地下水水文学.pdf

1讲授：肖长来吉林大学环境与资源学院水文水资源系2004年9月地下水水文学Groundwater Hydrology第10章孔隙水提要要求掌握冲洪积扇中的地下水、冲积平原（特别是河谷冲积平原）中的地下水埋藏分布特征及供水意义，了解湖积物中的地下水和黄土高原中的地下水埋藏分布特征及供水意义，能够进行含水系统实例分析第10章孔隙水孔隙水（pore water），是指赋存于松散沉积物颗粒或集合体构成的孔隙网络中的地下水按含水层埋藏条件，孔隙水可分为孔隙潜水和孔隙承压水10.1 冲洪积扇中的地下水10.2 冲积平原中的地下水10.3 湖积物中的地下水10.4 黄土高原的地下水10.5 孔隙含水系流实例分析第10章孔隙水中国地势图第10章孔隙水中国地貌图10.1 冲洪积扇中的地下水典型的冲洪积扇（alluvial and pluvial fan）形成于干旱半干旱地区的山前地带洪流所携带的物质以山口为中心堆积成扇形，故称扇形地；多在山前成群分布，构成扇群，扇间为洼地洪积扇由山口向平原具有明显的分带性：（1）地形地貌分带：由山口向平原（盆地），地貌上由扇顶→扇中→扇前缘，地形由高→低，地面坡度由陡→缓；岩性由粗→细。

2）水动力条件与沉积作用分带：集中的洪流→辫状散流，水流速度和搬运能力由大→小，沉积作用由弱→强；水流携带的物质随地势和流速的变化而依次堆积，先堆积粗粒物质，后堆积细粒物质210.1 冲洪积扇中的地下水（3）岩性分带：扇顶多为砾石、卵石、漂石等，沉积物不显层理，或仅在所夹细粒中显示层理；向外过渡为砾及砂为主，出现粘性土夹层，层理明显；没入平原部分为砂及粘性土夹层4）地下水分带：扇顶物质颗粒粗大，多直接出露于地表，地势高，潜水埋藏深，岩石透水性好，补给充沛，地下径流强烈，蒸发微弱，形成低矿化水，属潜水深埋带或盐分溶滤带，多为HCO3－Ca、CaNa、CaMg型水，水位变化大；向下游，地形变缓，颗粒变细，透水性变差，地下水流受阻，潜水位壅高接近地表，形成泉和沼泽，蒸发增强，水的矿化度增高，为地下水溢出带或盐分过路带，地下水位动态变化小此带向下游进入平原区，地势变平，颗粒变细，潜水埋深不大，蒸发强烈，土壤常发生盐渍化，为潜水下沉带或盐分堆积带10.1 冲洪积扇中的地下水冲洪积扇剖面图10.1 冲洪积扇中的地下水扇形地中地下水特点，由扇顶至前缘：①含水层物质：颗粒由粗变细，透水性由强变弱②水位埋深：由大变小；水位变化由大变小。

③地下水径流：由强变弱，渗透速度由大变小④水化学作用：由单一（溶滤作用为主）变多样（溶滤、蒸发浓缩、阳离子交替吸附等），水化学类型由单一变复杂⑤水质：由好变差，矿化度由低增高城镇应分布于溢出带以上最有利于取用地下水地带10.1 冲洪积扇中的地下水220240230250190180200210170150160140Ⅳ—Ⅳ′剖面图CH2CH7CH2029CH48 56泥岩NT泥岩NT泥岩NT Q322Q3Q2Q2140708090100120110130150170160砂砾石Q2泥岩NT泥岩NT泥岩NT粉细砂NT砂砾石Q3QK51卵砾石Q1QK25粉砂Q2CH3160砂砾石Q2圆砾Q3QK19III—III′剖面图粘土NT泥岩NT中砂Q12-13 2-11140130150160170190180200210Q3圆砾3-6 3-23-1Nt泥岩9Ⅰ—Ⅰ′剖面图Q2圆砾ch11Nt泥岩Q3圆砾Q2圆砾10Ⅱ—Ⅱ′剖面图304060508010090110砂砾石Q2中细砂Q3120140130150 QK30亚粘土Q3?QK29亚砂土Q3圆砾Q3壤土Q2圆砾Q2CH48细砂Q3壤土粗砂Q21-652粉砂Q2砾石Q251 1-710.1 冲洪积扇中的地下水扇型地地层剖面图10.2冲积平原中的地下水冲积平原（Alluvial plain）以黄河下游平原为例，郑州市以上黄河以侵蚀搬运作用为主，以下进入华北平原，坡降变小，堆积作用为主，河床抬高而成为地上河。

现代河道与近期运动古河道地势高，岩性粗，渗透性好，利于降水，地表水入渗补给，水位埋深大，蒸发作用弱，溶滤作用为主，水质良好，自两侧向河间洼地、地势渐低、岩石变细，渗透性变差，水位变浅，蒸发增强，矿化度增大地下分布有咸水层，其厚度50~200m，矿化度M>2g/l，为Q2晚期干旱气候下大陆盐化的产物咸水层发生过运移3第10章孔隙水黄河冲积平原剖面图第10章孔隙水吉林省西部低平原地层结构图10.2冲积平原中的地下水10.2冲积平原中的地下水河谷冲积平原中的地下水：含水层颗粒较粗大，沿江河成条带状有规律地分布，与地表水水力联系密切，补给充分，水循环条件好，水质较好，开采技术条件好，一般可构成良好的地下水水源地10.2冲积平原中的地下水10.3湖积物中的地下水湖积物（lacustrine deposits）属于静水沉积，颗粒分选良好，层理细密，岸边浅水处沉积砂砾等粗粒物质，向湖心过渡为粘土，与气候、构造及是否有河流进入或穿越有关气候的周期性干湿交替，或构造下降与停顿交替，可造成砂砾层与粘土层交替堆积，形成多个被粘土分隔的含水砂层我国第四纪初期湖泊众多，湖积物发育，后期湖泊萎缩，湖积物多被冲积物所覆盖。

侧向分布广泛的粗粒湖积含水砂砾层主要通过进入湖泊的冲积物~砂层与外界联系，而垂向上有粘土层分布越流补给比较困难湖积物通常有规模大的含水砂砾层，因其与外界联系差，补给困难，地下水资源一般并不丰富410.4黄土高原的地下水我国西部黄土高原（loessial plateau）普遍分布黄土（loess），其粉粒（silt）含量大于60%，富含钙质，结构较为疏松Q1+2黄土，多为粉质亚粘土，呈棕黄色，局部微显红色，厚度最大200m，形成10余层深棕色、黑色的古土壤层，层下为钙质结核层Q3黄土呈淡黄色，厚数n~n×10m，主要为粉质亚粘土，结构格外疏松黄土均发育垂直节理（vertical joint），且多虫孔、根孔等以垂向为主的大孔隙(macro pore)，其Kv比Kh大许多甘肃黄土，Kv= 0.19~0.37 m/d，Kh= 0.002~ 0.003 m/d (张宗祜，1966)随深度（h）加大，Kv明显变小10.4黄土高原的地下水黄土高原地下水10.4黄土高原的地下水黄土高原地下水水量不丰富，地下水埋深大，水质较差为岩性、地貌、气候综合作用的结果黄土塬为在流水侵蚀下原始地貌保持较好的规模较大的黄土平台。

黄土梁指长条带的黄土垅岗，黄土峁指深圆形的黄土土丘黄土塬有利于降水入渗（α＝0.05～0.10），地下水较丰，由中心向四周地下水散流，中心水位浅，边缘水位深，矿化度向四周增大，至沟谷成泉、泄流黄土梁、峁切割强烈，不利于降水入渗（α<0.01），水量贫乏，水质较差，水位浅埋10.5孔隙含水系流实例分析甘肃省河西走廊石羊河流域，面积3000km2，石羊河全长100km，流出南部祁连山有古浪、黄羊等8条河，年总径流量14.4亿m3/a，到洪积扇（厚100~ 400m的巨大卵砾石）渗入地下为6.5亿m3/a（占45%），到武威盆地中部，沿河槽的泉水溢出量3.2亿m3/a，后汇成石羊河，占河川径流的94.5~95.7%入民勤盆地后，被引入田间，最后排入北部的湖沼中，蒸发消耗10.5孔隙含水系流实例分析武威盆地水系图10.5孔隙含水系流实例分析地表-地下水转化图510.5孔隙含水系流实例分析启示：含孔隙水的沉积物成因类型的变化是地形和水流状态改变的结果，其变化是连续的，水是连续的，上游的取水量会影响到下游的用水开发利用地下水，要充分考虑本区地下水与邻区地下水之间、地下水与地表水之间、地下水与生态环境之间的关系，正确认识地下水系统、水资源系统和生态环境系统的关系。