打井找水就是看含水層,打井人要搞懂,構(gòu)成含水層的這些條件!
嚴(yán)格地說來,地殼中沒有絕對(duì)不含水的巖石,但又不能說所有巖石都是含水層。要構(gòu)成含水層,首先巖石必須要有一定大小的空隙,這是貯存地下水的前提條件。
若是致密堅(jiān)硬無空隙的巖石,則沒有地下水貯存的空間,自然構(gòu)不成含水層.如果單個(gè)空隙的體積太小,所含的水不受重力支配,那么,在天然條件或鑿井取水時(shí),水都不能自由流出,即給水性太弱,在一般條件下也不能構(gòu)成含水層.例如在無裂隙的粘土或泥巖中,其孔隙中可以含有大量的結(jié)合水,在常壓下不能自由流出,所以一般視為隔水層而不能構(gòu)成含水層。
但含水層與隔水層是相對(duì)的,而不是絕對(duì)的.有些地層在常溫常壓下可視為隔水層.而在地殼深部,據(jù)近來的研究認(rèn)為隨著壓力和溫度的增長(zhǎng),熱運(yùn)動(dòng)能把巖石中的結(jié)合水解脫出來.因此,巖石中所含的自由水(重力水)隨著深度的加大而相對(duì)地增長(zhǎng),同樣,隨著深度加大可使給水性增大.可使隔水層轉(zhuǎn)化為含水層.因而含結(jié)合水為主的粘土層,在常溫常壓下是隔水層,而在地下深處可以轉(zhuǎn)化為含水層。
所以,通常所指的隔水層常??梢苑譃閮深悾阂环N是致密巖石,其中沒有空隙,當(dāng)然既不能含水,也不可能透水,如地殼深部某些致密的結(jié)晶巖與變質(zhì)巖以及成巖作用極完善的致密沉積巖.另一種是孔隙度很大,但孔隙小,孔隙中存在的水絕大部分是結(jié)合水,在常壓下不可能自由排出,也不能透水。

隨著含水層層間越流理論的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)一種具有弱透水性能的第二類隔水層,這種地層在較長(zhǎng)地質(zhì)年代里的水交替中常常扮演十分重要的角色,如海相軟泥水的釋出,常常隨著構(gòu)造沉降使上覆巖層的荷重逐漸增加,從而使海相沉積軟泥中的大量地下水通過弱透水層釋出,進(jìn)入相鄰含水層;
在大量開采地下水的地區(qū),由于區(qū)域性水頭下降,大量地下水也會(huì)通過弱透水層補(bǔ)給越流含水層.目前,我國(guó)水文地質(zhì)界對(duì)于這種具弱透水性能的地層命名尚未統(tǒng)一,有人稱它為弱透水層,也有人稱為半透水層或半含水層.若定義為弱透水層或半透水層,則它易與滲透性較小的堅(jiān)硬巖石(或更明確地稱為非彈性介質(zhì)1?組成的巖石)構(gòu)成的弱透水層相混淆.故我們認(rèn)為在上述那些“同義詞”中采用半含水層這一術(shù)語較為妥當(dāng),而把弱透水層或半透水層用來定義介于第一類隔水層與透水層之間的一種過渡性巖石。
在國(guó)外有關(guān)專業(yè)文獻(xiàn)中,關(guān)于半含水層(Aquitard)的論述是很多的.例如H. E.吉爾在1969年的報(bào)告中提出,從波托馬克-拉里坦-馬戈提含水層系統(tǒng)中開采的水量,實(shí)際上是通過這些半含水層而來的。又如蘇聯(lián)Γ. A.普魯金的資料,摩爾達(dá)維亞中部薩爾馬特(上第三系下部)含水層中的地下淡水儲(chǔ)量,通過開采模擬表明,97%的水是通過厚達(dá)二百米的薩爾馬特粘土層(半含水層)中獲得的。

此外,國(guó)內(nèi)外對(duì)地面沉降的研究也證實(shí)了從半含水層中釋放出許多水來,地面沉降往往是由于大量開采層狀巖系的地下水時(shí),使區(qū)域地下水位劇烈下降,引起一些細(xì)顆粒沉.積物(主要是半含水層)被壓縮,釋放出大量結(jié)合水而產(chǎn)生地面沉降,如我國(guó)上海、天津等地,均有這種現(xiàn)象發(fā)生。美國(guó)加利福尼亞州圣華金河谷以及其他地區(qū)的地面沉降,也認(rèn)為是與從多層含水層系統(tǒng)中取水有關(guān),在威尼斯、日本以及世界其他地方也有類似的情況。
透水層與隔水層之間一般已有一個(gè)被人們公認(rèn)的數(shù)量指標(biāo)——巖石的滲透系數(shù)來區(qū)分它們.這就是凡滲透系數(shù)K小于0.001米/日的巖石,均歸入隔水層,大于或等于這一值者屬透水層。但含水層與非含水層或更進(jìn)一步講,含水層、半含水層與非含水層之間的劃分,至今尚沒有一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)量指標(biāo)。
因?yàn)橛嘘P(guān)水文地質(zhì)條件分析或地下水資源計(jì)算方面的生產(chǎn)課題,一般總要求對(duì)含水層作出數(shù)量上的評(píng)價(jià),在人們的大量生產(chǎn)實(shí)踐中不但對(duì)含水層、非含水層必須進(jìn)行劃分,而且還要求對(duì)含水層作進(jìn)一步分級(jí),如良含水層、弱含水層等就是其中的一種劃分。

還有一種用巖石富水性大小來對(duì)含水層作進(jìn)一步劃分的方案,例如1980年出版的中華人民共和國(guó)水文地質(zhì)圖集就采用了這一方案,并提出了統(tǒng)一的數(shù)量指標(biāo)。對(duì)于松散沉積物組成的平原區(qū)含水層采用以8吋口徑鉆孔的單位涌水量大小來劃分含水層的富水性強(qiáng)弱,其數(shù)量指標(biāo)如下:
富水性極弱的含水層 <1噸/小時(shí)·米
富水性弱的含水層 1—5噸/小時(shí)·米
富水性中等的含水層 5-10噸/小時(shí)·米
富水性強(qiáng)的含水層 10—30噸/小時(shí)·米
富水性極強(qiáng)的含水層 >30噸/小時(shí)·米
對(duì)于由堅(jiān)硬巖石組成的山區(qū),含水層富水性大小采用平水年泉流量常見值大小來劃分:
富水性弱的含水層 <5噸/小時(shí)
富水性中等的含水層 5—30噸/小時(shí)
富水性強(qiáng)的含水層 >30噸/小時(shí)