自流含水层

根据地质条件，有两种基本类型的含水层。

自流含水层潜水含水层

这类含水层的水面处于大气压力之下，它在地面以下的深度通常随着地貌条件而不同。潜水含水层通常由降水补给或由其上覆或下伏含水层（渗漏含水层）的越流补给。排泄区由地貌条件决定，一般不太明显。地下水流为层流。

对于饱水厚度b的积分，则得到非均质、各向异性介质中二维水流的基本方程式：

自流含水层承压含水层

承压含水层即自流含水层。这类含水层被封闭在两个相对不透水层之间，因此其中的地下水所承受的静水压大于大气压。这种类型含水层的补给来自其裸露处的降水和其上覆及下伏含水层（承压漏含水层）的越流。其排泄区取决于地质和水文地质条件。地下水流也是层流。

对于含水层厚度的积分，并加上源/汇点项和越流项，则得到以下二维水流表达式：

当水渗透进入含水层，且往下坡方向流动时，下层便会受到压力。造成压力的原因是上层大量的水压在下层的水上。这种情况与潜水员在深海潜水的情况一样，越向深处潜水，受到的压力就越大。含水层系统的压力状况可用图示的U形管压力计来说明。当管内没有压力时，管内两端的水会处在相同的高度。如果左边管子向上升，则该管内所增加的水压，将使右边管子里的水位升高，直至管两端的水位再次相同。如果右管被封住，则右管里的水当然不能升到相同的高度。然而，在右管的封口处，该点水压将会增加，此压力由左边管子里的高水位引起。

如果地下水层的上、下层都是如同液压计的管壁的不透水层，则水就被限制在其中，形成特殊的地下水系统。不透水层称为限制层（confining layers）。有时也用其他名称来表示这一层。如果该层根本就不透水，则称为不透水层（aquiclude）。如果该层比含水层不易透水，但并不是完全不透水，则称为弱透水层（aquitards）。位于不透水层之间的含水层称为限制含水层（confined aquifer）。如果含水层中的水受到压力，则称为自流含水层（artesianaquifer）。“artesian”这一名称源自法国Artois（拉丁文为Artesium）省的地名，在罗马时期，这个地方的井水会自动流到地面来。

在限制层和地面相交的地方，水会进入自流含水层。这些地带往往位于地质的隆起处（uplift）。这些暴露在地表的地下水层称为回注区（recharge area）。自流含水层受压的原理与受压的压力计是相同的。因为回注区的高度高于上层不透水层底部的高度，所以不透水层上面水的高度将在含水层中产生压力。回注区与上层不透水层底部之间的垂直距离越大，水位的高度就越高，所造成的压力也越大。

受压含水层的形成主要取决于地质构造，最适合的地质构造是向斜构造或单斜构造。前者称为承压盆地，后者称为承压斜地。

受压含水层承压盆地

贮存承压水的向斜构造称承压盆地或自流盆地。每个承压盆地都有补给区、承压区和排泄区。

受压含水层承压斜地

储存承压水的单斜构造称为承压斜地又称为自流斜地。2100433B

某些情况下，某些地段的潜水与自流水能连接在一起，可以有以下三种情况：

受压含水层潜水水位高于自流水受压水位

潜水水位高于自流水受压水位，因此潜水往自流水方面流动和补给自流水。

受压含水层潜水水位与自流水受压水位一致

潜水的水位和自流水的受压水位一致，彼此相连接。

受压含水层潜水水位低于自流水受压水位

潜水的正常水位低于自流水的受压水位，自流水流入潜水和补给潜水。

自流水的形成，主要取决于地质构造，不同的构造形态决定了自流水的埋藏条件，一般分自流斜地和自流盆地两种类型。

①自流盆地：地球表层岩石，受地壳运动的挤压，形成一些向斜构造，这些向斜构造往往就是自流水形成最有利的地方。盆地的构造形态，含水层的岩性，都影响着自流水的水量、水质和补给、排泄条件。补给区分布面积大，含水层透水性好，自流盆地水量就比较丰富、稳定。当自流盆地的补给区与排泄区高度相近时，则水的循环比较慢，水质不好。

②自流斜地。单斜的自流含水层称自流斜地。它有两种情况，一种是断裂运动造成的自流斜地，即原来连续的含水层，经过构造运动，使其失去连续性，而与不透水岩石相接触，造成一侧出露地表，成为补给区，另一侧当断层为张性时，成为排泄区。另一种情况是含水层岩性发生变化，透水的一端出露地表接受补给，另一端在某一深处尖灭。或含水层为不导水压性断层切断，其补给量若超过含水层所能容纳的水量，势必在含水层出露地带较低的地区溢出，成为排泄区，其余地带均为承压区。有承压水分布的山前倾斜平原，也是自流斜地。