地下水埋藏类型

1.上层滞水

上层滞水是指在包气带内局部隔水层上积聚的具有自由水面的重力水称为上层滞水，也可称为包气带水（图6-2）。上层滞水接近地表，接受大气降水的补给，以蒸发形式或向隔水底板边缘排泄。雨季时获得补给，赋存一定水量，旱季时，水量减少，甚至干涸。因此，上层滞水动态很不稳定。上层滞水有时会给建筑物施工带来麻烦，甚至危害工程建设。上层滞水供水意义不大，但对农业意义较大。

2.潜水

（1）潜水概念及特征。

图6-2　包气带及饱水带示意图

潜水是埋藏于地面以下第一个稳定隔水层之上具自由水面的重力水。潜水的自由水面为潜水面；潜水面上任一点的高程为该点的潜水位（H）； 自地面某点至潜水面的距离为该点潜水的埋藏深度（T）；从潜水面至隔水底板的距离为潜水含水层厚度（h） （图6-3）。

图6-3　潜水埋藏示意图
1—砂层；2—隔水层；3—浅水位面；4—地面

潜水分布很广，主要埋藏在第四纪松散沉积物中，各种类型岩石的裂隙及洞穴中也有潜水分布。潜水通过包气带与地表连通，水质容易受到污染，水温随季节有规律变化；潜水面具有自由水面，潜水面受大气压力、气候条件影响，季节性变化明显，如雨季降水多，潜水补给充沛，水位上升，含水层厚度增大，水量增加，埋藏深度变浅；而在枯水季节则相反。

（2）潜水补给、径流与排泄。

潜水含水层自外界可以通过多种途径获得水量，这一过程称为潜水补给。潜水的补给来源主要有：大气降水、地表水、凝结水及深层地下水。大气降水是潜水最主要的补给来源，但大气降水补给潜水的数量与降水特点、包气带厚度、岩土透水性及地表的覆盖情况等密切相关，一般来说，时间短的暴雨对补给地下水不利，而连绵细雨能大量补给地下水。在干旱地区，大气降雨很少，潜水补给只靠大气凝结水。地表水也是地下水的重要补给来源，当地表水水位高于潜水水位时，地表水就补给地下水，潜水的动态变化往往受地表水的动态变化的影响。另外，如果深层地下水位较潜水水位高，深层地下水会通过构造破碎带或导水断层等补给潜水。总之，潜水的补给来源是多种多样的，某个地区的潜水可以有一种或几种补给来源。

潜水在重力作用下，可以由补给区流向排泄区，这一过程称为潜水的径流。径流条件的好坏直接影响潜水的补给与排泄。影响径流的因素较多，主要有地形坡度、地面切割强度、含水层透水性等。如地形坡度陡、地面切割程度大、含水层透水性强，径流条件就好，反之则差。

潜水含水层失去水量的过程，称为潜水的排泄。在山区、丘陵及山前地带，潜水常常以泉或渗流形式泄出地表，因此，在山区常有丰富的泉水。在平原地区主要通过包气带蒸发进入大气，称为蒸发排泄。尤其在干旱地区，地下水蒸发强烈，常常是地下水排泄的主要形式。在河谷的中上游、河流下切较深，使潜水可以直接流入河流等地表水体。

潜水的补给、径流和排泄无限往复，形成了潜水的循环。潜水在循环的过程中，其流量、水位、水温、化学成分等都不同程度地得到置换，这种更新置换，称为水交替，或称为潜水的动态，潜水的动态有日变化、月变化、年变化及多年变化。潜水动态变化的影响因素有自然因素及人为因素两方面。 自然因素有气象、水文、地质、生物等。人文因素主要有兴修水利、修建水库，大面积灌溉和疏干等，这些因素都会改变潜水动态。我们掌握潜水动态变化规律就能合理地利用地下水，防止地下水对工程建设造成危害。

（3）潜水等水位线图。

潜水面反映了潜水与地形、岩性和气象水文之间的关系，表现出潜水埋藏及动态变化的基本特点。为能清楚表现潜水面的形态，通常采用水文地质剖面图和潜水等水位线图，两种图示方法配合使用。

水文地质剖面图是按一定比例尺，在具有代表性的剖面上，先根据地形绘制地形剖面图，再结合钻孔资料绘制地质剖面图，然后再画出剖面图上各井、孔等的潜水位，连出潜水面，即绘成潜水剖面图［图6-4 （a）］，也称为水文地质剖面图。从剖面图可以反映出潜水水位、含水层岩性及厚度，隔水层底板及其变化情况。

潜水等水位线图是指潜水面上高程相等的点的连线图。其绘制方法是在地形图上根据在大致相同的时间内测得的潜水面各点的水位资料，将水位标高相同的各点相连绘制而成［图6-4 （b）］。因为潜水位随季节时刻都在变化，所以等水位线图要注明测定水位的日期，通过不同时期内等水位线图的对比，有助于了解潜水的动态。根据潜水等水位线图可以解决如下问题：

1）确定潜水流向。潜水自水位高的地方向水位低的地方流动，形成潜水流。在潜水等水位线图上，在两等水位线间作一垂直连线，有高水位指向低水位的方向即为潜水流向。如图6-4 （b）箭头所示的方向。

2）确定潜水的水力坡度。在潜水流向上取两点的水位差，除以两点间的距离，即为该点潜水的水力坡度。图6-4 （b）上A、 B两点间距为240m，两点水位差为1m，则A、 B间水力坡度为：

3）确定潜水的埋藏深度。潜水等水位线图应绘于赋有地形等高线的图上，某一点的地形标高与潜水位之差即为该点潜水的埋藏深度［图6-4 （b）］， F点潜水的埋深等于2m。

4）确定潜水与地表水之间的关系。如果潜水流向指向河流，则潜水补给河水［图6-5（a）、图6-5 （c）］；如果潜水流向背向河流，则河水补给潜水［图6-5 （b）、图6-5（c） ］ 。

3.承压水

（1）承压水概念及特征。

承压水是充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水，承压含水层的上覆隔水层称为隔水顶板。下伏隔水层称为隔水底板。 自地面某点至承压水位面的距离为该点承压水的埋藏深度（h）；顶、底板间的距离称为承压含水层的厚度（M） （图6-6）。

打井时若未揭穿隔水顶板是见不到承压水的，只有揭穿隔水顶板后才能见到水，此时的水位高程称为初见水位（H1 ）。承压水在静水压力作用下沿钻孔上升到一定高度停止下来，此高程称为承压水位或测压水位（H2）。承压水位高出隔水顶板底面距离称为承压水头（H）。相对于潜水等其他类型的地下水，承压水具有如下主要特征：

图6-4　水文地质剖面图及潜水等水位线图
（a）水文地质剖面图； （b）潜水等水位线图
1—砂土；2—粘土；3—地形等高线；4—潜水等水位线；5—河流及流向；6—潜水流向；7—浅水面；8—钻孔（剖面图）；9—钻孔（平面图）； 10—钻孔编号

图6-5潜水与地表水补给关系

1）承压水没有自由水面，并承受一定的静水压力。

2）承压水分布区和补给区是不一致的。

3）受外界的影响相对要小，动态变化相对稳定。

由于隔水层顶板的存在，在相当大的程度上阻隔了外界气候、水文因素对地下水的影响，因此承压水的水位、温度、矿化度等均比较稳定。但从另一方面说，在积极参与水循环方面，承压水就不似潜水那样活跃，因此承压水一旦大规模开发后，水的补充和恢复就比较缓慢，若承压水参于深部的水循环，则水温因明显增高可以形成地下热水和温泉。

4）承压水不易受地面污染，一般可作为良好的供水水源。

图6-6　承压含水层剖面图
1—含水层；2—隔水层；3—承压水位；h—承压水埋藏深度；H—承压水头；M—承压含水层厚度；H1—初见水位；H2—承压水位

5）水质类型多样，变化大。承压水的水质从淡水到矿化度极高卤水都有存在，可以说具备了地下水各种水质类型。有的封闭状态极为良好的承压含水层，与外界几乎不发生联系，至今保留着古代的海相残留水，由于浓缩之缘故，其矿化度可达数百克/升之多。规模大的承压含水层是很好的供水水源。但承压水的水头压力能引起基坑突涌，破坏坑底稳定性等一些不良的工程地质现象，对地下工程施工造成很大困难，所以研究承压水具有重要意义。

（2）承压水埋藏类型。

承压水的形成与所在地区的地质构造及沉积条件有密切关系。适宜形成承压水的地质构造大致有两种：一为向斜构造，称为承压盆地；另一为单斜构造称为承压斜地。

图6-7　承压盆地剖面图
1—自流井；2—非自流井；3—干井；4—承压水位；5—地下水流向；6—泉；7—含水层；8—隔水层

1）承压盆地。每个承压盆地都可以分成三个部分：补给区（A） 、承压区（B）和排泄区（C） （图6-7）。承压水位高于地表的地区称做自流区（D），在此区，凡钻到承压含水层的钻孔都形成自流井，承压水沿钻孔上升喷出地表。补给区一般位于盆地边缘、地势较高处，含水层出露地表，可直接接受大气降水和地表水的入渗补给。承压区一般位于盆地中部，分布广泛，地下水承受静水压力，但能否自溢于地表，决定于承压水位与地面高程之间的高差关系。排泄区一般位于盆地边缘的低洼地区，地下水常以泉水的形式排泄于地表。承压盆地的规模差异很大，四川盆地是典型的承压盆地，小型的一般只有几平方千米。

2）承压斜地。承压斜地形成有三种情况（图6-8）。

图6-8　承压斜地
（a）导水断层承压斜地； （b）阻水断层承压斜地； （c）岩性变化形成的承压斜地

①导水断层承压斜地。含水层被断层切割形成的承压斜地［图6-8（a）］，含水层的上部露出地表成为补给区，被切割的下部与断层接触，若断层是导水的，断层出露的位置又较低时，承压水可通过断层排泄于地表，此时补给区与排泄区位于承压区的两端，与承压盆地相似。

②若断层不导水，则向深部循环的地下水受阻，在补给区能形成泉排泄，此时补给区与排泄区在同一地段［图6-8 （b）］。

③含水层岩性发生相变形成的承压斜地。含水层的一端露出地面，另一端尖灭［图6-8 （c）］。尖灭端为承压区，露出地面一端属补给区，接受大气降水，当地下水有足够数量时，在地面低洼处便形成泉溢出，形成排泄区。此区含水层的补给区与排泄区一致，而承压区位于另一端。

实际上自然界中的承压盆地与承压斜地的含水层埋藏条件是很复杂的，但人们常简化为这两种基本类型。往往在同一个区域内的承压盆地与承压斜地可埋藏多个含水层，他们有不同的稳定水位与不同的水力联系，这主要取决于地形和地质构造二者之间的关系。

（3）承压水的补给、径流与排泄。

承压水补给来源取决于埋藏条件，当承压水补给区出露于地表时，补给来源多为大气降水的入渗，在补给区位于河床或湖沼地带时，则主要由地表水补给。当承压水位低于潜水位时，潜水可以通过断裂带等通道补给承压水。

承压水的径流主要取决于补给区和排泄区的高差、二者的距离、含水层的透水性等。一般说来，补给区和排泄区距离短、含水层的透水性良好、水位差大，承压水的径流条件就好，如果水位相差不大，距离较远，径流条件差，承压水循环交替就缓慢。

承压水的排泄方式是多种多样的。当承压含水层被河流切割，这时承压水以泉的形式排出；当断层切割承压含水层时，一种情况是沿着断层破碎带以泉的形式排泄，另一种情况是断层将几个含水层同时切割，使各含水层之间有了水力联系，压力高的承压水便补给其他含水层。

（4）承压水等水压线图。

所谓等水压线图就是承压水面上高程相等的点的连线图（图6-9）。承压水面不同于潜水面，潜水面是一个实际存在的地下水位面，而承压水面是一个压力面，这个面可以与地形极不吻合，甚至高出地面。只有当钻孔打穿上覆隔水层至含水层顶面时才见到水。因此，承压水等水压线图必须附有地形等高线和含水层顶板等高线。

承压水等水压线图绘制方法是在一定比例尺的地形图上，根据钻孔、井、泉等的初见水位（或含水层顶板高程）和稳定水位（承压水位）等资料，用内插法将承压水位等高的点相连，即得等水压线图。

根据承压水等水压线图，可以解决以下几个方面问题：

1）确定承压水流向。承压水自水位高的地方流向水位低的地方，并且垂直等水压线，常用箭头表示。箭头有水位高的方向指向水位低的方向即为承压水流向。

2）确定承压水初见水位。用地面高程减去含水层顶板高程即可。

3）确定承压水埋藏深度。由地面高程减去承压水头即可。这个数值越小，开采利用越方便。该值是负值时表示在自流区，开采的水会自溢于地表，据此可选定开采承压水的地点。

4）确定承压水头大小。由承压水位减去含水层顶板高程即可得承压水头。

5）确定承压水的水力坡度。在承压水流方向上取两点的水位高差，除以两点间的距离，即为该点承压水的水力坡度。

图6-9　等水压线图及水文地质剖面图
（a）等水压线图； （b）水文地质剖面图1—地形等高线图；2—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