什么是含水層、隔水層、弱透水層？

0159水利工程2021-07-15 10:51:27

地殼淺部分布有不同巖性的巖石，或者說有不同空隙類型的多孔介質，它們賦存、給出和透過地下水的能力有明顯的差異，在地下水科學的理論研究和供水、排水等的實際應用中有必要對其進行分類。巖層按透水性(滲透性)通常分為透水層和不透水層，透水層包括含水層和弱透水層；不透水層通常是隔水層。

含水層是指在一般的野外條件下能夠給出和透過相當數(shù)量的水的巖層。隔水層則是在一般的野外條件下不能給出和透過水，或者給出和透過很少水量的巖層。具有良好給水性和透水性的巖層是透水層。透水層有時是不飽水的，含水層是飽水的透水層。既不含水也不允許水透過的巖層稱為不透水層。即使由于持水性良好而含水但給水性和透水性很差的巖層也是隔水層。

構成含水層的巖層應具備的條件包括：①空隙(孔隙、裂隙或溶穴)發(fā)育；②有一定的空間規(guī)模(厚度與展布面積)和儲集地下水的條件(地質和地形條件)；③具有良好的給水能力和透水能力。

粗大顆粒的孔隙介質如卵石、礫石、砂可以構成良好的含水層。巖溶化的碳酸鹽巖(石灰?guī)r和白云巖)是良好的含水層?；鹕綆r(如玄武巖、流紋巖、凝灰?guī)r)孔隙性變化大，含有氣孔和發(fā)育垂直節(jié)理的火山巖可以構成含水層。

這是世界上最活躍的活火山——美國夏威夷的基拉韋厄火山冷疑的巖漿。溢出的熾熱火紅色熔巖流已經變成黑色，在公路上停止流動并冷卻固結。于是，人們只能在此立牌“此路不通”。這些熔巖流在冷卻過程中因收縮而產生很多裂縫，形成的破碎巖漿巖也可以成為含水層。

堅硬的沉積巖如砂巖、礫巖雖然由于固結其原生孔隙不發(fā)育，但如果裂隙發(fā)育則可以構成含水層。侵入巖(如花崗巖、閃長巖)只有裂隙發(fā)育的部位可以構成局部含水層。變質巖(如片巖、片麻巖、石英巖)在淺部風化帶發(fā)育密集的裂隙時可以構成局部含水層。

我國北方的寒武奧陶系碳酸鹽巖含水層，美國的Florida石灰?guī)r含水層和Dakota砂巖含水層，都是當?shù)刂匾暮畬酉吗ね劣捎诳紫逗苄?，給水和透水能力極差，一般被認為是隔水層。泥巖、頁巖及泥灰?guī)r通常是隔水層。裂隙不發(fā)育的致密結晶巖，例如侵入巖、火山巖和變質巖，也被認為是隔水層。

含水層和隔水層之間并沒有截然的界限，在一定條件下可以相互轉化。在不同情況下，人們所定義的含水層和隔水層可以是變化的。巖性相同、滲透性完全一樣的巖層，在某些地方可以認為是隔水層，而在另一些地方可以認為是含水層。

在我國北方黃土高原分布較廣的黃土主要是一種亞黏土，在我國南方數(shù)省廣泛分布有紅層(主要為紅色的砂巖、泥質砂巖和砂質泥巖、泥巖)，它們的給水性和透水性均很差，對于需水量很大的地區(qū)不能滿足供水的需要，可視為隔水層，但在其他水源缺乏、需水量又不大的地區(qū)，黃土和紅層也可以看作是含水層巖性相同、滲透性一樣的巖層。

實際上，在地殼淺部很少有絕對不發(fā)生滲透的巖層，在過去很長時間內人們認為是不透水不釋水的某些巖層，在一定的野外條件或人為條件下也能透過一定數(shù)量的水，可以歸為弱透水層。

弱透水層是指透水性相當差，但在水頭差作用下通過越流可交換較大水量的巖層。嚴格地說，自然界沒有絕對不發(fā)生滲透的巖層，只不過滲透性特別低而已。從這個角度上說，巖層是否透水還取決于時間尺度。粘土、重亞粘土等，是典型的弱透水層。

弱透水層的重要性隨著研究問題的目的性、時間尺度和開采條件的變化而越來越受到人們的重視。在分析石油、天然氣二次運移這種時間尺度很大和核廢物處置選址時，即使是滲透性極差的巖層，也不能忽視巖層的滲透性能。我國煤層的上部或下部往往存在含水層，而煤層的頂、底板一般為頁巖和粉砂巖隔水層，在天然條件下隔水層將采煤層與含水層阻隔，但在煤層開采條件下存在巨大水頭差，隔水層會變?yōu)槿跬杆畬由踔辆植孔兂赏杆畬?，使含水層中的地下水涌向礦井，所以必須對含水層進行疏干排水才能保證煤礦的安全開采。

含水層水層巖層