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存在于地表以下风化壳和岩石的孔隙、裂隙、溶洞中的水。按赋存空隙可分为孔隙水、裂隙水和喀斯特水三类。是理想的供水水源。具有特殊性质的地下水(如矿泉水、地下热水等)可作饮料或用于治病、提供能源等。另外还可提供地球内部的信息。 |
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指以各种形式存在于地壳岩石或土壤空隙中的水。泉水、井水皆属地下水。地下水可以为人类造福,有时也会带来危害。 |
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地下水
地下水(ground water)存在于地壳岩石裂缝或土壤空隙中的水。
广泛埋藏于地表以下的各种状态的水,统称为地下水。大气降水是地下水的主要来源。
根据地下埋藏条件的不同,地下水可分为上层滞水、潜水和自流水三大类。
上层滞水是由于局部的隔水作用,使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。
潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水,通常所见到的地下水多半是潜水。当潜水流出地面时就形成泉。
自流水是埋藏较深的、流动于两个隔水层之间的地下水。这种地下水往往具有较大的水压力,特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时,隔层中的水体要承受更大的水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时,强大的压力就会使水体喷涌而出,形成自流水。
一、地下水分类的原则
一种是根据地下水的某一特征进行分类;另一种则是综合考虑地下水的若干特征进行分类。
二 、地下水的分类
1、按起源不同,可将地下水分为渗入水、凝结水、初生水和埋藏水。
渗入水:降水渗入地下形成渗入水。
凝结水:水汽凝结形成的地下水称为凝结水。当地面的温度低于空气的温度时,空气中的水汽便要进入土壤和岩石的空隙中,在颗粒和岩石表面凝结形成地下水。
初生水:既不是降水渗入,也不是水汽凝结形成的,而是由岩浆中分离出来的气体冷凝形成,这种水是岩浆作用的结果,成为初生水。
埋藏水:与沉积物同时生成或海水渗入到原生沉积物的孔隙中而形成的地下水成为埋藏水。
2、按矿化程度不同,可分为淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水。
详见下表:
地下水按矿化度分类表
地下水类型 总矿化度(g/l)
淡 水 <1
微 咸 水 1 ~3
咸 水 3 ~10
盐 水 10 ~50
卤 水 >50
3、按含水层性质分类,可分为孔隙水、裂隙水、岩溶水。
孔隙水:疏松岩石孔隙中的水。孔隙水是储存于第四系松散沉积物及第三系少数胶结不良的沉积物的孔隙中的地下水。沉积物形成时期的沉积环境对于沉积物的特征影响很大,使其空间几何形态、物质成分、粒度以及分选程度等均具有不同的特点。
裂隙水:赋存于坚硬、半坚硬基岩裂隙中的重力水。裂隙水的埋藏和分布具有不均一性和一定的方向性;含水层的形态多种多样;明显受地质构造的因素的控制;水动力条件比较复杂。
岩溶水:赋存于岩溶空隙中的水。水量丰富而分布不均一,在不均一之中又有相对均一的地段;含水系统中多重含水介质并存,既有具统一水位面的含水网络,又具有相对孤立的管道流;既有向排泄区的运动,又有导水通道与蓄水网络之间的互相补排运动;水质水量动态受岩溶发育程度的控制,在强烈发育区,动态变化大,对大气降水或地表水的补给响应快;岩溶水既是赋存于溶孔、溶隙、溶洞中的水,又是改造其赋存环境的动力,不断促进含水空间的演化。
4、按埋藏条件不同,可分为上层滞水、潜水、承压水。
上层滞水:埋藏在离地表不深、包气带中局部隔水层之上的重力水。一般分布不广,呈季节性变化,雨季出现,干旱季节消失,其动态变化与气候、水文因素的变化密切相关。
潜水:埋藏在地表以下、第一个稳定隔水层以上、具有自由水面的重力水。潜水在自然界中分布很广,一般埋藏在第四纪松散沉积物的孔隙及坚硬基岩风化壳的裂隙、溶洞内。
承压水:埋藏并充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。承压水受静水压;补给区与分布区不一致;动态变化不显著;承压水不具有潜水那样的自由水面,所以它的运动方式不是在重力作用下的自由流动,而是在静水压力的作用下,以水交替的形式进行运动。
根据埋藏条件可把地下水分为包气带水、潜水和承压水。
包气带水指潜水面以上包气带中的水,这里有吸着水、薄膜水、毛管水、气态水和暂时存在的重力水。包气带中局部隔水层之上季节性地存在的水称上层滞水。
潜水是指存在于地表以下第一个稳定隔水层上面、具有自由水面的重力水。它主要由降水和地表水入渗补给。
承压水是充满于上下两个隔水层之间的含水层中的水。它承受压力,当上覆的隔水层被凿穿时,水能从钻孔上升或喷出。按含水空隙的类型,地下水又被分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。孔隙水是存在于岩土孔隙中的地下水,如松散的砂层、砾石层和砂岩层中的地下水。裂隙水是存在于坚硬岩石和某些粘土层裂隙中的水。岩溶水又称喀斯特水,指存在于可溶岩石(如石灰岩、白云岩等)的洞隙中的地下水。
地下水是一个庞大的家庭。据估算,全世界的地下水总量多达1.5亿立方公里,几乎占地球总水量的十分之一,比整个大西洋的水量还要多!
地下水与人类的关系十分密切,井水和泉水是我们日常使用最多的地下水。不过,地下水也会造成一些危害,如地下水过多,会引起铁路、公路塌陷,淹没矿区坑道,形成沼泽地等。同时,需要注意的是:地下水有一个总体平衡问题,不能盲目和过度开发,否则容易形成地下空洞、地层下陷等问题。
赋存在地下岩土空隙中的水。含水岩土分为两个带,上部是包气带 ,即非饱和带 ,在这里,除水以外,还有气体。下部为饱水带,即饱和带。饱水带岩土中的空隙充满水。狭义的地下水是指饱水带中的水。地下水可开发利用,作为居民生活用水、工业用水和农田灌溉用水的水源。地下水具有给水量稳定、污染少的优点。含有特殊化学成分或水温较高的地下水,还可用作医疗、热源、饮料和提取有用元素的原料。在矿坑和隧道掘进中,可能发生大量涌水,给工程造成危害。在地下水位较浅的平原、盆地中,潜水蒸发可能引起土壤盐渍化;在地下水位高,土壤长期过湿,地表滞水地段,可能产生沼泽化,给农作物造成危害。
地下水中分布最广的是钾、钠、镁、钙、氯、硫酸根和碳酸氢根 7 种离子。地下水中各种离子、分子和化合物的总量称总矿化度 ,总矿化度小于1克/升的 ,称淡水,1~3克/升的 ,称微水,3 ~ 10克/升的,称咸水 ,10~50克/升的,称盐水,大于 50 克/升的,称卤水。地下水中钙、镁、铁、锰、锶、铝等溶解盐类的含量称硬度,含量高的硬度大,反之硬度小。
绝大多数地下水的运动属层流运动。在宽大的空隙中,如水流速度高,则易呈紊流运动。地下水主要有降水入渗、灌溉水入渗、地表水入渗补给,越流补给和人工补给。在一定条件下,还有侧向补给。地下水的排泄主要有泉、潜水蒸发、向地表水体排泄、越流排泄和人工排泄。泉是地下水天然排泄的主要方式。 |
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dixiashui
地下水
groundwater
贮存于包气带以下地层空隙,包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水。
化学成分 地下水化学成分极为复杂,并随时间和空间而变化。地下水中含有的主要离子有CL-、SO□、HCO□、K+、Na+、Mg2+、Ca2+等。还有些未分解的化合物如铁、铝氧化物等。地下水常含有某些气体,如O2、N2、CO2、H2S等,还有些放射性元素,但含量甚微。
地下水中所含有的各种离子、分子及化合物的总量,称为总矿化度,以克/升表示。低矿化度水常以重碳酸根离子为主要成分;中等矿化度水主要成分为硫酸根离子;高矿化度水则以氯离子为主。按矿化度的大小可将地下水分为几大类(见表地下水的类型)。
分类 根据不同的情况,地下水有不同的分类。
按不同的起源,可将地下水分为5类:①凝结水,岩石空隙中的水汽凝结而成的水。②渗入水,由大气降水或地表水(包括水库、灌溉渠、池塘中的水)渗入地下岩石空隙中的水。③封存水,特殊条件下被埋藏在地层深处局部封闭构造中的水,和外界地下水没有联系。④脱出水,在高温高压条件下,沉积物中表生矿物内部的结合水脱出变成的自由水或气态水。⑤初生水,从熔岩中分离出来进入岩石空隙中的水。以上各种类型的地下水中脱出水和初生水分布较少,渗入水分布较为普遍。
按埋藏条件可将地下水分为3类:①上层滞水,存在于包气带下部局部隔水层之上的重力水,主要接受大气降水和地表水的补给,有明显的季节性,分布不广。②潜水,埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上,具有自由水面的重力水。在重力作用下,能自高处向低处运动。补给来源主要是大气降水和地表水的渗入。③承压水(自流水),充满在两个隔水层之间的地下水,受静水压作用具有承压性。因上部有隔水层存在,使补给区与分布区不一致,动态变化稳定。
按含水层的空隙特性,可将地下水分为3类:①孔隙水,埋藏于各种松散沉积物颗粒间孔隙中的水。②裂隙水,埋藏于各种岩石裂隙中的水。又可分为埋藏较浅、分布均匀的风化裂隙水,埋藏较深具有一定方向的构造裂隙水,不随深度减弱的成岩裂隙水。③岩溶水,埋藏于可溶性岩石的溶洞及岩溶空隙中的水。
运动 地下水在岩石空隙中的运动,称渗流或渗透。地下水在比较细小的岩石空隙中运动,流速较慢时,水流中各质点互不干扰,呈层流状态;当岩石空隙比较大,流速比较快,水流中各质点互相干扰,呈紊流状态。由于岩石空隙的连续性,在实际工作中可把地下水运动看作为一种径流运动,概括为地下径流。地下径流的强弱常用地下径流模数(M)来表示,即
□式中Q为地下径流量(升/秒);F为含水层的分布面积(平方公里)。地下径流的特征还与降水量有关,它们的关系可用地下水径流系数(η)来表示,即
□式中 P为年降水量(毫米)。在石灰岩等可溶性岩地区,地下径流模数和地下径流系数的计算,具有特别重要意义。
地下水运动情况,首先取决于水力坡度,其次受含水层透水性和过水断面的影响。此外,地下水的温度和含盐量等也会影响地下水的流速和流量。地下水之所以不断地运移和保持一定的水力坡度,是因为具备良好的补给来源和排泄途径,补给区和排泄区也具有较大的高差。当补给源不足或排泄不畅,或补给区和排泄区高差不大时,水力坡度小,地下水运动缓慢,地下径流强度则弱。
地下水流动是以补给区为起始点至排泄区为终止边界,构成地下水运动渗流场,因而地下水运动的方向主要受补给区和排泄区的相对位置所控制,也受蓄水构造的隔水边界所制约,不同性质的地下渗流场,地下径 |
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- : subsoil water, underground water, ground water, unconfined water, surface water
- n.: groundwater, infiltration, swallet, phreatic water surface, subterranean water
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