水文地质原型即是水文地质条件，是一个地区地下水埋藏、分布，补给、径流和排泄条件，水质和水量及其形成地质条件等的总称。

从另一个角度，即是地下水系统。地下水系统是近年来水文地质学科中的新术语，它的出现，是系统思想与方法渗入水文地质领域的结果。但更重要的，则是水文地质学发展的必然产物（张人权，1987）。从分类角度考虑，地下水系统包含地下水含水系统和地下水流动系统。

（1）地下水含水系统。是指由隔水或相对隔水岩层圈闭的，具有统一水力联系的含水岩系。显然，一个含水系统往往由若干含水层和相对隔水层（弱透水层）组成，其中的相对隔水层并不影响含水系统中的地下水呈现统一水力联系。它将传统的含水层、隔水层和弱透水岩层的概念和划分进行了有机地整合。

（2）地下水流动系统。是指由源到汇的流面群构成的，具有统一时空演变过程的地下水体。它将传统的地下水补给、径流和排泄等水量与水质分析进行了有机的统一。

对工程区水文地质原型的认识是研究其潜在的工程水文地质问题的基础，主要通过现场调研、测试来实现。

现场调研的本质是运用地质理论知识，对地质体和地质现象进行观察、描述和测量，以取得实际的地质资料，研究其特征和演变过程，探讨各种地质要素的相互关系，追索空间上和时间上的地质变化过程，这是一切地质工作的共同基础，也是认识工程区工程地质条件和水文地质条件最为有效的方法，同时，有效地应用各种新技术方法，必将提高对地质体认识的精度和深度。

水文地质原型的认识可概化为两个主要方面：水文地质结构、地下水流动系统。前者表证的是以地质体的空隙为主体的地下水储存、运移空间及组合，也即为含水介质系统；后者则是以地下水补给、径流和排泄为主线的地下水流动体系，包括水量、水动力条件和动态变化等。

3.1.1.1　水文地质结构

宏观上，地下水含水系统根据含水介质的不同，可以进一步划分为孔隙含水系统、裂隙含水系统和岩溶含水系统（表3.1）。

表3.1　地下水含水系统的划分

各类含水系统的进一步划分，即主要由介质含水、透水能力差异空间组合的结构特征所表征。

在水文地质研究中，结构控制论的萌芽产生于20世纪70年代。谷德振（1974，1979）首先提出了“水文地质结构”的概念；孙广忠（1983）论述了岩体结构与水文地质结构的关系（表3.2）；王思敬（1984）针对水电工程坝基岩体阐述了水文地质结构及建模概化方法；美国James A.Miller（1986）也提出了“水文地质结构”（Hydrogeologicalframeword）的概念，并详细地阐述了水文地质结构的内容和目的。张寿全（1990，1992）提出了“水文地质结构系统”的概念，由不同等级不同形态、不同成因（建造）经受不同改造作用、具有不同结构和水力学性质的水文地质综合体的有机组合所构成的、具有控水功能、并且不断运动演化的有机整体。

表3.2　不同级序的地质结构及其工程意义（据孙广忠，1983）

水文地质结构是由含水介质类型、岩性结构与地质构造等要素在空间上的组合。含水介质空间系指在地质剖面上，各类含水岩体与隔水岩体的空间组合（或称含水系统）。各类含水介质空间及其岩性特征与地质构造条件在空间上的组合，构成具三维空间关系的水文地质结构。何宇彬（1997）基于中国的自然特点和科学实践，归纳出15种常见的喀斯特水文地质结构类型。

水文地质结构构成了地下水的赋存空间及空间展布规律，控制着地下水的储存和运移，是研究地下水流系统的基础。水文地质结构控制地下水系的观点，既从本质上反应构造控水控制，又能表征地下水系统的特征，同时又为定量化研究提供可靠的水文地质模型。

从宏观的隔水层（体）和透水层（体）的组合到微观的颗粒和空隙的组合，正是这些不同层次、不同级别、不同类型的水文地质结构，构成了地下水赋存、运动的场所和通道，控制着地下水系的分布、赋存和运移。

水文地质结构理念在很多具体问题中得以应用。如滑坡、斜坡体、水电工程区、矿山等。这些水文地质结构类型，或从含水与隔水介质空间关系，或从坡体由表及里渗透能力的变化，或从具体研究对象对水作用表现的不同，各具特色，也为深入的水文地质研究奠定基础。

滑坡的水文地质结构主要是滑坡体及其周围介质的含水性组合，即滑体、滑带、滑床的含水性与相对隔水组合，它控制着滑坡的地下水的补给，径流、排泄条件。周平根（1998）根据国内外已有滑坡的分析总结，研究并划分了滑坡的水文地质结构类型。将实际滑坡中常见的土质滑坡的水文地质结构类型归结为：①滑体统一含水型；②滑带及其附近含水型；③滑体复合含水型；④滑床含水顶托型。并结合实际对地下水运动特点进行了分析，将岩质滑坡按含水层的特点分为：①统一含水体；②层状含水体；③脉状含水体；④管道含水体（表3.3）。

表3.3　岩质滑坡的水文地质结构类型（据周平根，1998）

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斜坡岩体内裂隙水的赋存、运移是很复杂的，由于裂隙发育的不规律性，导致裂隙水的不均一性、水力联系不统一性，以及渗流的各向异性。周志芳（1987）对坡体内的水文地质结构采用了裂隙水的工程地质分带方法进行评价，将岩体裂隙水分为了孔隙-裂隙水带、网状裂隙水带、面状裂隙水带和线状裂隙水带四类。周志芳（1998）基于三峡水利枢纽工程，将块状透水岩体分为四个水文地质结构类型散体状结构、孔隙-裂隙网络结构、裂隙网络结构、脉状结构（表3.4）。

表3.4　块状岩体水文地质结构特征表（据周志芳，1998）

赵海军等（2009）在新立金矿分析中，将矿区的水文地质结构划分为盖层孔隙结构、基岩裂隙结构和脉状结构三种类型。其中又将基岩裂隙结构划分为裂隙结构、错动结构和交汇结构三个次级结构。

张弭（1989）在讨论矿山岩体边坡的水文地质结构中，对地下水在岩体边坡中的赋存、变化规律进行了论述，并尝试提出了岩体边坡地下水的三种赋存模式的假想，且通过岩体表部裂隙赋存特征建立了裂隙型、断裂型和层控型3种模式（图3.1）。

坝基水文地质结构模型，由单元结构构成，它取决于该单元体中决定渗透特性的结构面类型和组合特征，可以划分为如图3.2所示的几种基本类型。(www.daowen.com)

图3.1　岩质边坡地下水赋存模式（据张弭，1989）

图3.2　岩体水文地质结构类型（据王思敬，1984）

何宇彬（1994）讨论喀斯特水动力剖面模式时，在提出了喀斯特水5种排泄形式的同时又阐述了6种水文地质结构类型，即均匀厚层灰岩平缓褶皱型，间互状灰岩平缓褶皱型，间互状灰岩背斜褶皱型，间互状灰岩向斜褶皱型，间互状灰岩单斜型，均匀状厚层灰岩块断型。并进一步细分为15种常见的水文地质结构类型（何宇彬，1997）。

邹成杰（1994）在《水利水电岩溶工程地质》一书中，对河谷的岩溶水文地质结构给出了明确的定义，即河谷与地质结构和岩溶水文地质条件相结合的集合体，并且根据河谷岩溶层组类型和构造类型分别划分了单斜型、背斜型、向斜型和断裂型4种河谷岩溶水文地质结构。

易立新（2004）基于断层渗透结构和岩体渗透稳定性概念，提出断层和围岩组合形式构成的水文地质结构及其分类方案。主要对断层类水文地质结构分为四类，为局部导水、局部阻水、散状导水和复合型，通过理论分析和新丰江、隔河岩以及铜街子水库的案例解析，指出散状导水断层和低渗透稳定性组合的水文地质结构最易于诱发地震，同时强调和阐述了断层渗透结构这类水文地质结构对诱发地震的制约作用，并且提出了基于水文地质结构进行水库诱发地震危险性评价的思路。

在深切河谷这一特定地质环境，河谷形态是以V形为主，河谷结构是以坚硬的岩质结构为主，因而河谷水文地质结构是河谷岸坡与谷底可赋存、运移地下水的含水（透水）介质与相对隔水介质在空间上的排列、组合关系，进而控制地下水在河谷地区的空间展布和循环特征。由此，根据含水（透水）结构控制下的地下水循环方向，将深切河谷水文地质结构分为：岸坡型、顺河型、跨河型和区域型四类（表3.5）。

表3.5　深切河谷水文地质结构分类表

3.1.1.2　地下水流动系统

地下水流动系统是指由源到汇的地下水流过程，具有同一时空演变过程的地下水体。它具有统一的水流，沿着水流方向，盐量、热量与水量发生有规律的演变，呈现统一的时空有序结构。因此，流动系统是研究地下水流时空演变的理想框架与工具。

自20世纪40年代起，从解析研究均质各向同性含水层地下水流动系统，到构建非均质介质场中的水流系统，形成了地下水流动系统的物理机制，建立了一套着重解决水质问题的地下水流动系统概念与方法。形成了从概念到方法、从数学与物理模拟到应用分析完整的地下水流动系统理论方法。

地下水流动系统的特点有如下几点：

（1）在各类含水系统中，普遍存在地下水流动系统。

（2）含水系统存在多个排泄区（点）条件下，地下水流动具有层次性，可以划分为局部的、中间的和区域的流动系统。

（3）地下水流动系统的层次性，影响并决定了系统中水的运动、化学、温度等一系列特征。

（4）地下水流动系统具有易变性，系统的层次受到外界与人类活动影响，系统层次与边界极易发生变化。

通常一个大的含水系统，存在多个排泄区（点）的条件下，根据地下水流由源到汇的运动和排泄点的控制，地下水的流动可以进一步划分为局部的、中间的和区域的流动系统（图3.3），不同层次流动系统的一般特征见表3.6。

图3.3　TÓth地下水流动系统的概念与划分（据TÓth，1963）

表3.6　不同层次流动系统的一般特征（中国地质调查局，2012）

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地下水流动系统内部特征归纳见表3.7。

表3.7　流动系统的性质与内部特征（中国地质调查局，2012）

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