第二节 地下水类型
一、地下水基本类型的划分
地下水与地表上其他水体相比较,无论从形成、平面分布与垂向结构上讲,还是从水的理化性状、力学性质上看,均显得复杂多样。地下水的这种多样性和变化复杂性,是地下水类型划分的基础;而地下水的分类,又是揭示地下水内在的差异性,充分认识和把握地下水的特性及其动态变化规律的有效方法和手段。因而具有十分重要的理论意义和实际价值。
地下水的分类方法有多种,并可根据不同的分类目的、不同的分类原则与分类标准,可以区分为多种类型体系。如按地下水的起源和形成,可区分为渗入水、凝结水、埋藏水、原生水和脱出水等;按地下水的力学性质可分为结合水、毛细水和重力水;如按地下水的化学成分的不同,又有多种分类。但从地理水文学角度来说,特别重视如下的分类:
(一)按地下水的贮存埋藏条件分类
1.包气带水
结合水(分吸湿水、薄膜水)
毛管水(分毛管悬着水与毛管上升水)
重力水(分上层滞水与渗透重力水)
2.饱水带水
潜水
承压水(分自流溢水与非自流溢水)
(二)按岩土的贮水空隙的差异分类
1.孔隙水
2.裂隙水
3.岩溶水
在上述两种基本类型的基础上,将它们组合在一起,便可得到如表5-2所示的组合类型,如孔隙潜水、承压裂隙水等等。
二、包气带水
(一)包气带水的特征与包气带的类型
贮存在地下自由水面以上包气带中的水,称为包气带水。包气带水包括吸湿水、薄膜水、毛细水、汽态水、过路的重力渗入水以及上层滞水。
1.包气带水的主要特征 与饱和带中的地下水相比较,包气带水具有如下特征:其一包气带含水率和剖面分布最容易受外界条件的影响,尤其是与降水、气温等气象因素关系密切,多雨季节,雨水大量入渗,包气带含水率显著增加;干旱月分,土壤蒸发强烈,包气带含水量迅速减少,致使包气带水呈现强烈的季节性变化。其二包气带在空间上的变化,主要体现在垂直剖面上的差异,一般规律是愈近表层,含水率的变化愈大,逐渐向下层,含水率变化趋于稳定而有规律。其三包气带含水率变化还与岩土层本身结构,岩土颗粒的机械组成有关,因为颗粒组成不同,使得岩土的孔隙大小和孔隙度发生差异,从而导致了含水量的不同。
2.包气带的类型 通常,根据包气带厚度的不同,将包气带区分为厚型、薄型与过渡型等3种类型。
1)厚型 包气带比较厚,即使在地下水自由水面较高的雨季,带内毛管上升高度亦不能到达地表,整个包气带可以进一步区分出土壤水带、中间过渡带以及毛管上升带等3个亚带,其中土壤水带从地表到主要植物根系分布下限,通常只有几十厘米的厚度。除水汽与结合水外,水分主要以悬着水形式存在于土壤孔隙之中,所以又称为悬着水带。其主要特点受外界气象因素的影响大,与外界水分交换最为强烈,所以含水量变化大。当土壤孔隙中毛细悬着水达到最大含量时,称此含水率为“田间持水量”。入渗的水一旦超过田间持水量,土体无法再保持超量的水分,于是在重力作用下沿非毛细空隙向下渗漏。
中间过渡带处于悬着水带与毛管上升带之间。其本身并不直接与外界进行交换,而是一个水分蓄存及传送带。它的厚度变化比较大,主要取决整个包气带的厚度,如包气带本身很薄,中间带往往就不复存在。本带的特点是水分含量不仅沿深变化小,而且在时程上也具有相对稳定性,水分运行缓慢,故又名含水量稳定带。
毛管上升带位于潜水面以上,并以毛管上升高度为限,具体厚度视颗粒的组成而定。颗粒细、毛管上升高度大,本带就厚,反之则薄。在天然状态下,毛管上升带厚度一般在1—2米左右。毛管上升带内的水分分布的一般规律是:其含水率具有自下而上逐渐减小的特点,由饱和含水率逐步过渡到与中间过渡带下端相衔接的含水量。对于干旱的土层,则以最大分子持水量为下限。而且对于给定的岩土层,这种分布具有相对的稳定性。