含水层、隔水层与弱透水层

  岩石中含有各种状态的地下水,由于各类岩石的水力性质不同,可将各类岩石层划分为含水层、隔水层和弱透水层。

  含水层:指能够给出并透过相当数量重力水的岩层或土层。构成含水层的条件,一是岩石中要有空隙存在,并充满足够数量的重力水;二是这些重力水能够在岩石空隙中自由运动。

  含水层一般分为承压含水层、潜水含水层。承压含水层是指充满于上下两个隔 水层之间的地下水,其承受压力大于大气压力。潜水含水层是指地表以下,第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水。在承压含水层强抽水形成的漏斗区域,或 地形切割严重的区域,有时承压水水头下降至承压含水层的隔水顶板之下,这部分 承压水就变成了无压水,通常将这样的含水层称为无压一承压含水层。

  隔水层:指不能给出并透过水的岩层、土层,如黏土、致密的岩层等。

  含水层和隔水层是相对概念,有些岩层也给出与透过一定数量的水,介于含水 层与隔水层之间,于是有人提出了弱透水层(弱含水层)的概念。

  弱透水层(弱含水层):所谓弱透水层是指那些渗透性相当差的岩层,在一般的供排水中它们所能提供的水量微不足道,似乎可以看作隔水层;但是,在发生越流时,由于驱动水流的水力梯度大且发生渗透的过水断面很大(等于弱透水层分布 范围),因此,相邻含水层通过弱透水层交换的水量相当大,这时把它称作隔水层就不合适了。松散沉积物中的黏性土,坚硬基岩中裂隙稀少而狭小的岩层(如砂质页岩、泥质粉砂岩等)都可以归入弱透水层之列。

  严格地说,自然界中并不存在绝对不发生渗透的岩层,只不过某些岩层(如缺少裂隙的致密结晶岩)的渗透性特别低罢了。从这个角度说,岩层之是否透水(即 地下水在其中是否发生具有实际意义的运移)还取决于时间尺度。当我们所研究的某些水文地质过程涉及的时间尺度相当长时,任何岩层都可视为可渗透的。诺曼与 威瑟斯庞(Neuman and Witherspoon, 1969)曾经指出,有5个含水层被4个弱透 水层所阻隔,当在含水层3中抽水时,短期内相邻的含水层2与4的水位均未变动 (图3-20)。图中所示a的范围构成一个有水力联系的单元。但当抽水持续时,最终影响将波及图中b所示范围,这时5个含水层与4个弱透水层构成一个发生统一水力联系的单元。这个例子虽然涉及的是弱透水层,但对典型的隔水层同样适用。