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打井一定要了解的地下水層知識!這是成功的關鍵之一!

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打井一定要了解的地下水層知識!這是成功的關鍵之一!

發布日期:2018-11-21 作者: 點擊:

地下水按埋藏條件可分為三大類:包氣帶水、潛水、承壓水。根據含水層的空隙性質,地下水可分為三個亞類:孔隙水、裂隙水、岩溶水。 

貴州打井是一門技術很深的活,打井最主要的就是能夠找到地下水線,如果找錯了地方,打不出水來,所做的努力就白白浪費了。現在科技發達了,找地下水位的方法更加科學,精确度也更高了。在過去找地下水線純粹靠的是打井人的經驗,不過打打井人們依據經驗總結了很多方法,一直流傳至今被使用着。

       松散岩類空隙水僅在區内地勢較低的低窪地段零星分布,地下水主要為第四系孔隙潛水,其動态極不穩定,埋深較淺,水質易受周圍環境影響,供水意義不大。 

        基岩裂隙水在區内廣泛分布。主要分布于各向斜及背斜軸部和區内基岩網狀風化帶中。地下水主要賦存在淺部風化帶裂隙中,地下水分布普遍、埋藏淺,但水量貧乏。 

       碎屑岩類裂隙孔隙水(承壓水)主要分布在向斜兩翼。含水層主要為泥岩互層,砂岩為透水層,泥岩為相對隔水層,形成疊置的多層互無水力聯系的層間承壓含水層,具向斜自流盆地儲水構造特征,多數承壓,少數自流。其單井水量大,水質較好,且水質不易受周圍環境影響。是貴州打井隊工程布置的主要對象。



   包氣帶水 

    

       包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶岩上層中,包括土壤水、沼澤水、上層滞水以及基岩風化殼(粘土裂隙)中季節性存在的水。包氣帶水的主要特征是受氣候控制,季節性明顯,變化大,雨季水量多,旱季水量少,甚至幹涸。

       包氣帶水對農業有很大意義,對建築工程有一定影響。


 潛水

    

       埋藏在地表以下第一層較穩定的隔水層以上具有自由面的重力水叫潛水。潛水的自由表面,承受大氣壓力,受氣候條件影響,季節性變化明顯,春、夏季多雨,水位上升,冬季少雨,水位下降,水溫随季節而有規律的變化,水質易受污染。


       潛水主要分布在地表各種岩、土裡,多數存在于第四紀松散沉積層中,堅硬的沉積岩、岩漿岩和變質岩的裂隙及洞穴中也有潛水分布。潛水面随時間而變化,其形狀則随地形的不同而異,可用類似于地形圖的方法表示潛水面的形狀,即潛水等水位線圖。此外,潛水面的形狀也和含水層的透水性及隔水層底闆形狀有關。在潛水流動的方向上,含水層的透水性增強;含水層厚度較大的地方,潛水面就變得平緩,隔水底闆隆起處,潛水厚度減小。潛水面接近地表,可形成泉。當地表河流的河床與潛水含水層有水力聯系時,河水可以補給潛水,潛水也可以補給河流。潛水的流量。水位、水溫、化學成分等經常有規律的變化,這種變化叫潛水的動态。潛水的動态有日變化、月變化、年變化及多年變化。潛水動态變化的影響因素有自然因素及人為因素兩方面。自然因素有氣象、水文、地質、生物等。人為因素主要有興修水利。修建水庫。大面積灌溉和疏幹等。這些因素都會改變潛水的動态,我們掌握潛水動态變化規律就能合理地利用地下水,防止地下水可能造成的對建築工程的危害。

      潛水的補給來源主要有:大氣降水、地表水、深層地下水及凝結水。大氣降水是補給潛水的主要來源。降水補給潛水的數量多少,取決于降水的特點及程度、包氣帶上層的透水性及地表的覆蓋情況等。一般來說,時間短的暴雨,對補給地下水不利,而連綿細雨能大量的補給潛水。在幹旱地區,大氣降雨很少,潛水的補給隻靠大氣凝結水。地表水也是地下水的重要補給來源,當地表水水位高于潛水水位時,地表水就補給地下水。在一般情況下,河流的中上遊基本上是地下水補給河流,下流是河水補給地下水。潛水的動态變化往往受地表水動态變化的影響。如果深層地下水位較潛水位高,深層地下水會通過構造破碎帶或導水斷層補給潛水,也可越流補給潛水,總之,潛水的補給來源是多種多樣的,某個地區的潛水可以有一種或幾種來源補給。


        潛水的排洩,可直接流入地表水體。一般在河谷的中上遊,河流下切較深,使潛水直接流入河流。在幹旱地區潛水也靠蒸發排洩。在地形有利的情況下,潛水則以泉的形式出露地表。

 承壓水 

    

        地表以下充滿兩個穩定隔水層之間的重力水稱為承壓水或自流水。由于地下水限制在兩個隔水層之間,因而承壓水具有一定壓力,特别是含水層透水性愈好,壓力愈大,人工開鑿後能自流到地表。因為有隔水頂闆存在,承壓水不受氣候的影響,動态較穩定,不易受污染。承壓水的形成與所在地區的地質構造及沉積條件有密切關系。隻要有适宜的地質構造條件,地下水都可形成承壓水。适宜形成承壓水的地質構造大緻有兩種:一為向斜構或盆地,稱為自流盆地;另一為單斜構造亦稱為自流斜地。


        但是,自然界中的自流盆地及自流斜地的含水層,埋藏條件是很複雜的,往往在同一個區域内的自流盆地或自流斜地,可埋藏多個含水層,它們有不同的穩水位與不同的水力聯系,這主要取決于地形和地質構造二者之間的關系。當地形和構造一緻時,即為正地形,下部含水層壓力高,若有裂隙穿透上下含水層,下部含水層的水通過裂隙補給上部含水層。反地形,情況相反,含水層通過一定的渠道補給下部的含水層,這是因為下部含水層的補給與排洩區常位于較低的位置。


        承壓含水層直接出露在地面,屬潛水,補給靠大氣降水。若承壓含水層的補給區出露在表面水附近時,補給來源是地面水體;如果承壓含水層和潛水含水層有水力聯系,潛水便成為補給源。承壓水的徑流主要決定于補給區和排洩區的高差與兩者的距離及含水層的透水性。一般說來,補給區和排洩區距離短、含水層的透水性良好,水位差大,承壓水的徑流條件就好,如果水位相差不大,距離較遠,徑流條件差,承壓水循環交替就緩慢。承壓水的排洩方式是多種多樣的。當承壓含水層被河流切割,這時承壓水以泉的形式排出;當斷層切割承壓含水層時,一種情況是沿着斷層破碎帶以泉的形式排洩;另一種情況斷層将幾個含水層同時切割,使各含水層有了水力聯系,壓力高的承壓水便補給其他含水層。 


 裂隙水 

    

      埋藏在基岩裂隙中的地下水叫裂隙水。這種水運動複雜,水量變化較大,這與裂隙發育及成因有密切關系。裂隙水按基岩裂隙成因分類有:


    ( 1 )風化裂隙水

      分布在風化裂隙中的地下水多數為層狀裂隙水,由于風化裂隙彼此相連通,因此在一定範圍内形成的地下水也是相互連通的水體,水平方向透水性均勻,垂直方向随深度而減弱,多屬潛水,有時也存在上層滞水。如果風化殼上部的覆蓋層透水性很差時,其下部的裂隙帶有一定的承壓性,風化裂隙水主要受大氣降水的補給,有明顯季節性循環交替性,常以泉的形式排洩于河流中。


      ( 2 )成岩裂隙水

       具有成岩裂隙的岩層出露地表時,常賦存成岩裂隙潛水。岩漿岩中成岩裂隙水較為發育。玄武岩經常發育柱狀節理及層面節理。裂隙均勻密集,張開性好,貫穿連通,常形成貯水豐富、導水暢通的潛水含水層。成岩裂隙水多呈層狀,在一定範圍内相互連通。具有成岩裂隙的岩體為後期地層覆蓋時,也可構成承壓含水層,在一定條件下可以具有很大的承壓性。


     ( 3 )構造裂隙水

      由于地殼的構造運動,岩石受擠壓、剪切等應力作用下形成的構造裂隙,其發育程度既取決于岩石本身的性質,也取決于邊界條件及構造應力分布等因素。構造裂隙發育很不均勻,因而構造裂隙水分布和運動相當複雜。當構造應力分布比較均勻且強度足夠時,則在岩體中形成比較密集均勻且相互連通的張開性構造裂隙,賦存層狀構造裂隙水。當構造應力分布相當不均勻時,岩體中張開性構造裂隙分布不連續,互不溝通,則賦存脈狀構造裂隙水。具有同一岩性的岩層,由于構造應力的差異,一些地方可能賦存層狀裂隙水,另一些地方則可能賦存脈狀裂隙水。反之,當構造應力大體相同時,由于岩性變化,裂隙發育不同;張開裂隙密集的部位賦存層狀裂隙水,其餘部位則為脈狀裂隙水。層狀構造裂隙水可以是潛水,也可以是承壓水。柔性與脆性岩層互層時,前者構成具有閉合裂隙的隔水層,後者成為發育張開裂隙的含水層。柔性岩層覆蓋下的脆性岩層中便賦存承壓水。脈狀裂隙水,多賦存于張開裂隙中。由于裂隙分布不連續,所形成的裂隙各有自己獨立的系統、補給源及排洩條件,水位不一緻。有一定壓力,分布不均,水量小,水位水量變化大。但是,不論是層狀裂隙水還是脈狀裂隙水,其滲透性常常顯示各向異性。這是因為,不同方向的構造應力性質不同,某些方向上裂隙張開性好,另一些方向上的裂隙張開性差,甚至是閉合的。


       綜上所述,裂隙水的存在、類型、運動、富集等受裂隙發育程度、性質及成因控制,所以我們隻有很好地研究裂隙發生、發展的變化規律,才能更好地掌握裂隙水的規律性。


 岩溶水 

    

      賦存和運移于可溶岩的溶隙溶洞(洞穴、管道、暗河)中的地下水叫岩溶水。我國岩溶的分布比較廣,特别在南方地區。因此,岩溶水分布很普遍,水量豐富,對供水極為有利,但對礦床開采、地下工程和建築工程等都會帶來一些危害,因此研究岩溶水對國民經濟有很大意義。根據岩溶水的埋藏條件可分為:


      ( 1 )岩溶上層滞水

      在厚層灰岩的包氣帶中,常有局部非可溶的岩層存在,起着隔水作用,在其上部形成岩溶上層滞水。


      ( 2 )岩溶潛水

      在大面積出露的厚層灰岩地區廣泛分布着岩溶潛水。岩溶潛水的動态變化很大,水位變化幅度可達數十米。水量變化的最大與最小值之差,可達幾百倍。這主要是受補給和徑流條件影響,降雨季節水量很大,其他季節水量很小,甚至幹枯。 


      ( 3 )岩溶承壓水

       岩溶地層被覆蓋或岩溶層與砂頁岩互層分布時,在一定的構造條件下,就能形成岩溶承壓水。岩溶承壓水的補給主要取決于承壓含水層的出露情況。岩溶水的排洩多數靠導水斷層,經常形成大泉或群泉,也可補給其他地下水,岩溶承壓水動态較穩定。

岩溶水的分布 主要受岩溶發育規律控制。 所謂岩溶 就是指水流與可溶岩石相互作用的過程以及伴随産生的地表及地下地質現象的總和。岩溶作用既包括化學溶解和沉澱作用,也包括機械破壞作用和機械沉積作用。因此,岩溶水在其運動過程中不斷地改造着自身的賦存環境。岩溶發育有的地方均勻,有的地方不均勻。若岩溶發育均勻,又無粘土填充,各溶洞之間的岩溶水有水力聯系,則有一緻的水位。若岩溶發育不均勻,又有粘上等物質充填,各洞之間可能沒有水力聯系,因而有可能使岩溶水在某些地帶集中形成暗河,而另外一些地帶可能無水。在較厚層的灰岩地區,岩溶水的分布及富水性和岩溶地貌很有關系。在分水嶺地區,常發育着一些岩溶漏鬥、落水洞等,構成了特殊地形“峰林地貌”。它常是岩溶水的補給區。這裡岩溶水徑流條件好,埋藏深度大,很少出露地表低窪的岩溶地形。在岩溶水彙集地帶,常形成地下暗河,并有泉群出現,其上經常堆積一些松散的沉積物。


       實踐和理論證明,在岩溶地區進行地下工程和地面建築工程,必須弄清岩溶的發育與分布規律,因為岩溶的發育緻使建築工程場區的工程地質條件大為惡化。

  

    

       泉是地下水天然露頭。主要是地下水或含水層通道露出地表形成的。因此,泉是地下的主要排洩方式之一。


       泉的實際用途很大,不僅可做供水水源。當水量豐富,動态穩定,含有碘、硫等物質時,還可做醫療之用。同時研究泉對了解地質構造及地下水都有很大意義。


      泉的類型按 補給源 可分為三類:


      包氣帶泉:主要是上層滞水補給,水量小,季節變化大,動态不穩定。


      潛水泉:又稱下降泉,主要靠潛水補給,動态較穩定,有季節性變化規律,按出露條件可分為侵蝕泉、接觸泉、溢出泉等。當河谷、沖溝向下切割含水層,地下水湧出地表便成泉,這主要和侵蝕作用有關,故叫侵蝕泉。有時因地形切割含水層隔水底闆時,地下水被迫從兩層接觸處出露成泉,故稱接觸泉。當岩石透水性變弱或由于隔水底闆隆起,使地下水流動受阻,地下水便溢出地面成泉,這就是溢出泉。


      自流水泉:又叫上升泉,主要靠承壓水補給,動态穩定,年變化不大,主要分布在自流盆地及自流斜地的排洩區和構造斷裂帶上。當承壓含水層被斷層切割,而且斷層是張開的,地下水便沿着斷層上升,在地形低窪處便出露成泉,故稱斷層泉。因為沿着斷層上升的泉,常常成群分布,也叫泉帶。


      泉的出露多在山麓、河谷、沖溝等地形低窪的地方,而平原地區出露較少,有時有些泉出露後,直接流入河水或湖水中,但水流清澈,這就是泉出露的标志。在幹旱季節,周圍草木枯黃,但泉的附近卻綠草如茵。


基礎知識

       

   潛水等水位線圖即地下水的等值線圖。要對其作出正确的判斷,首先必須搞清潛水的幾個基本要素。如圖1,潛水面即潛水的自由表面(B);潛水埋藏深度即潛水面至地表的距離(h);潛水位即潛水面上任一點的海拔(H);潛水含水層厚度即潛水面至隔水底闆的垂直距離(m)。


判讀方法

       

1. 潛水的流向:

  潛水是在重力作用下,由潛水位高處向低處作下降運動的,所以潛水的流向就是與潛水等水位線垂直且由潛水位數值大的指向潛水位數值小的短線,如圖2中的箭頭指向。

2. 潛水的埋藏深度:

  埋藏深度=某點地面标高-潛水位,即某點對應的等高線的數值(地表高度)與其潛水水位數值的差。一般來說,地勢越高,潛水的埋藏越深,如圖2中P點潛水的埋藏深度為5米,Q點潛水的埋藏深度為10米。

3. 潛水與地表水(如河水)的補排關系:

  對照圖示觀察,若潛水等水位線圖上的等值線向數值大的方向凸出,說明河水水位低于潛水水位,潛水補給河水;相反,河水水位高于潛水水位,河水補給潛水。我們也可以通過确定地表水附近潛水的流向來确定彼此的補排關系,方法是在圖上按潛水位數值從大到小方向作潛水等水位線的垂線,若垂線指向河流,說明潛水補給河水;若作出的垂線偏離河流,則說明河水補給潛水,如圖3所示,①是潛水補給河水,②是河水補給潛水。

4. 水井位置的選擇:

  井是開采地下水的管狀垂向集水工程的設施。為增加開采補給量,保證水源地的長期均衡開采,水源地應盡可能選擇在可以最大限度攔截區域地下徑流的地段,接近補給水源和能充分奪取各種補給量的地段,如水源地盡量靠近補給地下水的河流岸邊、區域地下徑流的排洩區附近等。如圖2中,要獲得充足的地下水資源,圖示地區打井的最佳地點應是②處。根據等值線的特點和有關知識可知,等值線向數值大的方向凸出,說明該地的數值小,即該地是集水區。四個地點中,②處的曲率最大,說明此處變化大,且③④等處的潛水流向②處,所以四個地點相比,②處的地下水資源最為充足。

   

5.潛水水位和承壓水水位有何區别?

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      按照埋藏條件,地下水可以分為潛水和承壓水兩大類。


      埋藏在第一個隔水層之上的地下水,叫潛水。潛水有一個自由水面,它的上面為非飽和帶,同大氣相接觸。通常潛水水面因重力作用随地形的高低起伏而略有起伏,因此,潛水一般由地形高處向低處滲流。


      埋藏在上下兩個隔水層之間,承受一定壓力的地下水,叫承壓地下水,又叫自流水。承壓地下水分布地區的地質構造,很多成盆地狀,這種地區叫自流水盆地。在自流水盆地上,隻要把上面的隔水層鑽穿,地下水就在壓力作用下,沿鑽孔自流上湧,甚至噴出地表。


6.潛水和承壓水水位的區别及其與地勢的關系


        潛水水面是自由水面,因地形的高低起伏而略有起伏,意即地勢高,潛水水位高;地勢低,潛水水位低。而承壓水水面為固定(非自由)水面,不因地勢的高低起

伏而起伏。如附圖1,将承壓水的補給區和排洩區用直線連接起來的這條虛線就是承壓水的水位線(注意:是一條直線),而圖中的補給區和排洩區中的地下水都有潛水的特征,它們的水位都随地勢的高低起伏而略有波動(注意:是一條曲線)。


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關鍵詞:貴州打井,貴州打井隊,貴州鑽井

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