包气带水的概述

地球磁场2023-02-16  41

包气带是指位于地球表面以下、重力水面以上的地质介质,多为吸着水或薄膜水,而重力水较少。如果下渗水多时,可出现较多的重力水。运动特性:主要作垂直方向上的运动,如重力水常由上向下运动、毛细水由下向上运动。

主要包括:土壤水、上层滞水、沼泽水、沙漠及滨海沙丘中的水及基岩风化壳(粘土裂隙)中季节性存在的水等。一般水量不大,易受污染,故不易作工农业供水水源,但对于植物生长具有重要意义。包气带水对农业有很大意义,对工程建筑有一定影响。

包气带水,是指地表面与潜水面之间的地带称包气带,或非饱和带.存在于包气中的地下水称包气带水,它一般分为两种:一是土壤层内的结合水和毛细水,又称土壤水;一是局部隔水层上的重力水,又称上层滞水.降水入渗要通过包气带,才达到潜水面,补给潜水.潜水,是指地表以下,第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水.潜水的自由水面称潜水面,潜水面相对于基准的高程称潜水位,地面至潜水面间的距离为潜水埋藏深度.潜水层以上没有连续的隔水层,潜水面可自由升降,不承压或仅局部承压,同时可直接得到降水和地表水通过包气带的下渗补给.潜水位易受当地气候影响而有季节性的变化.潜水是重要的供水水源,通常埋藏较浅,分布较广,开采方便.但易受污染,应注意保护.承压水,是指充满于上下两个隔水层之间的具有承压性质的地下水.当井(孔)凿穿上部隔水层时,井中水位的压力作用下会上升超过出含水层的顶面而稳定在一定的高度上.这种上升的地下水面称承压水面,它的标高称承压水位或测压水位.从承压水位到含水层顶板的距离称承压水头.当承压水位高出地面时,就能喷出地表形成自流水.承压水由于有稳定的上覆隔水层,不直接受降水和蒸发的影响,距补给区常较远,因此对气候变化的反应不及潜水灵敏,其水质水量和水位的变化也较小.承压水是良好的供水水源,但它对矿坑和地下工程施工常造成程度不同的危害.除上述的层间承压水外,还存在着脉状承压水.版权声明1.凡本网站注明“来源:中国环境修复网”字样的文字、图片合音视频作品,版权均属中国环境修复网所有.任何媒体、网站或个人在转载时必须注明“来源:中国环境修复网”.

包气带中水分的分布与运移是一个涉及岩土颗粒、空气和水分三相体系的复杂过程,并受重力、毛细力、分子吸附力、溶质渗透力及空气压力的综合控制。

在天然状态下,饱水带中任意一点的总水头(H)可以被表示为

普通水文地质学

式中:Z为位置水头(或重力水头)h为压力水头。

在包气带中,任一点的水头则为

普通水文地质学

式中:hc为毛细压力水头。

两个带中水头的测定方法和各种水头之间的关系如图 4 -19 所示毛细压力水头是含水量 ( θ) 的函数,即

普通水文地质学

图4-19 压力水头、重力水头和总水头 ( 水势) 的关系

饱水带中,任一特定的均质土层,渗透系数 ( K)是常数而在包气带中,K 随着含水量降低而变小故是含水量的函数,即

普通水文地质学

其原因是: ①含水量降低,实际过水断面随之减小②含水量降低,水流实际流动途径的弯曲程度增加③随着含水量降低,水流在更窄小的孔角通道及孔隙中流动,阻力也增加。

包气带水非饱和流,一般仍可用达西定律描述。延 Z 轴做一维垂直下渗运动时,其渗流速度 ( vZ) 可表示为

普通水文地质学

虽然,目前国内外一些研究者已通过室内实验和现场试验建立了一些包气带水分运移的一维、二维模型,但由于现场条件差异,监测仪器及其精度不同,计算的结果常不相同。因此,这方面的研究仍在不断进行,而且是未来水文地质研究的重要方向之一。

复习思考题

1.什么叫渗透?什么叫渗流和渗流场?

2.层流与紊流、稳定流与非稳定流各有何区别?

3.达西定律的公式形式有几种?公式中各符号的意义是什么?达西定律的意义是什么?它的应用范围如何?

4.什么叫渗透流速?什么叫实际流速?有何区别?

5.利用钻孔中给出的潜水位绘出下列两个剖面图(图4-20、图4-21)中地下水的水位线,并说明引起潜水位变化的原因。

图4-20 潜水示意剖面图

图4-21 潜水示意剖面图


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