第三节 地下水类型及特征

根据含水情况不同，地面以下的岩土层可分为包气带和饱水带两个带。地面以下稳定地下水面以上为包气带，稳定地下水面以下为饱水带。

根据埋藏条件，可以把地下水划分为包气带水、潜水和承压水三类 （图1-5）；根据含水层空隙性质不同，可以将地下水划分为孔隙水、裂隙水和岩溶水三类。按这两种分类，可以组合成九种不同类型的地下水，见表1-1。

一、地下水按埋藏条件分类

（一） 包气带水

地表到地下水面之间的岩土空隙中既有空气，又含有地下水，这部分地下水称为包气带水。包气带水存在于包气带中，其中包括土壤水和上层滞水。

1.土壤水

土壤水位于地表以下的土壤层中，主要是以结合水和毛细水的形式存在，靠大气降水渗入、水汽凝结及潜水补给。大气降水渗入，必须通过土壤层，这时渗入水的一部分就保持在土壤层里，多余部分的重力水下降补给潜水。

2.上层滞水

上层滞水是局部或暂时储存于包气带中局部隔水层或弱透水层之上的重力水 （图1-5）。这种局部隔水层或弱透水层在松散堆积物地区可能由黏土、亚黏土等组成的透镜体组成；在基岩裂隙介质中可能由局部地段裂隙不发育或裂隙被充填所造成；在岩溶介质中则可能是差异性溶蚀使局部地段岩溶发育较差或存在非可溶岩透镜体。

上层滞水的水量一方面取决于补给来源，即气象、水文因素，同时还取决于下伏隔水层的分布范围。通常其分布范围较小，因而不能保持常年有水，水量随季节性变化较大。但当气候湿润，隔水层分布范围较大、埋藏较深时，也可赋存相当水量。因此，在缺水地区可以利用它来做小型生活用水水源地，或暂时性供水水源。由于距地表近，补给水入渗途径短，所以易受污染，作水源地时，应注意水质问题。另外上层滞水危害工程建设，常突然涌入基坑危害施工安全，应考虑排水的措施。

（二） 潜水

潜水主要是埋藏在地表以下第一个连续稳定的隔水层 （不透水层）以上、具有自由水面的重力水 （图1-6）。一般是存在于第四纪松散堆积物的孔隙中 （孔隙潜水）及出露于地表的基岩裂隙和溶洞中 （裂隙潜水和岩溶潜水）。

潜水的自由水面称为潜水面。潜水面上每一点的绝对 （或相对）高程称为潜水位。潜水水面至地面的距离称为潜水的埋藏深度。由潜水面往下到隔水层顶板之间充满了重力水的岩层，称为潜水含水层，其间距离则为含水层厚度。

潜水的这种埋藏条件决定了潜水具有以下特征：

（1）由于潜水含水层上面不存在完整的隔水或弱透水顶板，与包气带直接连通，因而在潜水的全部分布范围都可以通过包气带接受大气降水、地表水的补给。潜水在重力作用下由水位高的地方向水位低的地方径流。潜水的排泄，除了流入其他含水层以外，泄入大气圈与地表水圈的方式有两类：一类是径流到地形低洼处，以泉、泄流等形式向地表或地表水体排泄，这便是径流排泄；另一类是通过土面蒸发或植物蒸腾的形式进入大气，这便是蒸发排泄。

（2）潜水与大气圈及地表水圈联系密切，气象、水文因素的变动，对它影响显著。丰水季节或年份，潜水接受的补给量大于排泄量，潜水面上升，含水层厚度增大，埋藏深度变小。干旱季节排泄量大于补给量，潜水面下降，含水层厚度变小，埋藏深度变大。潜水的动态有明显的季节变化特点。

（3）潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复，但受气候影响，且含水层厚度一般比较有限，其资源通常缺乏多年调节性。

（4）潜水的水质主要取决于气候、地形及岩性条件。

（5）潜水的排泄 （即含水层失去水量）主要有两种方式：一种是以泉的形式出露于地表或直接流入江河湖海中，这是潜水的一种主要排泄方式，称为水平方向的排泄；另一种是消耗于蒸发，为垂直方向的排泄。湿润气候及地形切割强烈的地区，有利于潜水的径流排泄，往往形成含盐量不高的淡水。干旱气候下由细颗粒组成的盆地平原，潜水的蒸发排泄为主，常形成含盐高的咸水，潜水容易受到污染，对潜水水源应注意卫生防护。

（三） 承压水

1.承压水的概念

充满于两个隔水层 （弱透水层）之间的含水层中承受水压力的地下水，称为承压水（图1-7）。承压含水层上部的隔水层 （弱透水层）称作隔水顶板，下部的隔水层 （弱透水层）称为隔水底板。隔水顶底板之间的距离为承压含水层厚度。承压水多埋藏在第四纪以前岩层的孔隙中或层状裂隙中，第四纪松散沉积物中亦有孔隙承压水存在。

承压性是承压水的一个重要特征。图1-7表示一个基岩向斜盆地。含水层中心部分埋没于隔水层之下，是承压区；两端出露于地表，为非承压区。含水层从出露位置较高的补给区获得补给，向另一侧出露位置较低的排泄区排泄。由于来自出露区地下水的静水压力作用，承压区含水层不但充满水，而且含水层顶面的水承受大气压强以外的附加压强。当钻孔揭穿隔水顶板时，钻孔中的水位将上升到含水层顶部以上一定高度才静止下来。钻孔中静止水位到含水层顶面之间的距离称为承压高度，这就是作用于隔水顶板的以水柱高度表示的附加压强。井中静止水位的高程就是承压水在该点的测压水位。测压水位高于地表的范围是承压水的自溢区，在这里井孔能够自喷出水。

2.承压水的类型

承压水的形成主要取决于地质构造，不同的地质构造决定了承压水埋藏类型的不同，这是承压水与潜水形成的主要区别。构成承压水的地质构造大体可以分为两类：一类是盆地或向斜构造；另一类是单斜构造。这两类地质构造在不同的地质发展过程中，常被一系列的褶皱或断裂所复杂化。埋藏有承压水的向斜构造和构造盆地，称为承压 （或自流）盆地；埋藏有承压水的单斜构造，称为承压 （或自流）斜地。

（1）承压盆地。每个承压盆地都可以分成三个部分：补给区、承压区和排泄区 （图1-7）。盆地周围含水层出露地表，露出位置较高者为补给区 （A），位置较低者为排泄区（C），补给区与排泄区之间为承压区 （B）。在钻井时打穿上部隔水层，水即涌入井中，此高程 （即上部隔水层底板高程）的水位叫做初见水位。当水上涌至含水层顶板以上某一高度稳定不变时，称静止水位 （即承压水位）；上部隔水层底板到下部隔水层顶板间的垂直距离，称为含水层厚度。承压水含水层厚度是长期稳定的，而补给区含水层厚度则受水文气象因素影响而发生变化。

（2）承压斜地。由含水岩层和隔水岩层所组成的单斜构造，由于含水岩层岩性发生相变、尖灭或者含水层被断层所切，均可形成承压斜地。

图1-8（a）所示的承压斜地内，补给、承压和排泄区各在一处，类似承压盆地；图1-8（b）所示的承压斜地内，补给区和排泄区是相邻近的，而承压区位于另一端，在含水层出露的地势低处有泉出现。此时，水自补给区流到排泄区并非必须经过承压区，这与上述的介绍显然有所不同。

二、地下水按含水介质性质分类

1.孔隙水

孔隙水广泛分布于第四纪松散沉积物中，其分布规律主要受沉积物的成因类型控制。孔隙水最主要的特点是其水量在空间分布上连续性好，相对均匀。孔隙水一般呈层状分布，同一含水层中的水有密切的水力联系，具有统一的地下水面，一般在天然条件下呈层流运动。

（1）洪积物中的孔隙水。洪积物是山区洪流携带的碎屑物在山口处堆积而成的。洪积物常分布于山谷与平原交接部位或山间盆地的周缘，地形上构成以山口为顶点的扇形体或锥形体，故称洪积扇。从洪积扇顶部到边缘地形由陡逐渐变缓，洪水的搬运能力逐渐降低，因而沉积物颗粒由粗逐渐变细。据水文地质条件，可把洪积扇分为潜水深埋带、潜水溢出带和潜水下沉带3个带。

潜水深埋带位于洪积扇的顶部，地形较陡，沉积物颗粒粗，多为卵石、粗砂，径流条件好，地下水埋藏深，水量丰富，水质好，是良好的供水水源。潜水溢出带位于洪积扇中部，地形变缓，沉积物颗粒逐渐变细，由砂砾变为粉砂、粉土，径流条件逐渐变差。此带上部为潜水，下部为承压水，潜水埋深变浅，常以泉或沼泽的形式送出地表。潜水下沉带处于洪积扇边缘与平原的交接处，地形平缓，沉积物为粉土、粉质黏土与黏土，潜水埋藏变深，径流条件较差，水矿化度高，水质也变差。

（2）冲积物中的孔隙水。河流上游山间盆地常形成砂砾石河漫滩，厚度不大，由河水补给，水量丰富，水质好，可作供水水源。河流中游河谷变宽，形成宽阔的河漫滩和阶地。河漫滩常沉积有上细 （粉细砂、黏性土）下粗 （砂砾）的二元结构。有时上层构成隔水层，下层为承压含水层。河漫滩和低阶地的含水层常由河水补给，水量丰富，水质好，是很好的供水水源。我国许多沿江城市多处于阶地、河漫滩之上，地下水埋藏浅不利于工程建设。

（3）黄土中的孔隙水。黄土分布地区特定的地质和地理条件，加之黄土结构疏松，无连续隔水层，总的来说比较缺水。黄土塬宽阔平坦，补给面积较大，有相对隔水层蓄积潜水，地下水较丰富，而黄土梁、峁地形不利于地下水的富集。

2.裂隙水

埋藏于基岩裂隙中的地下水称裂隙水。裂隙的密集程度、张开程度、连通情况和充填情况等直接影响裂隙水的分布、运动和富集。由于岩石中裂隙大小悬殊，分布不均匀，所以裂隙水的埋藏、分布和水动力性质都不均匀。在某些方向上裂隙的张开程度和连通性较好，那么这些方向上的裂隙导水性强，水力联系好，常成为裂隙水径流的主要通道。在另一些方向上裂隙闭合，导水性差，水力联系也差，径流不畅。所以裂隙岩石的导水性呈现明显的各向异性。裂隙水的不均匀性是其同孔隙水的主要区别。

裂隙水根据裂隙成因不同，可分为风化裂隙水、成岩裂隙水与构造裂隙水。

（1）风化裂隙水。一般分布于暴露基岩的风化带中，风化带厚度一般为20～30m。在潮湿地区上部强风化带，由于被化学风化产生的次生矿物充填，其富水性反而比下部中等风化带差。风化裂隙水多为潜水，水质好，但水量不丰富，可作小型供水水源。地形低洼处，当风化带被不透水的土层覆盖时常形成承压裂隙水，有时承压水头还比较高，对工程建设有危害。

（2）成岩裂隙水。岩石在成岩过程中，由于冷凝、固结、脱水等作用而产生的原生裂隙，一般见于岩浆岩和变质岩中。成岩裂隙发育均匀，呈层状分布，多形成潜水。当成岩裂隙岩层上覆不透水层时，可形成承压水。如玄武岩成岩裂隙常以柱状节理形式发育，裂隙宽，连通性好，是地下水赋存的良好空间，水量丰富，水质好，是很好的供水水源。

（3）构造裂隙水。岩石构造裂隙是在构造应力作用下产生的裂隙，存在于其中的地下水为构造裂隙水。构造裂隙水可呈层状分布，也可呈脉状分布，可形成潜水，也可形成承压水。断层带是构造应力集中释放造成的断裂。大断层常延伸数十公里至数百公里，断层带宽数百米。发育于脆性岩层中的张性断层、中心部分多为疏松的构造角砾岩，两侧张裂隙发育，具良好的导水能力。当这样的断层沟通含水层或地表水体时，断层带兼具储水空间、集水廊道与导水通道的能力，对地下工程建设危害较大，必须给予高度重视。

3.岩溶水

赋存并运移于岩溶化岩层 （石灰岩、白云岩）中的水称岩溶水 （喀斯特水），它可以是潜水也可以是承压水。岩溶水的补给是大气降水和地面水，其运动特征是层流与紊流、有压流与无压流、明流与暗流、网状流与管道流并存。岩溶常沿可溶岩层的构造裂隙带发育，通过水的溶蚀，常形成管道化岩溶系统，并把大范围的地下水汇集成一个完整的地下河系。因此，岩溶水在某种程度上带有地表水系的特征：空间分布极不均匀，动态变化强烈，流动迅速，排泄集中。岩溶水水量丰富，水质好，可作大型供水水源。