村口打井,钻到 12 米见水,停钻后再量,水面却爬到了 7 米。这口井穿过的不是自由水面,而是被隔水顶板压住的水。见水深度与稳定水位不重合,是野外区分潜水与承压水最直接的一条线索。
见水深度与静止水位差出一截,这口井穿到的是承压水
钻进中第一次见到的水面叫初见水位,停钻稳定后的水面叫静止水位。潜水含水层顶部没有封闭,两者相差通常不到 0.5 米,差值来自钻进时的水跃。差出 2 米以上,且稳定水位高于初见水位,就该按承压水记录。
承压水充满于上下两个隔水层之间,水位由上游补给区的高程控制。测压水位高出含水层顶板的那一段叫承压水头。水头超过 3 米,水源多半来自远处高地,而不是井旁的降雨入渗,这是本文判断。
有没有一层连续黏土,决定水面是自由的还是被封住
潜水是第一个稳定隔水层以上的水,水面就是潜水面,承受大气压力,随季节自由升降。承压水上面多一层连续黏土或泥岩,厚两米到十米就能封住下伏砂砾层,水被顶板压住,不能自由升降。
顶板是否连续,要看邻近的井与自然剖面。同一层黏土在一公里内都能见到,才算连续;只在一口井里出现,多半是透镜体,封不住水。河岸陡壁、取土坑、路堑是看这层黏土最好的窗口,注意它有没有被砂砾切断。
年水位变幅与水温,是两条最硬的旁证
潜水面直接接受降雨与蒸发,年变幅常见 1–3 米,干旱区更大;承压水位由远处的补给区控制,年变幅多在 1 米以内。同一片地方量三五口井,变幅整齐地小,说明测的是同一个承压含水层。
水温更稳。潜水水温接近当地年平均气温,埋深超过十米后年变化已不明显;承压水循环路径长,埋深每增加 100 米水温约升 3 度,出水常比气温高出数度。冬天井口冒白汽、夏天摸着发凉,是深循环的旁证,但要先排除水泵与管道的影响。
上层滞水与层间水,最容易被认成这两种
上层滞水悬在包气带内的局部隔水透镜体上,范围只有几十米到几百米,雨季有水、旱季干涸,水位随降雨当天就涨。它看起来像潜水,但含水层底面是局部的,井一加深就消失。
层间水夹在两个隔水层之间却未充满,仍有自由水面,水位随补给升降。它介于两者之间,单看水位判不出来,要看含水层是否被水充满:充满且顶板连续才算承压水,未充满只能记为层间无压水。
关键数据
下列数值为常见范围,量水位要在停抽或停钻一天以后进行,读数精确到厘米。单井数据只能提出倾向,同一含水层要有三口以上井的同步水位才能定案。
- 潜水初见水位与静止水位之差一般小于 0.5 米
- 承压水静止水位可高出初见水位 2–30 米
- 隔水顶板厚 2–10 米即可封存承压水
- 潜水位年变幅 1–3 米,干旱区更大
- 承压水位年变幅多在 1 米以内
- 地温梯度平均每 100 米升温 3 度
- 自流井的测压水位高出地面 0.5–5 米
边界:顶板缺失与混合开采会让判断失效
顶板被断层错断或被人为揭穿,承压水会漏失,水位掉到顶板以下,此时它表现得和潜水一样。同一口井上部下花管、下部裸孔,两种水混在一起,量到的水位是混合水位,不能代表任何一层。
另一处边界是时间。丰水期承压水位也会抬升,与潜水位接近,枯水期差距才明显。比较两类水最好选在枯水期末,同一周内完成测量;跨季数据放在一起比,结论会反过来。
参考文献
- 王大纯, 张人权, 史毅虹, 等.《水文地质学基础》. 地质出版社, 1995. —— 含水层分类与承压水头。
- 沈照理 主编.《水文地球化学基础》. 地质出版社, 1993. —— 地下水的水温与化学成分。
- Freeze R A, Cherry J A. Groundwater. Prentice-Hall, 1979. —— 潜水面与测压水头。