5.3 地下水的赋存特征
5.3.1 包气带和饱水带
地表面与潜水面之间的地带称包气带,或非饱和带。存在于包气带中的地下水称包气带水,它一般分为两种:一种是土壤层内的结合水和毛细水,又称土壤水;另一种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,才到达潜水面,补给潜水。饱水带是在地下水面以下,土层或岩层的空隙全部被水充满的地带。含水层都位于饱水带中(图5.2)。
图5.2 包气带、饱水带示意图
图5.3 含水层、隔水层示意图
5.3.2 含水层、隔水层与弱透水层
岩石中含有各种状态的地下水,由于各类岩石的水力性质不同,可将各类岩石层划分为含水层、隔水层和弱透水层(图5.3)。
含水层:指能够给出并透过相当数量重力水的岩层或土层。构成含水层的条件:一是岩石中要有空隙存在,并充满足够数量的重力水;二是这些重力水能够在岩石空隙中自由运动。
含水层一般分为承压含水层、潜水含水层。
承压含水层是指充满于上下两个隔水层之间的地下水,其承受压力大于大气压力。
潜水含水层是指地表以下,第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水。
在承压含水层强抽水形成的漏斗区域,或地形切割严重的区域,有时承压水水头下降至承压含水层的隔水顶板之下,这部分承压水就变成了无压水,通常将这样的含水层称为无压-承压含水层。
隔水层:指不能给出并透过水的岩层、土层,如黏土、致密的岩层等。
含水层和隔水层是相对概念,有些岩层也给出与透过一定数量的水,介于含水层与隔水层之间,于是有人提出了弱透水层(弱含水层)的概念。
弱透水层(弱含水层):所谓弱透水层是指那些渗透性相当差的岩层,在一般的供排水中它们所能提供的水量微不足道,似乎可以看作隔水层;但是,在发生越流时,由于驱动水流的水力梯度大且发生渗透的过水断面很大(等于弱透水层分布范围),因此,相邻含水层通过弱透水层交换的水量相当大,这时把它称作隔水层就不合适了。松散沉积物中的黏性土,坚硬基岩中裂隙稀少而狭小的岩层(如砂质页岩、泥质粉砂岩等)都可以归入弱透水层之列。
严格地说,自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层,只不过某些岩层(如缺少裂隙的致密结晶岩)的渗透性特别低罢了。从这个角度说,岩层是否透水(即地下水在其中是否发生具有实际意义的运移)还取决于时间尺度。当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时,任何岩层都可视为可渗透的。