《水文地质学基础》实验实习讲义.doc

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1、 实验部分实验一、松散岩石孔隙度、持水度和给水度的测定岩石的空隙是地下水赋存的场所和运移的通道, 作为含水介质, 空隙的性状严格控制着地下水的分布、埋藏和运动特征。 在孔隙水研究中,首先要对岩石的孔隙度、持水度和给水度进行实际测定, 以了解岩层容水、持水和给水能力等方面的水文地质特征。 岩石的孔隙度是用以表征岩石容水性能的重要指标; 岩石的持水度是用来表征岩石在重力作用下仍能保持一定水量能力的指标； 岩石的给水度是表征饱水岩石在重力作用下所释出或给出水量大小的指标。岩石的给水度是评价地下水资源量的一个重要参数, 也是矿坑排水或疏干、建筑工程地基设计和施工等工作必需的一个重要水文地质参数。 一、

2、实验目的及要求 通过本次实验, 使学生加深对孔隙度、给水度和持水度概念的理解, 掌握室内测定基本方法; 要求学生在实验过程中认真观察和记录, 分析本次实验后面的相关问题, 写出实验报告书。 二、测定方法及原理 松散岩石的孔隙度、持水度与给水度测定方法, 通常有高柱仪法和加压法, 前者适用于砂和亚砂; 后者则用于粘土及亚粘土。本实验为高柱仪法(图1), 用以下两种方法均可求得其相应参数。 (一)、直接测定水量法根据定义, 只要测出装入高柱筒中 干试样的体积(V干试样)、试样饱水时所用水的体积(向供水瓶内加入的水和剩余水的体积之差),即 ：V饱水=V加水 V剩水和在重力的作用下试样排出水的体积(V

3、排水), 则试样所保持的水体积(V持水)为：V持水=V饱水 V排水 据此, 就可求出相应的孔隙度(n)、 图1 高柱仪测定装置持水度(sr)和给水度()。 1高柱筒 2橡胶管 3橡皮塞 4金属网 (二)、间接测定水量法 5调流量管夹 6接水桶 7供水瓶 先将干试样装入高柱筒, 并测出干试样体积(V干试样), 倒出干试样, 并将干燥试样称量获得其总重量(W干试样)后, 再装入高柱筒, 并加水饱和, 最后使其在重力的作用下自由流出, 直至排尽。根据试样所排出的水量(V排水)、试样饱水时的含水率和重力作用下仍能保持的含水率与试样总重量W干试样，就可求出砂土的 V持水及 V饱水。然后再由后面式子求出相

4、应的孔隙度(n)、持水度(sr)和给水度()。砂类土孔隙度等于其容水度; 而膨胀性粘性土的孔隙度往往小于其容水度。三、测定装置(图1)及所用器具漏斗、塑料桶、供水瓶、支撑铁架、流量调节阀、高柱仪、接水桶、样品盒、托盘天平、橡胶塞、牛角勺、烘箱、电子天平。四、测定步骤1、用滤网垫住高柱筒底部排水孔， 将橡胶塞斜面上抹少量凡士林，塞住高柱筒侧壁上各个取样孔。2、用漏斗向高柱筒中分层加入干燥试样， 一边装一边振动， 使试样达到最大密实度。 当试样装填高度达到高柱筒2/3时， 将高柱筒横过来取样孔向下反复摇晃几次， 使试样充滿高柱筒内所有空间， 再继续装填试样至距离高枉筒顶部孔口约3 5cm为止。3、

5、用盒尺量取高柱筒内径和试样柱高度, 计算试样体积, 并填写记录表在相应测定孔隙度和测定持水度实验数据表2和3。4、接通电子天平电源, 先称量盛试样的塑料桶重量, 按去皮键清零。将高柱仪筒内试样倒入塑料桶内, 称取试样总的净重量, 并填入相应测定孔隙度和测定持水度实验数据记录表2和3。之后将试样按步骤2方法重新分层装填到高柱筒内。5、将供水瓶排水口用胶塞、玻璃管和胶管连接好, 装上流量调节阀并关闭阀门, 向瓶内加入2/3容积水, 将所加水体积填写在直接测定水量法实验数据记录表1, 并将供水瓶放置在支撑铁架子上。连接供水瓶胶管与高柱仪筒下面水嘴。6、缓缓开启流量调节阀, 使水自下而上流入高柱仪筒中

6、, 直至在高柱仪筒顶部孔口试样表面出现水膜为止，此时试样己全部饱和。随即关闭流量调节阀停止供水。7、从高柱仪筒顶部孔口中用牛角勺取30 至 50克饱水试样装入己称重并贴上标签的样品盒, 放在托盘天平上称量, 将称量结果和样品盒重填写在测定孔隙度实验数据记录表2, 之后放入瓷盘中待烘。8、将接水塑料桶放在高柱仪筒下面, 拔开高柱仪筒下面水嘴胶管, 使水从高柱仪筒内试样中自由释出, 直至排尽为止。9、从上至下依次拔开高柱仪筒上各取样孔胶塞, 用牛角勺在各取样孔掏取30 至 50克试样, 分别装入已称重并贴好标签的样品盒, 称取重量后依次放入瓷盘, 并将称量结果填写在测定持水度实验数据记录表3， 最

7、后连同饱水样一起放入烘箱。10、将烘箱温度设定为105, 烘6一7小时后, 取出各个烘干样称量, 并将称量结果填写在相应的测定孔隙度和测定持水度实验数据记录表2和3。11、将接水塑料桶内从高柱仪流出的水倒入量筒, 量取其重力释水体积,并填写在相应直接测定水量法实验数据记录表1。12、将供水瓶中剩余的水放入量筒， 量取供水瓶中剩余的水量，并填写在直接测定水量法实验数据记录表1。 13、将高柱仪筒内试样倒出, 并取出底部滤网, 清洗干净，将各种器具放回原处。五、实验数据记录与整理1、 直接测定水量法表1 直接测定水量法实验数据记录表实验次数加入瓶的水量V加水瓶内剩余水量V剩水试样饱和水量V饱水试样

8、排出水量V排水试样的持水量V持水试样的总体积V干试样实测的孔隙度 n实测的给水度 实测的持水度 Sr注：表中体积单位：cm32、 间接测定水量法实验数据记录表表2 测定孔隙度数据记录表实验次数样品编号湿样加盒重量(q3)干样加盒重量(q4)样品盒的重量(q0)饱和样含水率(1)饱和样水体积(V饱水)实测的孔隙度(%)平 均 值试样的总重量W干试样_ 试样的体积V干试样_注：表中湿样为饱和样, 干样为烘干后样, 重量单位为克。表3 测定持水度数据记录表实验次数测孔编号样品盒号湿样加盒重量(q1)干样加盒重量(q2)样品的盒重量(q0)样品的含水率(2)样品含水体积(V持水)实测 的持水度(%)平

9、 均 值试样的总重量W干试样_ 试样的体积V干试样_ 注：表中湿样为保持水样, 干样为烘干后样, 重量单位为克。六、计算 将以上实验数据记录表中各相应量代入下式即可求出其水文地质参数： n = Sr + 其中： n =(V饱水/ V干试样)100% Sr =(V持水/ V干试样)100% =(V排水/ V干试样)100% q3 q4 1 = q4 q0 q1 q2 2 = q2 q0 V饱水= 1W干试样 /水 V持水 = 2W干试样 /水 上式中：W干试样为高柱仪内干试样总重量；水为水的比重常等于1。V排水也可由下式求出： V排水 = V饱水 V持水 最后由实验数据记录表中各相关参数的平均值

10、和以上n、Sr 和各公式求得其结果。 七、实验中注意事项1、 试样充水时, 水流量不宜调的过大, 以免破坏试样结构。2、本实验应平行测定二次以上, 平均误差不得大于0.5%。 八、撰写实验报告主要包括对本次实验过程中所存在的问题和改进建议，及本次实验后面所提的问题的看法。 思考题 1、高柱仪筒内试样重力释水后, 为什么要在其上部、中部和下部分别取样？ 2、高柱仪筒内试样重力释出的水为什么形式水？释尽后试样中还保留的水是什么形式水？实验二、达西渗流实验(岩石渗透系数的实验室测定)地下水在岩石空隙中的运动称为渗流。渗透系数是表征地下水在岩石空隙中渗透性能的指标, 具有速度的量纲(LT-1), 在数

11、值上等于水力坡度为1时的渗透速度。是进行地下水资源评价、地下水中污染物迁移等各种水文地质研究和计算的重要参数。也是从事水文地质工作首先测定的最主要参数。一、实验目的和要求通过稳定流条件下的渗流实验, 使学生加深理解达西定律的建立条件, 渗流速度、水力坡度和渗透系数之间的关系, 掌握测定渗透系数的方法。实验中要求学生认真观察, 分析本次实验后面的问题, 写出实验报告书。 二、测定原理由达西定律, 常水头条件下, 水流在单位时间内透过岩石空隙的流量(Q)与岩石的断面面积()、水力坡度(I)成正比： Q = KI 或 V = KI上式中Q、I 均可在试验中测得, 则渗透系数K也就求出。三、测定装置(

12、图2)及所用器具水平尺、量筒、秒表、盒尺、捣棒、 图2 达西仪装置图水位调节器、达西仪、测水头板。 1试样 2进水开关 3出水管四、测定步骤 4测压管 5仪器支架 6排气口1、按达西仪筒体内径大小, 裁取适当大小的过滤网放置在达西仪筒内网筛上, 再取一长条形滤网垫在达西仪筒内侧的两个水位观测孔口上。2、向达西仪筒内装入试样, 一般装5cm厚用捣棒捣实一遍, 直至超过达西仪筒内侧的上部水位观测孔5cm左右为止, 然后再在试样上铺一层2至3cm厚的卵石, 以防实验时试样颗粒浮起。3、用水平尺校验使达西仪处于水平状态, 通过调节达西仪下方三角架上三个镙丝, 将达西仪调平。4、将测水头板两胶管分别插上

13、细玻璃管和胶塞与达西仪筒上的两个水位观测孔相连。5、用盒尺量取达西仪筒内径(D)和壁上分别代表两个过水断面的两个水位观测孔间距(L), 分别将测量数据填入实验数据记录表4。6、将水位调节器下方排水管与达西仪筒底部供水嘴相连, 水位调节器侧面溢水管和达西仪上部排水管下面分別放上塑料接水桶。再将连接自来水阀门的胶管口伸进水位调节器, 并将水位调节器调到合适高度。通常高出达西仪20cm左右。7、慢慢打开自来水阀门, 使自来水缓缓流入水位调节器, 保持水位调节器侧面溢水口始终有水稳定流出。直到达西仪筒口有水出现并从达西仪上部排水管流出， 且使达西仪筒口上保持稳定的水位。8、观察测水头板上两玻璃管内水位

14、。 若连接胶管内有气泡, 则水位会发生异常, 可用吸耳球从两玻璃管上方口中将气泡吸出。最后将上、下两管水位高度(H2, H1)分别填入表4。9、用量筒和秒表观测从达西仪上部排水管流出的水量, 每隔10一15分钟观测一次, 连续观测三次, 每次误差均应小于5%, 最后将测得的结果填入表4 。10、将水位调节器向上分別抬高20cm两次, 重复上面操作过程, 分别再观测水位和测流量6次, 将测得的结果填入表4。11、拆除实验装置, 倒出达西仪筒内试样，将仪器各部分清洗干净, 放回原处。五、实验数据记录表 表4 岩石渗透系数的实验室测定数据记录表实验次数测流量时间(s)实测的水体积 (cm3)渗透流量

15、(cm3/s)Q测 压管 的水 位(cm)水位差值(cm)H1 H2或H水力坡度(H / L) I水的温度 ()渗透系数(cm/s) KH1H2平均D：_ L;_六、计算 由达西定律得： K = Q / ( I) I = (H1 H2) / L = ( D2) / 4式中：L为达西仪侧面两水位观测孔中心距离, D为达西仪园筒内径, 均可用盒尺量出。将实验记录表4中相应数据代入上式, 即可求出渗透系数K。 最后取其平均值作为最终测得结果。 七、实验时注意事项1、 试验前一定要检查连接水头板的胶管和玻璃管中有无气泡, 需先排除空气后才能进行实验。2、2、计算时单位换算要统一成厘米克秒-1制。 八、

16、撰写实验报告主要包括分析本实验所得结果的正确性都受何条件影响和对本次实验后面思考题的解释。 思考题 1、为什么要在测压管水位稳定后才能测流量？ 2、对于同一粒径砂样, 达西实验所做出的渗透系数与不同粒径的渗透系数是否一样？ 3、渗透圆筒垂直放置和倾斜放置所测的k值、I值、V值和Q值是否一样？如果将渗透圆筒水平放置所求各值又怎样？实验三、土的毛细水上升高度测定毛细水是赋存在包气带岩石空隙中的地下水, 它同时承受着重力和毛细力的共同作用。 最受人类关注的主要是地下水面以上的支持毛细水, 它分布在包气带下部形成毛细水带, 毛细水上升高度决定着该带的厚度。 饱水带的地下水只所以能沿毛细空隙上升, 主要

17、是受毛细力的牵引。毛细力是发生在岩石介质空隙中固、液、气三相界面上的一个向上的力, 它是由岩石颗粒表面张力和重力共同对水的作用产生的。形成指向弯液面凹侧向上的附加表面压强, 该附加压强因弯液面上凹而向上, 为一负值, 称为毛细负压。因此, 凹液面所受的大气压强要比水平液面小一个毛细压强, 相当于凹液面之下存在一个与毛细压强相等的真空值。所以, 可认为该毛细负压力就是一个向上的弯液面力。该弯液面力抵抗着大气压力和重力使水沿毛细管上升, 直至液柱重力与之平衡。若换算成水柱高度可表示为：h = 0.03 / D 式中, h为水柱最大毛细上升高度(单位：m); D为毛细管的直径(单位：mm)。 由上式

18、看出,毛细管直径越小,水的毛细上升高度越大,反之则越小。因而在大孔隙的粗砂中, 毛细管直径较大, 毛细水上升高度较小, 而细砂、粘土, 由于孔隙直径较小, 毛细水上升高度则较大。 岩石中毛细水上升高度对于研究包气带水运动、大气降水入渗补给地下水、农田灌溉、盐碱地改良、地下水污染及工程建筑地基处理设计与稳定性评价等, 都具有重要意义。 松散岩石的毛细水上升高度测定方法, 有直接观察法和卡明斯基仪法。前者适用于粗砂和中砂, 后者则适用于粉砂和粘土。一、直接观察法该法是将试样装入有刻度的玻璃管中, 管的底部缚有滤网, 并放置于盛水槽中, 直接观测毛细水的上升高度。1、测定装置(图3)铁皮水槽、带刻度

19、玻璃管、玻璃管架。2、测定操作步骤 将内径2 至 3cm, 长80 至 100cm, 两端开口并有刻度的玻璃管一端用滤网包住并用尼纶绳捆紧。 将准备好的粗砂、中砂、细砂、极 图3 砂土毛细水上升高度直接观测装置细砂试样分别用漏斗装入不同玻璃管, 1铜丝网 2透水石 3玻璃管 4砂样 使砂柱高度达到70 80cm即可。 5水槽 6进水管 7溢水管 8支架将装好砂样的玻璃管分別插入玻璃管架, 包滤网一端放入铁皮水槽内, 最后向铁皮水槽内加水, 至玻璃管零刻度线位置, 并始终保持该水位不变。 先按经过5分钟、10分钟、20分钟、30分钟、60分钟的时间间隔观测和记录各管中的毛细水上升高度, 以后每隔

20、数小时观测各管毛细水上升高度一次, 直至稳定为止。同时将观测的结果填入表5。如果毛细水升高的湿润面不平, 则可取其平均值。3、实验数据记录表 表5 直接观测毛细水上升高度实验数据记录表观察次数 观察时间 各种粒度成分砂毛细上升高度(cm)日时分间隔(分)极细砂细 砂 中 砂粗 砂4、实验数据整理 将记录表中数据, 在同一座标纸上分别绘出粗砂、中砂、细砂和极细砂的毛细水上升高度与时间关系曲线。该曲线可用如下经验式表示： Hn = m t 上式中的 n、m, 可利用作图分析方法分别确定。 并可求出其三条曲线的实用经验式。 将上式两边取对数得： lgt = nlgH lgm 图4 砂土的lgt lg

21、H 曲线显然上式为一线性方程, 将所测的t 和H取对数, 然后在双对数纸上作其关系曲线(图4), 其直线的斜率为n, 截距为lgm。取其反对数就可求出m来。其相应经验式也就得出。二、卡明斯基仪测定法 1、原理该法是根据弯液面力能产生一定负压力, 使供水中的静水压力小于外界大气压力。其压差所支持的毛细水柱高度即为被动的毛细力支持的下降水柱高度, 用连通管等压面原理就可进行测定。 2、仪器装置(图5)供水瓶、供水胶管、固定铁架、玻璃岩样管、橡胶塞、滤网、测压管、木支架、排气胶管、标尺、固定板、流量调节阀、供(排)水玻璃管、玻璃三通A、玻璃三通B、U形胶管、固定架、接水桶。 3、测定步骤 将试样装入

22、玻璃岩样管, 对于风干扰动砂土样, 应一边装一边用捣棒捣实,装至约8cm高即可; 对于原状砂土样, 直 图5 卡明斯基仪测定装置接用切土筒削出8cm高试样装入玻璃管, 1供水瓶 2玻璃管 3三通管 4橡胶管周围用蜡密封; 对于粘土样, 则在滤网上 5测压管 6标尺 7管夹、阀 8排气管铺一粗砂缓沖层, 但供水玻璃管口应高于 9橡胶塞 10滤网 11玻璃岩样管缓沖层。最后将试样的岩性、粒径填写在表6。 将供水胶管装上流量调节阀并与供水瓶下排水口相连, 关闭流量调节阀, 向供水瓶加水至2/3容积。 将供水细玻璃管下端口与U形胶管相连, U形胶管另一端与玻璃三通B其中一端口相连, 玻璃三通B另外两端

23、其中一端与测压管下端口相连,另一端与玻璃三通A其中一端口用胶管相连。玻璃三通A另外两端其中一端与供水瓶胶管相连, 另一端与装有流量调节阀并伸进接水桶的排水胶管相连。 关闭排水胶管上流量调节阀, 慢慢开启供水胶管上的流量调节阀向土样供水, 待土样表面出现水膜完全饱和后, 关闭供水胶管上流量调节阀。 缓缓打开排水胶管上流量调节阀, 一边向接水桶内放水， 一边注意观察测压管水位沿标尺的下降情况, 待下降缓慢时, 应减缓排水速率, 直至水柱下降到一定高度停下来, 然后又猛的一跳, 向上快速返回时停止放水, 并记下开始回跳位置读数、测定累计时间一同填写在表6。 本实验应平行做两次以上, 取其平均值作为该

24、样毛细水上升高度, 如果两次实验结果相差太大, 应重新另做。4、实验数据记录表 表6 卡明斯基仪法测定毛细水上升高度实验数据记录表实验次数岩 性粒 径(mm) 测定累计时间毛细水上升高度 (cm)备 注时 分秒 平 均 值三、注意事项1、 试样饱和时，供水速度宜慢，否则容易在试样底部冲成小坑。2、 水位下降速度开始可控制在25cm/min, 最后可减至12cm/min。四、撰写实验报告 包括直接观测法和卡明斯基仪测定法的实验体会和看法。描述负水头法测定过程中值得注意的现象等。分析本次实验后面所留的思考题。 思考题 1、用直接观察法数据做出四种砂样毛细水上升高度与时间关系曲线后, 请指出初期及后

25、期四种砂样的毛细水上升速度自大而小的顺序, 并分析其原因。2、从试样中退出的水是什么形式的水？试样中保留的是什么形式的水？3、如果改测粘土试样, 毛细水上升高度数值是大还是小？ 实习部分实习一、编制潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图一、实习目的1、 熟悉潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图的编制方法。2、初步学会阅读和利用潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图。二、 潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图的编制原则1、 编图前必须掌握本地区水文地质条件(地表水与地下水相互联系状况; 周围山区基岩与平原或盆地松散沉积层的接触及水力联系状况; 区内断裂分布特征及导水性质; 含水层与隔水层产状与分布特征; 降水入渗与

26、蒸发强度等); 地形地貌特征及组成物成因类型。只有充分了解和掌握这些相关资料, 才能正确勾绘出各条潜水等水位线走向。2、选用的地形图底图比例尺, 应大于或等于水文地质观测实际材料图和所编制的潜水等水位线图及水位埋藏深度图。3、将水文地质观测点(井、泉、地表水体水位等)按水文地质勘测规范要求统一编号, 以适当的大小和规定的代表符号投在地形底图上(如图2图例)。4、所选用的水文地质观测点水位必须是同一时间(一般要求最多不超过2天)统测的数据。5、不同比例尺的潜水等水位线图及潜水位埋藏深度图, 应有相应密度或数量的控制点(水文地质观测点)。 若局部地段控制点少于水文地质勘测规范要求, 对于大比例尺(

27、! : 5万)的图件必须在野外现场实测补足观测点; 对于中、小比例尺的图件(1 : 1020万) , 可利用地形地貌、构造、附近观测点水文地质资料进行推测勾绘, 但必须在水文地质报告或有关图例中说明和表示清楚。三、潜水等水位线图和潜水位埋藏深度图绘制方法潜水等水位线图和潜水位埋藏深度图绘制方法很多, 主要是根据观测点水位标高和水位埋深结合地形地貌条件、水文地质条件、地表水体特点凭经验用内插法确定出一定间距的潜水面高程和埋深点, 再用规定标高和埋深厚度段的光滑曲线连接这些点：1、 地形地貌条件的影响潜水地下水位的分布特征主要受地形地貌的控制, 潜水面形态与地表形态基本一致, 不同地貌形态其地下潜

28、水面分布形态和埋深不同。(1)、穹隆或山包地形地下潜水面形态多与其地面相似, 但起伏程度远比地面缓。潜水等水位线呈封闭的环形状, 越向山峰方向等水位线标高值越大, 中心地下水位埋深最大, 越向边缘埋深越小。(2)、坡地与沟谷间梁、塬地形在山坡处潜水面呈倾斜的平缓凸形曲面, 潜水等水位线呈向地形标高降低方向凸出弯曲, 且越向坡顶等水位线标高值越大, 地下潜水位埋藏越深。越向坡脚处等水位线标高值越小, 地下潜水位埋藏越浅, 一些坡脚地方甚至有地下水出露。在沟谷间梁、塬处, 潜水面呈长垣凸形状, 地下潜水等水位线呈封闭的与梁、塬近似的形状。越向梁、塬内部地下潜水位埋深越大, 越向梁、塬边缘地下潜水位

29、埋深越小。 沟底边缘处地下潜水等水位线与梁、塬边缘地形等高线相交, 多发育有下降泉。(3)、大型沟谷地形大型沟谷地带, 地下潜水面坡度比地面坡度缓的多。等水位线呈向地形等高线标高增大方向凸形弯曲, 且越向谷底地下潜水位埋深越浅。(4)、盆地或洼地地形地下潜水面多呈缓锅底状, 等水位线呈近似盆地或洼地形态的封闭环状。越向盆地或洼地边缘, 等水位线标高值越大潜水位埋深亦越大, 越向盆地中心等水位线标高值越小, 潜水位埋深越浅。甚至与地形等高线重合发育有沼泽或湖泊。(5)、洪积扇地形地下潜水面呈缓倾斜的凸形扇状, 扇脊和扇顶部位潜水位埋深大, 边缘处埋深浅。地下潜水等水位线向洪积扇下游方向凸形弯曲,

30、 因扇脊部位沉积物颗粒较粗, 导水性强, 所以等水位线较疏两侧则较密。在洪积扇的扇形相和滞水相沉积接触带地形等高线与潜水等水位线相交, 潜水位埋深为零, 地下水溢出。2、 水文地质条件的影响主要包括隔水边界、供水或透水边界、潜水和承压水相互联系和转换地带以及排泄边界等。(1)、隔水边界常见的有不透水岩层与透水岩层相接触带、大型压性或剪性断裂带、地下分水岭地带等。由于隔水边界无水流通过, 在稳定流场条件下, 隔水边界可看作是一条流线。因此, 其潜水等水位线可垂直隔水边界勾绘。(2)、供水边界或透水边界此类边界常存在于山区基岩与平原或盆地的张性断裂接触带、可溶性灰岩与松散的砂或砂砾石层接触地带以及

31、平原或盆地中湖泊和河流周边附近。其地下潜水等水位线形状由山区基岩风化程度、断裂带破碎状况和地形陡峭情况决定。当透水性能很强两侧水力联系十分密切时, 潜水等水位线则平行该边界走向绘制, 当水力联系不十分密切时则呈一定角度与此边果斜交穿过。(3)、潜水和承压水相互联系或补给地带在平原中部, 由于下伏松散沉积层由许多砂、砂砾石层和粘土、亚粘土或亚砂土层互层构成, 在这些地区的钻孔中揭露的含水层又不止一层, 它们多少存在着一定的越流关系。所以, 在这些井孔中反映的地下潜水位多为混合水位。要在潜水等水位线图上反映出该处的地下水分布特征, 多采用分层止水观测水位。下面各承压含水层水压线可用所附水文地质剖面

32、图表示。(4)、排泄边界在山前平原或盆地内部单独泉排泄点, 地下水等水位线多以该点为中心, 以隔水层为边界呈不对称环带分布。越向补给方向潜水位埋深越大, 越靠近泉点越浅。在沟谷、河谷和平原或盆地边缘常由泉群组成泄流带, 该处潜水等水位线与地形等高线相交, 且沿这些出水点走向分布, 潜水位埋深为零。3、 地表水体条件的影响在河流和湖泊(水库)周围, 不同水文季节地下潜水面分布不同。(1)、河流在丰水期(我国北方为6、7、8、月份)河水通常是补给地下水, 河床附近的地下水位常高于周围的地下水位, 形成长垣状潜水面。 其水流方向一方面向两侧渗流, 另一方面向河流下游方向渗流。因此, 地下潜水等水位线

33、向河流下游凸形弯曲, 越向下游方向潜水等水位线标高值越小。河床位置水位埋深最浅。在枯水期(我国北方为1、2、3月份), 地下水通常补给河水, 河床水面与地下水面相交, 其交线由若干条潜水等水位线组成。由于水流方向一方面向河床泄流, 另一方面向河流下游方向渗流。因此, 地下潜水等水位线向河流下游凹形弯曲。越向下游等水位线标高值越小。沉降平原中部的地上河附近, 地下潜水面分布同丰水期河流。但水位埋深极浅, 许多地方沼泽发育。(2)、湖泊湖泊(水库)水面为流动很小或水力坡度小到可以忽略的地表水体。该水体边界线被看作是定水头, 可用一条封闭的同水体边界重合的环形潜水等水位线表示。若湖水补给地下水, 则

34、潜水等水位线标高向周围依次降低, 若地下水补给湖水, 则潜水等水位线标高向周围依次增高。4、 含水层沉积岩相平原或盆地下伏潜水含水层中, 有时在一定范围存在着不同规模和不同厚度的湖相、河漫滩相的淤泥、粘土和亚粘土透镜体。当地下水流经这些透镜体时, 便会产生绕流, 流线与等水位线均发生变形。因此, 绘制潜水等水位线图前还必须收集第四系等厚线图、第四系钻孔剖面图等资料, 以便能够正确处理。5、 沉陷或塌陷构造我国北方许多山麓平原地区下伏奥陶纪灰岩岩溶水, 上覆第四系松散层。由于煤田开采强疏干, 使下伏石炭、奥陶系中岩溶溶洞呈负压。常常在上覆第四系较薄处产生地面塌陷, 造成地表水和地下潜水通过塌陷天

35、窗补给下面灰岩含水层。因此, 地下潜水等水位线是以这些塌陷为中心呈漏斗状分布。在沉积平原或盆地中, 由于多年过量开采深层地下水, 造成下伏承压含水层孔隙压缩和释压, 地面大面积发生缓慢沉降。因而这些地区的地下潜水等水位线也发生改变, 与该沉降凹陷区形状基本一致, 潜水面呈降落漏斗状, 且越向中心潜水位埋深越大。6、内插法设两个己知水文地质观测孔为孔#1和孔#2, 其水位标高值为H1和H2, 两水文地质观测孔之间的距离为L, 绘潜水等水位线的孔#x点位于两个己知水文地质观测孔之间的连线上, 且距孔1的距离为l1, 水位标高为h, 如图1。则由比例关系可得下式： (H1 H2)(L l1) h =

36、 + H2L 式中：L和l1 距离可用直尺从投在地形底 图1 内插标高示意图图上的两个己知水文地质观测孔之间距离和要绘潜水等水位线那一点孔#x距孔#1之间的距离量得。最后, 在连潜水等水位线之前, 应找出全区地下水位的大致变化规律。先勾绘资料多容易勾绘的线段, 然后加密并处理异常点。绘完后还应详细检查, 对特殊地段孔连线进行反复斟酌处理, 使其尽量符合周围地下水流场规律。四、松散沉积物水文地质剖面编制方法1、将地形图上所标的剖面线与各地形等高线相交点按其标高值以适当比例分别投在该地形图下方对应的座标位置上(该座标垂向代表地形标高, 横向代表剖面线在平面上的沿伸长度)。得到该剖面的地面起伏线。2

37、、将剖面线上或距离最近的代表性钻孔也分别投在该地形图下方座标内对应位置(若钻孔不在剖面线上, 可将其先投影到该剖面线上)。 然后以地面起伏线为起点根据钻孔揭露终孔深度按适当比例向下作延长线段, 表示剖面上孔深。3、 将各个钻孔在不同深度揭露的不同厚度的沉积层, 用规范要求的岩性符号按比例标在各钻孔从地面起伏线处向下延长的线段上。沉积较薄无法标出的沉积层可将成因类型相同的进行合并处理或适当加大垂向标高比例表示, 但不得过分夸大使整个地形起伏失真。4、 根据地表形态、地表水流向、该剖面处地质构造特征用光滑曲线将成因类型和岩性相同的沉积层连接起来。一般延伸方向应越向水流下游越低(除非其间有断层抬升或

38、构造隆起), 中间连不起来的沉积层, 按尖灭或透镜体处理。5、 将各个钻孔揭露的地下潜水位标高值按上述相同比例标在各个钻孔的不同深度位置。最后将各个钻孔水位用光滑虚线连接起来, 即编制出该水文地质剖面图。五、潜水等水位线的判读1、潜水位埋深潜水位埋深是指潜水面到地表的距离。在潜水等水位线图上, 除了利用井、孔上标注的孔口高程和潜水面高程数据之差计算外, 还可依据潜水等水位线和地形等高线相交点的两个标高差值得到。在地下水露头处潜水位埋深为零。2、 潜水面分布特征可依据上述绘制方法中介绍的各种条件下潜水等水位线分布的形态特征和标高值变化规律来进行辩别。3、 潜水与河水补排关系可根据潜水面分布形态与河水面的高差进行判读。当潜水面高于河水面时, 由于潜水渗流速率远远小于河水流速, 河水面处于水槽最底处, 地下潜水向河水排泄。当河水面高于附近潜水面时, 由于河水下渗和向两侧渗透较慢, 河流上游来水较快, 故潜水面上凸呈长垣形状。4、 水文地质特征依据上面绘制方法中介绍的各种水文地质边界条件决定潜水等水位线走向原理, 由潜水等水位线走向和分布形态, 可判断出该流场的隔水边界、透水边界、补给与排泄条件、甚至导水和不导水断层等。 由等水位线反映的地下水流汇集集中范围, 结合该处钻孔揭露的下伏含水层岩性、厚度和分布规模, 隔水层分布状况, 可