包氣帶

地表到潛水位之間的非飽和帶

包氣帶是指從地表到潛水位之間的非飽和帶,指位於地球表面以下、潛水面以上的地質介質。有時人們也把包氣帶稱為非飽和區(unsaturated zone),但是這兩個概念的含義不完全相同。非飽和區一般不包括潛水面之上的毛細上升區(capillary fringe)和季節性飽和區域。

特徵


包氣帶圖示
包氣帶圖示
在接近地表的上層岩土中,土石的孔隙未被水充滿,而含有相當數量的氣體,故常將這一岩土層稱為包氣帶。
包氣帶是指地面以下、地下水位以上的岩土孔隙未被水飽和的地帶,又稱非飽和帶、通氣帶。
包氣帶是大氣水和地表水同地下水發生聯繫並進行水分交換的地帶,它是岩土顆粒、水、空氣三者同時存在的一個複雜系統。其中植物根系活動層與外界有強烈的水分交換。包氣帶具有吸收水分、保持水分和傳遞水分的能力。

分類


按水分分佈特徵,包氣帶劃成三個帶:
①近地面處為毛細管懸著水帶(有時稱土壤水帶),它同外界水分交換強烈。降雨的下滲、土壤蒸發和植物散發是導致這個帶水分增長與消退的直接因素。水分的垂向分佈隨時間不同而變化。
毛細管支持水帶或稱毛細管水活動帶,是在潛水面之上由毛細管上升水形成的,其水分分佈特徵是土壤含水量自下而上逐漸減小。它的位置隨地下水位的升降而變動。
③中間包氣帶,介於上述兩個帶之間。當地下水埋藏較深時,中間包氣帶也較厚,在多數情況下,其水量較小,變化緩慢,沿深度分佈較均勻。當地下水埋藏較淺時,則由於毛細管支持水帶與毛細管懸著水帶的相互銜接,中間包氣帶消失。此時包氣帶一般比較濕潤。

水分分佈


在包氣帶中常有上層滯水和毛細水形成。

上層滯水

包氣帶的位置
包氣帶的位置
自然降水或其它地表水向下滲透,在地表以下局部隔水層上匯積起來的重力水,稱為上層滯水。上層滯水分佈範圍很小,受地區性氣候影響很大,常是雨季出現,旱季消失,水量一般不大,且分佈範圍相當有局限性。因其接近地表,常使地表工程地質性質發生變化,能使岩土體強度降低,造成道路翻漿和導致路基穩定性的破壞。

毛細水

在包氣帶中,除上層滯水外,還應注意毛細水。毛細水依賴地下水作水源,它的上升高度與地下水位高低和岩土的物理性質有關。毛細水可對地基產生毛細水壓力,引起基礎的附加下沉,路面的凍脹、翻漿將土層深處的鹽分送到地面,引起地表土產生鹽漬化病害。因此在設計施工時可採用降低地下水位的方法克服毛細水的危害。