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本文為2013年環(huán)境影響評價師考試《環(huán)境影響評價技術(shù)方法》教材第三章的水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與監(jiān)測詳細闡述,希望本文能夠幫助您更好的全面學(xué)習(xí)2013年環(huán)境影響評價師考試的重點知識!
6.地下水的分類
地下水存在于巖石、土層的空隙之中。巖石、土層的空隙既是地下水的儲存場 所,又是地下水的滲透通道,空隙的多少、大小及其分布規(guī)律,決定著地下水分布與滲透的特點。地下水根據(jù)其物理力學(xué)性質(zhì)可分為毛細水和重力水。根據(jù)含水介質(zhì) (空隙)類型,可分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三類;根據(jù)埋藏條件可分為包氣帶 水、潛水和承壓水(圖3-21);將二者組合可分為9類地下水(表3-15)。
(1)毛細水與重力水。毛細水指在巖土細小的孔隙和裂隙中,受毛細作用控制 的水,它是巖土中三相界面上毛細力作用的結(jié)果。
重力水指存在于巖石顆粒之間,結(jié)合水層之外,不受顆粒靜電引力的影響,可在重力作用下運動的水。一般所指的地下水如井水、泉水、基坑水等都是重力水, 它具有液態(tài)水的一般特征。污染物進入地下水后,可隨地下水的運動而遷移,并在
地下水中產(chǎn)生溶解與沉淀、吸附與解吸、降解與轉(zhuǎn)化等物理化學(xué)過程。
埋藏條件 |
含水介質(zhì)類型 |
||
孔隙水 |
裂隙水 |
巖溶水 |
|
包氣帶水 |
土壤水 局部黏性土隔水層上 季節(jié)性存在的重力水 (上層滯水)過路及懸留 毛細水及重力水 |
裂隙巖層淺部季節(jié)性存在 的重力水及毛細水 |
裸露巖溶化層上部巖溶通道 中季節(jié)性存在的重力水 |
潛水 |
各類松散沉積物淺部的水 |
裸露與地表的各類裂隙巖 層中的水 |
裸露于地表的巖溶化巖層中 的水 |
承壓水 |
山間盆地及平原松散沉積 物深部的水 |
組成構(gòu)造盆地、向斜構(gòu)造 或單斜斷塊的被掩覆的各 類裂隙巖層中的水 |
組成構(gòu)造盆地、向斜構(gòu)造或 單斜斷塊的被掩覆的巖溶化 巖層中的水 |
(1) 孔隙水、裂隙水及巖溶水。
(2) 包氣帶水、潛水與承壓水。
①包氣帶水指處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖土層中的水,包括土壤 水、沼澤水、上層滯水以及基巖風(fēng)化殼(黏土裂隙)中季節(jié)性存在的水。主要特征是受氣候控制,水量季節(jié)性變化明顯,雨季水量多,旱季水量少,甚至干涸。
②潛水指地表以下,第一個穩(wěn)定隔水層以上具有自由水面的地下水。潛水沒 有隔水頂板,或只有局部的隔水頂板。潛水的表面為自由水面,稱作潛水面;從潛水面到隔水底板的距離為潛水含水層的厚度。潛水面到地面的距離為潛水埋藏深 度。潛水含水層厚度與潛水面潛藏深度隨潛水面的升降而發(fā)生相應(yīng)的變化。如圖3- 22所示。
潛水主要分布在地表各種巖、土里,多數(shù)存在于第四紀松散沉積層中,堅硬的 沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖的裂隙及洞穴中也有潛水分布。潛水面隨時間而變化,其 形狀則隨地形的不同而異,也和含水層的透水性及隔水層底板形狀有關(guān)。
潛水的自由表面,承受大氣壓力,并受氣候條件影響,因而季節(jié)性變化明顯:春、夏季多雨,水位上升;冬季少雨,水位下降。水溫隨季節(jié)變化而有規(guī)律的變化; 水質(zhì)易受地面建設(shè)項目影響。
③承壓水是指充滿于上下兩個隔水層之間的地下水,其承受壓力大于大氣壓力。承壓水不具自由水面,并承受一定的靜水壓力,承壓水位是虛擬水位,稱為水頭。承壓含水層的分布區(qū)與補給區(qū)不一致,常常是補給區(qū)遠小于分布區(qū),一般只通 過補給區(qū)接受補給(圖3-23)。承壓的動態(tài)比較穩(wěn)定,受氣候影響較小。水質(zhì)不易受地面建設(shè)影響。
1. 地下水的補給、徑流和排泄
地下水作為水圈的重要組成部分,一方面積極地參與了全球的水循環(huán)過程,另 一方面在一定的環(huán)境條件下,一定區(qū)域范圍內(nèi)的地下水自身通過不斷地獲得補給、產(chǎn)生徑流而后排泄等環(huán)節(jié),發(fā)生周而復(fù)始的運動,形成相對獨立的地下水循環(huán)系統(tǒng)。
(1)地下水的補給。含水層中的地下水自外界獲得水量補充的作用稱為補給。 地下水的主要補給來源有:降水入滲補給、地表水補給、凝結(jié)水補給、來自其他含水層的補給以及人工補給等。
①降水入滲補給。大氣降水是地下水最主要的補給來源。降水的入滲過程是 在分子力、毛細管力以及重力的綜合作用下進行的。地下水自降水獲得的補給量除了與降水本身的強度、降水總量等有關(guān)外,還與土層蓄水能力有關(guān)。只有降水入滲 量超過土層的蓄水能力,多余的降水才能補給潛水。在地下水埋藏較深的地方,這 一過程需要很長時間才能完成。
②地表水入滲補給。地表上的江河、湖泊、水庫以及海洋,皆可成為地下水 的補給水源。
河流對于地下水的補給,主要取決于河水位與地下水位的相對關(guān)系、河床的透
水性能、河床的周界和高水位持續(xù)時間的長短。
③含水層的補給。含水層補給分為兩種情況,一種是同一含水層通過側(cè)向排 泄補給下游含水層;另一種是兩個含水層之間的補給。兩個含水層之間的補給有兩個條件:一是兩個含水層具有水頭差,二是含水層之間具有水力聯(lián)系通道。兩個含 水層之間可通過天窗、導(dǎo)水?dāng)嗔选⑷跬杆畬釉搅?、不整合接觸面等途徑補給。
④地下水的人工補給。人工補給也是地下水的重要補給來源。人工補給可區(qū) 分為以下幾類情況,一類是人類修建水庫、渠道,引水灌溉農(nóng)田,從而補給地下水;另一類則是人類為了有效地保護和改善地下水資源、改善水質(zhì)、控制地下漏斗以及 地面沉降現(xiàn)象的出現(xiàn),而釆取的一種有計劃、有同的的人工回灌。城市工礦企業(yè)排 放工業(yè)廢水以及城鎮(zhèn)生活污水排放,因滲漏而補給地下水,經(jīng)常使地下水遭到污染,是一種特殊的人工補給。
含水層(含水系統(tǒng))從外界獲得水量的區(qū)域稱為地下水補給區(qū)。對于潛水含水 層,補給區(qū)與含水層的分布區(qū)一致;對于承壓含水層,裂隙水、巖溶水的基巖裸露區(qū),山前沖洪積扇的單層砂卵礫石層的分布區(qū)都屬于補給區(qū)。
(2)地下水的徑流。地下水由補給區(qū)流向排泄區(qū)的過程稱為徑流,是連接補給與排泄兩個作用的中間環(huán)節(jié)。徑流的強弱影響著含水層的水量與水質(zhì)。徑流強度可 用地下水的平均滲透速度衡量。含水層透水性好,地形高差大、切割強烈、大氣降 水補給量豐沛地區(qū)的地下徑流強度大。同一含水層的不同部位徑流強度也有差異。
①地下水徑流方向與徑流強度。地下水的徑流方向與地表上河川徑流總是沿 著固定的河床匯流不同,呈現(xiàn)復(fù)雜多變的特點,具體形式則視沿程的地形,含水層的條件而定。當(dāng)含水層分布面積廣,大致水平時,地下徑流可呈平面式的運動;在 山前洪積扇中的地下水則呈現(xiàn)放射式的流動,具有分散多方向的特點;在帶狀分布 的向斜、單斜含水層中的地下水,如遇斷層或橫溝切割,則可形成縱向或橫向的徑流。但這種復(fù)雜多變性,總離不開地下水從補給區(qū)向排泄區(qū)匯集,并沿著路徑中阻 力最小方向前進,即自勢能高處向勢能較低處運動,反映在平面上,地下水流方向, 總是垂直于等水位線的方向。
地下水的徑流強度與地下水的流動速度基本上與含水層的透水性,補給區(qū)與排 泄區(qū)之間水力坡度成正比,對承壓水來說,還與蓄水構(gòu)造的開啟與封閉程度有關(guān)。
地下徑流強度不僅沿程上有差別,在垂直方向上也不同,一般規(guī)律是從地表向 下隨著深度增加,地下徑流強度逐漸減弱,至侵蝕基準面,地下水基本處于停滯狀
②地下水徑流類型。地下水是通過補給、徑流與排泄3個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)交替循環(huán)的。根據(jù)水的交替循環(huán)途徑的不同,可區(qū)分為垂向交替、側(cè)向交替和混合交替。 其中垂向交替以內(nèi)陸盆地為最典型,自降水或地表水入滲得到補給,而后以蒸發(fā)方 式垂直排泄,徑流過程微弱;側(cè)向交替類型的補給來源多樣,地下水的交替基本上在水平方向上進行,徑流比較發(fā)育;混合交替是介于上述兩類之間的過渡類型,自 然界中實際交替現(xiàn)象,大都屬這一類。
暢流型:暢流型的地下水流線近于平行,水力坡度較大,側(cè)向交替占絕對優(yōu)勢,補給排泄條件良好,徑流通暢,地下水交替積極,因而水的礦化度低,水質(zhì)好。
匯流型:匯流型地下水的流線呈匯集狀,水力坡度常由小變大。對于匯流型潛 水盆地,其水交替屬混合型,邊緣以側(cè)向為主,中間部位垂向交替所占的比重增大。 對于承壓水則屬側(cè)向水交替。匯流型的地下水一般交替積極,常形成可資利用的地下水資源。
散流型:散流型的特點是流線呈放射狀,水力坡度由大變小,呈現(xiàn)集中補給, 分散排泄。水交替屬混合型,以側(cè)向為主,徑流交替沿途由強變?nèi)酰纬伤瘜W(xué)水 平分帶規(guī)律,通常干旱地區(qū)山前洪積扇中的潛水,是此類型的代表。
緩流型:緩流型地下水面近于水平,水力坡度小,水流緩慢,水交替微弱,屬 于以垂向交替為主的混合型,通常礦化度較高,水質(zhì)欠佳。沉降平原中的孔隙水及排水不良的自流水盆地,是此類的代表。
滯流型:滯流型的水力坡度趨近于零,徑流停滯。對于潛水表現(xiàn)為滲入補給和蒸發(fā)排泄,屬垂向交替;對于承壓水可以有垂直越流補給與排泄。某些平原地區(qū)局 部洼地中封閉的潛水盆地和無排泄口的自流盆地,可作為此類代表。某些封閉良好 的承壓水,水分交替停止,多成為鹽鹵水、油田水。
在自然條件下,地下徑流類型復(fù)雜多變,往往出現(xiàn)多種組合類型。
地下水徑流區(qū)是指地下水從補給區(qū)到排泄區(qū)的中間區(qū)域。對于潛水含水層,徑 流區(qū)與補給區(qū)是一致的。
③泄流排泄。地下水通過地下途徑直接排入河道或其他地表水體,稱為泄流 排泄。泄流只在地下水位高于地表水位的情況下發(fā)生,泄流量的大小,取決于含水 層的透水性能、河床切穿含水層的面積,以及地下水位與地表水位之間的高差。地下水位與河水水位相差越大,含水層透水性越好,河床切割的含水層面積越大,則 排泄量也越大。地表水與地下水之間的補排關(guān)系復(fù)雜,有轉(zhuǎn)化交替現(xiàn)象,主要取決 于區(qū)域氣候、地質(zhì)構(gòu)造條件及水文網(wǎng)發(fā)育情況。
④向含水層排泄。同一含水層通過側(cè)向排泄補給下游含水層;兩個含水層之間可通過天窗、導(dǎo)水?dāng)嗔?、弱透水層越流、不整合接觸面等途徑排泄。
⑤人工排泄。指人工開釆對地下水的排泄,包括各類水井、地下集水廊道取 水、地下礦產(chǎn)開發(fā)過程中的礦坑排水等。
過量的人工排泄是引起地下水環(huán)境問題的主要因素。
(3)地下水的排泄。地下水的排泄指地下水失去水量的過程。其排泄方式有點 狀排泄(泉)、線狀排泄(向河流泄流)及面狀排泄(蒸發(fā))、向含水層排泄和人工 排泄,在排泄過程中,地下水的水量、水質(zhì)及水位均相應(yīng)的發(fā)生變化。其中蒸發(fā)排 泄僅消耗水分,鹽分仍留在地下水中,所以蒸發(fā)排泄強烈地區(qū)的地下水,水的礦化 度比較高。
①泉排泄。泉是地下水的天然露頭,是含水層或含水通道出露地表發(fā)生地下 水涌出的現(xiàn)象。通常山區(qū)及山前地帶泉水出露較多,這是與這些地區(qū)流水切割作用比較強烈、蓄水構(gòu)造類型多樣及斷層切割比較普遍等因素的影響有關(guān)。
②蒸發(fā)排泄。潛水蒸發(fā)是淺層地下水消耗的重要途徑,潛水蒸發(fā)主要是通過 包氣帶巖土水分蒸發(fā)和植物的蒸騰來完成的。其蒸發(fā)的強度、蒸發(fā)量的大小與氣象條件、潛水埋藏深度及包氣帶的巖性有關(guān)。氣候愈干燥,相對濕度愈小,巖土中水 分蒸發(fā)便愈強烈,而且蒸發(fā)作用可深入巖土幾米乃至幾十米的深處。這種排泄不但 消耗水量,而且往往造成水的濃縮,導(dǎo)致地下水礦化的增高,水化學(xué)類型改變及土壤鹽堿化。
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