地下水的分类及物理化学性质.ppt
地下水的分类及物理化学性质,地下水分广义地下水：地表以下岩石空隙中的水(包气带、饱水带中的水）狭义地下水：地表以下饱水带岩层空隙中的水重力水 地下水分类：主要依据含水介质的类型（赋存空间）埋藏条件（赋存部位）含水介质三类，埋藏三分，组合共分为9类,一 地下水分类,煤矿水文地质最关心,地下水分类表,上层滞水,承压水,潜水,埋藏在离地表不深、包气带中局部隔水层之上的重力水。这是包气带中唯一有实际利用价值的重力水,1.1潜水与潜水含水层概念,潜水：地表以下，第一个具有自由表面的稳定含水层中的重力水自由表面即没有隔水层限制，与大气直接相通，除大气压强外不受其它力。稳定含水层指具有一定的空间连续性（范围）以示区分上层滞水 潜水含水层赋存潜水的岩层,1.2基本要素（专业术语）,潜水面潜水位潜水含水层-含水层厚度-潜水埋深-,1.3主要特征,A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给；B）潜水面不承受静水压力；C）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关；D）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流。,潜水面的形状,含水层厚度增大,等水位线由密变疏,岩石颗粒由细变粗,2 承压水与承压含水层,2.1基本要素与特征,充满于2个稳定隔水层（或弱透水层）之间的含水层中的重力水，称之承压水。,承压含水层 隔水顶板 隔水底板 承压含水层厚度（M）测压水位线（面）：承压水头-H 补给区 承压区 排泄区 自溢区,主要特征：（1）承受静水压（2）补给区与分布区不一致（3）动态变化不显著（4）其运动方式是在静水压力的作用下，以水交替的形式进行运动,2.2地质构造条件与承压水形成的关系,承压盆地,2.2.1按地下水的排泄方式,开放型承压盆地封闭型承压盆地,2.2.2根据地形与构造的关系：正地形盆地负地形盆地,2.3承压斜地,2.4等水压线图,（1）判断含水层岩性和厚度的变化（2）确定测压水位的埋藏深度和承压水的水头（3）确定潜水与承压水间的相互关系,2.5承压含水层的储水与释水,问题：承压含水层的变化：在储水与释水时，含水层厚度是不变的，承压含水层的储水与释水是如何进行的？！弹性给水度e 承压含水层中当测压水位下降(或上升)1个单位，单位水平面积含水层柱体所释放(或储存)的水量 测压水位降低导致（1）含水层孔隙中水的压力降低水体积膨胀释水，水的膨胀系数约为 1/20000（2）孔隙水压力降低，岩层颗粒间承受压力增加骨架被压缩，当颗粒不变时，骨架压缩=空隙体积减小（排列改变）发生释水（挤出来）水 这两部水很有限，所以e 很小；与重力给水度d相比要小10-1 10-3,承压含水层的弹性给水度 从理论上来看：弹性给水度是可以恢复的 实际上弹性是有限恢复的 越过含水层弹性范围（限定），将产生一次性的变形即永久性不可恢复的变形 最终导致含水层的弹性给水与释水能力降低,在自然或实际条件下，潜水与承压水的划分也是相对的 在复杂条件下，很难将某些含水层中的水划定为潜水或承压水 几个例子：山区基岩互层 一个 较厚的含水层 一个封闭的含水层潜水？开采前潜水含水层 开采后承压含水层,3.潜水与承压水的相互转化,例：潜水与承压水的转化,二 地下水的物理性质,包括温度、颜色、透明度、气味、味道、比重、导电性和放射性等。,1.地下水的温度,地壳表层热能来源：1.太阳的辐射 2.地球内部的热流地壳表层分带（根据受热的情况）：1.变温带：受太阳的辐射影响，地温有季节、昼夜变化，下限深度1-2m。地下水温度随季节变化。2.常温带：不受太阳的辐射影响，地温变化很小，下限深度15-30m。地温比年平均气温高1-2。3.增温带：受地球内热影响，随深度增加地温而有规律地升高。一般地温梯度平均值为3/100m。,2.地下水的化学成分,1.1主要气体成分 O2、N2、CO2、CH4、H2S意义：（1）说明地下水所处的地球化学环境；（2）增强水对岩石的溶解能力。溶解氧多说明地下水所处地球化学环境于氧化作用进行；N2单独存在，地下水处于封闭的还原环境；CH4、H2S指示还原环境；CO2来源于土壤，CO2多，地下水溶解碳酸盐与对结晶岩进行风化作用的能力愈强。,1.2主要离子成分 Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+原因：（1）元素丰度大；（2）在水中的溶解度大。矿化度 高 中 低主要离子组分 Cl-Na+K+；SO42-；HCO3-Ca2+Mg2+1.来源 低矿化度地下水中的主要成分来源于：（1）沉积岩(碳酸盐)类和变质岩(大理岩)的溶解；（2）岩浆岩的变质作用；（3）岩浆岩的风化溶解(铝硅酸盐矿物如钙长石)。,中矿化度地下水中的主要成分(SO42-)来源于：（1）沉积岩类的溶解（石膏及其他硫酸盐）；（2）金属硫化物的氧化（黄铁矿）；（3）人类活动酸雨（化石燃料的燃烧）。高矿化度地下水中的主要成分(Cl-Na+K+)来源于：（1）沉积岩类的溶解（钾盐、钠盐）；（2）岩浆岩的风化溶解（钾长石、钠长石）（3）海水；（4）火山喷发；（5）人类活动Cl-是污染标志。,3.其他成分,1.微量组分 天然微量组分：Br(溴)、I(碘)、F(氟)、Sr(锶)、Se(硒)。若水中含有I、Sr、Se等微量元素，则可作为矿泉水。污染微量组分：As、Se、Cd、Cr、Hg、Pb、氟化物、CN、酚类、硝酸盐、洗涤剂、农药等有机和无机成分，对人体有害。2.其他成分(1)同位素(2)胶体化合物(3)有机物(4)微生物,
