水文地質中常見的儲水構造有哪些
Ⅰ 簡答題;舉例說明裂儲水構造中哪些地方有裂隙水的富集。
例如在基岩山區,常見的富水帶有:脆性岩層或可溶性岩層;主要褶曲軸部的張應力帶或內轉折端;斷層交叉帶或容主支斷層交匯部位;張性斷層構造帶;壓性斷層兩盤(尤其是上盤)影響帶及大斷層兩端影響帶;塑性岩層中的脆性岩脈等。當然,影響裂隙水富集的因素有很多,要全面分析各種條件和影響因素,才能正確認識裂隙水的分布規律。
裂隙水的分布很不均勻,同一含水層(帶)中,有的部位富水,有的部位相對貧水,即使層狀裂隙水,也會因所處構造部位不同而富水性不同,這都是由於裂隙發育的不均勻性造成的。裂隙水的分布,主要受地層岩性及地質構造等影響裂隙發育的條件控制。因而在勘察裂隙水時,要注意研究裂隙水不均勻性的特點,區分相對富水帶和相對貧水帶。
Ⅱ 水平儲水構造
指含水層產狀水平或近於水平,以地形分水嶺為匯水邊界,河谷為其排泄邊界,下伏隔水層頂面為隔水底板的儲水構造。按含水層與相對隔水層在空間上的組合形式和特徵的差異,可分為上層滯水儲水構造和飽水帶儲水構造。
(1)上層滯水水平儲水構造
在丘陵山區,當水平隔水底板高於當地排泄基準,且上部有含水層存在時,大氣降水或地表水體入滲補給的重力水在下滲途中,遇到隔水層的阻擋,使地下水在隔水層之上聚集起來,就形成了上層滯水含水層(圖1.3)。含水層位於當地河谷標高以上,沒有側向隔水邊界,只靠水平隔水層把水托住,含水層沿臨空面暴露於谷坡上,可以分布在很高的山區,地下水排泄通暢,這種水平儲水構造的儲存量有限,動態變幅很大,甚至是季節性儲水,允許開采量主要為徑流量。一般可在低窪地帶的含水層與下伏隔水層接觸面上找到富含水段。
圖1.3 水平儲水構造示意圖
1—含水層;2—隔水層;3—上層滯水;4—飽水帶含水層
上層滯水儲水構造的儲水量主要決定於以下因素:
1)隔水懸托層的面積愈大,地下水愈豐富,面積太小,只能形成季節性地下徑流;
2)隔水層的透水性愈弱,愈有利於保持地下水;
3)補給面積愈大,補給充分,地下水愈豐富。
(2)飽水帶水平儲水構造
含水層底板位於當地排泄基準面以下的隱伏或半裸露的水平岩層儲水構造(圖1.3)。除了底部具有隔水底板外,有的頂部還有隔水頂板。地下水除了接受大氣降水補給外,還與臨近河水、溝水等地表水體存在補、排關系,常表現為雨季地表水補給地下水,枯季地下水補給河水等。地下水處於半封閉狀態,在溝谷切割含水層出露地表的地帶或沿構造破碎帶是地下水的主要補給區段,同時也是地下水的主要排泄出路。
Ⅲ 斷層儲水構造
斷層儲水構造是由構造岩帶及其影響帶中的裂隙構成含水介質,以兩側較完整的岩石構成相對隔水邊界,在適宜的補給條件下形成的帶狀儲水構造。通常穿過硬質脆性岩層的斷層構造岩帶及其影響帶裂隙發育,岩石破碎,常沿走向在地表相應形成谷地。只要區域地形條件足夠低窪,往往成為集水廊道,匯集廣大范圍內含水層中的地下水,形成富水塊段。但斷層的富水性是很復雜的,並非都含水,有些斷層因為其構造岩帶被完全膠結,不但不含水,反而起隔水作用;有些斷層雖然是含水的,但各個部位的富水性很不均勻,有的部位含水豐富,有的部位貧水,甚至不含水。斷層儲水構造僅指那些具備了儲水條件的斷層構造。
在找水工作中,應注意調查研究斷層透水性和富水性的不均勻特徵。一條大斷層,不同段、帶的富水性差異是由斷層的構造岩帶及其影響帶的岩性及其物理力學性質、斷裂的力學性質變化所決定的。所以,在斷層儲水構造上打井取水,井位應當根據斷裂構造特徵分析來確定。如楚雄盆地東側陳家村北西向壓扭性斷層為阻水斷層,上盤出露溢出泉群數個。SK27孔鑽選擇布置於其影響帶內北東向的次級張扭性斷裂上,結果鑽孔單位涌水量達1.012 L/s·m,水量豐富(圖1.7)。
圖1.7 陳家村阻水斷層上盤富水示意圖
1—上升、下降泉群;2—上升、下降泉;3—鑽孔;4—自流鑽孔;5—逆斷層;6—水文地質界線;7—地下水流向
Ⅳ 水文地質常見的儲水結構
地下水層的構造:地下水流系統的空間上的立體性,是地下水與地表水之間存在的主要差異之一。而地下水垂向的層次結構,則是地下水空間立體性的具體表徵。典型水文地質條件下,地下水垂向層次結構的基本模式。自地表面起至地下某一深度出現不透水基岩為止,可區分為包氣帶和飽和水帶兩大部分。其中包氣帶又可進一步區分為土壤水帶、中間過渡帶及毛細水帶等3個亞帶;飽和水帶則可區分為潛水帶和承壓水帶兩個亞帶。從貯水形式來看,與包氣帶相對應的是存在結合水(包括吸濕水和薄膜水)和毛管水;與飽和水帶相對應的是重力水(包括潛水和承壓水)。以上是地下水層次結構的基本模式,在具體的水文地質條件下,各地區地下水的實際層次結構不盡一致。有的層次可能充分發展,有的則不發育。如在嚴重乾旱的沙漠地區,包氣帶很厚,飽和水帶深埋在地下,甚至基本不存在;反之,在多雨的濕潤地區,尤其是在地下水排泄不暢的低窪易澇地帶,包氣帶往往很薄,甚至地下潛水面出露地表,所以地下水層次結構亦不明顯。至於象承壓水帶的存在,要求有特定的貯水構造和承壓條件。而這種構造和承壓條件並非處處都具備,所以承壓水的分布受到很大的限制。但是上述地下水層次結構在地區上的差異性,並不否定地下水垂向層次結構的總體規律性。這一層次結構對於人們認識和把握地下水性質具有重要意義,並成為按埋藏條件進行地下水分類的基本依據。
地下水在垂向上的層次結構,還表現為在不同層次的地下水所受到的作用力亦存在明顯的差別,形成不同的力學性質。如包氣帶中的吸濕水和薄膜水,均受分子吸力的作用而結合在岩土顆粒的表面。通常,岩土顆粒愈細小,其顆粒的比表面積愈大,分子吸附力亦愈大,吸濕水和薄膜水的含量便愈多。其中吸濕水又稱強結合水,水分子與岩土顆粒表面之間的分子吸引力可達到幾千甚至上萬個大氣壓,因此不受重力的影響,不能自由移動,密度大於1,不溶解鹽類,無導電性,也不能被植物根系所吸收。
薄膜水 又稱弱結合水,它們受分子力的作用,但薄膜水與岩土顆粒之間的吸附力要比吸濕水弱得多,並隨著薄膜的加厚,分子力的作用不斷減弱,直至向自由水過渡。所以薄膜水的性質亦介於自由水和吸濕水之間,能溶解鹽類,但溶解力低。薄膜水還可以由薄膜厚的顆粒表面向薄膜水層薄的顆粒表面移動,直到兩者薄膜厚度相當時為止。而且其外層的水可被植物根系所吸收。當外力大於結合水本身的抗剪強度(指能抵抗剪應力破壞的極限能力)時,薄膜水不僅能運動,並可傳遞靜水壓力。
毛管水 當岩土中的空隙小於1毫米,空隙之間彼此連通,就象毛細管一樣,當這些細小空隙貯存液態水時,就形成毛管水。如果毛管水是從地下水面上升上來的,稱為毛管上升水;如果與地下水面沒有關系,水源來自地面滲入而形成的毛管水,稱為懸著毛管水。毛管水受重力和負的靜水壓力的作用,其水分是連續的,並可以把飽和水帶與包氣帶聯起來。毛管水可以傳遞靜水壓力,並能被植物根系所吸收。
重力水 當含水層中空隙被水充滿時,地下水分將在重力作用下在岩土孔隙中發生滲透移動,形成滲透重力水。飽和水帶中的地下水正是在重力作用下由高處向低處運動,並傳遞靜水壓力。
綜上所述,地下水在垂向上不僅形成結合水、毛細水與重力水等不同的層次結構,而且各層次上所受到的作用力亦存在差異,形成垂向力學結構。
關於地下水層的拓展:
地下水(ground water),是指賦存於地面以下岩石空隙中的水,狹義上是指地下水面以下飽和含水層中的水。在國家標准《水文地質術語》(GB/T 14157-93)中,地下水是指埋藏在地表以下各種形式的重力水。
國外學者認為地下水的定義有三種:一是指與地表水有顯著區別的所有埋藏在地下水的水,特指含水層中飽水帶的那部分水;二是向下流動或滲透,使土壤和岩石飽和,並補給泉和井的水;三是在地下的岩石空洞里、在組成地殼物質的空隙中儲存的水。
地下水是水資源的重要組成部分,由於水量穩定,水質好,是農業灌溉、工礦和城市的重要水源之一。但在一定條件下,地下水的變化也會引起沼澤化、鹽漬化、滑坡、地面沉降等不利自然現象。
分布狀態
一 《中國地下水類型分布圖》依據地下水的賦存、分布狀態分類,結合我國地下水的賦存、分布特點,並考慮分類描述的通俗性編制而成,將全國地下水類型劃分為平原—盆地地下水、黃土地區地下水、岩溶地區地下水和基岩山區地下水四種。
平原—盆地地下水。地下水主要賦存於鬆散沉積物和固結程度較低的岩層之中,一般水量比較豐富,具有重要開采價值,分布於我國的各大平原、山間盆地、大型河谷平原和內陸盆地的山前平原和沙漠中,主要包括黃淮海平原、三江平原、松遼平原、江漢平原、塔里木盆地、准葛爾盆地、四川盆地、以及河西走廊、河套平原、關中盆地、長江三角洲、珠江三角洲、黃河三角洲、雷州半島等地區。我國平原盆地地下水分布面積273.89平方千米,佔全國評價區總面積的28.86%;地下水可開采資源量1686.09億立方米/年,佔全國地下水可開采資源總量的47.79%。
黃淮海平原是我國第一大地下水富集區。評價區面積24.13平方千米,佔全國評價區總面積的2.64%,地下水可開采資源量373.37億立方米/年,佔全國地下水可開采資源總量的10.58%,范圍包括北京市南部、天津市大部、河北省東部、河南省東北部、山東省西北部、安徽省北部和江蘇省北部地區。三江-松遼平原是我國第二大地下水富集區。評價區面積34.2平方千米,佔全國評價區總面積的3.74%,地下水可開采資源量306.4億立方米/年,佔全國地下水可開采資源總量的8.68%,范圍包括黑龍江省的大部、吉林省西部、遼寧省西部和內蒙古自治區的東北部地區。
黃土地區地下水。黃土地區地下水是平原-盆地地下水的一種,是中國的一大特色,主要分布在我國的陝西省北部、寧夏回族自治區南部、山西省西部和甘肅省東南部地區,即日月山以東、呂梁山以西、長城以南、秦嶺以北的黃土高原地區。黃土地區地下水主要賦存於黃土塬區,在一些規模較大的塬區,地下水比較豐富,具有供水價值。評價區面積17.18萬平方千米,佔全國評價區總面積的1.81%;地下水可開采資源量97.44億立方米/年,佔全國地下水可開采資源總量的3.0%。
岩溶地區地下水。地下水主要賦存於碳酸鹽岩(石灰岩)的溶洞裂隙中,其賦存狀態取決於岩溶發育程度。我國碳酸鹽岩分布較廣,有的直接裸露於地表,有的埋藏於地下,不同氣候條件下,其岩溶發育程度不同,特別是北方和南方地區差異明顯。我國岩溶地區地下水分布面積約82.83萬平方千米,佔全國評價區總面積的8.73%;岩溶地下水可開采資源量870.02億立方米/年,佔全國地下水可開采資源總量的26.7%,開發利用價值非常大。
北方岩溶區主要包括京-津-遼岩溶區、晉冀豫岩溶區、濟徐淮岩溶區,分布與北京、山西、河北、河南、山東、江蘇、安徽、遼寧、天津等省(市、區)的部分地區。北方岩溶地下水具有集中分布的特點,往往形成大型、特大型水源地,成為城市與大型工礦供水的重要水源。南方岩溶區主要分布在西南岩溶石山地區,包括雲南、貴州、廣西的大部分地區和廣東、湖南、湖北等省的部分地區。南方岩溶地下水主要賦存於地下暗河系統里,地下水補給充沛,但地下水地表水轉化頻繁,岩溶地下水難以被很好的開發利用,往往形成「一場大雨遍地淹,十無雨到處干」的特殊乾旱局面。
基岩山區地下水。廣泛分布於岩溶地區以外的其它山地、丘陵區,地下水賦存於岩漿岩、變質岩、碎屑岩和火山熔岩等岩石的裂隙中,是我國分布最廣的一種地下水類型。基岩山區地下水只有在構造破碎帶等局部地帶富水性較好,大部分地區水量較貧乏,一般不適宜集中開采,但對山地丘陵區和高原地區的人、畜用水有重要作用。山區地下水分布面積約574.98萬平方千米,佔全國評價區總面積的60.60%;地下水可開采資源量971.67億立方米/年,佔全國地下水可開采資源總量的27.54%。 二地下水的天然形成能力,用單位面積地下水天然補給資源量(補給模數)來反映。地下水天然補給資源量,是指自然條件下,地下水系統中參與現代水循環的可更新地下水量。主要取決於三個方面:一是水的補給來源,如降雨量大小、降雨時空分布、河流湖泊狀況等;二是地表的入滲條件,例如沙土地比粘土地的入滲條件要好些,石灰岩地區比花崗岩地區的入滲條件要好些;三是地下蓄水能力,包括含水層的孔隙性、裂隙性、地下水埋藏深度等。受自然條件、地質結構、蓄水能力等因素的影響,我國地下水產水能力的地區性差異較大。
Ⅳ 有哪些地質構造能夠儲水。。。只能想起個斷層了。。。
地質構造包括褶皺和斷裂,褶皺包括向斜和背斜,斷裂包括斷層和節理,如果條件適宜,都可以儲水,我想你要的問的問題應該不是這個題目嗎?聽說過那些岩層可以儲水,但是構造儲水?
Ⅵ 從水文地質角度看,什麼斷層具有良好的儲水
③背斜是良好的儲油構造,向斜有利於儲存地下水,常形成自流盆地
④在斷層構造地帶,常發育成溝谷、河流
Ⅶ 褶皺儲水構造
由含水層與隔水層互層構成的褶皺構造,隔水層往往構成隔水邊界,在適宜的補給條件下,褶皺構造中的含水層儲集地下水,形成褶皺儲水構造。褶皺控水一方面表現在軸部裂隙密集帶的富水作用,另一方面則表現為翼部的匯水作用,特別是與一定的岩性組合相配合,如砂泥岩互層,由於泥岩的相對隔水作用,地下水順傾向匯聚於向斜核部,或組成單斜承壓水斜地,利於地下水的局部富集(毛文清等,1997)。其中包括向斜儲水構造和背斜儲水構造。
1.2.3.1 向斜儲水構造
從空間形態和地質結構來看,向斜儲水構造通常都有利於地下水的聚集,是典型的匯水構造。向斜儲水構造由翼部圈閉隔水層組成隔水邊界,地下水從地形較高的透水岩層裸露區接受補給,向地形較低的核部或翼部谷地或盆地區匯集,溢流排泄,具有良好的地下水富集條件。一般在向斜軸部和轉折端等張應力集中帶,因裂隙發育,地形侵蝕強烈而低窪,常常形成富水塊段。如雲南楚雄腰站街向斜為基本對稱的短軸向斜,地貌為向斜盆地。兩翼地層傾角大致相等,向兩翼逐漸變陡,一般在20°~30°之間,與地形坡度基本一致。核部岩層傾角8°~20°,較平緩。構成核部的地層為白堊繫上統江底河組一、二段(K2j1-2),以泥質岩為主,普遍富含鈣質或夾有泥灰岩、泥質白雲岩夾層,一般均有溶隙和蜂窩狀溶孔發育,賦存溶蝕裂隙孔隙水,富水性較強。白堊系下統馬頭山組(K1m)、普昌河組(K2p)、高峰寺組(K1g)構成兩翼,分布在盆地邊緣及山區,為補給、徑流區,其所夾砂岩中張裂隙發育,利於地下水運移。地下水順層、順坡向徑流,在向斜核部富集(圖1.5)。據勘查示範成果,處於腰站街向斜核部的蒼嶺鎮大村、白家村、智明小學等地,岩層傾角在8°~20°之間,地下水量豐富。示範淺井井深一般在30m左右,單井涌水量20~50m3/d的示範井佔了68%,涌水量在10~20m3/d的佔19%,涌水量1.8~7.5m3/d的佔13%。
圖1.5 腰站街寬緩向斜水文地質剖面圖
1—砂礫石;2—砂岩;3—粉砂質泥岩;4—泥岩;5—鈣質泥岩;6—泥灰岩;7—地層產狀(上傾向,下傾角);8—泉點;9—地下水位線
向斜儲水構造的主要形成條件為:
1)向斜構造中分布有透水岩層,存在儲水的空隙條件。
2)向斜在透水岩層之下分布有隔水岩層,或隔水層與透水層互層,存在阻滯地下水的邊界條件。
3)透水岩層有出露地表接受補給的裸露區,存在形成含水層的補給條件。
向斜儲水構造的儲水機理從構造角度而言主要表現為三種情形:
1)當含水層埋藏不深時,含水層常在向斜兩翼以及核部被侵蝕切割出露地表,多元接受補給,在向斜軸部或核部低窪處富集和儲存,沿谷地或窪地溢出排入河流。
2)當含水層從向斜兩翼向軸部,由裸露地表逐漸過渡為被隔水層埋藏狀態時,地下水從向斜兩翼含水岩層的裸露區接受補給,往向斜軸部運移匯集,最後在向斜軸部富集和儲存,通過切穿頂板隔水層的導水斷層形成上升泉排泄。
3)當含水層完全處於被隔水層埋藏的狀態時,只能通過相鄰含水層透過相對隔水層的越流或斷裂導流獲得補給,主要富集和儲存在向斜軸部或斷裂、裂隙發育帶內。通常沿區域大斷裂作深遠程徑流排泄。
此外,地形條件對向斜儲水構造地下水的運動、富集和儲存有著重要的影響,向斜盆地地下水富集帶多在向斜軸部,而向斜山地地下水則多沿翼部含水層分布的谷地富集和儲存。
1.2.3.2 背斜儲水構造
完整的背斜儲水構造往往由圈閉的隔水層及地下分水嶺組成邊界。地下水的補給、徑流、排泄特徵與向斜儲水構造相似。往往沿軸部、轉折端張應力集中帶斷層和裂隙發育,地表侵蝕形成谷地,常常形成富水塊段。如倉街示範區的海源小學SK269、北屯村SK255、SK256三個孔同處於一小背斜軸部(圖1.6),揭露地層岩性是粉砂質泥岩與泥灰岩互層,三口井鑽至20m以下的泥灰岩層時沖洗液均完全漏失,岩心呈短柱狀,沿層面溶孔發育,層面裂隙溶蝕擴張明顯,透水性好。各井抽水降深分別為0.5m、3.0m和1.8m,相應的涌水量為82.3m3/d、58.9m3/d和64.8m3/d,並且水循環通暢,水質良好。從構造上分析其原因,是背斜核部拉張裂隙發育,利於地表水下滲補給,地下水可以得到不斷的補給與流動,水質較好,且加劇了泥灰岩的溶蝕。
圖1.6 北屯村水文地質剖面
1—鈣泥質粉砂岩;2—鈣質粉砂岩;3—泥質粉砂岩;4—泥灰岩
Ⅷ 蓄水構造的基本要素
具體問題具體分析,都需要有容積的
Ⅸ 儲水構造
地下水的分布除了取決於地下岩層的空隙條件外,還受到地質構造條件的影響。設想一個透水層如果沒有適當的地質構造和有利的地形條件,也不能儲集地下水。含水層的規模或空間展布及與隔水層 ( 弱透水層) 的組合形式對地下水的儲集具有重要意義,而含水層的空間展布及其與隔水層的組合關系是由當地地質構造條件決定的。儲水構造是指由透水層 ( 含水層) 和隔水層 ( 弱透水層) 組合而成的能夠富集和儲藏地下水的地質構造。一個儲水構造的基本組成要素包括: ①一個或多個透水 ( 含水) 的岩層或岩體; ②相對隔水 ( 或弱透水) 的岩層或岩體。此外,一個儲水構造中的地下水應有其補給來源和排泄去路。構成儲水構造的地質構造,不僅包括由各種構造運動形成的地質構造,也包括沉積物在原生沉積環境下形成的地質構造 ( 沈照理等,1985) 。地殼表層有一部分地下水分布在一些儲水構造中,認識分布有地下水的儲水構造,對於尋找地下水和建立地下水定量計算模型都具有重要的意義。
1. 7. 1. 1 水平岩層儲水構造
水平或近似水平展布的透水層和隔水層 ( 弱透水層) 在適宜的地形條件和補給、排泄條件下構成水平岩層儲水構造 ( 圖 1. 27) 。這是最簡單也是比較常見的一種儲水構造。含水層和隔水層 ( 弱透水層) 成層疊置 ( 圖 1. 27a) ,地面以下的第一個含水層分布有潛水 ( 局部還可能有上層滯水) ,往下可以有多個承壓含水層。在平原地區由沖積物和湖積物組成的相互疊置的多個砂或砂礫石含水層與粘土、粘性土隔水層 ( 弱透水層) 也可以看成是一種水平岩層儲水構造 ( 圖 1. 27b) 。在基岩分布地區,石灰岩及泥灰岩、泥岩、頁岩夾層,砂岩及泥岩、頁岩夾層,火山岩中的玄武岩及凝灰岩夾層等,均有可能構成水平岩層儲水構造。水平岩層儲水構造中淺部的含水層可以全部或部分位於當地侵蝕基準面之上,也可以部分或全部位於當地侵蝕基準面之下。由於含水層和隔水層 ( 弱透水層)呈水平 ( 或近似水平) 展布,描述水平岩層儲水構造中地下水流動的各種數學模型是地下水定量計算的基礎。
圖 1. 27 水平岩層儲水構造示意圖
1. 7. 1. 2 單斜儲水構造
由傾斜的透水層 ( 含水層) 和隔水層 ( 阻水體) 在適當的地形條件和補給、排泄條件下可以構成單斜儲水構造 ( 圖 1. 28) 。除了含水層和隔水層傾斜展布外,單斜儲水構造的一個主要特徵是在其傾沒端具有阻水條件,使得單斜儲水構造在有限范圍內展布。單斜儲水構造在傾沒端的阻水條件包括: ①含水層岩性發生相變逐漸變化為不透水的岩層( 圖 1. 28a) ; ②含水層尖滅 ( 圖 1. 28a) ; ③斷層切割使含水層與隔水層接觸 ( 圖 1. 28b) ;④不透水岩體或岩脈的阻擋 ( 圖 1. 28c) ; ⑤由於不整合使含水層與其他不透水岩層接觸等。單斜儲水構造的傾沒端可以大部分或部分被隔水層覆蓋,地下水呈承壓狀態,另一端不被隔水層覆蓋的部分出露地表成為補給區,地下水呈無壓狀態。地下水的排泄可以在傾沒端通過導水斷層等以泉的形式排泄,或者通過上、下弱透水層越流排泄。如果傾沒端是封閉的,也可以在裸露地區以泉等形成排泄。單斜儲水構造可以是單一傾斜的含水層,也可以是被斷層切割了的向斜含水層的一翼。在山前的沖洪積物具有向平原方向的傾斜狀分布,靠近山前沉積物顆粒粗大,為潛水含水層; 向平原方向顆粒逐漸變細,單一潛水含水層逐漸被粘性土分隔成多個承壓含水層,承壓含水層趨於尖滅或呈透鏡體狀 ( 圖 1. 28d) 。在單斜儲水構造的傾沒端承壓水的測壓水頭有時高於地表,形成自流水斜地。
圖 1. 28 單斜儲水構造示意圖
1. 7. 1. 3 向斜儲水構造和背斜儲水構造
當透水層 ( 含水層) 和隔水層 ( 弱透水層) 呈向斜或背斜展布時,在適宜的地形條件和補給、排泄條件下可以構成向斜儲水構造 ( 圖 1. 29a,b) 或背斜儲水構造 ( 圖1. 29c,d) 。它們主要出現於沉積岩分布區以及層狀、似層狀變質岩和火山岩地區。
向斜儲水構造中含水層之下有隔水層,含水層之上可以有也可以沒有隔水層; 既有單一含水層,也有多個含水層和隔水層疊置的。地下水在位置較高的一翼的含水層出露區獲得補給,在位置較低的另一翼排泄; 當向斜核部隔水頂板存在導水斷層或為弱透水層時,地下水可以在向斜的兩翼含水層出露區獲得補給,通過核部的導水斷層或越流排泄。當向斜儲水構造具有多個含水層和隔水層時,每個含水層可以有自己的補給區和排泄區,也可能在各個含水層之間存在水力聯系。如果向斜的展布與地形上的盆地一致時,此時的向斜儲水構造也稱為承壓水盆地。如果向斜的展布與地形上的盆地不一致,這類向斜儲水構造上部含水層的測壓水位通常高於下部含水層的測壓水位。
背斜儲水構造 ( 圖 1. 29) 中含水層通常在背斜核部出露成為無壓區,往兩翼傾伏端含水層常被隔水層覆蓋成為承壓區。地下水在含水層出露區獲得補給,在兩翼含水層與隔水層交界處以泉的形式排泄。在大型背斜中,背斜核部被河谷深切,地下水也可以向河流排泄或在河谷中出露泉水。單就背斜儲水構造的一翼來說,有時也可以看成是一個單斜儲水構造。
圖 1. 29 向斜儲水構造和背斜儲水構造示意圖
1. 7. 1. 4 斷層 ( 帶) 儲水構造和斷塊儲水構造
以斷層破碎帶為含水帶、其兩盤岩石為相對隔水體或弱透水體,在適當的地形和補給、排泄條件下,可以構成斷層 ( 帶) 儲水構造 ( 圖 1. 30) 。有些規模較大的張性斷層沿斷層面形成一個破碎帶,其寬度有幾米到幾十米不等 ( 甚至更大) ,破碎帶內以斷層角礫岩及岩石碎塊等粗大塊狀物質為主,結構較為疏鬆,空隙發育。另外,受到斷層活動的影響,兩盤岩石發育裂隙,隨著遠離斷層,裂隙發育程度迅速減弱。斷層破碎帶也可以沿斷層面延伸很遠、很深。斷層破碎帶連同斷層影響帶構成含水帶,可以儲存和富集地下水。斷層也可以溝通不同含水層及地表水體,起到導水作用。
圖 1. 30 斷層帶儲水構造示意圖
除了在斷層破碎帶出露區獲得大氣降水及其他水體的補給外,也可以在斷層兩盤一定范圍內獲得補給,通過斷層影響帶匯集到破碎帶中。斷層 ( 帶) 儲水構造的地下水通常在地形適當處以泉的形式排泄。一些溫泉通常分布在斷層 ( 帶) 附近,大多是大氣降水沿斷層 ( 帶) 入滲經深循環獲得加熱後再上涌至地表而形成的。
斷層可以使透水岩層和不透水岩層相對位移,致使透水岩層呈塊狀分布,而不透水岩層對於透水岩層而言起到阻水作用,地下水可以在透水岩塊中富集,這就是斷塊儲水構造( 圖 1. 31) 。構成斷塊儲水構造中的斷層可以不止一條,有同一方向的,也可以有不同方向的,甚至有不同時期形成的斷層。透水岩層也不只一層,可以有若干層。因此,斷塊儲水構造是多種多樣的,最常見的有地塹式斷塊儲水構造 ( 圖 1. 31a) 、地壘式斷塊儲水構造 ( 圖 1. 31b) 、阻水式斷塊儲水構造 ( 圖 1. 31c) 和階梯式斷塊儲水構造 ( 圖 1. 31d)等。分布於我國北方的寒武-奧陶系石灰岩常被斷層切割,多有斷塊儲水構造。
圖 1. 31 斷塊儲水構造示意圖
上述儲水構造都是基本的儲水構造類型。實際情況往往更為復雜,可以存在它們的組合類型 ( 圖 1. 32) 或其他類型。例如,在我國西北地區內陸盆地的平原區與山區之間存在 「疊瓦狀」台階式儲水構造 ( 中國地質調查局,2003,2006) 。
Ⅹ 單斜儲水構造
由含水層與隔水層互層構成的單斜構造,當含水層的傾伏端具備阻水條件時,在適宜的補給條件下即形成單斜儲水構造。
單斜儲水構造在單一含水層條件下,形成潛水含水層;在含水層與隔水層互層條件下,則形成潛水-承壓含水層。地下水系統具明顯的功能分帶性,掀起端為地下水補給區,獲得補給後,順岩層層面徑流,在傾伏端含水層的隔水或弱透水邊界上溢出或湧出,以泉、散流帶的形式排泄或部分越流作深遠程徑流。當途中含水層被溝谷切割,尤其是被橫截岩層走向的溝谷切割,地下水也可能部分排泄於溝谷河溪之中。單斜儲水構造排泄區附近即為地下水富集帶,溢出泉、上升泉多見。
單斜儲水構造的形成,在很大程度上決定於岩層產狀與地形之間的組合關系,看其是否形成了地下水補給區(帶)和含水層傾伏端的隔水邊界。其主要形成條件有:
1)含水層因侵蝕切割或構造破壞而裸露地表,能夠由此獲得降水和地表水的滲入補給,或者含水層能夠通過透水或弱透水的斷層或岩土層等地質邊界獲得越流補給。
2)含水層的空隙性和透水性向岩層傾伏方向隨著埋藏深度的增加而減小或逐漸尖滅,以致達到一定深度後逐漸變為不透水層。
3)含水層傾伏端被阻水斷層或阻水岩土體阻隔。
常見的單斜儲水構造儲水機理主要表現為4種情形:
1)岩層向山內傾斜,或岩層向溝谷上游傾斜,在這種情況下,含水層封閉條件好,有利於地下水的富集和儲存(圖1.4.a)。但如果透水岩層在其傾斜方向,例如在山背後被剝露於地表,則岩層中的地下水排泄通暢,不易富集和儲存(圖1.4.b)。
2)岩層向山外方向傾斜,或向溝谷下游傾斜。當岩層傾角小於地面坡度角時,地下水排泄通暢,不易富集和儲存(圖1.4.c)。當岩層傾角大於地面坡度角時,含水層的補給條件和封閉條件都較好,有利於地下水的富集和儲存(圖1.4.d)。
圖1.4 單斜岩層儲水的地形條件
3)岩層走向與地形等高線垂直。排泄基準面以上的透水層地下水排泄通暢,不易富集和儲存。地下水主要富集和儲存在排泄基準面以下的透水岩層里。
4)在地面坡度很小或近於水平,附近又沒有深切的排水溝谷的情況下,單斜的透水岩層一般都能儲存地下水。
岩層產狀通過影響透水或隔水岩層空間展布形態,對於地下水的富集和儲存特徵產生明顯的影響。而且岩層產狀的陡、緩變化,在一定程度上也包含了其中導水儲水裂隙的發育程度和特徵差異(表1.10)。對此在紅層地下水調查工作中應予注意。
表1.10 不同傾斜狀態下地下水的運動和富集條件
(據廖資生,1976)