地下水環(huán)境 第1章-地下水的存在形式

1、第二章第二章地下水的存在形式地下水的存在形式1地下水的賦存地下水的賦存?地下水－埋藏在地表以下巖層空隙中的水。?地下水的儲(chǔ)存空間——巖層的空隙。巖層的空隙不僅是地下水的儲(chǔ)存處，也是地下水運(yùn)動(dòng)的通道。空隙的大小、多少、形狀及分布規(guī)律決定著地下水的分布和運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。1.1巖土的空隙性巖石的空隙特征千差萬(wàn)別，按成因可分為三類(lèi)：松散巖層的孔隙；非溶性堅(jiān)硬巖石中的裂隙；易溶性巖石中的溶隙。1松散巖層的孔隙松散巖層的孔隙松散的巖土（如土壤、砂、卵石

2、等）是由大小不等的碎屑顆粒組成的。常見(jiàn)粒級(jí)的劃分：粒徑＞2㎜為礫(礫狀結(jié)構(gòu))；20.06㎜為砂(砂狀結(jié)構(gòu))；0.060.004㎜為粉砂(粉砂結(jié)構(gòu))；＜0.004㎜為粘土。圖中給出幾種典型的孔隙類(lèi)型，(a)分選良好、排列疏松的砂；(b)分選良好、排列緊密的砂；(c)分選不良、含泥、砂的礫石；(d)經(jīng)過(guò)部分膠結(jié)的砂巖；(e)具有結(jié)構(gòu)性空隙（由于粘粒表面常常帶有電荷，在顆粒接觸時(shí)便連接成顆粒結(jié)合體而形成結(jié)構(gòu)孔隙）的粘土；(f)經(jīng)過(guò)壓縮的粘土。

3、在顆?；蝾w粒集合體之間普遍存在著空隙，空隙相互連通，呈小孔狀，故稱(chēng)作孔隙?？紫扼w積的多少用孔隙度表示?？紫抖萵是指某一體積巖土V（包括孔隙在內(nèi)）中孔隙體積Vn所占的比例，可以百分?jǐn)?shù)或小數(shù)表示，即%100??VVnn?孔隙度大小的影響因素?顆粒排列方式：最疏松排列方式是當(dāng)其呈立方體形態(tài)排列時(shí)〔見(jiàn)圖中（a）〕，最緊密排列方式是呈四面體排列時(shí)〔見(jiàn)圖中（b）〕，自然界中松散巖土的孔隙度大多介于此兩者之間，但粘性土的孔隙度往往超過(guò)上述理論最大值，

4、這是由于粘粒表面常常帶有電荷，在顆粒接觸時(shí)便連接成顆粒結(jié)合體而形成結(jié)構(gòu)孔隙。?顆粒分選程度：顆粒分選性愈差，大小愈懸殊，孔隙度愈小。這是因?yàn)榇箢w粒所形成的孔隙往往被小顆粒所充填，從而大大降低了孔隙度。?顆粒的形狀及膠結(jié)程度：巖石顆粒形狀愈不規(guī)則，棱角愈明顯，通常排列就愈松散，孔隙度也愈大。巖石的孔隙被膠結(jié)物充填，致使孔隙減少，孔隙度降低。注意：顆粒的大小對(duì)孔隙度沒(méi)有影響。?松散巖土的其它幾個(gè)指標(biāo)：)cmg(Vwγ)cmg(VmρVVeg

5、sdsv33??????巖土的體積干土的重量干容重巖土的體積干土的質(zhì)量干密度固體顆粒體積孔隙體積孔隙比結(jié)合水結(jié)合水：受到固相表面的吸引力大于其自身重力的那部分水稱(chēng)之。離固相表面越近的水分子受到的靜電引力越大隨著距離增大，吸引力漸漸減弱。最接近固相表面的結(jié)合水叫強(qiáng)結(jié)合水（吸著水），其外層稱(chēng)弱結(jié)合水（薄膜水）。如圖?強(qiáng)結(jié)合水（吸著水）的特點(diǎn)：?所受引力相當(dāng)于10000個(gè)大氣壓，水分子排列緊密而規(guī)則；?不溶解鹽類(lèi)，不能被植物吸收，不能自由運(yùn)動(dòng)

6、，但可轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水而移動(dòng)。?弱結(jié)合水（薄膜水）的特點(diǎn)：?受固相表面引力較弱，水分子排列不如強(qiáng)結(jié)合水規(guī)則和緊密；?溶解鹽類(lèi)的能力較低，其外層能被植物吸收利用，當(dāng)飽和時(shí)在外力作用下可運(yùn)動(dòng)。粘性土中，強(qiáng)結(jié)合水占48%，弱結(jié)合水占48%。砂性土中，強(qiáng)結(jié)合水占0.5%，弱結(jié)合水占0.2%?？梢?jiàn)，粘土空隙基本上由結(jié)合水充滿(mǎn)，因此粘土在自身重力下不能給出水；但在一定的水頭差作用下，可以透水。重力水：重力水：能在重力影響下發(fā)生運(yùn)動(dòng)的自由水稱(chēng)為重力水。它

7、是我們最常見(jiàn)到的地下水的形式，如：入滲水向下的運(yùn)動(dòng)，飽和帶中的地下水的運(yùn)動(dòng)，并傳遞靜水壓力，地下徑流、泉水和井中的地下水等都是重力水。毛細(xì)水毛細(xì)水(毛管水）毛管水）?概念1：松散巖土中細(xì)小孔隙彼此連通可構(gòu)成毛細(xì)管，在毛細(xì)力作用下，地下水沿細(xì)小孔隙上升到一定高度，這種既受重力又受毛細(xì)力作用的水即為毛細(xì)水。?概念2：在毛管作用下土壤中能保持的水分即在重力作用下不易排除的水中超出吸著水的部分為毛細(xì)水。?毛細(xì)水存在于地下水面以上的包氣帶中?毛細(xì)

8、水特點(diǎn)：毛細(xì)上升高度與空隙大小有關(guān)；能被植物吸收；?是地下水蒸發(fā)轉(zhuǎn)化為大氣水的重要一環(huán)。毛細(xì)水在地表水、土壤水、地下水、大氣水相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中起著重要的作用。?根據(jù)其形成情況不同，毛細(xì)水有三種形式：支持毛細(xì)水；懸著毛細(xì)水；孔角毛細(xì)水支持毛細(xì)水；懸著毛細(xì)水；孔角毛細(xì)水支持毛細(xì)水：支持毛細(xì)水：在毛細(xì)力作用下，水從地下水面沿細(xì)小巖土空隙上升到一定高度，形成一個(gè)毛細(xì)水帶，通常稱(chēng)為上升毛管水。因有地下水面支持，故也稱(chēng)為支持毛細(xì)水。支持毛細(xì)水在土壤剖

9、面中的分布，通常是愈靠近地下水面，含水率愈大。懸著毛細(xì)水懸著毛細(xì)水：在不受地下水補(bǔ)給時(shí)，地表上層土壤由于降雨或灌水，借助毛管作用所能保持的地表入滲水分，稱(chēng)之。懸著毛細(xì)水在土壤剖面中的分布，愈靠近地表含水率愈大，懸著毛細(xì)水所達(dá)到的深度，隨地表水補(bǔ)給量的增加而加大。孔角毛細(xì)水：孔角毛細(xì)水：包氣帶中，在土壤顆粒接觸間隙，由于構(gòu)成毛細(xì)管而形成彎液面，從而使水分得以滯留在孔隙角落上，稱(chēng)之為孔角毛細(xì)水。孔角毛細(xì)水不易運(yùn)動(dòng)污染后難治理。1.3巖土的水

10、理（水文地質(zhì)）性質(zhì)巖土的水理性質(zhì)巖土的水理性質(zhì)即巖土與水分的儲(chǔ)存、運(yùn)移有關(guān)的性質(zhì)，包括：容水性，持水性，給水性，透水性。巖土空隙的大小和多少與水分的存在形式及儲(chǔ)存和運(yùn)移性能密切相關(guān)。在一個(gè)足夠大的空隙中，從空隙壁面向外，依次分布著強(qiáng)結(jié)合水、弱結(jié)合水和重力水?？障队?，重力水占的比例愈大；反之，結(jié)合水占的比例就愈大。細(xì)微的空隙，如其直徑小于結(jié)合水厚度的兩倍，空隙中便全部充滿(mǎn)結(jié)合水，而不存在重力水。因此，空隙大小和數(shù)量不同的巖土，其容納、保