第五章 地下水
本章提要
赋予地壳岩石层空隙中各种形式的水系统 为地下水，其中可在重力作用下运动的地下水 又称重力水。本章着重阐述了岩石（层）的水 理性质，重力水的类型及其特征、循环与运动； 扼要介绍了地下水引发的工程和环境问题及其 防治措施。
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第五章 地下水
§5～1 地下水的基本概念 §5～2 地下水的类型 §5～3 地下水的补给、径流与排泄
酸盐而使水失去的Ca2+、Mg2+数量 永久硬度：煮沸时仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量
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地下水对建筑材料的腐蚀性
溶出侵蚀：混凝土中Ca(OH)2成分被水溶解。 碳酸侵蚀：含侵蚀性co2的水溶解混凝土中的钙质而 使混凝土崩解。 硫酸盐侵蚀：水中SO4-2与混凝土作用生成新的化合 物，由于体积膨胀而胀裂。 酸性侵蚀：PH值低的酸性水对混凝土具腐蚀性。 镁盐侵蚀：水中镁盐与混凝土作用后生成化合物溶 解于水。
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三、地下水的物理化学性质
地下水的物理性质：温度、颜色、透明度、气味、味道、导电 性、放射性等
地下水的化学成分：气体成分、离子成分、胶体成分与有机质
气体成分 O2 H2S CO2
离子成分
ClSO4-2 HCO3Na+ K+ Ca+2 Mg+2
化学性质 PH值 矿化度 硬度
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①矿化度：水中所含离子、分子及化合物的总量称为水的总矿化度，g/l
孔隙度 n Vn 100%
V
n的大小取决于岩石的密实度、分选性及颗粒形状、 胶结程度
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2、裂隙
坚硬岩石受地壳运动及其它内外力地质作用的影响产 生的空隙
裂隙率
Kt
Vt V
100%
Vt—裂隙体积 V—包括裂隙在内的岩石总体积
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3、溶隙
可溶岩（石灰石、白云岩等）中的裂隙经地下水长期 溶蚀而形成的空隙
溶隙率
Kk
Vk V
100%
VK—溶隙体积 V—包括溶隙在内的岩石总体积
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二、含水层与隔水层
岩（石）层按水理性质不同分：含水层与隔水层 含水层—能够给出并透过相当数量重力水的岩层。
1、空隙存在并充满足够的水； 3、有补给来源 2、重力水能在空隙中自由运动； 隔水层—不能给出并透过水的岩层。
水量小；渗透性差，如粘土 滞水层：弱透水的岩土层
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3.承压水(pressure water)
充满于两个隔水层之间的含水层中承受水压力的重力水 承压水的形成取决于地质构造条件—向斜（盆地）和单斜构造 （1）向斜盆地（自流盆地）
补给区
承压区 自流区
图示一
图示二
排泄区
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承压含水层局部
承压水特征：不具 自由水面，并承受 一定的水头压力。 分布区和补给区不 一致。动态变化较 稳定。不易受地面 污染。
特征：接近地表，接受大气降水补给， 以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。 动态变化很不稳定。 工程意义：常始料不及涌入基坑（离 地表最近）。供水意义不大（局部分 布）。 在寒冷地区易引起道路冻胀和翻浆. 土空隙中充满水的地带称为饱和带，此带中水称为饱和带水 饱和带以上未被水充满的地带称为包气带，包气带中水称包气带水 14
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§5～1 地下水的基本概念
一、岩石的空隙
地表10km以上范围，有空隙; 浅部1～2km范围，空隙普遍。 岩石空隙是地下水储存场所，也是渗透通道
空隙的多少、大小
决定
及其分布规律
地下水分布与渗 透特点
1.松散沉积物中的孔隙
按成因空隙分
2.坚硬岩石中的裂隙
3.可溶性岩石中的溶隙
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1、孔隙 松散岩石（粘土、砂石、砾石等）中颗粒或颗粒集 合体之间存在的空隙。
2、潜水(phreatic water)
埋藏在地面以下第一个 稳定隔水层之上具自由水 面的重力水。
特征：与大气相通，具 自由水面，补给区与分布 区一致，动态受气候影响 较大。潜水面形状受地形 影响。
自由水面
1－砂层 2－隔水层 3－含水层 4－潜水面 5－基准面
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潜水等水位线：潜水面上标高相等各点的连线，由 人工露头、天然露头测定 等水位线图用途： 可解决如下问题： (1) 确定潜水流向 (2) 确定潜水的水力坡度
承压水等水压线图用途： a承压水位埋深 b承压水头大小 c含水层埋深
虚线－潜水等水位线 实线－地形等高线
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(3)确定潜水与地表水之间关系
若潜水流向指பைடு நூலகம்河水，则潜水补给河水
若潜水流向背向河水，则河水补给潜水
若河流一侧潜水流向指向河水，另一侧潜水流向背向河水，则 河流一侧为潜水补给河水，而另一侧为河水补给潜水
潜水补给河流
河流补给潜水
单侧补给
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(4)确定潜水的埋藏深度
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（2）单斜构造（自流斜地） 两种情况：
（a）断块构造
断层带透水
（补给、排泄不同）
断层带不透水
（补给、排泄相同）
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（b）含水层岩性相变
下部尖灭
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承压水等水压线图
承压水等水压线图——承压水面上高程相等点的连线图 需附地形等高线和隔水顶板等高线
（a）等水压线图
（b）水文地质剖面
1-地形等高线；2-承压含水层顶板等高线；3-等水压线 ；4承压水位线；5-承压水流 向；6-自流区；7-井；8-含水层；9-隔水层；10-干井；11-非自流井；12-自流井 23
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§5～2 地下水的类型
地下水按埋藏条件和含水层空隙性质综合分类
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地下水埋藏类型
承压水：充满于两个隔水层间的含水层 潜水：地表下第一个连续隔水层之上具有自由水面的重力水 上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水
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一、上层滞水、潜水、承压水
1、上层滞水(perch ground water) ：包气带中聚集在 局部隔水层之上的重力水.
低矿化度水：主要含HCO3中等矿化度水：主要含SO42高矿化度水：主要含cl-
②PH值
PH值 酸碱度
<5 强酸性
5-7 弱酸性
7 中性
7-9 弱碱性
>9 强碱性
③硬度：取决于水中所含Ca2+、Mg2+的含量
总硬度：未煮沸时Ca2+、Mg2+的总含量 暂时硬度：煮沸时水中一部分Ca2+、Mg2+因失去CO2生成沉淀碳
某点地形等高线标高与潜水等水位线标高之差
(5)确定泉或沼泽的位置
在潜水等水位线与地形等高线高程相等处，潜水出露为泉或沼泽
(6)推断给水层的岩性或厚度的变化
若等水位线由密（富含潜水）变疏（少量潜水）表明含水层透水性好 或含水层变厚
(7)确定给水和排水工程位置
水井应布置在地下水流汇集的地方，排水沟应布置在垂直水流的方向 上