地形一 致．但常较地形起伏缓和
潜水面上各点的高程称作潜水位。将潜水位相等的各点连线，即得潜水等水位线图。，该图能反映潜水面的形状。垂直等水位线由高到低为潜水流向。等水位线与地形图叠加可以判断潜水埋藏深度、沼泽、泉的出露、潜水与地表水体的相互补给关系：$5承压水1、相关概念：图3-6承压水：充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水。隔水顶板：承压水含层上部的隔水层（弱透水层。隔水底板：下部的隔水层(弱透水层)。承压含水层厚度：顶底板之间的距离。承压水测压水位：承压高度：测压水位---隔水顶板高度承压水的贮水系数：2、承压水的特征（1）承压性是承压水的一个重要特征。含水层从出露位置较高的补给区获得补给，向另一侧排泄区排泄，中间是承压区。补给区位置较高，水由补给区进入承压区，受到隔水顶底板的限制，静水压力传递，使含水层充满水，并使水承受压力。含水层中的水以一定压力作用于隔水顶板。用钻孔揭露含水层，水位将上升到含水层顶板以上一定高度才静止下来。静止水位高出含水层顶板的距离便是承压水头（承压高度）。井中静止水位的高程就是含水层在该点的测压水位。测压水位高于地表时，钻孔能够自喷出水。（2）承压水的水循环特征承压水受到隔水层的限制，它与大气、地表水圈的联系较弱。当顶底板隔水性能良好时，它主要通过含水层出露地表的补给区（这里的水实际上已转为潜水）获得补给，并通过范围有限的排泄区进行排泄。当顶底板为半隔水层时，它还可以通过半隔水层，从上部或下部的含水层获得补给，或向上部或下部的含水层排泄。无论在那一种情况下，承压水参与水循环都不如潜水那样积极。因此气候、水文因素
潜水面上各点的高程称作潜水位。 将潜水位相等的各点连线，即得潜水等水位线图。，该图能反映潜水面的形状。 垂直等水位线由高到低为潜水流向。 等水位线与地形图叠加可以判断潜水埋藏深度、沼泽、泉的出露、潜水与地表水体的 相互补给关系； §5 承压水 1、 相关概念：图 3-6 承压水:充满于两个隔水层(弱透水层)之间的含水层中的水。 隔水顶板：承压水含层上部的隔水层(弱透水层。 隔水底板：下部的隔水层(弱透水层)。 承压含水层厚度：顶底板之间的距离。 承压水测压水位： 承压高度：测压水位-隔水顶板高度 承压水的贮水系数： 2、 承压水的特征 （1） 承压性 是承压水的一个重要特征。含水层从出露位置较高的补给区获得补给，向另一侧排泄区 排泄，中间是承压区。补给区位置较高，水由补给区进入承压区，受到隔水顶底板的限制， 静水压力传递，使含水层充满水，并使水承受压力。含水层中的水以一定压力作用于隔水顶 板。 用钻孔揭露含水层，水位将上升到含水层顶板以上一定高度才静止下来。静止水位高出 含水层顶板的距离便是承压水头（承压高度）。井中静止水位的高程就是含水层在该点的测 压水位。 测压水位高于地表时，钻孔能够自喷出水。 （2）承压水的水循环特征 承压水受到隔水层的限制，它与大气圈、地表水圈的联系较弱。 当顶底板隔水性能良好时，它主要通过含水层出露地表的补给区(这里的水实际上已转 为潜水)获得补给，并通过范围有限的排泄区进行排泄。 当顶底板为半隔水层时，它还可以通过半隔水层，从上部或下部的含水层获得补给， 或向上部或下部的含水层排泄。 无论在那一种情况下，承压水参与水循环都不如潜水那样积极。因此气候、水文因素