根据地下水的埋藏条件,可把地下水分为包气带水、潜水和承压水。
1)包气带水
包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中,包括土壤水、沼泽水、上层滞水等。上层滞水指的是潜水位以上包气带中局部隔水层或弱透水层上积聚的具有自由表面的重力水。包气带水的主要特征是受气候控制,季节性明显,变化大,雨季水量多,旱季水量少,甚至干涸。
2)潜水
潜水指的是埋藏在地表以下,第一个连续隔水层之上,潜水位以下具有自由表面的含水层中的水。潜水主要分布于第四纪松散沉积层中,出露地表的裂隙岩层或岩溶岩层中也有潜水分布。潜水的水面为自由水面,称为潜水面。潜水面上任一点的高程称该点的潜水位,地表至潜水面的距离称潜水的埋藏深度,潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层的厚度。
潜水具有自由水面,为无压水,它只能在重力作用下由潜水位较高处向潜水位较低处流动。潜水面的形状主要受地形控制,基本上与地形一致,但比地形平缓。
潜水的排泄方式有两种:一种是径流到适当地形处,以泉、渗流等形式泄出地表或流入地表水,即径流排泄;另一种是通过包气带或植物蒸发进入大气,即蒸发排泄。潜水受气候影响较大,具有明显的季节性变化特征。潜水易受地面污染的影响。
潜水对建筑物的稳定性和施工均有影响。建筑物的地基最好选在潜水位深的地带或使基础浅埋,尽量避免水下施工。若潜水对施工有危害,宜用排水、降低水位、隔离(包括冻结法)等措施处理。
3)承压水
(1)承压水概念
承压水是指充满在上下两个稳定隔水层之间的含水层中,且水头高出上层隔水层底面的地下水。承压水有上下两个稳定的隔水层,上面的称为隔水顶板,下面的称为隔水底板。顶、底板之间的垂直距离为含水层的厚度。由于地下水限制在两个隔水层之间,因而承压水具有一定压力,特别是含水层透水性越好,压力越大,人工开凿后能自流到地表,称为自流井。承压水不受气候的影响,动态较稳定,不易受污染。
泉水实际上就是承压水的自流井,泉是反映岩层富水性和地下水的分布、类型、补给、径流、排泄条件和变化的一个重要标志。泉水的喷发受气候的因素影响。泉有冷泉和温泉之分,温泉一般是指水温高于30 ℃的泉。
承压水的形成与所在地区的地质构造及沉积条件有密切关系。只要有适宜的地质构造条件,地下水都可形成承压水。形成承压水的地质构造主要是向斜构造和单斜构造。承压含水层直接出露在地面,属潜水,补给靠大气降水。若承压含水层的补给区出露在表面水附近时,补给来源是地面水体;如果承压含水层和潜水含水层有水力联系,潜水便成为补给源。承压水的径流主要决定于补给区与排泄区的高差和两者的距离,及含水层的透水性。
(2)承压水的埋藏类型
承压水的形成主要取决于地质构造。形成承压水的地质构造主要是向斜构造和单斜构造。
①向斜构造。向斜构造是承压水形成和埋藏的最有利的地方。埋藏有承压水的向斜构造又称承压盆地或自流盆地。一个完整的自流盆地一般可分为3个区,即补给区、承压区和排泄区。
补给区含水层在自流盆地边缘出露于地表,它可接受大气降水和地表水的补给,所以称为承压水的补给区。
承压区位于自流盆地的中部,是自流盆地的主体,分布面积较大。承压区的地下水由于承受水头压力,当钻孔打穿隔水层顶板时,地下水即沿钻孔上升至一定高度,这个高度称为承压水位。水头高出地面高程时称正水头;如果地面高程高于承压水位,则地下水位只能上升到地面以下的一定高度,这种压力水头称负水头。
排泄区与承压区相连,高程较低,常位于低洼地区。承压水在此处或向潜水含水层补水,或向流经其上的河流排泄,有时则直接出露地表形成泉水流走。
②单斜构造。单斜构造的形成有两种情况。一种为断块构造,含水层的上部出露地表,为补给区,下部为断层所切,如断层带是透水的,则各含水层将通过断层发生水力联系或通过断层以泉水的形式排泄于地表,成为承压含水层排泄区;如果断层带是隔水的,此时补给区即排泄区,承压区位于另一地段。另一种情况是含水层岩发生相变,含水层的上部出露地表,下部在某一深度处尖灭,含水层的补给区与排泄区一致,而承压区则位于另一地段。
(3)承压水的特征
承压水的重要特征是不具自由水面,并承受一定的静水压力。承压水承受的压力来自补给区的静水压力和上覆地层压力。由于上覆地层压力是恒定的,故承压水压力的变化与补给区水位变化有关。当补给水位上升时,静水压力增大。水对上覆地层的浮托力也随之增大,从而承压水头增大,承压水位上升;反之,补给区水位下降,承压水位随之降低。
承压含水层的分布区与补给区不一致,常常是补给区远小于分布区,一般只通过补给区接受补给,承压水比较稳定,受气候影响较小,不易受地面污染。
承压水对土木工程施工的影响比较大,基础施工与基坑开挖遇到承压水时要采取措施。