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地下水的分类

作者:西安欣源测控技术有限公司 发布时间:2019-05-23 浏览量:12

自然界有各种各样的地下水,有的埋藏很深、有的埋藏很浅;有的水量大,有的水量小;各种地下水在形成、分布、运动,水质、水量等方面都有所不同。人们对地下水提出许多分类方法,其中对煤矿生产有直接意义的有以下两种。

(一)按地下水的埋藏条件分类

1.上层滞水

    它是埋藏在离地表不深,包气带中局部隔水层上的重力水。上层滞水一般分布不广,季节性存在,雨季出现,干旱季节即告消失,其动态变化与气候及水文因素的变化密切相关。由于上层滞水距地表近,直接受降雨补给,补给区与分布区一致。但其分布范围有限,厚度小,水量少,季节性存在,一般只能作小型或暂时性供水水源,对采矿来说几乎没有影响。

2.潜水

    (1)潜水的特征。潜水是埋藏在地表以下,第一个稳定隔水层以上,具有自由水面的重力水。在自然界中,潜水一般赋存于第四纪松散沉积物的空隙及坚硬岩层的风化裂隙、溶洞内。

潜水的特征受其埋藏条件的影响,主要表现在以下几个方面:

    ①潜水无隔水顶板,而有一个自由水面(称为潜水面)。潜水面上任意一点均受大气压力作用,因此它不承受静水压力(除局部地段有隔水顶板存在而产生承压现象外)。

    ②潜水面至隔水层之间充满重力水的部分,称为潜水含水层。潜水面至隔水层的距离,称为潜水含水层厚度H。从潜水面向上至地表之间的距离,称为潜水的埋深H1。

    ③潜水在重力作用下,由高水位向低水位方向运动。潜水的水量、水位、水质等变化与气象、水文因素的变化密切相关,因此,潜水的动态有明显的季节性特征。

    ④潜水被人们广泛地利用,一般的水井就打在潜水层中,这是因为潜水距地面较近的缘故,另一方面,它却容易受到人为因素的污染。对于采矿来说,潜水是矿坑充水的重要水源之一,必须引起重视。

    (2)潜水面的形状及其表示。潜水面是一个自由表面,其形状可以是一个平面,也可以是一个呈缓斜抛物线,其倾斜方向指向潜水流的方向。平面状的潜水面在自然界中是少见的,常见的是倾斜或缓倾斜潜水面。潜水面的起伏通常与地形一致,但潜水面的坡度一般小于地形坡度,排泄条件好的,潜水面坡降大;反之则小。雨季由于降水的渗入,潜水面升高;干旱季节因缺乏补给来源,潜水面则下降。洪水期间由于河流水位猛涨,当河流水位高于潜水位时,即产生河水补给潜水的现象。人工浇灌、排水,对潜水面变化的影响也很明显。总之,潜水面是一个随时间变化而不断变化的自由水面。

    为了反映潜水面的形状及特征,通常用水文地质剖面图和等水位线图来表示。水文地质剖面图是在一般地质剖面图的基础上绘出表示水位、含水层和隔水层的岩性、厚度及其变化等地质和水文地质要素。等水位线图则是潜水面等高线图,具体编制方法与地形等高线图相似。由于潜水面随时间而变化,所以编制潜水等水位线图时,必须利用同一时期的水位资料。

    (3)潜水的补给、径流和排泄条件。潜水与大气降水及地表水之间的联系最为密切。大多数地区的潜水补给来源是降水和地表水,有时承压水也能补给潜水。

    一般说来,大气降水的渗入是潜水的主要补给来源。当大量降雨或融雪渗入后,含水层中水量迅速增加,表现为潜水位的上升。但大气降水补给潜水的数量与降水性质、植物覆盖、地形、包气带厚度及岩石透水性等密切相关。通常当降水时间长,强度适中,或是植物覆盖层发育、地形坡度较缓,既不易形成地表径流沿地面流走,也不致很快蒸发时,有利于降水的渗透和潜水的补给,反之,则不利。同样,当大气降水渗入地下后,如包气带的厚度不大,透水性好时,则大部分降水都能补给潜水,反之则少。

    除大气降水补给潜水之外,在某些情况下,地表水也是潜水的补给来源之一,这种情况多半见于大河的下游地区和河流中、上游的洪水期间。地表水补给潜水的水量取决于河水水位与潜水水位的高差、洪水的延续时间、河流的流量及含水层的透水性等。

    在较少的情况下,承压水也能补给潜水。这种情形多半发生在构造断裂带,或是隔水层尖灭而承压水隔水顶板形成“天窗”处。当潜水含水层分布于承压水排泄区之上,承压水位高于潜水位时,承压水将通过断裂带或“天窗”补给潜水。潜水总是沿着一定方向由高水位向低水位流动,最后在地形低洼的地区以下降泉形式出露于地表或直接补给地表水,从而结束其径流过程;另外。潜水在径流过程中要不断的蒸发,以致在一些干旱地区,由于蒸发作用强烈,潜水还没有来得及露出地表即全部蒸发。潜水以泉的形式露出地表,补给地表水及蒸发,都是潜水排泄的形式。前者为水平方向排泄,后者为垂直方向的排泄。水平方向排泄时,由于水分与盐分一起排泄,一般只引起水量的差异;而垂直方向的排泄只排泄水分而不排泄盐分,结果引起潜水的浓缩,矿化度升高。

    影响潜水径流、排泄条件的主要因素是地形的切割程度、含水层的岩石性质和气候条件。通常,地面坡度越大,切割越甚时,径流条件也就越好,因此山区和河流中、上游地区潜水的径流条件要比平原和河流下游地区好。山区和河流中、上游地区潜水埋藏较深,不利蒸发,经常补给河流,以水平排泄为主。而在平原和河流下游地区,潜水的径流条件就比较差,埋藏也较浅,易受蒸发,以垂直排泄为主。

3.承压水(自流水)

    承压水是充满于两个隔水层间的重力水,又称为自流水。

    ①承压水的形成和特征——承压水的形成主要取决于地质构造条件。在适当的地质构造条件下,无论孔隙水、裂隙水和岩溶水都可以形成承压水。最适宜形成承压水的构造条件有向斜(或盆地)构造和单斜构造。

    自流盆地和自流斜地在我国分布很广,根据地质时代及岩性的不同可分为两类:一类为第四纪松散沉积层所构成的自流盆地和斜地广泛分布于山问盆地和山前平原中;另一类为第四纪以前的坚硬基岩所构成的自流盆地和斜地。无论是哪种类型的承压水构造,一般都储存有丰富的地下水,对供水来说,它是极好的水源,而对于采矿来说,特别是岩溶承压水,常常构成严重的威胁。从上述的形成条件中,可以看出承压水有如下特征:由于承压水含水层与地表之间有不透水层相隔,因此承压水受地面气候影响较小,动态变化比较稳定,水质不易受到污染,补给区与分布区不一致;由于承压水充满于两个隔水层之间,承受静水压力,其压力大小由侧压水位决定,承压水的运动是由侧压水位高的地方流向侧压水位低的地方。

    当地下水没有充满两个隔水层之间时,称为无压层间水。其特征除具有自由水面而才承压外,基本上与承压水特征相同。

    ②承压水的补给、径流和排泄条件——承压水的补给来源一般为大气降水,只有当其补给区位于河床地带或潜水含水层下时,才能接受地表水和潜水的补给。承压水的排泄可以向潜水排泄,也可在河谷中或沿断层带以泉的形式排泄,有时通过断层使几个含水层互相联通,形成水力联系。承压水在地形合适的条件下,可以形成较好的地下径流。其径流条件与含水层产状、透水性、补给区与排泄区的高差等有关。承压水含水层的涌水量可以有很大差别,其大小与含水层的分布范围、厚度、透水性和水的补给来源等因素有关。一般情况下,如含水层分布面积广、厚度大、透水性好、水的来源充足,水量就丰富。动态亦较稳定。

    ③承压水的等水压线图——承压水等水压线图就是承压水测压水位等值线图。它的编制方法与潜水等水位线图相似。但由于承压水含水层一般埋藏深度较大,要得到含水层在各点的测压水位,较潜水位的测定要困难得多,因此,等水压线图不像潜水等水位线图应用得那样广,一般只对于主要的含水层才进行编制。

(二)按含水层空隙性质分类

1.孔隙水

    指赋存于第四纪疏松沉积物和部分前第四纪胶结较差的松散岩层孔隙中的重力水。我国古近纪煤田主要是孔隙充水的煤田,多数露天矿为孔隙充水煤矿。由于孔隙水埋藏条件的不同,可形成潜水或自流水。孔隙水对采矿的影响,主要取决于孔隙含水层厚度、岩层颗小,以及孔隙水与煤层的相互关系。一般来说,岩石颗粒大而均匀,厚度大,地下水运动快,水量大;而颗粒细又均匀的砂层,易形成流砂。

2.裂隙水

    指埋藏于岩石的风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙中的地下水。裂隙性质和发育程度的不同,决定了裂隙水赋存和运动条件的差异。所以裂隙水的特征主要决定于裂隙的性质,由裂隙控制,地下水埋藏分布不均匀,且有方向性。对矿井充水影响较大的主要是构造裂隙压水。

3.岩溶水

    又叫喀斯特水。它是指存在于石灰岩、白云岩等可溶性碳酸盐类岩石中的裂隙、溶洞中的地下水。岩溶含水层的富水性一般较强,但在空间分布上极不均匀,有明显的水平和垂直分带规律。在水平方向上,强含水带常沿褶皱轴部、断层破碎带等呈脉状、带状分布,具有明显方向性。在垂直方向上,岩溶含水层的富水性有向深部逐渐减弱的规律,即:浅部富水性强,为强含水带;深部含水性差,为弱含水带。岩溶水可以是潜水,也可以是自流水,对矿山开采极为不利。特别是岩溶自流水往往具有高压的特点,致使我国许多煤田水文地质条件复杂化。一般煤层附近厚度超过5 m的石灰岩,均作为主要含水层考虑。厚度巨大的石灰岩层(如我国华北的奥陶系石灰岩、华南的长兴组及茅口组石灰岩),多是造成矿井重大水患的水源。


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