地表水地下水.docx

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地表水地下水

§1.河流地质作用与河谷地貌

一、河流地质作用

机械侵蚀

1.侵蚀作用

化学侵蚀

①对河床基岩侵蚀,与河床岩石力学性、质河流含沙

量、河水流速有关.

据作用方向

下蚀作用②海平面大致是下蚀极限----基本、永久侵蚀基准面.

暂时、局部侵蚀基准面:

④特殊现象：

向源侵蚀、袭夺现象

侧蚀作用特征：

对河岸冲刷、破坏,冲河岸下部坡角→岸坡陡,下部掏空形成反坡,塌陷,河岸后退,河谷变宽.

作用结果:

河曲、牛轭湖、古河道

2.搬运、沉积作用

A.机械搬运:

搬运机械碎屑物

化学搬运:

溶解作用

推移、

机械搬运:

跃移

悬移

二、河谷地貌

（一）河谷的地貌特征

1.河谷组成

谷坡：

阶地

河谷河床：

岩坎、石滩、深潭、深槽

谷底

河漫滩：

二元结构

2.河床的地貌形态

山区河床总特征:

不平整、岩坎、石滩、深槽、深潭发育

3.河漫滩：

山区河漫滩发育较少，多在河曲凸岸或河谷开阔处

河漫滩处的沉积层具有二元结构：

下部为河床沉积物颗粒较粗的砂砾石，上部为河漫滩沉积物，颗粒较细的粉土、黏土，这就叫二元结构。

心潭、边潭都具有二元结构。

4.河流阶地：

地壳上升、气候变化引起河流下切形成

由下→上称一级阶地、二级阶地……；一级形成最晚，越老的阶地在最上边，形态保存越差

③分类：

（据成因）

侵蚀阶地：

由基岩构成，山区常见，作大坝接头、厂房、

桥地基有利

堆积阶地：

由冲积物组成，河流下切为超过沉积物厚度

分上叠阶地、内叠阶地，反映地壳运动

基座阶地：

上部为冲积物，下部基岩

说明地壳上升显著

后期下切超过沉积物厚度

三、松散堆积物类型

（二）不同类型的松散沉积物

1.坡积物：

暂时性水流沉积

成分：

母岩成分、风化产物

（1）物质组成特征：

分选性差，无层理，厚度小，堆积物疏松

岩石粒度：

斜坡上部粗——以碎石为主

斜坡下部细——粘土为主

（2）坡积物工程特征：

①疏松、孔隙大→压缩性大

建地基时注意，沉陷量大，不均匀沉陷

②易产生滑坡

当下伏地层陡，有水浸润时，降低边坡的稳定性，开挖基坑时注意边坡稳定性

2.洪积物：

暂时性洪流沉积

物质组成特征：

固体物含量大

分选性由上→下，渐好

特殊地形：

洪积物由于在沟口，地形开阔，坡度小→水流分散，流速小，而逐渐堆积呈扇形或锥形→洪积扇、洪积锥、洪积裙

洪积扇特点：

扇顶——砾石粗大，巨大石快，分选性差，磨圆度低

上部——以砾石为主，有分选性，山洪周期性，不规则交替层理

下部——细粒的砂、粉砂、粘土为主，分选性好，具有明显的微斜层理、水平层理，砾石磨圆度好

（2）.洪积物工程特征：

城市建工主建在洪积扇

洪积扇：

顶部：

洪积物颗粒粗大，孔隙度大，透水性强→地下水埋藏深，土承载力较高→良好的天然地基

扇缘：

颗粒细，透水性弱，成分均匀，具较大压缩性→不宜做大型地基

中部：

岩性变化无常，地下水位抬高，土质软弱，不宜作建筑物地基

3.冲积物：

（河流沉积）

物质组成特征特点：

分选性，磨圆度好，有明显层理，交错层理

①山区河谷冲积物：

粗砾屑为主，分选性、磨圆度

②山前河谷冲积物：

与洪积扇相似，交错层理

③平原河谷冲积物：

一般为粘性土与砂层、互层

（2）.冲积物工程特征

山区河谷冲积物：

①以粗粒物质→岩石强度高，压缩性小→可作一般建筑物地基②强透水性→建坝、闸地基时注意防漏潜蚀问题

平原河谷冲积物：

以粘土、砂层互层

①地基——承载力差

②水库渗漏通道：

古河道

③阶地上的冲积物，经干燥胶结作用，结构密实，含水量小，压缩性小，强度高→可做一般建筑物地基。

5.黄土：

风化沉积或水成

特点：

①黄土为主

②颗粒成分均一，含50%以上的粉土颗粒，10%~20%粘土和砂粒

粗粒：

石英、长石、CO32-矿物

③矿物成分：

细粒：

粘土矿物：

水云母，高岭石、

④结构疏松，孔隙度高，达50%以上

⑤垂直节理发育

⑥富CaCO3，透水性好

⑦遇水浸湿后迅速崩解，引起沉陷——湿陷性

指出：

不同地区时代，湿陷程度不同

5.黄土：

透水性性强，湿陷性可引起地基突然沉陷

湿陷程度系数

衡量

=

—元侧胀条件原土样在200kPa压力下，稳定后高度

—压缩稳定后的土样，侵水变形后高度

—土样原始高度

<0.02≥0.02

非湿陷性黄土湿陷性黄土

0.02~0.030.03~0.07>0.07

轻软中等强

我国中、下更新世（Q1,Q2）不具湿陷性

上更新世（Q3）近代沉积（Q4）具湿陷性

湿陷性随h深度而，（10~16m）以下随渐消失。

§2.地下水的主要类型与特征

概述：

1.地下水：

埋藏在地表以下岩层或土层空隙中的水

空隙：

孔隙、裂隙、空洞

2.来源：

大气降水、地表水入渗、水蒸气在空隙中的凝结

3.地下水现被广泛应用于农业灌溉、城市供水、工矿企业供水，与人类生产、生

活密切相关。

现今地表水体的严重污染，促进了地下水资源的开发利用，但其

对工程建设也带来了一定的危害性：

①地下水位低于库水位时可产生渗漏。

②地下水在渗流压力作用下，带走松散岩层、断层破碎带等软弱结构面中的细

小颗粒→岩体掏空，地基破坏

③地下水使粘土软化、泥化

④地下水使部分岩石体积增大，引起工程失事

⑤地下水使CO32-岩盐产生空洞，成为渗漏通道

⑥开挖地下洞室时，有时产生地下水涌入

⑦地下水对建筑材料起腐蚀作用

所以分析水工建筑物的安全系数时，必须查明地下水特征。

一、地下水类型

地下水埋藏在地表以下的岩层中

透水层

岩层含水层

隔水层

1.据地下水在三种岩层中的埋藏特征分类

包气带水：

潜水面（即地下水位面）以上的水

潜水：

第一个连续稳定隔水层以上，具有自由水面的重力水饱和带水

承压水：

两个隔水层之间的水

2.据含水层空隙性质：

孔隙水、裂隙水、岩溶水

饱和带水水源丰富，对水利工程影响意义均较大

二、潜水

1.分类：

孔隙潜水、裂隙潜水、岩溶潜水

2.特征：

①潜水面之上无稳定隔水层

②补给源：

大气水、地表水

潜水水气易污染，且受气候影响

③潜水自水位高处→水位低处渗流

④山脊地带，在潜水位最高处可形成分水岭

⑤潜水面受地形、气象、水文等因素控制，一般地面坡度越大，潜水面的坡度越大，潜水面常小于当地地面坡度

3.潜水等水位线图及埋藏深度图

方法：

（一）平面图法：

等水位线图

①同一时期测点的水位

②对不同时期等水位线图对比，了解水位动态一般

（据各测点井、孔、泉）分最高水位，最低水位两期分别做等水位线图水位标高画出水位相等的线

③了解：

a.潜水流向及水力坡度

：

平均水力坡度

b.确定潜水与河水关系：

潜水补给河水

河水补给潜水

一岸河水补潜水，一岸潜水补给河水

c.确定潜水面埋藏深度画等埋深线。

地形标高—潜水线=埋藏深度

三、承压水

1.概念：

具承压性质的地下水，两隔水层之间。

2.特征：

①明显分出补给区、承压区、排泄区

补给、径流、排泄规律

a.补给方式：

补给区出露地表—大气降水为主要补给来源补给区位沼泽河床—地表水补给

补给区潜水含水层以下—潜水补给

补给区承压水自补给

b.径流：

受地形、含水层透水性、地质构造、承压水位差决定，补排地形高差水位差大，透水性好，构造挠曲小，则径流越通畅地下水交替作用强，矿化度低水质好。

c.排泄：

形式①含水层出露地表当承压水位差大，承压水为泉的形式喷出或补给地表水

②含水层被断断切割断层导水作用沿断层线以泉形式排出。

②承压区中的水受静水压力作用，打钻水位上升，地下水喷出

初见水位：

钻水打穿隔水层顶见水位

承压水水位

承压水位：

水位上升呈顶板上某一高度稳定

水头：

承压水位与隔水层顶板距离

正水头：

水头高出地面

负水头：

水头低于地面

③基岩地区承压水的埋藏类型决定地质构造

适宜形成承压水的地质构造——

单斜——承压斜地

向斜（储水构造）承压盆地

3.等水压线图：

—承压水等水位线图

据测点的承压水位绘制。

了解：

承压水流向、水力坡度、水位埋深、水头大小、含水层厚度。

§3.岩溶水

岩溶水富集环境——岩溶——KARST地貌

一、岩溶的形态

溶蚀漏斗：

底部有落水洞与地下暗河相通

落水洞：

与含水层相通，洞壁近垂直——竖井

溶蚀洼地：

溶隙、溶孔：

溶洞：

当位于地下水位以下，形成地下暗河

石芽、石钟乳、石柱、残积红土：

盲谷、伏流：

二、岩溶发育的基本条件

1.岩石可溶性：

岩溶发育的物质基础

2.岩层具透水性：

取决于裂隙、孔洞多少、连通性

3.水的溶解能力：

取决于CO2含量

4.水的运动状态：

水循环交替好——有利岩溶发育

5.气候、地形、植被等

三、岩溶类型及发育程度

（一）可溶性岩的出露条件

裸露型岩溶：

石林，出露地表

覆盖型岩溶：

覆盖层厚度<50m，为第四纪松散堆积物

埋藏型岩溶：

埋藏于非可溶岩基岩以下

（二）按气候带划分

南部热带岩溶：

岩溶发育强烈

中部亚热带岩溶：

北部温带岩溶：

我国分布广，雨水多，温度高，植被好，裂隙带、碳酸岩溶发育

干旱地区岩溶：

温度低，植被少，降雨量少，岩溶微弱

海岸岩溶：

四、岩溶分布规律

（一）岩溶发育的垂直分带性

1.垂直岩溶发育带：

2.水平、垂直岩溶交替发育带：

最高水位、最低水位之间

水位升高，则水平流动；水位降低，则垂直流动

发育：

溶洞、落水洞

3.水平岩溶发育带：

4.深部岩溶发育带：

（二）岩溶平面上分布的不均匀性

控制因素：

1.断层、裂隙等地质构造，尤其是区域性断裂对岩溶发育长起控制作用

压性断层：

阻水性质，岩溶不发育，但上盘破碎，岩溶较发育

张性断层：

其裂隙张开状态，岩溶非常发育

褶皱核部、转折端，发育张裂隙，为岩溶发育带，翼部岩溶不发育

2.分布受岩层及岩性组合的控制

可溶性岩在上部，非可溶性岩为下部，则非可溶性岩形成相对隔

水性，则在分界面以上形成岩溶带

3.地壳运动控制了岩溶发育的多层性

地壳稳定→饱水带中水侵蚀形成水平溶洞

地壳上升→溶洞上升

地壳稳定→一致溶洞下部地层，受溶蚀→新水平溶洞

地壳下降→溶洞下降

地壳稳定→在原位置上部又溶蚀

形成多层

4.岩溶发育深度受可容岩层底板控制

曾经：

受地方性侵蚀基准面控制

五、岩溶水

储存、运动于溶蚀洞隙中的地下水——岩溶水

（一）潜水：

类型

承压水：

岩溶地层与非岩溶地层互层

（二）特征：

①空间分布广，变化大；与岩溶裂隙连通性有关

②岩溶水运动性质具差异性：

有压水流：

断面小的裂隙中

同一含水层

无压水流：

孔洞大时

紊流：

大孔洞地段，V快

流态

层流：

裂隙中，水受阻力大，V减小

③补给：

大气降水→岩溶水动态受气候影响

水位、水量变化幅度大

④岩溶水排泄；集中、排泄量大