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什么是含水层、隔水层、弱透水层?
来源:  作者:  2020-04-17 17:03:34  浏览:127

地壳浅部分布有不同岩性的岩石,或者说有不同空隙类型的多孔介质,它们赋存、给出和透过地下水的能力有明显的差异,在地下水科学的理论研究和供水、排水等的实际应用中有必要对其进行分类。岩层按透水性(渗透性)通常分为透水层和不透水层,透水层包括含水层和弱透水层;不透水层通常是隔水层。

含水层是指在一般的野外条件下能够给出和透过相当数量的水的岩层。隔水层则是在一般的野外条件下不能给出和透过水,或者给出和透过很少水量的岩层。具有良好给水性和透水性的岩层是透水层。透水层有时是不饱水的,含水层是饱水的透水层。既不含水也不允许水透过的岩层称为不透水层。即使由于持水性良好而含水但给水性和透水性很差的岩层也是隔水层。

构成含水层的岩层应具备的条件包括:①空隙(孔隙、裂隙或溶穴)发育;②有一定的空间规模(厚度与展布面积)和储集地下水的条件(地质和地形条件);③具有良好的给水能力和透水能力。

粗大颗粒的孔隙介质如卵石、砾石、砂可以构成良好的含水层。岩溶化的碳酸盐岩(石灰岩和白云岩)是良好的含水层。火山岩(如玄武岩、流纹岩、凝灰岩)孔隙性变化大,含有气孔和发育垂直节理的火山岩可以构成含水层。

这是世界上最活跃的活火山——美国夏威夷的基拉韦厄火山冷疑的岩浆。溢出的炽热火红色熔岩流已经变成黑色,在公路上停止流动并冷却固结。于是, 人们只能在此立牌“此路不通”。这些熔岩流在冷却过程中因收缩而产生很多裂缝,形成的破碎岩浆岩也可以成为含水层。

坚硬的沉积岩如砂岩、砾岩虽然由于固结其原生孔隙不发育,但如果裂隙发育则可以构成含水层。侵入岩(如花岗岩、闪长岩)只有裂隙发育的部位可以构成局部含水层。变质岩(如片岩、片麻岩、石英岩)在浅部风化带发育密集的裂隙时可以构成局部含水层。

我国北方的寒武奥陶系碳酸盐岩含水层,美国的Florida石灰岩含水层和Dakota砂岩含水层,都是当地重要的含水层下黏土由于孔隙很小,给水和透水能力极差,一般被认为是隔水层。泥岩、页岩及泥灰岩通常是隔水层。裂隙不发育的致密结晶岩,例如侵入岩、火山岩和变质岩,也被认为是隔水层。

含水层和隔水层之间并没有截然的界限,在一定条件下可以相互转化。在不同情况下,人们所定义的含水层和隔水层可以是变化的。岩性相同、渗透性完全一样的岩层,在某些地方可以认为是隔水层,而在另一些地方可以认为是含水层。

在我国北方黄土高原分布较广的黄土主要是一种亚黏土,在我国南方数省广泛分布有红层(主要为红色的砂岩、泥质砂岩和砂质泥岩、泥岩),它们的给水性和透水性均很差,对于需水量很大的地区不能满足供水的需要,可视为隔水层,但在其他水源缺乏、需水量又不大的地区,黄土和红层也可以看作是含水层岩性相同、渗透性一样的岩层。

实际上,在地壳浅部很少有绝对不发生渗透的岩层,在过去很长时间内人们认为是不透水不释水的某些岩层,在一定的野外条件或人为条件下也能透过一定数量的水,可以归为弱透水层。

弱透水层是指透水性相当差,但在水头差作用下通过越流可交换较大水量的岩层。严格地说,自然界没有绝对不发生渗透的岩层,只不过渗透性特别低而已。从这个角度上说,岩层是否透水还取决于时间尺度。粘土、重亚粘土等,是典型的弱透水层。

弱透水层的重要性随着研究问题的目的性、时间尺度和开采条件的变化而越来越受到人们的重视。在分析石油、天然气二次运移这种时间尺度很大和核废物处置选址时,即使是渗透性极差的岩层,也不能忽视岩层的渗透性能。我国煤层的上部或下部往往存在含水层,而煤层的顶、底板一般为页岩和粉砂岩隔水层,在天然条件下隔水层将采煤层与含水层阻隔,但在煤层开采条件下存在巨大水头差,隔水层会变为弱透水层甚至局部变成透水层,使含水层中的地下水涌向矿井,所以必须对含水层进行疏干排水才能保证煤矿的安全开采。


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