基本介紹
- 中文名：自流含水層
- 外文名：Artesian aquifer
- 又稱：承壓含水層
- 定義：被水飽和夾在隔水層間的含水層
- 套用：研究井孔水位對地殼應力的應變
- 所屬學科：水文學
簡介,分類,潛水含水層,承壓含水層,
簡介
當水滲透進入含水層，且往下坡方向流動時，下層便會受到壓力。造成壓力的原因是上層大量的水壓在下層的水上。這種情況與潛水員在深海潛水的情況一樣，越向深處潛水，受到的壓力就越大。含水層系統的壓力狀況可用圖示的U形管壓力計來說明。當管內沒有壓力時，管內兩端的水會處在相同的高度。如果左邊管子向上升，則該管內所增加的水壓，將使右邊管子裡的水位升高，直至管兩端的水位再次相同。如果右管被封住，則右管里的水當然不能升到相同的高度。然而，在右管的封口處，該點水壓將會增加，此壓力由左邊管子裡的高水位引起。
如果地下水層的上、下層都是如同液壓計的管壁的不透水層，則水就被限制在其中，形成特殊的地下水系統。不透水層稱為限制層（confining layers）。有時也用其他名稱來表示這一層。如果該層根本就不透水，則稱為不透水層（aquiclude）。如果該層比含水層不易透水，但並不是完全不透水，則稱為弱透水層（aquitards）。位於不透水層之間的含水層稱為限制含水層（confined aquifer）。如果含水層中的水受到壓力，則稱為自流含水層（artesianaquifer）。“artesian”這一名稱源自法國Artois（拉丁文為Artesium）省的地名，在羅馬時期，這個地方的井水會自動流到地面來。
在限制層和地面相交的地方，水會進入自流含水層。這些地帶往往位於地質的隆起處（uplift）。這些暴露在地表的地下水層稱為回注區（recharge area）。自流含水層受壓的原理與受壓的壓力計是相同的。因為回注區的高度高於上層不透水層底部的高度，所以不透水層上面水的高度將在含水層中產生壓力。回注區與上層不透水層底部之間的垂直距離越大，水位的高度就越高，所造成的壓力也越大。
分類
根據地質條件，有兩種基本類型的含水層。
潛水含水層
這類含水層的水面處於大氣壓力之下，它在地面以下的深度通常隨著地貌條件而不同。潛水含水層通常由降水補給或由其上覆或下伏含水層（滲漏含水層）的越流補給。排泄區由地貌條件決定，一般不太明顯。地下水流為層流。
對於飽水厚度b的積分，則得到非均質、各向異性介質中二維水流的基本方程式：
承壓含水層
承壓含水層即自流含水層。這類含水層被封閉在兩個相對不透水層之間，因此其中的地下水所承受的靜水壓大於大氣壓。這種類型含水層的補給來自其裸露處的降水和其上覆及下伏含水層（承壓漏含水層）的越流。其排泄區取決於地質和水文地質條件。地下水流也是層流。
對於含水層厚度的積分，並加上源/匯點項和越流項，則得到以下二維水流表達式：
