地下水的类型

二、地下水的类型

根据埋藏条件，地下水可划分为三种类型。

1.包气带水

贮存在地下自由水面以上包气带中的水，称为包气带水。在土壤上层，饱和水带以上的土层，由于空隙没能全部充满液态水，而有大量水汽和空气流动，叫做包气带，通常包气带土层中，上部主要是气态水和结合水，下部接近饱和水带处，则充满毛细管水。如果土壤有较大的空隙，则产生重力水，当包气带中有局部隔水层时，则使重力水积储在隔水层上，成为上层滞水。

上层滞水是存在于包气带中局部隔水层上的重力水(见图10-6)。它是大气降水或地表水在下渗途中，遇到局部不透水层的阻挡后，在其上聚积而成的地下水。

图10-6　上层滞水与潜水分布示意图

由于上层滞水是包气带内的局部饱水带，其埋藏条件决定了上层滞水具有如下特征：分布范围不广，水量小，补给区分布区一致；补给源为大气降水或地表水；以蒸发、下渗或向隔水层边缘流散的方式进行排泄；动态变化不稳定，具有季节性，只能作暂时性和小型供水水源；易受污染，故做饮用水时应注意防止污染。

上层滞水的动态变化主要决定于气候，同时也与隔水层的分布范围、厚度、透水性及埋藏深度有关。在降水量较大，降水季节较长，蒸发量较小，其下渗水量较大，则上层滞水存在的时间也较长。反之，降水量小、降水季节较短、蒸发量较大，则上层滞水存在时间就较短。

当隔水层分布范围不大、厚度小、隔水性不强和埋藏较浅时，上层滞水因不断向四周流散、下渗以及蒸发，其存在的时间则较短；当隔水层的分布范围和厚度较大，埋藏较深，隔水性良好时，上层滞水存在的时间较长。

2.潜水

埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，具有自由表面的重力水称为潜水。潜水的自由表面称为潜水面。潜水面的绝对标高称为潜水位。潜水面至地面的距离称为潜水埋藏深度。由潜水面向下至隔水层顶面间充满重力水的部分，称为含水层。自潜水面向下到隔水层顶面的距离，称为含水层的厚度。

潜水的埋藏条件，决定了潜水具有以下特征：潜水面不承受静水压力；分布区与补给区一致；动态变化较不稳定，有明显的季节变化；潜水的补给条件较好，水量丰富；潜水的水质随气候有季节变化，且易受污染。

潜水面的形状通常是具有一定倾斜的曲面。总的说来，潜水面的形状与地形大体一致，但比地形起伏要平缓得多。岩土的透水性增强，潜水面坡度趋于平缓；反之变陡。隔水底板凹陷使含水层厚度增大的地段，潜水面坡度趋于平缓；反之变陡。在隔水层凹盆中，潜水不外溢时，则潜水面呈水平状态，称为潜水湖。在人工大规模抽水的条件下，一旦潜水补给速度低于抽水速度，潜水会逐步下降，可使潜水面形成一个以抽水井为中心的漏斗状曲面。

潜水面形状可用潜水剖面图和表示，如图10-7所示。

潜水剖面图是在地质剖面图上，将已知各点的潜水位联结而成，它可以反映出潜水面形状与地形、隔水底板及含水层岩性的关系等。

(a)岩石透水性发生变化时；(b)含水层厚度发生变化时

图10-7　潜水面的状况图

3.承压水

承压水是充满于两个稳定隔水层之间含水层中具有压力的地下水。若两个稳定隔水层之间的含水层没有被水完全充满，则具有自由水面的称做无压层间水。上下隔水层分别称为隔水层顶板和底板。两隔水层间的垂直距离称为承压水含水层厚度。当钻孔打穿隔水层顶板时，在静水压力作用下，水位上升到一定高度不再上升时，这个最终的稳定水位，叫该点的承压水位。自隔水层顶板底面到承压水位之间的铅垂距离称为承压水头，也称压力水头。在有利的地形部位，承压水位可超出地面高程。此时承压水可以自流喷出地面，称为自流水：而承压的水位低于地面高程时，称为非自流水。

承压水的埋藏条件，决定了它具有以下特征：承压水具有一定的压力水头；补给区与承压力区不一致；动态变化稳定，没有明显的季节变化；补给条件较差，不易受污染，但若受污染，很难变化。此外，如果承压水补给条件和排泄条件较好，则水质为淡水，反之，水循环极慢时，水长期稳定，岩石中盐分便较多溶于水中，则水的盐分会较高。

承压水的形成主要受地质构造的控制，不同的地质构造又决定了承压水的埋藏类型不同。最适宜于承压水形成的地质构造大体上可以分为向斜构造和单斜构造。

(1)向斜盆地构造。图10-8为典型的向斜盆地蓄水构造，这种盆地又称为承压盆地或自流盆地，它可以是大型的复式构造，也可以是单一的向斜构造。无论是哪一类，一般均包括补给区、承压区及排泄区等三个组成部分。补给区处于构造边缘地势较高地表部位，它直接受到大气降水和地表水体的补给，该区地下水具有潜水的性质，不受静水压力、动态变化及气象和水文因素的影响。承压区是含水层被上覆隔水层所遮盖的部分，该区的特点是承受静水压力。通常在承压区面积广，含水层厚度大、透水性强、补给来源充足的地区，承压水的贮量丰沛，且水量也比较稳定。排泄区常处于构造边缘地势较低的地段或断裂构造的错动带，由于含水层被河流侵蚀或被断裂破坏，往往以上升泉的形式出露地表或直接向河流排泄补给地表水。

1.隔水层；2.含水层；3.不自喷的钻孔

4.地下水流向；5.测压水位；6.泉

图10-8　自流盆地示意图

(2)承压斜地构造。其又称自流斜地，主要由单斜岩层组所组成。它可分为两种情况：断块构造和含水层发生相变所形成的承压斜地。

如单斜含水层被断层错断，而断层又导水时，含水层出露于地表的一侧成为补给区；另一侧沿断层带形成带状排泄区，在适宜的地形条件下，沿断裂带以一系列上升泉的形式出露于地表，因此，承压区位于补给区和排泄区之间(见图10-9)。若断层不导水，则排泄区与补给区是相邻的，承压区则在另一侧。

1.隔水层；2.透水层；3.地下水流向4.导水断层；5.泉水

图10-9　断块构造形成的承压斜地

含水层岩性发生由粗粒到细粒的相变，甚至尖灭，迫使承压水回流，在含水层出露地表的较低地段形成上升泉泄出。此时补给区与排泄区是相邻的，承压区位于一侧(见图10-10)。