地下水( 八 )


地下水

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地下水研究模型2)裂隙率(KT)裂隙率即裂隙体积(VT)与包括裂隙在内岩石体积(V)之比值:KT = VT/V×100% 。与孔隙相比裂隙的分布具有明显的不均匀性,因此,即使是同一种岩石,有的部位的裂隙率KT可能达到百分之几十,有的部位KT值可能小于1% 。3)岩溶率(KK)溶隙的多少用岩溶率表示,即溶隙的体积(Vk)与包括溶隙在内的岩石体积(V)之比值:K k = Vk/V×100% 。溶隙与裂隙相比较,在形状、大小等方面显得更加千变万化,小的溶孔直径只几毫米,大的溶洞可达几百米,有的形成地下暗河延伸数千米 。因此岩溶率在空间上极不均匀 。综上所述,虽然裂隙率(KT)、岩溶率(Kk)与孔隙率(n)的定义相似,在数量上均说明岩土空隙空间所占的比例 。但实际意义却颇有区别,其中孔隙率具有较好的代表性,可适用于相当大的範围;而裂隙率囿于裂隙分布的不均匀性,适用範围受到极大限制;对于岩溶率(Kk)来说,即使是平均值也不能完全反映实际情况,所以局限性更大 。2.含水介质的水理性质 岩土的空隙,虽然为地下水提供了存在的空间,但是水能否自由的进出这些空间,以及岩土保持水的能力,却与岩土表面控制水分活动的条件、性质有很大的关係 。这些与水分的贮容、运移有关的岩石性质,称为含水介质的水理性质,包括岩土的容水性、持水性、给水性、贮水性、透水性及毛细性等 。1)容水性指在常压下岩土空隙能够容纳一定水量的性能,以容水度来衡量 。容水度(Wn)定义为岩土容纳水的最大体积Vn与岩土总体积V之比,即Wn=Vn/V×100% 。由定义可知,容水度Wn值的大小取决于岩土空隙的多少和水在空隙中充填的程度,如全部空隙被水充满,则容水度在数值上等于孔隙度;对于具有膨胀性的粘土,充水后其体积会增大,所以容水度可以大于孔隙度 。2)持水性饱水岩土在重力作用下排水后,依靠分子力和毛管力仍然保持一定水分的能力称持水性 。持水性在数量上用持水度表示 。持水度Wr定义为饱水岩土经重力排水后所保持水的体积Vr和岩土总体积V之比 。即Wr=Vr/V×100%,其值大小取决于岩土颗粒表面对水分子的吸附能力 。在鬆散沉积物中,颗粒愈细,空隙直径愈小,则同体积内的比表面积愈大,Wr,愈大 。3)给水性 指饱水岩土在重力作用下能自由排出水的性能,其值用给水度(μ)来表示 。给水度定义为饱水岩土在重力作用下,能自由排出水的体积Vg和岩土总体积V之比,即μ=Vg/V×100% 。由上述3个定义可知:岩土持水度和给水度之和等于容水度(或孔隙度),即Wn=Wr+μ或n = Wr+μ 。式中n为孔隙度 。4)透水性 指在一定条件下,岩土允许水通过的性能 。透水性能一般用渗透係数K值来表示 。其值大小首先与岩土空隙的直径大小和连通性有关,其次才和空隙的多少有关 。如粘土的孔隙度很大,但孔隙直径很小,水在这些微孔中运动时,不仅由于水与孔壁的摩阻力大而难以通过,而且还由于粘土颗粒表面吸附形成一层结合水膜,这种水膜几乎占满了整个孔隙,使水更难通过 。透水层与隔水层虽然没有严格的界限,不过常常将渗透係数K值小于0.001米/日的岩土,列入隔水层,大于或等于此值的岩土属透水层 。5)贮水性 上述岩土的容水性和给水性,对于埋藏不深、厚度不大的潜水(无压水)来说是适合的,但对于埋藏较深的承压水层来说,往往存在明显的误差 。主要原因是在高压条件下释放出来的水量,与承压含水介质所具有的弹性释放性能以及来自承压水自身的弹性膨胀性有关 。通常,埋藏愈深,承压愈大则误差愈大 。因而需要引入贮水性概念 。承压含水介质的贮水性能可用贮水係数或释水係数表示,其定义为:当水头变化为一个单位时,从单位面积含水介质柱体中释放出来的水体积,称为释水係数(s),它是一个无量纲的参数 。大部分承压含水介质的s值大约从10-5变化到10-3 。