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水文地质中常见的储水构造有哪些

发布时间: 2021-02-06 00:50:47

Ⅰ 简答题;举例说明裂储水构造中哪些地方有裂隙水的富集。

例如在基岩山区,常见的富水带有:脆性岩层或可溶性岩层;主要褶曲轴部的张应力带或内转折端;断层交叉带或容主支断层交汇部位;张性断层构造带;压性断层两盘(尤其是上盘)影响带及大断层两端影响带;塑性岩层中的脆性岩脉等。当然,影响裂隙水富集的因素有很多,要全面分析各种条件和影响因素,才能正确认识裂隙水的分布规律。
裂隙水的分布很不均匀,同一含水层(带)中,有的部位富水,有的部位相对贫水,即使层状裂隙水,也会因所处构造部位不同而富水性不同,这都是由于裂隙发育的不均匀性造成的。裂隙水的分布,主要受地层岩性及地质构造等影响裂隙发育的条件控制。因而在勘察裂隙水时,要注意研究裂隙水不均匀性的特点,区分相对富水带和相对贫水带。

Ⅱ 水平储水构造

指含水层产状水平或近于水平,以地形分水岭为汇水边界,河谷为其排泄边界,下伏隔水层顶面为隔水底板的储水构造。按含水层与相对隔水层在空间上的组合形式和特征的差异,可分为上层滞水储水构造和饱水带储水构造。

(1)上层滞水水平储水构造

在丘陵山区,当水平隔水底板高于当地排泄基准,且上部有含水层存在时,大气降水或地表水体入渗补给的重力水在下渗途中,遇到隔水层的阻挡,使地下水在隔水层之上聚集起来,就形成了上层滞水含水层(图1.3)。含水层位于当地河谷标高以上,没有侧向隔水边界,只靠水平隔水层把水托住,含水层沿临空面暴露于谷坡上,可以分布在很高的山区,地下水排泄通畅,这种水平储水构造的储存量有限,动态变幅很大,甚至是季节性储水,允许开采量主要为径流量。一般可在低洼地带的含水层与下伏隔水层接触面上找到富含水段。

图1.3 水平储水构造示意图

1—含水层;2—隔水层;3—上层滞水;4—饱水带含水层

上层滞水储水构造的储水量主要决定于以下因素:

1)隔水悬托层的面积愈大,地下水愈丰富,面积太小,只能形成季节性地下径流;

2)隔水层的透水性愈弱,愈有利于保持地下水;

3)补给面积愈大,补给充分,地下水愈丰富。

(2)饱水带水平储水构造

含水层底板位于当地排泄基准面以下的隐伏或半裸露的水平岩层储水构造(图1.3)。除了底部具有隔水底板外,有的顶部还有隔水顶板。地下水除了接受大气降水补给外,还与临近河水、沟水等地表水体存在补、排关系,常表现为雨季地表水补给地下水,枯季地下水补给河水等。地下水处于半封闭状态,在沟谷切割含水层出露地表的地带或沿构造破碎带是地下水的主要补给区段,同时也是地下水的主要排泄出路。

Ⅲ 断层储水构造

断层储水构造是由构造岩带及其影响带中的裂隙构成含水介质,以两侧较完整的岩石构成相对隔水边界,在适宜的补给条件下形成的带状储水构造。通常穿过硬质脆性岩层的断层构造岩带及其影响带裂隙发育,岩石破碎,常沿走向在地表相应形成谷地。只要区域地形条件足够低洼,往往成为集水廊道,汇集广大范围内含水层中的地下水,形成富水块段。但断层的富水性是很复杂的,并非都含水,有些断层因为其构造岩带被完全胶结,不但不含水,反而起隔水作用;有些断层虽然是含水的,但各个部位的富水性很不均匀,有的部位含水丰富,有的部位贫水,甚至不含水。断层储水构造仅指那些具备了储水条件的断层构造。

在找水工作中,应注意调查研究断层透水性和富水性的不均匀特征。一条大断层,不同段、带的富水性差异是由断层的构造岩带及其影响带的岩性及其物理力学性质、断裂的力学性质变化所决定的。所以,在断层储水构造上打井取水,井位应当根据断裂构造特征分析来确定。如楚雄盆地东侧陈家村北西向压扭性断层为阻水断层,上盘出露溢出泉群数个。SK27孔钻选择布置于其影响带内北东向的次级张扭性断裂上,结果钻孔单位涌水量达1.012 L/s·m,水量丰富(图1.7)。

图1.7 陈家村阻水断层上盘富水示意图

1—上升、下降泉群;2—上升、下降泉;3—钻孔;4—自流钻孔;5—逆断层;6—水文地质界线;7—地下水流向

Ⅳ 水文地质常见的储水结构

地下水层的构造:地下水流系统的空间上的立体性,是地下水与地表水之间存在的主要差异之一。而地下水垂向的层次结构,则是地下水空间立体性的具体表征。典型水文地质条件下,地下水垂向层次结构的基本模式。自地表面起至地下某一深度出现不透水基岩为止,可区分为包气带和饱和水带两大部分。其中包气带又可进一步区分为土壤水带、中间过渡带及毛细水带等3个亚带;饱和水带则可区分为潜水带和承压水带两个亚带。从贮水形式来看,与包气带相对应的是存在结合水(包括吸湿水和薄膜水)和毛管水;与饱和水带相对应的是重力水(包括潜水和承压水)。以上是地下水层次结构的基本模式,在具体的水文地质条件下,各地区地下水的实际层次结构不尽一致。有的层次可能充分发展,有的则不发育。如在严重干旱的沙漠地区,包气带很厚,饱和水带深埋在地下,甚至基本不存在;反之,在多雨的湿润地区,尤其是在地下水排泄不畅的低洼易涝地带,包气带往往很薄,甚至地下潜水面出露地表,所以地下水层次结构亦不明显。至于象承压水带的存在,要求有特定的贮水构造和承压条件。而这种构造和承压条件并非处处都具备,所以承压水的分布受到很大的限制。但是上述地下水层次结构在地区上的差异性,并不否定地下水垂向层次结构的总体规律性。这一层次结构对于人们认识和把握地下水性质具有重要意义,并成为按埋藏条件进行地下水分类的基本依据。
地下水在垂向上的层次结构,还表现为在不同层次的地下水所受到的作用力亦存在明显的差别,形成不同的力学性质。如包气带中的吸湿水和薄膜水,均受分子吸力的作用而结合在岩土颗粒的表面。通常,岩土颗粒愈细小,其颗粒的比表面积愈大,分子吸附力亦愈大,吸湿水和薄膜水的含量便愈多。其中吸湿水又称强结合水,水分子与岩土颗粒表面之间的分子吸引力可达到几千甚至上万个大气压,因此不受重力的影响,不能自由移动,密度大于1,不溶解盐类,无导电性,也不能被植物根系所吸收。
薄膜水 又称弱结合水,它们受分子力的作用,但薄膜水与岩土颗粒之间的吸附力要比吸湿水弱得多,并随着薄膜的加厚,分子力的作用不断减弱,直至向自由水过渡。所以薄膜水的性质亦介于自由水和吸湿水之间,能溶解盐类,但溶解力低。薄膜水还可以由薄膜厚的颗粒表面向薄膜水层薄的颗粒表面移动,直到两者薄膜厚度相当时为止。而且其外层的水可被植物根系所吸收。当外力大于结合水本身的抗剪强度(指能抵抗剪应力破坏的极限能力)时,薄膜水不仅能运动,并可传递静水压力。
毛管水 当岩土中的空隙小于1毫米,空隙之间彼此连通,就象毛细管一样,当这些细小空隙贮存液态水时,就形成毛管水。如果毛管水是从地下水面上升上来的,称为毛管上升水;如果与地下水面没有关系,水源来自地面渗入而形成的毛管水,称为悬着毛管水。毛管水受重力和负的静水压力的作用,其水分是连续的,并可以把饱和水带与包气带联起来。毛管水可以传递静水压力,并能被植物根系所吸收。
重力水 当含水层中空隙被水充满时,地下水分将在重力作用下在岩土孔隙中发生渗透移动,形成渗透重力水。饱和水带中的地下水正是在重力作用下由高处向低处运动,并传递静水压力。
综上所述,地下水在垂向上不仅形成结合水、毛细水与重力水等不同的层次结构,而且各层次上所受到的作用力亦存在差异,形成垂向力学结构。
关于地下水层的拓展:
地下水(ground water),是指赋存于地面以下岩石空隙中的水,狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》(GB/T 14157-93)中,地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。
国外学者认为地下水的定义有三种:一是指与地表水有显著区别的所有埋藏在地下水的水,特指含水层中饱水带的那部分水;二是向下流动或渗透,使土壤和岩石饱和,并补给泉和井的水;三是在地下的岩石空洞里、在组成地壳物质的空隙中储存的水。
地下水是水资源的重要组成部分,由于水量稳定,水质好,是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一。但在一定条件下,地下水的变化也会引起沼泽化、盐渍化、滑坡、地面沉降等不利自然现象。
分布状态
一 《中国地下水类型分布图》依据地下水的赋存、分布状态分类,结合我国地下水的赋存、分布特点,并考虑分类描述的通俗性编制而成,将全国地下水类型划分为平原—盆地地下水、黄土地区地下水、岩溶地区地下水和基岩山区地下水四种。
平原—盆地地下水。地下水主要赋存于松散沉积物和固结程度较低的岩层之中,一般水量比较丰富,具有重要开采价值,分布于我国的各大平原、山间盆地、大型河谷平原和内陆盆地的山前平原和沙漠中,主要包括黄淮海平原、三江平原、松辽平原、江汉平原、塔里木盆地、准葛尔盆地、四川盆地、以及河西走廊、河套平原、关中盆地、长江三角洲、珠江三角洲、黄河三角洲、雷州半岛等地区。我国平原盆地地下水分布面积273.89平方千米,占全国评价区总面积的28.86%;地下水可开采资源量1686.09亿立方米/年,占全国地下水可开采资源总量的47.79%。
黄淮海平原是我国第一大地下水富集区。评价区面积24.13平方千米,占全国评价区总面积的2.64%,地下水可开采资源量373.37亿立方米/年,占全国地下水可开采资源总量的10.58%,范围包括北京市南部、天津市大部、河北省东部、河南省东北部、山东省西北部、安徽省北部和江苏省北部地区。三江-松辽平原是我国第二大地下水富集区。评价区面积34.2平方千米,占全国评价区总面积的3.74%,地下水可开采资源量306.4亿立方米/年,占全国地下水可开采资源总量的8.68%,范围包括黑龙江省的大部、吉林省西部、辽宁省西部和内蒙古自治区的东北部地区。
黄土地区地下水。黄土地区地下水是平原-盆地地下水的一种,是中国的一大特色,主要分布在我国的陕西省北部、宁夏回族自治区南部、山西省西部和甘肃省东南部地区,即日月山以东、吕梁山以西、长城以南、秦岭以北的黄土高原地区。黄土地区地下水主要赋存于黄土塬区,在一些规模较大的塬区,地下水比较丰富,具有供水价值。评价区面积17.18万平方千米,占全国评价区总面积的1.81%;地下水可开采资源量97.44亿立方米/年,占全国地下水可开采资源总量的3.0%。
岩溶地区地下水。地下水主要赋存于碳酸盐岩(石灰岩)的溶洞裂隙中,其赋存状态取决于岩溶发育程度。我国碳酸盐岩分布较广,有的直接裸露于地表,有的埋藏于地下,不同气候条件下,其岩溶发育程度不同,特别是北方和南方地区差异明显。我国岩溶地区地下水分布面积约82.83万平方千米,占全国评价区总面积的8.73%;岩溶地下水可开采资源量870.02亿立方米/年,占全国地下水可开采资源总量的26.7%,开发利用价值非常大。
北方岩溶区主要包括京-津-辽岩溶区、晋冀豫岩溶区、济徐淮岩溶区,分布与北京、山西、河北、河南、山东、江苏、安徽、辽宁、天津等省(市、区)的部分地区。北方岩溶地下水具有集中分布的特点,往往形成大型、特大型水源地,成为城市与大型工矿供水的重要水源。南方岩溶区主要分布在西南岩溶石山地区,包括云南、贵州、广西的大部分地区和广东、湖南、湖北等省的部分地区。南方岩溶地下水主要赋存于地下暗河系统里,地下水补给充沛,但地下水地表水转化频繁,岩溶地下水难以被很好的开发利用,往往形成“一场大雨遍地淹,十无雨到处干”的特殊干旱局面。
基岩山区地下水。广泛分布于岩溶地区以外的其它山地、丘陵区,地下水赋存于岩浆岩、变质岩、碎屑岩和火山熔岩等岩石的裂隙中,是我国分布最广的一种地下水类型。基岩山区地下水只有在构造破碎带等局部地带富水性较好,大部分地区水量较贫乏,一般不适宜集中开采,但对山地丘陵区和高原地区的人、畜用水有重要作用。山区地下水分布面积约574.98万平方千米,占全国评价区总面积的60.60%;地下水可开采资源量971.67亿立方米/年,占全国地下水可开采资源总量的27.54%。 二地下水的天然形成能力,用单位面积地下水天然补给资源量(补给模数)来反映。地下水天然补给资源量,是指自然条件下,地下水系统中参与现代水循环的可更新地下水量。主要取决于三个方面:一是水的补给来源,如降雨量大小、降雨时空分布、河流湖泊状况等;二是地表的入渗条件,例如沙土地比粘土地的入渗条件要好些,石灰岩地区比花岗岩地区的入渗条件要好些;三是地下蓄水能力,包括含水层的孔隙性、裂隙性、地下水埋藏深度等。受自然条件、地质结构、蓄水能力等因素的影响,我国地下水产水能力的地区性差异较大。

Ⅳ 有哪些地质构造能够储水。。。只能想起个断层了。。。

地质构造包括褶皱和断裂,褶皱包括向斜和背斜,断裂包括断层和节理,如果条件适宜,都可以储水,我想你要的问的问题应该不是这个题目吗?听说过那些岩层可以储水,但是构造储水?

Ⅵ 从水文地质角度看,什么断层具有良好的储水

③背斜是良好的储油构造,向斜有利于储存地下水,常形成自流盆地
④在断层构造地带,常发育成沟谷、河流

Ⅶ 褶皱储水构造

由含水层与隔水层互层构成的褶皱构造,隔水层往往构成隔水边界,在适宜的补给条件下,褶皱构造中的含水层储集地下水,形成褶皱储水构造。褶皱控水一方面表现在轴部裂隙密集带的富水作用,另一方面则表现为翼部的汇水作用,特别是与一定的岩性组合相配合,如砂泥岩互层,由于泥岩的相对隔水作用,地下水顺倾向汇聚于向斜核部,或组成单斜承压水斜地,利于地下水的局部富集(毛文清等,1997)。其中包括向斜储水构造和背斜储水构造。

1.2.3.1 向斜储水构造

从空间形态和地质结构来看,向斜储水构造通常都有利于地下水的聚集,是典型的汇水构造。向斜储水构造由翼部圈闭隔水层组成隔水边界,地下水从地形较高的透水岩层裸露区接受补给,向地形较低的核部或翼部谷地或盆地区汇集,溢流排泄,具有良好的地下水富集条件。一般在向斜轴部和转折端等张应力集中带,因裂隙发育,地形侵蚀强烈而低洼,常常形成富水块段。如云南楚雄腰站街向斜为基本对称的短轴向斜,地貌为向斜盆地。两翼地层倾角大致相等,向两翼逐渐变陡,一般在20°~30°之间,与地形坡度基本一致。核部岩层倾角8°~20°,较平缓。构成核部的地层为白垩系上统江底河组一、二段(K2j1-2),以泥质岩为主,普遍富含钙质或夹有泥灰岩、泥质白云岩夹层,一般均有溶隙和蜂窝状溶孔发育,赋存溶蚀裂隙孔隙水,富水性较强。白垩系下统马头山组(K1m)、普昌河组(K2p)、高峰寺组(K1g)构成两翼,分布在盆地边缘及山区,为补给、径流区,其所夹砂岩中张裂隙发育,利于地下水运移。地下水顺层、顺坡向径流,在向斜核部富集(图1.5)。据勘查示范成果,处于腰站街向斜核部的苍岭镇大村、白家村、智明小学等地,岩层倾角在8°~20°之间,地下水量丰富。示范浅井井深一般在30m左右,单井涌水量20~50m3/d的示范井占了68%,涌水量在10~20m3/d的占19%,涌水量1.8~7.5m3/d的占13%。

图1.5 腰站街宽缓向斜水文地质剖面图

1—砂砾石;2—砂岩;3—粉砂质泥岩;4—泥岩;5—钙质泥岩;6—泥灰岩;7—地层产状(上倾向,下倾角);8—泉点;9—地下水位线

向斜储水构造的主要形成条件为:

1)向斜构造中分布有透水岩层,存在储水的空隙条件。

2)向斜在透水岩层之下分布有隔水岩层,或隔水层与透水层互层,存在阻滞地下水的边界条件。

3)透水岩层有出露地表接受补给的裸露区,存在形成含水层的补给条件。

向斜储水构造的储水机理从构造角度而言主要表现为三种情形:

1)当含水层埋藏不深时,含水层常在向斜两翼以及核部被侵蚀切割出露地表,多元接受补给,在向斜轴部或核部低洼处富集和储存,沿谷地或洼地溢出排入河流。

2)当含水层从向斜两翼向轴部,由裸露地表逐渐过渡为被隔水层埋藏状态时,地下水从向斜两翼含水岩层的裸露区接受补给,往向斜轴部运移汇集,最后在向斜轴部富集和储存,通过切穿顶板隔水层的导水断层形成上升泉排泄。

3)当含水层完全处于被隔水层埋藏的状态时,只能通过相邻含水层透过相对隔水层的越流或断裂导流获得补给,主要富集和储存在向斜轴部或断裂、裂隙发育带内。通常沿区域大断裂作深远程径流排泄。

此外,地形条件对向斜储水构造地下水的运动、富集和储存有着重要的影响,向斜盆地地下水富集带多在向斜轴部,而向斜山地地下水则多沿翼部含水层分布的谷地富集和储存。

1.2.3.2 背斜储水构造

完整的背斜储水构造往往由圈闭的隔水层及地下分水岭组成边界。地下水的补给、径流、排泄特征与向斜储水构造相似。往往沿轴部、转折端张应力集中带断层和裂隙发育,地表侵蚀形成谷地,常常形成富水块段。如仓街示范区的海源小学SK269、北屯村SK255、SK256三个孔同处于一小背斜轴部(图1.6),揭露地层岩性是粉砂质泥岩与泥灰岩互层,三口井钻至20m以下的泥灰岩层时冲洗液均完全漏失,岩心呈短柱状,沿层面溶孔发育,层面裂隙溶蚀扩张明显,透水性好。各井抽水降深分别为0.5m、3.0m和1.8m,相应的涌水量为82.3m3/d、58.9m3/d和64.8m3/d,并且水循环通畅,水质良好。从构造上分析其原因,是背斜核部拉张裂隙发育,利于地表水下渗补给,地下水可以得到不断的补给与流动,水质较好,且加剧了泥灰岩的溶蚀。

图1.6 北屯村水文地质剖面

1—钙泥质粉砂岩;2—钙质粉砂岩;3—泥质粉砂岩;4—泥灰岩

Ⅷ 蓄水构造的基本要素

具体问题具体分析,都需要有容积的

Ⅸ 储水构造

地下水的分布除了取决于地下岩层的空隙条件外,还受到地质构造条件的影响。设想一个透水层如果没有适当的地质构造和有利的地形条件,也不能储集地下水。含水层的规模或空间展布及与隔水层 ( 弱透水层) 的组合形式对地下水的储集具有重要意义,而含水层的空间展布及其与隔水层的组合关系是由当地地质构造条件决定的。储水构造是指由透水层 ( 含水层) 和隔水层 ( 弱透水层) 组合而成的能够富集和储藏地下水的地质构造。一个储水构造的基本组成要素包括: ①一个或多个透水 ( 含水) 的岩层或岩体; ②相对隔水 ( 或弱透水) 的岩层或岩体。此外,一个储水构造中的地下水应有其补给来源和排泄去路。构成储水构造的地质构造,不仅包括由各种构造运动形成的地质构造,也包括沉积物在原生沉积环境下形成的地质构造 ( 沈照理等,1985) 。地壳表层有一部分地下水分布在一些储水构造中,认识分布有地下水的储水构造,对于寻找地下水和建立地下水定量计算模型都具有重要的意义。

1. 7. 1. 1 水平岩层储水构造

水平或近似水平展布的透水层和隔水层 ( 弱透水层) 在适宜的地形条件和补给、排泄条件下构成水平岩层储水构造 ( 图 1. 27) 。这是最简单也是比较常见的一种储水构造。含水层和隔水层 ( 弱透水层) 成层叠置 ( 图 1. 27a) ,地面以下的第一个含水层分布有潜水 ( 局部还可能有上层滞水) ,往下可以有多个承压含水层。在平原地区由冲积物和湖积物组成的相互叠置的多个砂或砂砾石含水层与粘土、粘性土隔水层 ( 弱透水层) 也可以看成是一种水平岩层储水构造 ( 图 1. 27b) 。在基岩分布地区,石灰岩及泥灰岩、泥岩、页岩夹层,砂岩及泥岩、页岩夹层,火山岩中的玄武岩及凝灰岩夹层等,均有可能构成水平岩层储水构造。水平岩层储水构造中浅部的含水层可以全部或部分位于当地侵蚀基准面之上,也可以部分或全部位于当地侵蚀基准面之下。由于含水层和隔水层 ( 弱透水层)呈水平 ( 或近似水平) 展布,描述水平岩层储水构造中地下水流动的各种数学模型是地下水定量计算的基础。

图 1. 27 水平岩层储水构造示意图

1. 7. 1. 2 单斜储水构造

由倾斜的透水层 ( 含水层) 和隔水层 ( 阻水体) 在适当的地形条件和补给、排泄条件下可以构成单斜储水构造 ( 图 1. 28) 。除了含水层和隔水层倾斜展布外,单斜储水构造的一个主要特征是在其倾没端具有阻水条件,使得单斜储水构造在有限范围内展布。单斜储水构造在倾没端的阻水条件包括: ①含水层岩性发生相变逐渐变化为不透水的岩层( 图 1. 28a) ; ②含水层尖灭 ( 图 1. 28a) ; ③断层切割使含水层与隔水层接触 ( 图 1. 28b) ;④不透水岩体或岩脉的阻挡 ( 图 1. 28c) ; ⑤由于不整合使含水层与其他不透水岩层接触等。单斜储水构造的倾没端可以大部分或部分被隔水层覆盖,地下水呈承压状态,另一端不被隔水层覆盖的部分出露地表成为补给区,地下水呈无压状态。地下水的排泄可以在倾没端通过导水断层等以泉的形式排泄,或者通过上、下弱透水层越流排泄。如果倾没端是封闭的,也可以在裸露地区以泉等形成排泄。单斜储水构造可以是单一倾斜的含水层,也可以是被断层切割了的向斜含水层的一翼。在山前的冲洪积物具有向平原方向的倾斜状分布,靠近山前沉积物颗粒粗大,为潜水含水层; 向平原方向颗粒逐渐变细,单一潜水含水层逐渐被粘性土分隔成多个承压含水层,承压含水层趋于尖灭或呈透镜体状 ( 图 1. 28d) 。在单斜储水构造的倾没端承压水的测压水头有时高于地表,形成自流水斜地。

图 1. 28 单斜储水构造示意图

1. 7. 1. 3 向斜储水构造和背斜储水构造

当透水层 ( 含水层) 和隔水层 ( 弱透水层) 呈向斜或背斜展布时,在适宜的地形条件和补给、排泄条件下可以构成向斜储水构造 ( 图 1. 29a,b) 或背斜储水构造 ( 图1. 29c,d) 。它们主要出现于沉积岩分布区以及层状、似层状变质岩和火山岩地区。

向斜储水构造中含水层之下有隔水层,含水层之上可以有也可以没有隔水层; 既有单一含水层,也有多个含水层和隔水层叠置的。地下水在位置较高的一翼的含水层出露区获得补给,在位置较低的另一翼排泄; 当向斜核部隔水顶板存在导水断层或为弱透水层时,地下水可以在向斜的两翼含水层出露区获得补给,通过核部的导水断层或越流排泄。当向斜储水构造具有多个含水层和隔水层时,每个含水层可以有自己的补给区和排泄区,也可能在各个含水层之间存在水力联系。如果向斜的展布与地形上的盆地一致时,此时的向斜储水构造也称为承压水盆地。如果向斜的展布与地形上的盆地不一致,这类向斜储水构造上部含水层的测压水位通常高于下部含水层的测压水位。

背斜储水构造 ( 图 1. 29) 中含水层通常在背斜核部出露成为无压区,往两翼倾伏端含水层常被隔水层覆盖成为承压区。地下水在含水层出露区获得补给,在两翼含水层与隔水层交界处以泉的形式排泄。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。单就背斜储水构造的一翼来说,有时也可以看成是一个单斜储水构造。

图 1. 29 向斜储水构造和背斜储水构造示意图

1. 7. 1. 4 断层 ( 带) 储水构造和断块储水构造

以断层破碎带为含水带、其两盘岩石为相对隔水体或弱透水体,在适当的地形和补给、排泄条件下,可以构成断层 ( 带) 储水构造 ( 图 1. 30) 。有些规模较大的张性断层沿断层面形成一个破碎带,其宽度有几米到几十米不等 ( 甚至更大) ,破碎带内以断层角砾岩及岩石碎块等粗大块状物质为主,结构较为疏松,空隙发育。另外,受到断层活动的影响,两盘岩石发育裂隙,随着远离断层,裂隙发育程度迅速减弱。断层破碎带也可以沿断层面延伸很远、很深。断层破碎带连同断层影响带构成含水带,可以储存和富集地下水。断层也可以沟通不同含水层及地表水体,起到导水作用。

图 1. 30 断层带储水构造示意图

除了在断层破碎带出露区获得大气降水及其他水体的补给外,也可以在断层两盘一定范围内获得补给,通过断层影响带汇集到破碎带中。断层 ( 带) 储水构造的地下水通常在地形适当处以泉的形式排泄。一些温泉通常分布在断层 ( 带) 附近,大多是大气降水沿断层 ( 带) 入渗经深循环获得加热后再上涌至地表而形成的。

断层可以使透水岩层和不透水岩层相对位移,致使透水岩层呈块状分布,而不透水岩层对于透水岩层而言起到阻水作用,地下水可以在透水岩块中富集,这就是断块储水构造( 图 1. 31) 。构成断块储水构造中的断层可以不止一条,有同一方向的,也可以有不同方向的,甚至有不同时期形成的断层。透水岩层也不只一层,可以有若干层。因此,断块储水构造是多种多样的,最常见的有地堑式断块储水构造 ( 图 1. 31a) 、地垒式断块储水构造 ( 图 1. 31b) 、阻水式断块储水构造 ( 图 1. 31c) 和阶梯式断块储水构造 ( 图 1. 31d)等。分布于我国北方的寒武-奥陶系石灰岩常被断层切割,多有断块储水构造。

图 1. 31 断块储水构造示意图

上述储水构造都是基本的储水构造类型。实际情况往往更为复杂,可以存在它们的组合类型 ( 图 1. 32) 或其他类型。例如,在我国西北地区内陆盆地的平原区与山区之间存在 “叠瓦状”台阶式储水构造 ( 中国地质调查局,2003,2006) 。

Ⅹ 单斜储水构造

由含水层与隔水层互层构成的单斜构造,当含水层的倾伏端具备阻水条件时,在适宜的补给条件下即形成单斜储水构造。

单斜储水构造在单一含水层条件下,形成潜水含水层;在含水层与隔水层互层条件下,则形成潜水-承压含水层。地下水系统具明显的功能分带性,掀起端为地下水补给区,获得补给后,顺岩层层面径流,在倾伏端含水层的隔水或弱透水边界上溢出或涌出,以泉、散流带的形式排泄或部分越流作深远程径流。当途中含水层被沟谷切割,尤其是被横截岩层走向的沟谷切割,地下水也可能部分排泄于沟谷河溪之中。单斜储水构造排泄区附近即为地下水富集带,溢出泉、上升泉多见。

单斜储水构造的形成,在很大程度上决定于岩层产状与地形之间的组合关系,看其是否形成了地下水补给区(带)和含水层倾伏端的隔水边界。其主要形成条件有:

1)含水层因侵蚀切割或构造破坏而裸露地表,能够由此获得降水和地表水的渗入补给,或者含水层能够通过透水或弱透水的断层或岩土层等地质边界获得越流补给。

2)含水层的空隙性和透水性向岩层倾伏方向随着埋藏深度的增加而减小或逐渐尖灭,以致达到一定深度后逐渐变为不透水层。

3)含水层倾伏端被阻水断层或阻水岩土体阻隔。

常见的单斜储水构造储水机理主要表现为4种情形:

1)岩层向山内倾斜,或岩层向沟谷上游倾斜,在这种情况下,含水层封闭条件好,有利于地下水的富集和储存(图1.4.a)。但如果透水岩层在其倾斜方向,例如在山背后被剥露于地表,则岩层中的地下水排泄通畅,不易富集和储存(图1.4.b)。

2)岩层向山外方向倾斜,或向沟谷下游倾斜。当岩层倾角小于地面坡度角时,地下水排泄通畅,不易富集和储存(图1.4.c)。当岩层倾角大于地面坡度角时,含水层的补给条件和封闭条件都较好,有利于地下水的富集和储存(图1.4.d)。

图1.4 单斜岩层储水的地形条件

3)岩层走向与地形等高线垂直。排泄基准面以上的透水层地下水排泄通畅,不易富集和储存。地下水主要富集和储存在排泄基准面以下的透水岩层里。

4)在地面坡度很小或近于水平,附近又没有深切的排水沟谷的情况下,单斜的透水岩层一般都能储存地下水。

岩层产状通过影响透水或隔水岩层空间展布形态,对于地下水的富集和储存特征产生明显的影响。而且岩层产状的陡、缓变化,在一定程度上也包含了其中导水储水裂隙的发育程度和特征差异(表1.10)。对此在红层地下水调查工作中应予注意。

表1.10 不同倾斜状态下地下水的运动和富集条件

(据廖资生,1976)

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