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承压水分布及特征-工程地质与水文地质

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:在承压含水层中打井,只有揭穿隔水顶板后才能见到承压水,此时的水面高程称为初见水位。初见水位与稳定水位二者间的差值称为承压水头。承压水的分布区是承压区,也称为径流区;而补给区是非承压区,具有潜水的特征。由于承压水上部有稳定的隔水层,因此承压水不易受到污染。承压水的径流条件对水质影响很大。基岩地区承压水的埋藏类型,主要决定于地质构造。承压水的水位埋深与含水层埋深二者明显不同。

承压水分布及特征-工程地质与水文地质

(一)承压水及其特征

承压水,是充满于两个隔水层之间的含水层中承受静水压力的地下水(图4-7)。

图4-7 承压水盆地剖面示意图

1—隔水层;2—含水层;3—地下水位;4—地下水流向;5—上升泉;6—钻孔,虚线为进水部分;7—自流钻孔;8—大气降水补给;H—承压水头高度;M—含水层厚度

承压含水层上面覆盖的隔水层称为隔水顶板,下伏的隔水层称为隔水底板,顶、底板之间的垂直距离称为承压含水层厚度。在承压含水层中打井,只有揭穿隔水顶板后才能见到承压水,此时的水面高程称为初见水位。由于承压水承受静水压力,随后水位会不断上升,达到一定高度便稳定下来,这时的水位称为稳定水位,即该点的承压水位。初见水位与稳定水位二者间的差值称为承压水头。当井中承压水位高出地面时,地下水便可以溢出或喷出地表,所以承压水又称自流水。当两个隔水层之间的含水层未被水充满时,称为层间无压水。

根据承压水的分布、埋藏和循环条件,它具有下列特征:

(1)承压水承受静水压力,为有压水,其顶面为非自由水面。

(2)承压水的分布区和补给区是不一致的(图4-7)。承压水的补给区一般位于承压盆地或承压斜地地势较高处,这里含水层出露地表,可直接接受大气降水和地面水的入渗补给;当承压水位低于潜水位时,也可以通过断裂带或弱透水层等得到潜水补给。承压水的分布区是承压区,也称为径流区;而补给区是非承压区,具有潜水的特征。由于承压水上部有稳定的隔水层,因此承压水不易受到污染。

(3)承压水在静水压力作用下,可以由高水位向低水位运动,形成承压水的径流。承压水的径流条件取决于含水层的透水性及其挠曲程度、补给区到排泄区的距离等。含水层透水性越强,挠曲程度越小,补给区到排泄区距离越近,水头差越大,承压水的径流条件越畅通,水交替越强烈。反之,径流缓慢,水循环条件差。承压水的径流条件对水质影响很大。

(4)承压水的排泄区位于承压斜地或承压盆地边缘低洼地区。当河流与沟谷切割至含水层时,承压水可以泉的形式排泄;当排泄区有潜水时承压水可直接排入潜水;承压水还可通过导水断层排泄于地表。

(5)承压水动态气象水文因素的影响不显著,季节性变化小,其含水层厚度稳定。

基岩地区承压水的埋藏类型,主要决定于地质构造。在适宜的地质构造条件下,孔隙水、裂隙水和喀斯特水均可形成承压水,最适宜于形成承压水的地质构造有向斜构造和单斜构造两类。

向斜储水构造又称承压盆地,它由明显的补给区、承压区和排泄区组成,如图4-7 所示。

单斜储水构造又称承压斜地(图4-8)。它可以由含水层岩性发生相变或尖灭形成;也可以由单斜构造形成;也可以由断层错动形成。

图4-8 承压斜地剖面示意图(www.xing528.com)

(a)含水层尖灭形成的承压斜地;(b)单斜构造形成的承压斜地(1 为含水层,2 为隔水层)(c)阻水断层形成的承压斜地;(d)导水断层形成的承压斜地

(二)等水压线图

等水压线图就是承压水位等高线图,它可以反映承压水面的起伏情况。承压水面与潜水面不同,潜水面是一个实际存在的地下水面,而承压水面是一个假想的势面,这个面实际上是不存在的,只有当钻孔打穿上覆隔水顶板至含水层时才能测到,它可以与地形极不吻合,甚至高出地面。因此,等水压线图上要附以含水层顶板等高线。

承压水等水压线图与潜水等水位线图的绘制方法相似。在承压含水层分布区,将各观测点的初见水位(即含水层顶板高程)和稳定水位(即承压水位)等资料,标在地形图上相应承压井和上升泉的旁边,用内插法将承压水位相同的点连接起来,即得等水压线图(图4-9)。

承压水等水压线图一般与承压水剖面图配合使用,承压水剖面图绘制方法和潜水剖面图绘制方法相同。

根据等水压线图,可以解决下列问题:

(1)确定承压水流向及水力坡度垂直等水压线由高水位指向低水位的方向即为承压水流向,一般用箭头表示(图4-9)。在承压水流方向上,任意两点间的水位差与该两点间的实际水平距离之比值,即为此两点间的平均水力坡度。

(2)确定承压含水层的埋藏深度某点地面高程减去该点隔水顶板高程即为此点处承压含水层埋藏深度。据此可以确定井(孔)的开挖深度。

(3)确定承压水位的埋藏深度某点地面高程减去该点承压水位即得。它可以是正值,也可以是负值,正值表示承压水位有一定埋藏深度,负值表示在此处打井或钻孔,一旦揭露隔水顶板,水便会溢出地表,形成自流井。承压水埋藏深度越小,开采利用越方便,据此可选择开采承压水的地点。承压水的水位埋深与含水层埋深二者明显不同。

(4)确定承压水头值的大小某点承压水位与该点初见水位(即隔水顶板高程)的差值,即为此点处承压水头值。据此可以预测开挖基坑和洞室时的水压力。

(5)可以为合理布置给水与排水建筑物的位置提供依据 如在含水层埋深浅、承压水头高、汇水条件好的地方,可打出涌水量大的自流井。

【例4-1】 根据图4-9,确定A、B、C三点的水文地质参数。

图4-9 等水压线图(附含水层顶板等高线)

1—地形等高线(m);2—含水层顶板等高线;3—等水压线(m);4—地下水流向;5—承压水自流区;6—钻孔;7—自流钻孔;8—含水层;9—隔水层;10—测压水位线;11—钻孔(剖面图);12—自流钻孔

【解】 A、B、C三点的水文地质参数如表4-2 所示。

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