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常用的水文地质参数
(1)孔隙度与有效孔隙度。
松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗粒集合体之间的空隙,称为孔 隙。岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地下水能力大小的重要因素。孔隙体积的多少可用孔隙度表示。孔隙度是指某一体积岩石(包括孔隙在内)中孔隙体积所占 的比例。
若以〃表示岩石的孔隙度,F表示包括孔隙在内的岩石体积,表示岩石中孔 隙的体积,贝IJ:
n = &xlOO% (3-24)
V
孔隙度是一个比值,可用小数或百分数表示。
孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况,另外颗粒形状及胶结充填 情况也影响孔隙度。对于黏性土,结构及次生孔隙常是影响孔隙度的重要因素。岩石孔隙是地下水储存场所和运动通道。孔隙的多少、大小、形状、连通情况和分布 规律,对地下水的分布和运动具有重要影响。
表3-16列出自然界中主要松散岩石孔隙度的参考数值。
表3-16主要松散岩石孔隙度的参考数值
岩石名称 |
砾石 |
砂 |
粉砂 |
黏土 |
孔隙度变化区间 |
25% ?40% |
25% ?50% |
35% ?50% |
40% ?70% |
由于多孔介质中并非所有的孔隙都是连通的,于是人们提出了有效孔隙度的概
念。有效孔隙度为重力水流动的孔隙体积(不包括结合水占据的空间)与岩石体积之比。显然,有效孔隙度小于孔隙度。
(2)给水度与贮水系数。
若使潜水地下水面下降,则下降范围内饱水岩石及相应的支持毛细水带中的 水,将因重力作用而下移并部分地从原先赋存的空隙中释出。我们把地下水位下降 一个单位深度,从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体,在重力作用下释出的水的体积,称为给水度,用//表示。
对于均质的松散岩石,给水度的大小与岩性、初始地下水位埋藏深度以及地下水位下降速率等因素有关。表3-17给出了常见松散岩石的给水度。
表3-17常见松散岩石的给水度 单位:%
岩性 |
最大 |
最小 |
平均 |
黏土 |
5 |
0 |
2 |
亚黏土 |
12 |
3 |
7 |
粉砂 |
19 |
3 |
18 |
细砂 |
28 |
10 |
21 |
中砂 |
32 |
15 |
26 |
粗砂 |
35 |
20 |
27 |
砾砂 |
35 |
20 |
25 |
细砾 |
35 |
21 |
25 |
中砾 |
26 |
13 |
23 |
粗砾 |
26 |
12 |
21 |
对于承压含水层,我们可以比照潜水含水层给水度定义其贮水系数。
承压含水层的贮水系数(S)是指其测压水位下降(或上升)一个单位深度, 单位水平面积含水层释出(或储存)的水的体积。
我们可以看出,在形式上,潜水含水层的给水度与承压含水层的贮水系数非常 相似,但是在释出(或储存)水的机理方面是很不相同的。水位下降时潜水含水层所释出的水来自部分空隙的排水。而测压水位下降时承压含水层所释出的水来自含 水层体积的膨胀及含水介质的压密(从而与承压含水层厚度有关)。显然,测压水 位下降时承压含水层以此种形式释出的水,远较潜水含水层水位下降时释出的为 小。承压含水层的贮水系数一般为0.005?0.000 05 (Freez and Cherry, 1979),常 较潜水含水层小1?3个数量级。由此不难理解,开采承压含水层往往会形成大面积测压水位大幅度下降。
(3)渗透系数。
岩石的透水性是指岩石允许水透过的能力。表征岩石透水性的定量指标是渗透
系数,一般?用m/d或cm/s为单位。
渗透系数又称水力传导系数。在各向同性介质中,它定义为单位水力梯度下的 单位流量,表示流体通过孔隙骨架的难易程度。在各向异性介质中,渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大,岩石透水性愈强。
渗透系数尤是综合反映岩石渗透能力的一个指标。影响渗透系数大小的因素很多,主要取决于介质颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的黏滞性等。不过,在 实际工作中,由于不同地区地下水的黏性差别并不大,在研究地下水流动规律时, 常常可以忽略地下水的黏性,即认为渗透系数只与含水层介质的性质有关,使得问题简单化。要建立计算渗透系数欠的精确理论公式比较困难,通常可通过试验方法 (包括实验室测定法和现场测定法)或经验估算法来确定尤值。表3-18给出了松散 岩石渗透系数的参考值。