自流水

自流水的形成与区域地质构造的关系极为密切。它经常发生于向斜层，单斜层、构造盆地以及某些比较复杂的断裂、裂隙系统，其中分布最广的为向斜构造。在向斜中含水层的分布范围可分为补给区、承压区，排泄区。补给区与排泄区是分布在较高的边缘部分，前者透水层直接出露于地表，地形上位于较高的地段，后者地形上位于较低的地段。大气降水、地表水从补给区渗入，流经有隔水层覆盖的承压区，而在排泄区排出。介于补给区与排泄区之间的为承压区。

由于自流水含水层具有隔水的顶板，大部分地区不能直接接受降水的补给，因此，它的补给区、迳流区和排泄区分布也不一致。

自流水含水层的补给区直接出露地表，地势较高，多半是降水补给，只有当补给区有河流通过时，才有可能发生地表水补给。当潜水与自流水发生联系，潜水位高于承压水位时，潜水也可以补给自流水。

一个地区可能有两层或几层自流水，而互相之间又连通，也可以由水头高的自流水补给水头低的自流水。在有自流水分布的广大地区，含水层的上部有隔水层存在时，地下水都是受压的，不具有自由水面，它的运动是由静水压力造成的。地下水的运动主要取决于含水层的透水性及补给区与排泄区的高差。

自流水含水层的上部为隔水顶板覆盖，蒸发作用很小，以水平排泄为主。当含水层为流水或断层切割时，则以泉的形式泄出地表。如果在排泄区有潜水存在，而且承压水位高于潜水位时，也可以补给潜水。

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。

自流水是指承压水位高于当地地面，能自行喷出或溢出地表的地下水。过去，也有把承压水（包括不具备自流条件的承压水）通称为自流水的。

自流水的名称是从法国的Aptya省得来的。过去认为自流水与向斜层状构造有关，这种构造与巴黎盆地构造相似、事实上，自流水形成的条件可能是各式各样的。常常可以在挠曲状或者不对称单斜的岩层中发现自流水。在很多地区自流水都是存在于复杂的裂隙和断裂系统中。所有这一切都说明，要得到关于自流水产状条件的正确观念，必须详细研究当地的地质构造和地质史。

自流水的压力是由于岩层的弯曲产生的，水在含水层中像在导管里一样，在具有压力情况下液柱力图使它们的液面相互平衡。有些地方的地下水挤在两个不透水层之间，形似狭长的独木船。水往上往下都没有出路，也不能向外流走，这里的水从两头源源不断地渗透下来，形成强大的挤动压力，水紧紧地顶托着上面的不透水层。如果这种地下水露出的位置与地表接连成一线，那么，地表就造成水位上升的现象。如果地表低于这个水位，地表里的岩层若有裂隙，便形成强大的喷泉，或从钻井中流走。有些地方的承压水在含水层的一端进，另一端出，水在进入这一段之前是自由自在的，但是进了这一段后便成了自流水，水流出这一段以后，又不受约束了，恢复了它的自由。

自流水和潜水埋藏不同的地方：不仅在自流水的下面是一个隔水层，而且在自流水的上面也存在着一个完整的隔水层。在这两个隔水层之间的整个透水层中，就充满了自流水。下部的不透水层称底板，上部的不透水层叫顶板。顶板至底板的垂直距离为含水层的厚度。由承压水位至含水层顶板的距离称为水头。

因为自流水是承压的，打井时遇到了自流水，井中水位会有上升的现象，并要到一定的高度才会停止，该水位就称承压水位。在情况适合时，水位甚至会高出地面，形成井的自喷现象。一般来说，地面以下从第二层水往下的深层水都是自流水。自流水因为有隔水层和地面隔着，因此它对气候的反应不及潜水，一年中水位等的变化也较小。自流水是很好的供水源泉，它有上部隔水层挡着，不及潜水容易受污染，动态的变化也较小，特别是当承压水位高出地面时，打井后井里的水就会自动流出地面。这对取水、灌溉的意义很大。另外在矿坑里，基本能够遇到深部的自流水，因此自流水是具有很大的实际意义的。

1、阿拉尔盆地位于“聚宝盆”之称的青海柴达木盆地的西北部，是青海省石油、天燃气开发基地和盐化、石棉等工业发展基地，盆地中赋存的地下水资源极为珍贵，是该地区社会经济发展，尤其是石油化工、盐化、石棉等工业发展的重要保障。从上世纪五十年代起青海石油部门就在荒无人烟的阿拉尔盆地开展地质工作，并开始开发利用盆地中优质的高压自流(淡)水资源，但对全盆地的水资源和逐渐开发形成的阿拉尔水源地从未进行过专项水文地质勘查和勘探，加之阿拉尔水源地自流水水头压力高(高出地面50~60m)，涌水量大，上部浅层又是咸水，其凿井及成井难度极大，不合理的开采还会引发区域地下水位下降，深部淡水资源咸化，可利用资源枯等环境水文地质问题。因此，对阿拉尔盆地高压自流水赋存特征进行研究，并切合实际的选择可行的资源评价方法对其进行资源评价，提出科学合理的开采量和开采方式，提供当地部门参考使用，是十分必要的。

2、地热资源开发利用将是人类能源利用的新领域，地热勘探过程中必将进行地热井的钻掘。需要对达不到设计要求高压自流地热井，必须经行封井工程，以免次生灾害的发生。以高压自流西宁盆地R1号地热井为例，采用高压分段注浆封井工艺，一次性成功。通过本次封井，总结出一套完整封井工艺，可在西宁地区地热或高压自流水勘探孔封孔时予以借鉴。

⑴根据向斜构造的封闭程度，可分封闭型自流盆地和开放型自流盆地两种。封闭型自流盆地向斜构造较完整，地下水径流条件差，水矿化度较高。开放型自流盆地常被断层或水文网切割，地下承压水常沿断层或河谷排泄于地表。由钻孔钻穿自流水盆地上层的隔水层顶板，地下承压水在压力作用下，可自动沿钻孔上涌，当钻孔位置低于承压水面时，地下水可喷出地表，形成自流水。

⑵按地质构造，自流水盆地可分为两人类：①简单地质构造的盆地；②复杂地质构造的盆地。盆地，向斜层，单斜层中的自流水层属于第—类；复向斜褶皱内的自流水层属于第二类，复向斜褶皱即在向斜褶皱之内或其边缘部分有背斜褶皱层，弯曲，正断层及逆掩断层。

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自流水盆地又称自流盆地，指具有地下承压蓄水构造的向斜盆地，一般分补给区、承压区、排泄区三部分。它们有不同的承压水面(承压水位)。

自流水盆地中地下水沿其运动的渗透介质和按其透水性可能为均质的或非均质的。通常是非均质的，其中除有不同的透水层外，还有—些不透水层或透镜状夹层。由于渗透介质的构造不同，地下水的运动条件亦不同；若不透水层是与走向一致的，则地下水会分成数个自流水层；若透水层与走向不一致，则地下水绕其流过或从其中溢出。

背斜褶皱对地下水运动有特殊作用，此褶皱可能是掩闭的或不掩闭的。当其窟窿部分被不透水层闭止时称为掩闭褶皱；如果此不透水层被冲垮或是不完整分布的，则此背斜褶皱称为不掩闭褶皱。当掩闭褶皱时，地下水经过其窟窿部分向蓄水层下面流出；当不掩闭褶皱时。地下水沿其两翼上升地表，形成下升泉。因为闭上背斜褶皱会妨碍水运动，故可称为构造洲堤；不掩闭褶皱促进地下水流出地表，可称为水文地质窗。

承压地下水分布地区的地质构造，很多成盆地状，在此盆地中，只要把上一层的隔水层凿穿，地下水就会在承压力的作用下，从钻孔自流上涌，甚至喷出地表。最为典型的是澳大利亚中部的大自流水盆地。

当山区边缘有单斜的或尖灭的含水层时，可以形成许多特殊的不对称盆地，叫做自流斜地。自流斜地的补给区和排泄区是相邻的，承压区则在边上。这样，在补给区和排泄区联接的地方就不仅可以出现下降泉，而且还可以出现上升泉。水头是在补给区中形成的，水压面由含水层与其上不透水层接触面上的露头的绝对高程决定。这样一来，承压水就会由自流斜地的低洼部分流来(挤出)。因此， 自流水不仅是沿着地层向下运动，而且也向上运动，同时，水可能是朝着突出岩体的一边流去。自流盆地常常是透水层和较不透水的岩层交叠的系统。含水层愈稳定，补给区的面积愈大，补给区与排泄区的高差愈大，则自流层的水量就愈多。