1.上層滯水

上層滯水是指在包氣帶內(nèi)局部隔水層上積聚的具有自由水面的重力水稱為上層滯水，也可稱為包氣帶水（圖6-2）。上層滯水接近地表，接受大氣降水的補給，以蒸發(fā)形式或向隔水底板邊緣排泄。雨季時獲得補給，賦存一定水量，旱季時，水量減少，甚至干涸。因此，上層滯水動態(tài)很不穩(wěn)定。上層滯水有時會給建筑物施工帶來麻煩，甚至危害工程建設(shè)。上層滯水供水意義不大，但對農(nóng)業(yè)意義較大。

2.潛水

（1）潛水概念及特征。

圖6-2　包氣帶及飽水帶示意圖

潛水是埋藏于地面以下第一個穩(wěn)定隔水層之上具自由水面的重力水。潛水的自由水面為潛水面；潛水面上任一點的高程為該點的潛水位（H）； 自地面某點至潛水面的距離為該點潛水的埋藏深度（T）；從潛水面至隔水底板的距離為潛水含水層厚度（h） （圖6-3）。

圖6-3　潛水埋藏示意圖
1—砂層；2—隔水層；3—淺水位面；4—地面

潛水分布很廣，主要埋藏在第四紀(jì)松散沉積物中，各種類型巖石的裂隙及洞穴中也有潛水分布。潛水通過包氣帶與地表連通，水質(zhì)容易受到污染，水溫隨季節(jié)有規(guī)律變化；潛水面具有自由水面，潛水面受大氣壓力、氣候條件影響，季節(jié)性變化明顯，如雨季降水多，潛水補給充沛，水位上升，含水層厚度增大，水量增加，埋藏深度變淺；而在枯水季節(jié)則相反。

（2）潛水補給、徑流與排泄。

潛水含水層自外界可以通過多種途徑獲得水量，這一過程稱為潛水補給。潛水的補給來源主要有：大氣降水、地表水、凝結(jié)水及深層地下水。大氣降水是潛水最主要的補給來源，但大氣降水補給潛水的數(shù)量與降水特點、包氣帶厚度、巖土透水性及地表的覆蓋情況等密切相關(guān)，一般來說，時間短的暴雨對補給地下水不利，而連綿細(xì)雨能大量補給地下水。在干旱地區(qū)，大氣降雨很少，潛水補給只靠大氣凝結(jié)水。地表水也是地下水的重要補給來源，當(dāng)?shù)乇硭桓哂跐撍粫r，地表水就補給地下水，潛水的動態(tài)變化往往受地表水的動態(tài)變化的影響。另外，如果深層地下水位較潛水水位高，深層地下水會通過構(gòu)造破碎帶或?qū)當(dāng)鄬拥妊a給潛水?？傊瑵撍难a給來源是多種多樣的，某個地區(qū)的潛水可以有一種或幾種補給來源。

潛水在重力作用下，可以由補給區(qū)流向排泄區(qū)，這一過程稱為潛水的徑流。徑流條件的好壞直接影響潛水的補給與排泄。影響徑流的因素較多，主要有地形坡度、地面切割強度、含水層透水性等。如地形坡度陡、地面切割程度大、含水層透水性強，徑流條件就好，反之則差。

潛水含水層失去水量的過程，稱為潛水的排泄。在山區(qū)、丘陵及山前地帶，潛水常常以泉或滲流形式泄出地表，因此，在山區(qū)常有豐富的泉水。在平原地區(qū)主要通過包氣帶蒸發(fā)進(jìn)入大氣，稱為蒸發(fā)排泄。尤其在干旱地區(qū)，地下水蒸發(fā)強烈，常常是地下水排泄的主要形式。在河谷的中上游、河流下切較深，使?jié)撍梢灾苯恿魅牒恿鞯鹊乇硭w。

潛水的補給、徑流和排泄無限往復(fù)，形成了潛水的循環(huán)。潛水在循環(huán)的過程中，其流量、水位、水溫、化學(xué)成分等都不同程度地得到置換，這種更新置換，稱為水交替，或稱為潛水的動態(tài)，潛水的動態(tài)有日變化、月變化、年變化及多年變化。潛水動態(tài)變化的影響因素有自然因素及人為因素兩方面。 自然因素有氣象、水文、地質(zhì)、生物等。人文因素主要有興修水利、修建水庫，大面積灌溉和疏干等，這些因素都會改變潛水動態(tài)。我們掌握潛水動態(tài)變化規(guī)律就能合理地利用地下水，防止地下水對工程建設(shè)造成危害。

（3）潛水等水位線圖。

潛水面反映了潛水與地形、巖性和氣象水文之間的關(guān)系，表現(xiàn)出潛水埋藏及動態(tài)變化的基本特點。為能清楚表現(xiàn)潛水面的形態(tài)，通常采用水文地質(zhì)剖面圖和潛水等水位線圖，兩種圖示方法配合使用。

水文地質(zhì)剖面圖是按一定比例尺，在具有代表性的剖面上，先根據(jù)地形繪制地形剖面圖，再結(jié)合鉆孔資料繪制地質(zhì)剖面圖，然后再畫出剖面圖上各井、孔等的潛水位，連出潛水面，即繪成潛水剖面圖［圖6-4 （a）］，也稱為水文地質(zhì)剖面圖。從剖面圖可以反映出潛水水位、含水層巖性及厚度，隔水層底板及其變化情況。

潛水等水位線圖是指潛水面上高程相等的點的連線圖。其繪制方法是在地形圖上根據(jù)在大致相同的時間內(nèi)測得的潛水面各點的水位資料，將水位標(biāo)高相同的各點相連繪制而成［圖6-4 （b）］。因為潛水位隨季節(jié)時刻都在變化，所以等水位線圖要注明測定水位的日期，通過不同時期內(nèi)等水位線圖的對比，有助于了解潛水的動態(tài)。根據(jù)潛水等水位線圖可以解決如下問題：

1）確定潛水流向。潛水自水位高的地方向水位低的地方流動，形成潛水流。在潛水等水位線圖上，在兩等水位線間作一垂直連線，有高水位指向低水位的方向即為潛水流向。如圖6-4 （b）箭頭所示的方向。

2）確定潛水的水力坡度。在潛水流向上取兩點的水位差，除以兩點間的距離，即為該點潛水的水力坡度。圖6-4 （b）上A、 B兩點間距為240m，兩點水位差為1m，則A、 B間水力坡度為：

3）確定潛水的埋藏深度。潛水等水位線圖應(yīng)繪于賦有地形等高線的圖上，某一點的地形標(biāo)高與潛水位之差即為該點潛水的埋藏深度［圖6-4 （b）］， F點潛水的埋深等于2m。

4）確定潛水與地表水之間的關(guān)系。如果潛水流向指向河流，則潛水補給河水［圖6-5（a）、圖6-5 （c）］；如果潛水流向背向河流，則河水補給潛水［圖6-5 （b）、圖6-5（c） ］ 。

3.承壓水

（1）承壓水概念及特征。

承壓水是充滿于兩個穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水，承壓含水層的上覆隔水層稱為隔水頂板。下伏隔水層稱為隔水底板。 自地面某點至承壓水位面的距離為該點承壓水的埋藏深度（h）；頂、底板間的距離稱為承壓含水層的厚度（M） （圖6-6）。

打井時若未揭穿隔水頂板是見不到承壓水的，只有揭穿隔水頂板后才能見到水，此時的水位高程稱為初見水位（H1 ）。承壓水在靜水壓力作用下沿鉆孔上升到一定高度停止下來，此高程稱為承壓水位或測壓水位（H2）。承壓水位高出隔水頂板底面距離稱為承壓水頭（H）。相對于潛水等其他類型的地下水，承壓水具有如下主要特征：

圖6-4　水文地質(zhì)剖面圖及潛水等水位線圖
（a）水文地質(zhì)剖面圖； （b）潛水等水位線圖
1—砂土；2—粘土；3—地形等高線；4—潛水等水位線；5—河流及流向；6—潛水流向；7—淺水面；8—鉆孔（剖面圖）；9—鉆孔（平面圖）； 10—鉆孔編號

圖6-5潛水與地表水補給關(guān)系

1）承壓水沒有自由水面，并承受一定的靜水壓力。

2）承壓水分布區(qū)和補給區(qū)是不一致的。

3）受外界的影響相對要小，動態(tài)變化相對穩(wěn)定。

由于隔水層頂板的存在，在相當(dāng)大的程度上阻隔了外界氣候、水文因素對地下水的影響，因此承壓水的水位、溫度、礦化度等均比較穩(wěn)定。但從另一方面說，在積極參與水循環(huán)方面，承壓水就不似潛水那樣活躍，因此承壓水一旦大規(guī)模開發(fā)后，水的補充和恢復(fù)就比較緩慢，若承壓水參于深部的水循環(huán)，則水溫因明顯增高可以形成地下熱水和溫泉。

4）承壓水不易受地面污染，一般可作為良好的供水水源。

圖6-6　承壓含水層剖面圖
1—含水層；2—隔水層；3—承壓水位；h—承壓水埋藏深度；H—承壓水頭；M—承壓含水層厚度；H1—初見水位；H2—承壓水位

5）水質(zhì)類型多樣，變化大。承壓水的水質(zhì)從淡水到礦化度極高鹵水都有存在，可以說具備了地下水各種水質(zhì)類型。有的封閉狀態(tài)極為良好的承壓含水層，與外界幾乎不發(fā)生聯(lián)系，至今保留著古代的海相殘留水，由于濃縮之緣故，其礦化度可達(dá)數(shù)百克/升之多。規(guī)模大的承壓含水層是很好的供水水源。但承壓水的水頭壓力能引起基坑突涌，破壞坑底穩(wěn)定性等一些不良的工程地質(zhì)現(xiàn)象，對地下工程施工造成很大困難，所以研究承壓水具有重要意義。

（2）承壓水埋藏類型。

承壓水的形成與所在地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及沉積條件有密切關(guān)系。適宜形成承壓水的地質(zhì)構(gòu)造大致有兩種：一為向斜構(gòu)造，稱為承壓盆地；另一為單斜構(gòu)造稱為承壓斜地。

圖6-7　承壓盆地剖面圖
1—自流井；2—非自流井；3—干井；4—承壓水位；5—地下水流向；6—泉；7—含水層；8—隔水層

1）承壓盆地。每個承壓盆地都可以分成三個部分：補給區(qū)（A） 、承壓區(qū)（B）和排泄區(qū)（C） （圖6-7）。承壓水位高于地表的地區(qū)稱做自流區(qū)（D），在此區(qū)，凡鉆到承壓含水層的鉆孔都形成自流井，承壓水沿鉆孔上升噴出地表。補給區(qū)一般位于盆地邊緣、地勢較高處，含水層出露地表，可直接接受大氣降水和地表水的入滲補給。承壓區(qū)一般位于盆地中部，分布廣泛，地下水承受靜水壓力，但能否自溢于地表，決定于承壓水位與地面高程之間的高差關(guān)系。排泄區(qū)一般位于盆地邊緣的低洼地區(qū)，地下水常以泉水的形式排泄于地表。承壓盆地的規(guī)模差異很大，四川盆地是典型的承壓盆地，小型的一般只有幾平方千米。

2）承壓斜地。承壓斜地形成有三種情況（圖6-8）。

圖6-8　承壓斜地
（a）導(dǎo)水?dāng)鄬映袎盒钡兀?（b）阻水?dāng)鄬映袎盒钡兀?（c）巖性變化形成的承壓斜地

①導(dǎo)水?dāng)鄬映袎盒钡?。含水層被斷層切割形成的承壓斜地［圖6-8（a）］，含水層的上部露出地表成為補給區(qū)，被切割的下部與斷層接觸，若斷層是導(dǎo)水的，斷層出露的位置又較低時，承壓水可通過斷層排泄于地表，此時補給區(qū)與排泄區(qū)位于承壓區(qū)的兩端，與承壓盆地相似。

②若斷層不導(dǎo)水，則向深部循環(huán)的地下水受阻，在補給區(qū)能形成泉排泄，此時補給區(qū)與排泄區(qū)在同一地段［圖6-8 （b）］。

③含水層巖性發(fā)生相變形成的承壓斜地。含水層的一端露出地面，另一端尖滅［圖6-8 （c）］。尖滅端為承壓區(qū)，露出地面一端屬補給區(qū)，接受大氣降水，當(dāng)?shù)叵滤凶銐驍?shù)量時，在地面低洼處便形成泉溢出，形成排泄區(qū)。此區(qū)含水層的補給區(qū)與排泄區(qū)一致，而承壓區(qū)位于另一端。

實際上自然界中的承壓盆地與承壓斜地的含水層埋藏條件是很復(fù)雜的，但人們常簡化為這兩種基本類型。往往在同一個區(qū)域內(nèi)的承壓盆地與承壓斜地可埋藏多個含水層，他們有不同的穩(wěn)定水位與不同的水力聯(lián)系，這主要取決于地形和地質(zhì)構(gòu)造二者之間的關(guān)系。

（3）承壓水的補給、徑流與排泄。

承壓水補給來源取決于埋藏條件，當(dāng)承壓水補給區(qū)出露于地表時，補給來源多為大氣降水的入滲，在補給區(qū)位于河床或湖沼地帶時，則主要由地表水補給。當(dāng)承壓水位低于潛水位時，潛水可以通過斷裂帶等通道補給承壓水。

承壓水的徑流主要取決于補給區(qū)和排泄區(qū)的高差、二者的距離、含水層的透水性等。一般說來，補給區(qū)和排泄區(qū)距離短、含水層的透水性良好、水位差大，承壓水的徑流條件就好，如果水位相差不大，距離較遠(yuǎn)，徑流條件差，承壓水循環(huán)交替就緩慢。

承壓水的排泄方式是多種多樣的。當(dāng)承壓含水層被河流切割，這時承壓水以泉的形式排出；當(dāng)斷層切割承壓含水層時，一種情況是沿著斷層破碎帶以泉的形式排泄，另一種情況是斷層將幾個含水層同時切割，使各含水層之間有了水力聯(lián)系，壓力高的承壓水便補給其他含水層。

（4）承壓水等水壓線圖。

所謂等水壓線圖就是承壓水面上高程相等的點的連線圖（圖6-9）。承壓水面不同于潛水面，潛水面是一個實際存在的地下水位面，而承壓水面是一個壓力面，這個面可以與地形極不吻合，甚至高出地面。只有當(dāng)鉆孔打穿上覆隔水層至含水層頂面時才見到水。因此，承壓水等水壓線圖必須附有地形等高線和含水層頂板等高線。

承壓水等水壓線圖繪制方法是在一定比例尺的地形圖上，根據(jù)鉆孔、井、泉等的初見水位（或含水層頂板高程）和穩(wěn)定水位（承壓水位）等資料，用內(nèi)插法將承壓水位等高的點相連，即得等水壓線圖。

根據(jù)承壓水等水壓線圖，可以解決以下幾個方面問題：

1）確定承壓水流向。承壓水自水位高的地方流向水位低的地方，并且垂直等水壓線，常用箭頭表示。箭頭有水位高的方向指向水位低的方向即為承壓水流向。

2）確定承壓水初見水位。用地面高程減去含水層頂板高程即可。

3）確定承壓水埋藏深度。由地面高程減去承壓水頭即可。這個數(shù)值越小，開采利用越方便。該值是負(fù)值時表示在自流區(qū)，開采的水會自溢于地表，據(jù)此可選定開采承壓水的地點。

4）確定承壓水頭大小。由承壓水位減去含水層頂板高程即可得承壓水頭。

5）確定承壓水的水力坡度。在承壓水流方向上取兩點的水位高差，除以兩點間的距離，即為該點承壓水的水力坡度。

圖6-9　等水壓線圖及水文地質(zhì)剖面圖
（a）等水壓線圖； （b）水文地質(zhì)剖面圖1—地形等高線圖；2—頂板等高線；3—等水壓線；4—承壓水位線；5—承壓水流向；6—自流區(qū)；7—井；8—含水層；9—隔水層；10—干井；11—非自流井；12—自流井