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煤礦干防治水 一定要了解的地下水層知識
字號:[    ] 發布時間:2018-08-24 00:00:00 來源:中國煤炭教育網

  地下水按埋藏條件可分為三大類:包氣帶水、潛水、承壓水。根據含水層的空隙性質,地下水可分為三個亞類:孔隙水、裂隙水、巖溶水。
  
  松散巖類空隙水僅在區內地勢較低的低洼地段零星分布,地下水主要為第四系孔隙潛水,其動態極不穩定,埋深較淺,水質易受周圍環境影響,供水意義不大。

  基巖裂隙水在區內廣泛分布。主要分布于各向斜及背斜軸部和區內基巖網狀風化帶中。地下水主要賦存在淺部風化帶裂隙中,地下水分布普遍、埋藏淺,但水量貧乏。

  碎屑巖類裂隙孔隙水(承壓水)主要分布在向斜兩翼。含水層主要為泥巖互層,砂巖為透水層,泥巖為相對隔水層,形成疊置的多層互無水力聯系的層間承壓含水層,具向斜自流盆地儲水構造特征,多數承壓,少數自流。其單井水量大,水質較好,且水質不易受周圍環境影響。是打井工程布置的主要對象。

  包氣帶水

  包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖上層中,包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及基巖風化殼(粘土裂隙)中季節性存在的水。包氣帶水的主要特征是受氣候控制,季節性明顯,變化大,雨季水量多,旱季水量少,甚至干涸。

  包氣帶水對農業有很大意義,對建筑工程有一定影響。

  潛水

  埋藏在地表以下第一層較穩定的隔水層以上具有自由面的重力水叫潛水。潛水的自由表面,承受大氣壓力,受氣候條件影響,季節性變化明顯,春、夏季多雨,水位上升,冬季少雨,水位下降,水溫隨季節而有規律的變化,水質易受污染。

  潛水主要分布在地表各種巖、土里,多數存在于第四紀松散沉積層中,堅硬的沉積巖、巖漿巖和變質巖的裂隙及洞穴中也有潛水分布。潛水面隨時間而變化,其形狀則隨地形的不同而異,可用類似于地形圖的方法表示潛水面的形狀,即潛水等水位線圖。此外,潛水面的形狀也和含水層的透水性及隔水層底板形狀有關。在潛水流動的方向上,含水層的透水性增強;含水層厚度較大的地方,潛水面就變得平緩,隔水底板隆起處,潛水厚度減小。潛水面接近地表,可形成泉。當地表河流的河床與潛水含水層有水力聯系時,河水可以補給潛水,潛水也可以補給河流。潛水的流量。水位、水溫、化學成分等經常有規律的變化,這種變化叫潛水的動態。潛水的動態有日變化、月變化、年變化及多年變化。潛水動態變化的影響因素有自然因素及人為因素兩方面。自然因素有氣象、水文、地質、生物等。人為因素主要有興修水利。修建水庫。大面積灌溉和疏干等。這些因素都會改變潛水的動態,我們掌握潛水動態變化規律就能合理地利用地下水,防止地下水可能造成的對建筑工程的危害。

  潛水的補給來源主要有:大氣降水、地表水、深層地下水及凝結水。大氣降水是補給潛水的主要來源。降水補給潛水的數量多少,取決于降水的特點及程度、包氣帶上層的透水性及地表的覆蓋情況等。一般來說,時間短的暴雨,對補給地下水不利,而連綿細雨能大量的補給潛水。在干旱地區,大氣降雨很少,潛水的補給只靠大氣凝結水。地表水也是地下水的重要補給來源,當地表水水位高于潛水水位時,地表水就補給地下水。在一般情況下,河流的中上游基本上是地下水補給河流,下流是河水補給地下水。潛水的動態變化往往受地表水動態變化的影響。如果深層地下水位較潛水位高,深層地下水會通過構造破碎帶或導水斷層補給潛水,也可越流補給潛水,總之,潛水的補給來源是多種多樣的,某個地區的潛水可以有一種或幾種來源補給。

  潛水的排泄,可直接流入地表水體。一般在河谷的中上游,河流下切較深,使潛水直接流入河流。在干旱地區潛水也靠蒸發排泄。在地形有利的情況下,潛水則以泉的形式出露地表。

  承壓水

  地表以下充滿兩個穩定隔水層之間的重力水稱為承壓水或自流水。由于地下水限制在兩個隔水層之間,因而承壓水具有一定壓力,特別是含水層透水性愈好,壓力愈大,人工開鑿后能自流到地表。因為有隔水頂板存在,承壓水不受氣候的影響,動態較穩定,不易受污染。承壓水的形成與所在地區的地質構造及沉積條件有密切關系。只要有適宜的地質構造條件,地下水都可形成承壓水。適宜形成承壓水的地質構造大致有兩種:一為向斜構或盆地,稱為自流盆地;另一為單斜構造亦稱為自流斜地。

  但是,自然界中的自流盆地及自流斜地的含水層,埋藏條件是很復雜的,往往在同一個區域內的自流盆地或自流斜地,可埋藏多個含水層,它們有不同的穩水位與不同的水力聯系,這主要取決于地形和地質構造二者之間的關系。當地形和構造一致時,即為正地形,下部含水層壓力高,若有裂隙穿透上下含水層,下部含水層的水通過裂隙補給上部含水層。反地形,情況相反,含水層通過一定的渠道補給下部的含水層,這是因為下部含水層的補給與排泄區常位于較低的位置。

  承壓含水層直接出露在地面,屬潛水,補給靠大氣降水。若承壓含水層的補給區出露在表面水附近時,補給來源是地面水體;如果承壓含水層和潛水含水層有水力聯系,潛水便成為補給源。承壓水的徑流主要決定于補給區和排泄區的高差與兩者的距離及含水層的透水性。一般說來,補給區和排泄區距離短、含水層的透水性良好,水位差大,承壓水的徑流條件就好,如果水位相差不大,距離較遠,徑流條件差,承壓水循環交替就緩慢。承壓水的排泄方式是多種多樣的。當承壓含水層被河流切割,這時承壓水以泉的形式排出;當斷層切割承壓含水層時,一種情況是沿著斷層破碎帶以泉的形式排泄;另一種情況斷層將幾個含水層同時切割,使各含水層有了水力聯系,壓力高的承壓水便補給其他含水層。

  裂隙水

  埋藏在基巖裂隙中的地下水叫裂隙水。這種水運動復雜,水量變化較大,這與裂隙發育及成因有密切關系。裂隙水按基巖裂隙成因分類有:

 ?。?1 )風化裂隙水

  分布在風化裂隙中的地下水多數為層狀裂隙水,由于風化裂隙彼此相連通,因此在一定范圍內形成的地下水也是相互連通的水體,水平方向透水性均勻,垂直方向隨深度而減弱,多屬潛水,有時也存在上層滯水。如果風化殼上部的覆蓋層透水性很差時,其下部的裂隙帶有一定的承壓性,風化裂隙水主要受大氣降水的補給,有明顯季節性循環交替性,常以泉的形式排泄于河流中。

 ?。?2 )成巖裂隙水
  
  具有成巖裂隙的巖層出露地表時,常賦存成巖裂隙潛水。巖漿巖中成巖裂隙水較為發育。玄武巖經常發育柱狀節理及層面節理。裂隙均勻密集,張開性好,貫穿連通,常形成貯水豐富、導水暢通的潛水含水層。成巖裂隙水多呈層狀,在一定范圍內相互連通。具有成巖裂隙的巖體為后期地層覆蓋時,也可構成承壓含水層,在一定條件下可以具有很大的承壓性。

 ?。?3 )構造裂隙水

  由于地殼的構造運動,巖石受擠壓、剪切等應力作用下形成的構造裂隙,其發育程度既取決于巖石本身的性質,也取決于邊界條件及構造應力分布等因素。構造裂隙發育很不均勻,因而構造裂隙水分布和運動相當復雜。當構造應力分布比較均勻且強度足夠時,則在巖體中形成比較密集均勻且相互連通的張開性構造裂隙,賦存層狀構造裂隙水。當構造應力分布相當不均勻時,巖體中張開性構造裂隙分布不連續,互不溝通,則賦存脈狀構造裂隙水。具有同一巖性的巖層,由于構造應力的差異,一些地方可能賦存層狀裂隙水,另一些地方則可能賦存脈狀裂隙水。反之,當構造應力大體相同時,由于巖性變化,裂隙發育不同;張開裂隙密集的部位賦存層狀裂隙水,其余部位則為脈狀裂隙水。層狀構造裂隙水可以是潛水,也可以是承壓水。柔性與脆性巖層互層時,前者構成具有閉合裂隙的隔水層,后者成為發育張開裂隙的含水層。柔性巖層覆蓋下的脆性巖層中便賦存承壓水。脈狀裂隙水,多賦存于張開裂隙中。由于裂隙分布不連續,所形成的裂隙各有自己獨立的系統、補給源及排泄條件,水位不一致。有一定壓力,分布不均,水量小,水位水量變化大。但是,不論是層狀裂隙水還是脈狀裂隙水,其滲透性常常顯示各向異性。這是因為,不同方向的構造應力性質不同,某些方向上裂隙張開性好,另一些方向上的裂隙張開性差,甚至是閉合的。

  綜上所述,裂隙水的存在、類型、運動、富集等受裂隙發育程度、性質及成因控制,所以我們只有很好地研究裂隙發生、發展的變化規律,才能更好地掌握裂隙水的規律性。

  巖溶水
  
  賦存和運移于可溶巖的溶隙溶洞(洞穴、管道、暗河)中的地下水叫巖溶水。我國巖溶的分布比較廣,特別在南方地區。因此,巖溶水分布很普遍,水量豐富,對供水極為有利,但對礦床開采、地下工程和建筑工程等都會帶來一些危害,因此研究巖溶水對國民經濟有很大意義。根據巖溶水的埋藏條件可分為:

 ?。?1 )巖溶上層滯水

  在厚層灰巖的包氣帶中,常有局部非可溶的巖層存在,起著隔水作用,在其上部形成巖溶上層滯水。

 ?。?2 )巖溶潛水

  在大面積出露的厚層灰巖地區廣泛分布著巖溶潛水。巖溶潛水的動態變化很大,水位變化幅度可達數十米。水量變化的最大與最小值之差,可達幾百倍。這主要是受補給和徑流條件影響,降雨季節水量很大,其他季節水量很小,甚至干枯。

 ?。?3 )巖溶承壓水

  巖溶地層被覆蓋或巖溶層與砂頁巖互層分布時,在一定的構造條件下,就能形成巖溶承壓水。巖溶承壓水的補給主要取決于承壓含水層的出露情況。巖溶水的排泄多數靠導水斷層,經常形成大泉或群泉,也可補給其他地下水,巖溶承壓水動態較穩定。

  巖溶水的分布 主要受巖溶發育規律控制。 所謂巖溶 就是指水流與可溶巖石相互作用的過程以及伴隨產生的地表及地下地質現象的總和。巖溶作用既包括化學溶解和沉淀作用,也包括機械破壞作用和機械沉積作用。因此,巖溶水在其運動過程中不斷地改造著自身的賦存環境。巖溶發育有的地方均勻,有的地方不均勻。若巖溶發育均勻,又無粘土填充,各溶洞之間的巖溶水有水力聯系,則有一致的水位。若巖溶發育不均勻,又有粘上等物質充填,各洞之間可能沒有水力聯系,因而有可能使巖溶水在某些地帶集中形成暗河,而另外一些地帶可能無水。在較厚層的灰巖地區,巖溶水的分布及富水性和巖溶地貌很有關系。在分水嶺地區,常發育著一些巖溶漏斗、落水洞等,構成了特殊地形“峰林地貌”。它常是巖溶水的補給區。這里巖溶水徑流條件好,埋藏深度大,很少出露地表低洼的巖溶地形。在巖溶水匯集地帶,常形成地下暗河,并有泉群出現,其上經常堆積一些松散的沉積物。

  實踐和理論證明,在巖溶地區進行地下工程和地面建筑工程,必須弄清巖溶的發育與分布規律,因為巖溶的發育致使建筑工程場區的工程地質條件大為惡化。

  泉

  泉是地下水天然露頭。主要是地下水或含水層通道露出地表形成的。因此,泉是地下的主要排泄方式之一。

  泉的實際用途很大,不僅可做供水水源。當水量豐富,動態穩定,含有碘、硫等物質時,還可做醫療之用。同時研究泉對了解地質構造及地下水都有很大意義。

  泉的類型按 補給源 可分為三類:

  包氣帶泉:主要是上層滯水補給,水量小,季節變化大,動態不穩定。

  潛水泉:又稱下降泉,主要靠潛水補給,動態較穩定,有季節性變化規律,按出露條件可分為侵蝕泉、接觸泉、溢出泉等。當河谷、沖溝向下切割含水層,地下水涌出地表便成泉,這主要和侵蝕作用有關,故叫侵蝕泉。有時因地形切割含水層隔水底板時,地下水被迫從兩層接觸處出露成泉,故稱接觸泉。當巖石透水性變弱或由于隔水底板隆起,使地下水流動受阻,地下水便溢出地面成泉,這就是溢出泉。

  自流水泉:又叫上升泉,主要靠承壓水補給,動態穩定,年變化不大,主要分布在自流盆地及自流斜地的排泄區和構造斷裂帶上。當承壓含水層被斷層切割,而且斷層是張開的,地下水便沿著斷層上升,在地形低洼處便出露成泉,故稱斷層泉。因為沿著斷層上升的泉,常常成群分布,也叫泉帶。

  泉的出露多在山麓、河谷、沖溝等地形低洼的地方,而平原地區出露較少,有時有些泉出露后,直接流入河水或湖水中,但水流清澈,這就是泉出露的標志。在干旱季節,周圍草木枯黃,但泉的附近卻綠草如茵。

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