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工程地质学课件 第三章 岩溶工程地质研究


4—地下水位;5—地表水位(横剖面)
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2.地下水的排泻
排泄:含水层失去水量的作用过程。 地下水排泄方式: 泉(点状排泄) 向河流泻流(线状排泄) 蒸发(面状排泄) 一个含水层向另一个含水层排泄 人工排泄:井、钻孔、渠道
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泉是地下水的天然露头,在地形面与含水层或含水通 道相交点地下水出露成泉。
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岩溶湖泊排列无一定方向,形状或圆形 或椭圆形,有时也可呈长条形。岩溶湖 一般面积不大,水深也较浅。我国岩溶 湖大多分布在岩溶地貌较发育的黔、桂 和滇等省(区)。
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草海
贵州省咸宁的草海,它原是一个构造下陷而成的盆地, 早期的湖泊大约形成于15万年以前,当时湖面面积达 90km2以上。此后,湖面开始收缩,大约距今12000年 前,湖面缩小到60km2;至距今约5900年前,湖面又 缩小至30-40km2;大约距今2000-4000年间,因湖水 从地下暗河流出,湖泊消亡。据史料记载,明洪武年 间“诏卫兵屯兵其中”、“迄今鞠为牧草,郡民牧草 其中”,说明当时已成可耕可牧的坝区。19世纪50年 代,草海又重现。据称“清咸丰七年(1857),七月 落雨40余昼夜,山洪暴发,夹沙抱木,大部落水洞被 堵,洪水无法宣泄,盆地东部被掩成湖”。因湖中滋 生繁茂的水生植物,故名草海。当湖水位为海拔2170 米时,水深为2-5米,湖面积为45.5km2,容积为 1.4×108米3。草海是我国湖面面积最大的构造岩溶洞, 素有高原明珠之称。
定义 岩溶:地下水和地表水对可溶性岩石的破
坏和改造作用都叫岩溶作用.这种作用及 其所产生的地貌现象和水文地质现象的 总称叫作岩溶,国际上通称喀斯特(Karst).
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岩溶作用的表现
1.形成地下和地表的各种奇特的地貌形 态
2.形成特殊的水文地质现象
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岩溶湖形成过程
1、岩溶地区,地表上长草并有沙碎石覆盖,草和沙碎 石底下是很厚的一层碳酸盐类地层。
地下水知识补充
一.包气带与饱水带的划分 二.含水层与隔水层 三.地下水分类 四.地下水的补给、排泄与径流
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一、包气带与饱水带的划分
地下水面:岩石中的空隙被 重力水所充满,形成一个自由 水面,称为地下水面。
地下水位:地下水面至基准 面的高度,一般用海拔高程来 表示。 地下水面通过打井或地下开 挖来确定
2、岩溶-碳酸盐类地层很容易受水的溶蚀,无论来自 地表渗透下来的水,还是地下水,迂到此类地层都会 起着溶蚀作用。
3、岩层经溶蚀后成空洞,溶蚀愈来愈严重,空洞相应 就愈来愈大,大到一定程度,因承受不了地上植被与 泥沙碎石的压力时,便发生溶洞崩塌。
4、崩塌后的溶洞,逐渐的积水、储水,从而形成岩溶 湖。典型的岩溶湖是由碳酸盐类地层经流水的长期溶 蚀所产生的岩溶…
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潜水特征
1)补给:降水入渗,河湖入渗 2)排泄:泉,河,蒸发 3)动态:补给或排泄通过含水层厚度变化而储水与释水! 4)水循环交替迅速:水循环周期短,更新恢复快 5)影响因素: 受气象,水文因素影响明显,变化快(水量、水位季节性变化) 受人为因素影响也显著,易污染 潜水的基本特点是与大气圈、地表水圈联系密切,积极参与水
地表以下,第一个具有自由表面的稳定含水层 中的重力水。
潜水的水面为自由水面,称作潜水面。 潜水不承压,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。 潜水含水层:赋存潜水的岩层。一般地,房屋
建筑时的基坑排水,大堤堤角处的散浸渗漏多 为潜水
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潜水 1—含水层;2—隔水层;3—高水位期潜水 面; 4—低水位期潜水面;5—大气降水入渗; 6—蒸发;7—潜水流向;8—泉
径流的强弱影响着含水层的水量与水质的形成 过程。
研究地下水的径流包括: 径流方向、径流强度、径流量等
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Ch3 岩溶工程地质研究
§1 概述 §2 碳酸盐岩的溶蚀机理 §3 影响岩溶发育的因素 §4 岩溶区水库渗漏问题 §5 岩溶地基稳定问题 §6 岩溶区环境问题
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§1 概述
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四. 地下水的补给与排泄
1.地下水的补给 2.地下水的排泄 3.地下水的径流
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1.地下水的补给
补给:含水层自外界获得水量的作用过 程
含水层的补给来源:
大气降水
地表水:河流、海洋、湖泊、水库
凝结水
灌溉回归水
来自其它含水层的水
人工补给
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地表水与地下水的补给关系
1—基岩;2—松散沉积物;3—地表水位(纵剖面);
包气带:地表以下到地下 水面之上,岩石中的空隙未被 重力水所充满。
饱水带:地下水面以下, 岩石中的空隙被重力水所充满 的带。
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土层含水量垂直分带
包气带
特点: ①岩石空隙未被水充满 ②是固、液、气三相介质并存
水的存在形式多样:结合水、 毛细水(各种)、重力水、气态 水 作用:包气带是饱水带中地下水 参与水文循环的一个重要通道; “重力水”通过包气带获得降水, 地表水的入渗补给(补充),部 分水又通过包气带将水分传输, 蒸发,消耗出去。
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路南石林
素有“天下第一奇观”之称的石林风景 区。位于路南县境内,距昆明市100公里, 景区由大、小石林、乃古石林、大叠水、 长湖、月湖、芝云洞、奇风洞7个风景片 区组成。全县共有石林面积400平方公里, 是一个以岩溶地貌为主体的,在国内外 知名度较高的风景名胜区。
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新疆岩溶地貌
在阿尔金山自然保护区的阿尔格山中,有一片古老的 岩溶地貌,东起布喀达坂山峰,西止阿其克库勒湖, 长350公里,宽20~30公里,面积约1万平方公里,深藏 在海拔4400米~5000米的崇山峻岭之中。
根据补给泉的含水层性质分类:上升泉和下降泉两大 类。
上升泉由承压含水层补给,下降泉由潜水或上层滞水 补给。
根据出露原因下降泉可分为:侵蚀泉、接触泉与溢流 泉。
沟谷切割潜水含水层时,形成侵蚀(下降)泉 地形 切割达到含水层隔水底板时,地下水被迫从两层接触 处出露成泉,这便是接触泉
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1—透水层;2—隔水层;3—坚硬基岩;4—岩脉;
5—风化裂隙;6—断层;7—潜水位;
8—测压水位;9—地下水流向;10—下降泉;11—
上升泉
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3.地下水的径流
地下水由补给区流向排泄区的作用过程称作径 流。
除某些构造封闭的自流水盆地及地势十分平坦 地区的潜水外,地下水处于不断的径流过程中。
径流是连接补给与排泄的中间环节,地下水的 水量与盐量由补给区传递到排泄区;
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主要特征(与潜水相比):
补给与排泄:有限区域与外界联系,水循环迟缓,水交替 慢,平均滞留时间长(年龄老或长)——恢复性差。
水化学:变化较大,一般矿化度较高,可以保存很“古老” 的水。
动态:要稳定些,如果分布面积大,厚度稳定,则调节能 力很强。承压含水层的厚度不变,储水与释水时,厚度是 如何进行的?
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随着模拟技术的发展,现代水文地质学 在分析与模拟时,不再将地层简单的划 分为“含水或隔水层”的了,采用模糊 数学的研究方法,给个相当于隶属度的1 和0之间的任一个数,如0.8,0.75, 0.7,……0.3等等;引用地层的“透水性” 描述地层,具有重要的理论意义。
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三.地下水分类
广义地下水:地表以下岩石空隙中的水称之, 包括包气带中和饱水带中的所有
7—承压水流线;8—泉;9—开采钻孔
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上层滞水
上层滞水:分布在包气带,局部隔水层(弱透水层) 上,积聚的具有自由水面的重力水。
上层滞水是包气带中有实际利用价值的重力水。 特点:最接近地表,接受大气降水的补给,通过蒸发
或向隔水底板(弱透水层底板)的边缘下渗排泄。雨 季积存一定水量,旱季逐渐耗失;不能终年保持有水; 动态变化显著。 作用:只有在缺水地区才能成为小型供水水源或暂时 性供水水源。 上层滞水极易受污染,利用其作为饮用水源时要格外 注意卫生防护
狭义地下水:地表以下饱水岩层空隙中的水 (饱水带中重力水)。
地下水分类依据 含水介质的类型(赋存空间):孔隙水、裂
隙水和岩溶水 埋藏条件(赋存部位):包气带(上层滞
水)、饱水带(潜水和承压水)
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地下水分类表
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按含水介质(空隙)类型与埋藏 条件划分地下水的图示
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1.潜水及潜水含水层
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统计资料
可溶性岩石在地球上的分布以碳酸盐岩最广 我国碳酸盐岩的分布面积2*106km2,占国土面
积的1/5 其中裸露于地表的约1.3*106km2,1/7 分布位置:西南,华南,华北等地.西藏,新疆等省
的(如图有压管) ⑦承压高度:含水层某点的承压高度数值上等于该点的测压高
度 ⑧补给区:仅分布于出露区 ⑨承压区:含水层中具有承压高度的分布区 ⑩排泄区: ⑾自溢区—测压水位线与地形等高线的交点连接区
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1—隔水层;2—含水层;3—潜水位及承压水测压水位;4—地 下水流向;5—泉;6—钻孔,虚线为进水部分; 7—自喷井;8—大气降水补给;H—承压高度;M—含水层厚度
更有意思的是,阿尔格山的岩溶地貌,由于局部地区 受到第四纪冰川的影响,形成了“静扫群山出,突兀 撑青空”的角峰。保护区的岩溶地貌套叠冰川地貌, 崖壁奇峭,幽谷深壑,冰川悬挂,气象万千。
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地下岩溶
地下的岩溶地貌是各种溶洞,地下水中 含有的碳酸钙在过饱和条件下沉积而成 各种化学堆积物:从洞顶往下悬挂的叫 石钟乳;从洞底往上生长的叫石笋;石 钟乳和石笋相接叫石柱;洞壁上的片状 沉积叫石幕。
如在山区多层地层结构时,强烈的切割作用,往往会 形成多个地下水面
在厚度很大的含水层中,部分地段可能为承压水,部 分段就会出现无压水(也有称层间水)
一个封闭的含水层有时也很难给出是潜水?还是承压 水?的划分,
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