自流水

自流水是指承壓水頭高於當地地面，開鑿後能自行噴出或溢出地表的地下水。以往也曾將承壓水（包括不具備自流條件的承壓水）通稱為自流水。 承壓水水頭高於隔水頂板，在地形條件適宜時，其天然露頭或經人工鑿井噴出地表，稱為自流水。

自流水的形成與區域地質構造的關係極為密切。它經常發生於向斜層，單斜層、構造盆地以及某些比較複雜的斷裂、裂隙系統，其中分布最廣的為向斜構造。

基本介紹

• 中文名：自流水
• 外文名：artesian water
• 形成條件：取決於地質構造
• 類型：自流斜地和自流盆地兩種類型。
• 發生範圍：向斜層，單斜層、構造盆地等
• 分布範圍：補給區、承壓區，排泄區

概念

自流水是指承壓水位高於當地地面，能自行噴出或溢出地表的地下水。過去，也有把承壓水（包括不具備自流條件的承壓水）通稱為自流水的。

內容

自流水的名稱是從法國的Aptya省得來的。過去認為自流水與向斜層狀構造有關，這種構造與巴黎盆地構造相似、事實上，自流水形成的條件可能是各式各樣的。常常可以在撓曲狀或者不對稱單斜的岩層中發現自流水。在很多地區自流水都是存在於複雜的裂隙和斷裂系統中。所有這一切都說明，要得到關於自流水產狀條件的正確觀念，必須詳細研究當地的地質構造和地質史。

自流水的壓力是由於岩層的彎曲產生的，水在含水層中像在導管里一樣，在具有壓力情況下液柱力圖使它們的液面相互平衡。有些地方的地下水擠在兩個不透水層之間，形似狹長的獨木船。水往上往下都沒有出路，也不能向外流走，這裡的水從兩頭源源不斷地滲透下來，形成強大的擠動壓力，水緊緊地頂托著上面的不透水層。如果這種地下水露出的位置與地表接連成一線，那么，地表就造成水位上升的現象。如果地表低於這個水位，地表里的岩層若有裂隙，便形成強大的噴泉，或從鑽井中流走。有些地方的承壓水在含水層的一端進，另一端出，水在進入這一段之前是自由自在的，但是進了這一段後便成了自流水，水流出這一段以後，又不受約束了，恢復了它的自由。

自流水和潛水埋藏不同的地方：不僅在自流水的下面是一個隔水層，而且在自流水的上面也存在著一個完整的隔水層。在這兩個隔水層之間的整個透水層中，就充滿了自流水。下部的不透水層稱底板，上部的不透水層叫頂板。頂板至底板的垂直距離為含水層的厚度。由承壓水位至含水層頂板的距離稱為水頭。

因為自流水是承壓的，打井時遇到了自流水，井中水位會有上升的現象，並要到一定的高度才會停止，該水位就稱承壓水位。在情況適合時，水位甚至會高出地面，形成井的自噴現象。一般來說，地面以下從第二層水往下的深層水都是自流水。自流水因為有隔水層和地面隔著，因此它對氣候的反應不及潛水，一年中水位等的變化也較小。自流水是很好的供水源泉，它有上部隔水層擋著，不及潛水容易受污染，動態的變化也較小，特別是當承壓水位高出地面時，打井後井裡的水就會自動流出地面。這對取水、灌溉的意義很大。另外在礦坑裡，基本能夠遇到深部的自流水，因此自流水是具有很大的實際意義的。

形成原因

自流水的形成與區域地質構造的關係極為密切。它經常發生於向斜層，單斜層、構造盆地以及某些比較複雜的斷裂、裂隙系統，其中分布最廣的為向斜構造。在向斜中含水層的分布範圍可分為補給區、承壓區，排泄區。補給區與排泄區是分布在較高的邊緣部分，前者透水層直接出露於地表，地形上位於較高的地段，後者地形上位於較低的地段。大氣降水、地表水從補給區滲入，流經有隔水層覆蓋的承壓區，而在排泄區排出。介於補給區與排泄區之間的為承壓區。

由於自流水含水層具有隔水的頂板，大部分地區不能直接接受降水的補給，因此，它的補給區、逕流區和排泄區分布也不一致。

自流水含水層的補給區直接出露地表，地勢較高，多半是降水補給，只有當補給區有河流通過時，才有可能發生地表水補給。當潛水與自流水發生聯繫，潛水位高於承壓水位時，潛水也可以補給自流水。

一個地區可能有兩層或幾層自流水，而互相之間又連通，也可以由水頭高的自流水補給水頭低的自流水。在有自流水分布的廣大地區，含水層的上部有隔水層存在時，地下水都是受壓的，不具有自由水面，它的運動是由靜水壓力造成的。地下水的運動主要取決於含水層的透水性及補給區與排泄區的高差。

自流水含水層的上部為隔水頂板覆蓋，蒸發作用很小，以水平排泄為主。當含水層為流水或斷層切割時，則以泉的形式泄出地表。如果在排泄區有潛水存在，而且承壓水位高於潛水位時，也可以補給潛水。

類型

自流水的形成，主要取決於地質構造，不同的構造形態決定了自流水的埋藏條件，一般分自流斜地和自流盆地兩種類型。

①自流盆地：地球表層岩石，受地殼運動的擠壓，形成一些向斜構造，這些向斜構造往往就是自流水形成最有利的地方。盆地的構造形態，含水層的岩性，都影響著自流水的水量、水質和補給、排泄條件。補給區分布面積大，含水層透水性好，自流盆地水量就比較豐富、穩定。當自流盆地的補給區與排泄區高度相近時，則水的循環比較慢，水質不好。

②自流斜地。單斜的自流含水層稱自流斜地。它有兩種情況，一種是斷裂運動造成的自流斜地，即原來連續的含水層，經過構造運動，使其失去連續性，而與不透水岩石相接觸，造成一側出露地表，成為補給區，另一側當斷層為張性時，成為排泄區。另一種情況是含水層岩性發生變化，透水的一端出露地表接受補給，另一端在某一深處尖滅。或含水層為不導水壓性斷層切斷，其補給量若超過含水層所能容納的水量，勢必在含水層出露地帶較低的地區溢出，成為排泄區，其餘地帶均為承壓區。有承壓水分布的山前傾斜平原，也是自流斜地。

套用

1、阿拉爾盆地位於“聚寶盆”之稱的青海柴達木盆地的西北部，是青海省石油、天燃氣開發基地和鹽化、石棉等工業發展基地，盆地中賦存的地下水資源極為珍貴，是該地區社會經濟發展，尤其是石油化工、鹽化、石棉等工業發展的重要保障。從上世紀五十年代起青海石油部門就在荒無人煙的阿拉爾盆地開展地質工作，並開始開發利用盆地中優質的高壓自流(淡)水資源，但對全盆地的水資源和逐漸開發形成的阿拉爾水源地從未進行過專項水文地質勘查和勘探，加之阿拉爾水源地自流水水頭壓力高(高出地面50~60m)，湧水量大，上部淺層又是鹹水，其鑿井及成井難度極大，不合理的開採還會引發區域地下水位下降，深部淡水資源鹹化，可利用資源枯等環境水文地質問題。因此，對阿拉爾盆地高壓自流水賦存特徵進行研究，並切合實際的選擇可行的資源評價方法對其進行資源評價，提出科學合理的開採量和開採方式，提供當地部門參考使用，是十分必要的。

2、地熱資源開發利用將是人類能源利用的新領域，地熱勘探過程中必將進行地熱井的鑽掘。需要對達不到設計要求高壓自流地熱井，必須經行封井工程，以免次生災害的發生。以高壓自流西寧盆地R1號地熱井為例，採用高壓分段注漿封井工藝，一次性成功。通過本次封井，總結出一套完整封井工藝，可在西寧地區地熱或高壓自流水勘探孔封孔時予以借鑑。