水文地质学基础 3.空隙与水.ppt

容水度（ Storativity ） 概念 容水度（ω）：指岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。 影响容水度的因素 容水度的大小取决于岩土空隙的多少; 孔隙度n与容水度ω的关系 一般有： n = ω； 对于膨胀性粘土，充水后体积扩大，容水度可大于孔隙度。 含水量（?Water/Moisture content） 它是描述地下岩土实际含水状况的参数。 含水量的度量指标 重量含水量Wg 松散岩石孔隙中所含水的重量Gw与干燥岩石重量GS的比值。 Wg = Gw/ GS×100% 体积含水量WV 松散岩石孔隙中所含水的体积Vw与包括孔隙在内的岩石体积 V的比值。 WV = Vw/ V×100% 当水的比重为1，岩石的干容重为γa时： WV = γa﹒Wg 饱和含水量Ws 孔隙充分饱水时的含水量，=容水度。 饱和差 饱和含水量与实际含水量之间的差值。 饱和度 实际含水量与饱和含水量之比。 体积含水量： 饱和含水量： 饱和度： a：骨架； b：水分；c：气体； 称重烘干法（重量含水量） 中子仪 时域反射仪TDR MP406 石膏块 土壤含水量的测定方法 中子仪（neutral probe） 原理：应用氢原子对中子的慢化效应测定土壤含水量。 组成:中子源、慢中子检测器、计数器、电源等部分组成。 优点: 可以测量土壤从干燥至饱和范围内全部含水量; 原位测量土壤含水量; 可以测量任意土壤类型中沿土壤剖面不同深度的土壤含水量; 方法简便易行。 缺点: 中子仪测量土壤含水量是以中子源为球心的一个球体范围内土体含水量的平均值,受影响球半径的限制,表层30cm难以得到正确的测量值; 需要建立适合于当地使用的中子仪标定方程; 放射源 时域反射仪TDR（土壤水分测量Trase系统） TDR系统使用时域反射原理(基于电磁脉冲信号沿探针在土壤中反射时间的长短,反射时间长短与介质中的水分含量有关)，精确测量土壤的体积含水量。 可同时监测多达256个不同位置和不同深度的测点，表层探头长15cm-70cm。 TRASE的精度高达2％。 TRASE已经应用在工业、农业、建筑业、水利等领域中，用于测量不同介质的含水量。 精密土壤水分探头(MP406) 通过测量电介质常数的变化并转换为与土壤含水量成比例的毫伏信号，可测量土壤体积含水量； 测量土壤含水量简单、快捷、经济。测量土壤容积含水量精度达2％—5％； MP-406使用简单，将探头插入土壤，按动表头按键即可直接读出土壤含水量。 MP-406还可测量不同介质的含水量，如测量粮食行业粉状或颗粒状介质、建筑行业中搅拌料的水分。 MP—406特征：受土壤含盐量影响小；易于对特殊土壤进行标定，内置适合于大多数土壤类型的标定曲线；探头全封闭设计，可埋入土壤使用可接数据采集器进行定点观测。 石膏块（ gypsum blocks） 通过测量石膏块内两个电极间的电阻来显示含水量； 石膏块永久埋入土壤，寿命3-5年； 适于干燥土壤环境； 测量范围：3-100kpa。 概念 给水度（μ）：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与疏干体积的比值。 给水度（Specific Yield） 当水位下降时，土层孔隙中是否所有的水都流出来？ 释出的是什么水?在土层中保留的又是什么形式的水？ 影响给水度大小的因素（均质松散岩石） 岩性 主要表现为空隙的大小和多少，孔隙的大小犹为显著。 初始地下水位埋深 当埋深大于最大毛细上升高度时,土层给水度不发生变化（为定值），μ→μ理。 当埋深小于最大毛细上升高度时，地下水位下降后，重力水的一部分转化为支持毛细水而保留于地下水面之上，从而使给水度偏小。 岩性 亚粘土 粉砂 细砂 粗砂 细砾 粗砾 给水度 7 18 21 27 25 22 常见松散岩石的给水度（%） 思考题：为什么上表中的给水度先变大后变小？ 地下水位降速 重力释水滞后于水位下降，释水滞后，而导致的释水减量。 当水位速降时，大孔道优先释水，空气进入，使得小孔道的水形成悬挂毛细水而不能释出，故降速愈快，给水度偏小。 下降快μμ理、下降慢μ→μ理； ？上粗下细？ 土层的结构 层状土层（上细下粗）的给水度小于均质土层的给水度; 细粒中的水以悬挂毛细水形式滞留而不释出。 给水度小结 孔隙大小和多少都对μ 有影响，而孔隙的大小犹为显著; 均质土，当地下水位初始埋深大于最大毛细上升高度，降速缓慢， μ→μ理； 初始埋深小于最大毛细上升高度时，埋深愈浅，μ↓； 水位降速愈快，μ↓； 一般而言，层状土(上细下粗)μ小于均质土。 持水度（Specific Retention） 概念 持水度（Sr）：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙