地表水地下水.docx
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地表水地下水
§1.河流地质作用与河谷地貌
一、河流地质作用
机械侵蚀
1.侵蚀作用
化学侵蚀
①对河床基岩侵蚀,与河床岩石力学性、质河流含沙
量、河水流速有关.
据作用方向
下蚀作用②海平面大致是下蚀极限----基本、永久侵蚀基准面.
暂时、局部侵蚀基准面:
④特殊现象:
向源侵蚀、袭夺现象
侧蚀作用特征:
对河岸冲刷、破坏,冲河岸下部坡角→岸坡陡,下部掏空形成反坡,塌陷,河岸后退,河谷变宽.
作用结果:
河曲、牛轭湖、古河道
2.搬运、沉积作用
A.机械搬运:
搬运机械碎屑物
化学搬运:
溶解作用
推移、
机械搬运:
跃移
悬移
二、河谷地貌
(一)河谷的地貌特征
1.河谷组成
谷坡:
阶地
河谷河床:
岩坎、石滩、深潭、深槽
谷底
河漫滩:
二元结构
2.河床的地貌形态
山区河床总特征:
不平整、岩坎、石滩、深槽、深潭发育
3.河漫滩:
山区河漫滩发育较少,多在河曲凸岸或河谷开阔处
河漫滩处的沉积层具有二元结构:
下部为河床沉积物颗粒较粗的砂砾石,上部为河漫滩沉积物,颗粒较细的粉土、黏土,这就叫二元结构。
心潭、边潭都具有二元结构。
4.河流阶地:
地壳上升、气候变化引起河流下切形成
由下→上称一级阶地、二级阶地……;一级形成最晚,越老的阶地在最上边,形态保存越差
③分类:
(据成因)
侵蚀阶地:
由基岩构成,山区常见,作大坝接头、厂房、
桥地基有利
堆积阶地:
由冲积物组成,河流下切为超过沉积物厚度
分上叠阶地、内叠阶地,反映地壳运动
基座阶地:
上部为冲积物,下部基岩
说明地壳上升显著
后期下切超过沉积物厚度
三、松散堆积物类型
(二)不同类型的松散沉积物
1.坡积物:
暂时性水流沉积
成分:
母岩成分、风化产物
(1)物质组成特征:
分选性差,无层理,厚度小,堆积物疏松
岩石粒度:
斜坡上部粗——以碎石为主
斜坡下部细——粘土为主
(2)坡积物工程特征:
①疏松、孔隙大→压缩性大
建地基时注意,沉陷量大,不均匀沉陷
②易产生滑坡
当下伏地层陡,有水浸润时,降低边坡的稳定性,开挖基坑时注意边坡稳定性
2.洪积物:
暂时性洪流沉积
物质组成特征:
固体物含量大
分选性由上→下,渐好
特殊地形:
洪积物由于在沟口,地形开阔,坡度小→水流分散,流速小,而逐渐堆积呈扇形或锥形→洪积扇、洪积锥、洪积裙
洪积扇特点:
扇顶——砾石粗大,巨大石快,分选性差,磨圆度低
上部——以砾石为主,有分选性,山洪周期性,不规则交替层理
下部——细粒的砂、粉砂、粘土为主,分选性好,具有明显的微斜层理、水平层理,砾石磨圆度好
(2).洪积物工程特征:
城市建工主建在洪积扇
洪积扇:
顶部:
洪积物颗粒粗大,孔隙度大,透水性强→地下水埋藏深,土承载力较高→良好的天然地基
扇缘:
颗粒细,透水性弱,成分均匀,具较大压缩性→不宜做大型地基
中部:
岩性变化无常,地下水位抬高,土质软弱,不宜作建筑物地基
3.冲积物:
(河流沉积)
物质组成特征特点:
分选性,磨圆度好,有明显层理,交错层理
①山区河谷冲积物:
粗砾屑为主,分选性、磨圆度
②山前河谷冲积物:
与洪积扇相似,交错层理
③平原河谷冲积物:
一般为粘性土与砂层、互层
(2).冲积物工程特征
山区河谷冲积物:
①以粗粒物质→岩石强度高,压缩性小→可作一般建筑物地基②强透水性→建坝、闸地基时注意防漏潜蚀问题
平原河谷冲积物:
以粘土、砂层互层
①地基——承载力差
②水库渗漏通道:
古河道
③阶地上的冲积物,经干燥胶结作用,结构密实,含水量小,压缩性小,强度高→可做一般建筑物地基。
5.黄土:
风化沉积或水成
特点:
①黄土为主
②颗粒成分均一,含50%以上的粉土颗粒,10%~20%粘土和砂粒
粗粒:
石英、长石、CO32-矿物
③矿物成分:
细粒:
粘土矿物:
水云母,高岭石、
④结构疏松,孔隙度高,达50%以上
⑤垂直节理发育
⑥富CaCO3,透水性好
⑦遇水浸湿后迅速崩解,引起沉陷——湿陷性
指出:
不同地区时代,湿陷程度不同
5.黄土:
透水性性强,湿陷性可引起地基突然沉陷
湿陷程度系数
衡量
=
—元侧胀条件原土样在200kPa压力下,稳定后高度
—压缩稳定后的土样,侵水变形后高度
—土样原始高度
<0.02≥0.02
非湿陷性黄土湿陷性黄土
0.02~0.030.03~0.07>0.07
轻软中等强
我国中、下更新世(Q1,Q2)不具湿陷性
上更新世(Q3)近代沉积(Q4)具湿陷性
湿陷性随h深度而,(10~16m)以下随渐消失。
§2.地下水的主要类型与特征
概述:
1.地下水:
埋藏在地表以下岩层或土层空隙中的水
空隙:
孔隙、裂隙、空洞
2.来源:
大气降水、地表水入渗、水蒸气在空隙中的凝结
3.地下水现被广泛应用于农业灌溉、城市供水、工矿企业供水,与人类生产、生
活密切相关。
现今地表水体的严重污染,促进了地下水资源的开发利用,但其
对工程建设也带来了一定的危害性:
①地下水位低于库水位时可产生渗漏。
②地下水在渗流压力作用下,带走松散岩层、断层破碎带等软弱结构面中的细
小颗粒→岩体掏空,地基破坏
③地下水使粘土软化、泥化
④地下水使部分岩石体积增大,引起工程失事
⑤地下水使CO32-岩盐产生空洞,成为渗漏通道
⑥开挖地下洞室时,有时产生地下水涌入
⑦地下水对建筑材料起腐蚀作用
所以分析水工建筑物的安全系数时,必须查明地下水特征。
一、地下水类型
地下水埋藏在地表以下的岩层中
透水层
岩层含水层
隔水层
1.据地下水在三种岩层中的埋藏特征分类
包气带水:
潜水面(即地下水位面)以上的水
潜水:
第一个连续稳定隔水层以上,具有自由水面的重力水饱和带水
承压水:
两个隔水层之间的水
2.据含水层空隙性质:
孔隙水、裂隙水、岩溶水
饱和带水水源丰富,对水利工程影响意义均较大
二、潜水
1.分类:
孔隙潜水、裂隙潜水、岩溶潜水
2.特征:
①潜水面之上无稳定隔水层
②补给源:
大气水、地表水
潜水水气易污染,且受气候影响
③潜水自水位高处→水位低处渗流
④山脊地带,在潜水位最高处可形成分水岭
⑤潜水面受地形、气象、水文等因素控制,一般地面坡度越大,潜水面的坡度越大,潜水面常小于当地地面坡度
3.潜水等水位线图及埋藏深度图
方法:
(一)平面图法:
等水位线图
①同一时期测点的水位
②对不同时期等水位线图对比,了解水位动态一般
(据各测点井、孔、泉)分最高水位,最低水位两期分别做等水位线图水位标高画出水位相等的线
③了解:
a.潜水流向及水力坡度
:
平均水力坡度
b.确定潜水与河水关系:
潜水补给河水
河水补给潜水
一岸河水补潜水,一岸潜水补给河水
c.确定潜水面埋藏深度画等埋深线。
地形标高—潜水线=埋藏深度
三、承压水
1.概念:
具承压性质的地下水,两隔水层之间。
2.特征:
①明显分出补给区、承压区、排泄区
补给、径流、排泄规律
a.补给方式:
补给区出露地表—大气降水为主要补给来源补给区位沼泽河床—地表水补给
补给区潜水含水层以下—潜水补给
补给区承压水自补给
b.径流:
受地形、含水层透水性、地质构造、承压水位差决定,补排地形高差水位差大,透水性好,构造挠曲小,则径流越通畅地下水交替作用强,矿化度低水质好。
c.排泄:
形式①含水层出露地表当承压水位差大,承压水为泉的形式喷出或补给地表水
②含水层被断断切割断层导水作用沿断层线以泉形式排出。
②承压区中的水受静水压力作用,打钻水位上升,地下水喷出
初见水位:
钻水打穿隔水层顶见水位
承压水水位
承压水位:
水位上升呈顶板上某一高度稳定
水头:
承压水位与隔水层顶板距离
正水头:
水头高出地面
负水头:
水头低于地面
③基岩地区承压水的埋藏类型决定地质构造
适宜形成承压水的地质构造——
单斜——承压斜地
向斜(储水构造)承压盆地
3.等水压线图:
—承压水等水位线图
据测点的承压水位绘制。
了解:
承压水流向、水力坡度、水位埋深、水头大小、含水层厚度。
§3.岩溶水
岩溶水富集环境——岩溶——KARST地貌
一、岩溶的形态
溶蚀漏斗:
底部有落水洞与地下暗河相通
落水洞:
与含水层相通,洞壁近垂直——竖井
溶蚀洼地:
溶隙、溶孔:
溶洞:
当位于地下水位以下,形成地下暗河
石芽、石钟乳、石柱、残积红土:
盲谷、伏流:
二、岩溶发育的基本条件
1.岩石可溶性:
岩溶发育的物质基础
2.岩层具透水性:
取决于裂隙、孔洞多少、连通性
3.水的溶解能力:
取决于CO2含量
4.水的运动状态:
水循环交替好——有利岩溶发育
5.气候、地形、植被等
三、岩溶类型及发育程度
(一)可溶性岩的出露条件
裸露型岩溶:
石林,出露地表
覆盖型岩溶:
覆盖层厚度<50m,为第四纪松散堆积物
埋藏型岩溶:
埋藏于非可溶岩基岩以下
(二)按气候带划分
南部热带岩溶:
岩溶发育强烈
中部亚热带岩溶:
北部温带岩溶:
我国分布广,雨水多,温度高,植被好,裂隙带、碳酸岩溶发育
干旱地区岩溶:
温度低,植被少,降雨量少,岩溶微弱
海岸岩溶:
四、岩溶分布规律
(一)岩溶发育的垂直分带性
1.垂直岩溶发育带:
2.水平、垂直岩溶交替发育带:
最高水位、最低水位之间
水位升高,则水平流动;水位降低,则垂直流动
发育:
溶洞、落水洞
3.水平岩溶发育带:
4.深部岩溶发育带:
(二)岩溶平面上分布的不均匀性
控制因素:
1.断层、裂隙等地质构造,尤其是区域性断裂对岩溶发育长起控制作用
压性断层:
阻水性质,岩溶不发育,但上盘破碎,岩溶较发育
张性断层:
其裂隙张开状态,岩溶非常发育
褶皱核部、转折端,发育张裂隙,为岩溶发育带,翼部岩溶不发育
2.分布受岩层及岩性组合的控制
可溶性岩在上部,非可溶性岩为下部,则非可溶性岩形成相对隔
水性,则在分界面以上形成岩溶带
3.地壳运动控制了岩溶发育的多层性
地壳稳定→饱水带中水侵蚀形成水平溶洞
地壳上升→溶洞上升
地壳稳定→一致溶洞下部地层,受溶蚀→新水平溶洞
地壳下降→溶洞下降
地壳稳定→在原位置上部又溶蚀
形成多层
4.岩溶发育深度受可容岩层底板控制
曾经:
受地方性侵蚀基准面控制
五、岩溶水
储存、运动于溶蚀洞隙中的地下水——岩溶水
(一)潜水:
类型
承压水:
岩溶地层与非岩溶地层互层
(二)特征:
①空间分布广,变化大;与岩溶裂隙连通性有关
②岩溶水运动性质具差异性:
有压水流:
断面小的裂隙中
同一含水层
无压水流:
孔洞大时
紊流:
大孔洞地段,V快
流态
层流:
裂隙中,水受阻力大,V减小
③补给:
大气降水→岩溶水动态受气候影响
水位、水量变化幅度大
④岩溶水排泄;集中、排泄量大
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