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中國礦井物探網 - 礦井地質 - 地下水的分類
 
 
地下水的分類
信息來源:網站編輯部   添加日期:2018-1-22   瀏覽次數:1973
    自然界有各種各樣的地下水,有的埋藏很深、有的埋藏很淺;有的水量大,有的水量小;各種地下水在形成、分布、運動,水質、水量等方面都有所不同。人們對地下水提出許多分類方法,其中對煤礦生產有直接意義的有以下兩種。
(一)按地下水的埋藏條件分類
1.上層滯水
    它是埋藏在離地表不深,包氣帶中局部隔水層上的重力水。上層滯水一般分布不廣,季節性存在,雨季出現,干旱季節即告消失,其動態變化與氣候及水文因素的變化密切相關。由于上層滯水距地表近,直接受降雨補給,補給區與分布區一致。但其分布范圍有限,厚度小,水量少,季節性存在,一般只能作小型或暫時性供水水源,對采礦來說幾乎沒有影響。
2.潛水
    (1)潛水的特征。潛水是埋藏在地表以下,第一個穩定隔水層以上,具有自由水面的重力水。在自然界中,潛水一般賦存于第四紀松散沉積物的空隙及堅硬巖層的風化裂隙、溶洞內。
潛水的特征受其埋藏條件的影響,主要表現在以下幾個方面:
    ①潛水無隔水頂板,而有一個自由水面(稱為潛水面)。潛水面上任意一點均受大氣壓力作用,因此它不承受靜水壓力(除局部地段有隔水頂板存在而產生承壓現象外)。
    ②潛水面至隔水層之間充滿重力水的部分,稱為潛水含水層。潛水面至隔水層的距離,稱為潛水含水層厚度H。從潛水面向上至地表之間的距離,稱為潛水的埋深H1。
    ③潛水在重力作用下,由高水位向低水位方向運動。潛水的水量、水位、水質等變化與氣象、水文因素的變化密切相關,因此,潛水的動態有明顯的季節性特征。
    ④潛水被人們廣泛地利用,一般的水井就打在潛水層中,這是因為潛水距地面較近的緣故,另一方面,它卻容易受到人為因素的污染。對于采礦來說,潛水是礦坑充水的重要水源之一,必須引起重視。
    (2)潛水面的形狀及其表示。潛水面是一個自由表面,其形狀可以是一個平面,也可以是一個呈緩斜拋物線,其傾斜方向指向潛水流的方向。平面狀的潛水面在自然界中是少見的,常見的是傾斜或緩傾斜潛水面。潛水面的起伏通常與地形一致,但潛水面的坡度一般小于地形坡度,排泄條件好的,潛水面坡降大;反之則小。雨季由于降水的滲入,潛水面升高;干旱季節因缺乏補給來源,潛水面則下降。洪水期間由于河流水位猛漲,當河流水位高于潛水位時,即產生河水補給潛水的現象。人工澆灌、排水,對潛水面變化的影響也很明顯。總之,潛水面是一個隨時間變化而不斷變化的自由水面。
    為了反映潛水面的形狀及特征,通常用水文地質剖面圖和等水位線圖來表示。水文地質剖面圖是在一般地質剖面圖的基礎上繪出表示水位、含水層和隔水層的巖性、厚度及其變化等地質和水文地質要素。等水位線圖則是潛水面等高線圖,具體編制方法與地形等高線圖相似。由于潛水面隨時間而變化,所以編制潛水等水位線圖時,必須利用同一時期的水位資料。
    (3)潛水的補給、徑流和排泄條件。潛水與大氣降水及地表水之間的聯系最為密切。大多數地區的潛水補給來源是降水和地表水,有時承壓水也能補給潛水。
    一般說來,大氣降水的滲入是潛水的主要補給來源。當大量降雨或融雪滲入后,含水層中水量迅速增加,表現為潛水位的上升。但大氣降水補給潛水的數量與降水性質、植物覆蓋、地形、包氣帶厚度及巖石透水性等密切相關。通常當降水時間長,強度適中,或是植物覆蓋層發育、地形坡度較緩,既不易形成地表徑流沿地面流走,也不致很快蒸發時,有利于降水的滲透和潛水的補給,反之,則不利。同樣,當大氣降水滲入地下后,如包氣帶的厚度不大,透水性好時,則大部分降水都能補給潛水,反之則少。
    除大氣降水補給潛水之外,在某些情況下,地表水也是潛水的補給來源之一,這種情況多半見于大河的下游地區和河流中、上游的洪水期間。地表水補給潛水的水量取決于河水水位與潛水水位的高差、洪水的延續時間、河流的流量及含水層的透水性等。
    在較少的情況下,承壓水也能補給潛水。這種情形多半發生在構造斷裂帶,或是隔水層尖滅而承壓水隔水頂板形成“天窗”處。當潛水含水層分布于承壓水排泄區之上,承壓水位高于潛水位時,承壓水將通過斷裂帶或“天窗”補給潛水。潛水總是沿著一定方向由高水位向低水位流動,最后在地形低洼的地區以下降泉形式出露于地表或直接補給地表水,從而結束其徑流過程;另外。潛水在徑流過程中要不斷的蒸發,以致在一些干旱地區,由于蒸發作用強烈,潛水還沒有來得及露出地表即全部蒸發。潛水以泉的形式露出地表,補給地表水及蒸發,都是潛水排泄的形式。前者為水平方向排泄,后者為垂直方向的排泄。水平方向排泄時,由于水分與鹽分一起排泄,一般只引起水量的差異;而垂直方向的排泄只排泄水分而不排泄鹽分,結果引起潛水的濃縮,礦化度升高。
    影響潛水徑流、排泄條件的主要因素是地形的切割程度、含水層的巖石性質和氣候條件。通常,地面坡度越大,切割越甚時,徑流條件也就越好,因此山區和河流中、上游地區潛水的徑流條件要比平原和河流下游地區好。山區和河流中、上游地區潛水埋藏較深,不利蒸發,經常補給河流,以水平排泄為主。而在平原和河流下游地區,潛水的徑流條件就比較差,埋藏也較淺,易受蒸發,以垂直排泄為主。
3.承壓水(自流水)
    承壓水是充滿于兩個隔水層間的重力水,又稱為自流水。
    ①承壓水的形成和特征——承壓水的形成主要取決于地質構造條件。在適當的地質構造條件下,無論孔隙水、裂隙水和巖溶水都可以形成承壓水。最適宜形成承壓水的構造條件有向斜(或盆地)構造和單斜構造。
    自流盆地和自流斜地在我國分布很廣,根據地質時代及巖性的不同可分為兩類:一類為第四紀松散沉積層所構成的自流盆地和斜地廣泛分布于山問盆地和山前平原中;另一類為第四紀以前的堅硬基巖所構成的自流盆地和斜地。無論是哪種類型的承壓水構造,一般都儲存有豐富的地下水,對供水來說,它是極好的水源,而對于采礦來說,特別是巖溶承壓水,常常構成嚴重的威脅。從上述的形成條件中,可以看出承壓水有如下特征:由于承壓水含水層與地表之間有不透水層相隔,因此承壓水受地面氣候影響較小,動態變化比較穩定,水質不易受到污染,補給區與分布區不一致;由于承壓水充滿于兩個隔水層之間,承受靜水壓力,其壓力大小由側壓水位決定,承壓水的運動是由側壓水位高的地方流向側壓水位低的地方。
    當地下水沒有充滿兩個隔水層之間時,稱為無壓層間水。其特征除具有自由水面而才承壓外,基本上與承壓水特征相同。
    ②承壓水的補給、徑流和排泄條件——承壓水的補給來源一般為大氣降水,只有當其補給區位于河床地帶或潛水含水層下時,才能接受地表水和潛水的補給。承壓水的排泄可以向潛水排泄,也可在河谷中或沿斷層帶以泉的形式排泄,有時通過斷層使幾個含水層互相聯通,形成水力聯系。承壓水在地形合適的條件下,可以形成較好的地下徑流。其徑流條件與含水層產狀、透水性、補給區與排泄區的高差等有關。承壓水含水層的涌水量可以有很大差別,其大小與含水層的分布范圍、厚度、透水性和水的補給來源等因素有關。一般情況下,如含水層分布面積廣、厚度大、透水性好、水的來源充足,水量就豐富。動態亦較穩定。
    ③承壓水的等水壓線圖——承壓水等水壓線圖就是承壓水測壓水位等值線圖。它的編制方法與潛水等水位線圖相似。但由于承壓水含水層一般埋藏深度較大,要得到含水層在各點的測壓水位,較潛水位的測定要困難得多,因此,等水壓線圖不像潛水等水位線圖應用得那樣廣,一般只對于主要的含水層才進行編制。
(二)按含水層空隙性質分類
1.孔隙水
    指賦存于第四紀疏松沉積物和部分前第四紀膠結較差的松散巖層孔隙中的重力水。我國古近紀煤田主要是孔隙充水的煤田,多數露天礦為孔隙充水煤礦。由于孔隙水埋藏條件的不同,可形成潛水或自流水。孔隙水對采礦的影響,主要取決于孔隙含水層厚度、巖層顆小,以及孔隙水與煤層的相互關系。一般來說,巖石顆粒大而均勻,厚度大,地下水運動快,水量大;而顆粒細又均勻的砂層,易形成流砂。
2.裂隙水
    指埋藏于巖石的風化裂隙、成巖裂隙和構造裂隙中的地下水。裂隙性質和發育程度的不同,決定了裂隙水賦存和運動條件的差異。所以裂隙水的特征主要決定于裂隙的性質,由裂隙控制,地下水埋藏分布不均勻,且有方向性。對礦井充水影響較大的主要是構造裂隙壓水。
3.巖溶水
    又叫喀斯特水。它是指存在于石灰巖、白云巖等可溶性碳酸鹽類巖石中的裂隙、溶洞中的地下水。巖溶含水層的富水性一般較強,但在空間分布上極不均勻,有明顯的水平和垂直分帶規律。在水平方向上,強含水帶常沿褶皺軸部、斷層破碎帶等呈脈狀、帶狀分布,具有明顯方向性。在垂直方向上,巖溶含水層的富水性有向深部逐漸減弱的規律,即:淺部富水性強,為強含水帶;深部含水性差,為弱含水帶。巖溶水可以是潛水,也可以是自流水,對礦山開采極為不利。特別是巖溶自流水往往具有高壓的特點,致使我國許多煤田水文地質條件復雜化。一般煤層附近厚度超過5 m的石灰巖,均作為主要含水層考慮。厚度巨大的石灰巖層(如我國華北的奧陶系石灰巖、華南的長興組及茅口組石灰巖),多是造成礦井重大水患的水源。
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