水文地質(zhì)學(xué)考試資料(已修改)
2025-05-11 13:00 本頁面
【正文】 緒 言 研究對(duì)象： 研究內(nèi)容 研究 地下水 的科學(xué) 研究與巖石圈、 地幔 、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動(dòng)相互作用下地下水 水量和水質(zhì) 的 時(shí)空變化規(guī)律，以及對(duì)各個(gè)圈層所產(chǎn)生的影響 ； 并研究如何運(yùn)用這些規(guī)律和影響去 興利除害 ，為人類服務(wù) 賦存于 地面以下 巖石 空隙 中的水 水文地質(zhì)學(xué)概念 （土層） （任務(wù)） 第二章 巖石中的空隙與水分 巖石中的空隙 意義 ：巖石空隙是地下水 儲(chǔ)存場所 和 運(yùn)動(dòng)通道 ?？障兜?多少、大小、形狀、連通情況和分布規(guī)律 ，對(duì)地下水的 分布和 運(yùn)動(dòng) 具有重要影響。 松散巖石中的 孔隙 分類 ：將巖石空隙作為地下水 儲(chǔ)存場所 和 運(yùn)動(dòng)通道 研究時(shí)，可分為 三類 ，即： 可溶巖石中的 溶穴 堅(jiān)硬巖石中的 裂隙 第二章 巖石中的空隙與水分 孔隙 定義 ：松散巖石是由大小不等的顆粒組成的， 顆粒或 顆粒集合體 之間的 空隙 ，稱為孔隙。 意義 ：孔隙 體積的多少 是影響巖石儲(chǔ)容地下水能力大小的重要因素。 孔隙度 ：指某一體積巖石（包括孔隙在內(nèi)）中孔隙體積所占的比例。 %100 ???VVnVVn nn 或 其中， n 表示巖石的 孔隙度 ， V 表示 包括孔隙在內(nèi)的巖石體積 ， Vn 表示 巖石中孔隙的體積 。 第二章 巖石中的空隙與水分 孔隙 → 次生孔隙 ：在碳酸鹽巖層中，除粒間孔隙或晶粒間孔隙所構(gòu)成的 原生孔隙外 ，還有由 孔洞、裂隙、白云巖化所構(gòu)成 的次生孔隙。 → 顆粒形狀 → 結(jié)構(gòu)孔隙 ：粘性土顆粒表面帶有的電荷，在沉積過程中粘粒聚合，構(gòu)成顆粒集合體，形成直徑比顆粒本身還大的結(jié)構(gòu)孔隙。 第二章 巖石中的空隙與水分 孔隙 孔隙度的影響因素 ： 孔隙度的大小主要取決于 分選程度 及 顆粒排列 情況，另外 顆粒形狀 及 膠結(jié)充填情況 也影響孔隙度。對(duì)于粘性土，結(jié)構(gòu) 及 次生孔隙 常是影響孔隙度的重要因素。 巖石名稱 礫石 砂 粉砂 粘土 孔隙度 變化區(qū)間 25%～40% 25%～50% 35%～50% 40%～70% 松散巖石孔隙度參考數(shù)值 第二章 巖石中的空隙與水分 裂隙 固結(jié)的 堅(jiān)硬巖石 ，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖，一般不存在或只保留一部分顆粒之間的孔隙，而主要發(fā)育 各種應(yīng)力作用下 巖石破裂變形產(chǎn)生的 裂隙 。 成巖 裂隙 構(gòu)造 裂隙 風(fēng)化 裂隙 裂隙率 ： 體 裂隙率、 面 裂隙率、 線 裂隙率 卸荷 裂隙 第二章 巖石中的空隙與水分 野外研究裂隙時(shí)，應(yīng)注意測定裂隙的 方向 、 寬度 、 延伸長度 、 充填情況 等。因?yàn)檫@些都對(duì) 地下水的運(yùn)動(dòng) 具有重要影響。 溶穴 可溶的沉積巖，如巖鹽、石膏、石灰?guī)r和白云巖等，在地下水溶蝕下會(huì)產(chǎn)生空洞，這種空隙稱為 溶穴 （隙）。 巖溶率 錄像 圖片 第二章 巖石中的空隙與水分 孔隙、裂隙、溶穴不是獨(dú)立存在。自然界巖石中空隙的發(fā)育狀況遠(yuǎn)較上面所說的復(fù)雜。 總結(jié)與比較 ?松散巖石 固然以 孔隙為主 ，但某些 粘土 干縮后可產(chǎn)生 裂隙 ，而這些裂隙的水文地質(zhì)意義，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其原有的孔隙。 第二章 巖石中的空隙與水分 因此，在研究巖石空隙時(shí)，必須注意觀察，收集實(shí)際資料，在事實(shí)的基礎(chǔ)上分析 空隙 的 形成原因 及 控制因素 ，查明其 發(fā)育規(guī)律 。 巖石中的空隙，必須以一定方式連接起來構(gòu)成 空隙、網(wǎng)絡(luò) ，才能成為地下水有效的 運(yùn)移通道（△）和儲(chǔ)容空間和。松散巖石、堅(jiān)硬基巖和可溶巖石中的空隙網(wǎng)絡(luò)具有不同的特點(diǎn)。賦存于不同巖層中的地下水，具有不同的分布與運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。 —— 孔隙水 、 裂隙水 和 巖溶水 ?固結(jié)程度不高的 沉積巖 ，往往 既有孔隙 ， 又有裂隙 。 ?可溶巖石，由于溶蝕不均一，有的部分 發(fā)育溶穴 ，而有的部分則為 裂隙 ，有時(shí)還可保留 原生的孔隙與裂縫 。 第二章 巖石中的空隙與水分 給水度 定義 ：我們把地下水位下降一個(gè)單位深度，從地下水位延伸到地表面的單位水平面積巖石柱體， 在重力作用下釋出的水的體積， 稱為給水度 。 例如，地下水位下降 2m， 1m2水平面積巖石柱體，在重力作用下釋出的水的體積為 （相當(dāng)于水柱高度 ），則給水度為 10％。 影響因素 ：對(duì)于均質(zhì)的松散巖石，給水度的大小與 巖性 、初始地下水位埋藏深度 以及 地下水位下降速率 等因素有關(guān)。 單位 體積 飽水 巖石體在重力作用下自由釋出的水的體積 ?第二章 巖石中的空隙與水分 給水度 ?巖性 對(duì)給水度的影響主要表現(xiàn)為 空隙的大小與多少 。 例如， 顆粒 粗 大 的 松散 巖石， 裂隙 比較寬 大 的堅(jiān)硬巖石，以及具有溶穴的 可溶巖 ， 空隙寬大 ，重力釋水時(shí)，滯留 于巖石空隙中的 結(jié)合水 與 孔角毛細(xì)水較少 ， 理想條件下給水度的值接 近孔 隙度、 裂隙率與巖溶率。 相反， 若 空隙細(xì)小 （如粘性土），重力釋水時(shí)大部分水以結(jié)合水與懸掛毛細(xì)水形式滯留于空隙中，給水度往往很小。 第二章 巖石中的空隙與水分 給水度 ?當(dāng) 初始地下水位埋藏深度 小于 最大毛細(xì)上升高度時(shí) ，地下水位下降后，重力水的一部分將轉(zhuǎn)化為支持毛細(xì)水而保留于地下水面之上，從而使給水度偏小。 第二章 巖石中的空隙與水分 給水度 可能的原因 1） 重力釋水 并非瞬時(shí)完成，而往往 滯后 于水位下降； 2） 迅速釋水時(shí) 大 、 小孔道釋水不同步 ，大的孔道優(yōu)先釋水，在小孔道中形成懸掛毛細(xì)水而不能釋出。 ?地下水位下降速率 第二章 巖石中的空隙與水分 持水度 定義 ：地下水位下降一個(gè)單位深度，單位水平面積巖石柱體反抗重力而保持于巖石空隙中的水量，稱作持水度。 ?S 包氣帶 充分重力釋水而又未受到蒸發(fā)、蒸騰消耗時(shí)的含水量稱作 殘留含水量 數(shù)值上相當(dāng)于最大的持水度。 nS ?? ??給水度、持水度與孔隙度的 關(guān)系 ?影響因素 第二章 巖石中的空隙與水分 透水性 —— 巖石允許水透過的能力 以松散巖石為例，分析 一個(gè) 理想孔隙通道 中水的運(yùn)動(dòng)情況 第二章 巖石中的空隙與水分 透水性 —— 巖石允許水透過的能力 圓管狀孔隙通道的縱斷面，孔隙的 邊緣上 分布著在尋常條件下不運(yùn)動(dòng)的 結(jié)合水 ， 其余部分是重力水 。由于附著于隙壁的結(jié)合水層對(duì)于重力水，以及重力水質(zhì)點(diǎn)之間存在著 摩擦阻力 ，最近邊緣的重力水流速趨于零，中心部分流速最大。 結(jié)論 ：孔隙直徑愈小，結(jié)合水所占據(jù)的無效空間愈大，實(shí)際滲流斷面就愈小；同時(shí)，孔隙直徑愈小，可能達(dá)到的最大流速 愈小。
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