一、地下水的概念
廣泛埋藏于地表以下的各種狀態(tài)的水,統(tǒng)稱為地下水。大氣降水是地下水的主要來源。
根據(jù)地下埋藏條件的不同,地下水可分為上層滯水、潛水和自流水三大類。
上層滯水是由于局部的隔水作用,使下滲的大氣降水停留在淺層的巖石裂縫或沉積層中所形成的蓄水體。
潛水是埋藏于地表以下第一個穩(wěn)定隔水層上的地下水,通常所見到的地下水多半是潛水。當潛水流出地面時就形成泉。
自 流水是埋藏較深的、流動于兩個隔水層之間的地下水。這種地下水往往具有較大的水壓力,特別是當上下兩個隔水層呈傾斜狀時,隔層中的水體要承受更大的水壓力。當井或鉆孔穿過上層頂板時,強大的壓力就會使水體噴涌而出,形成自流水。
1、地下水分類的原則
一種根據(jù)地下水的某一特征進行分類;另一種綜合考慮地下水的若干特征進行分類。
2、地下水的分類
(1) 按起源不同,可將地下水分為滲入水、凝結(jié)水、初生水和埋藏水。
滲入水:降水滲入地下形成滲入水。
凝結(jié)水:水汽凝結(jié)形成的地下水稱為凝結(jié)水。當?shù)孛娴臏囟鹊陀诳諝獾臏囟葧r,空氣中的水汽便要進入土壤和巖石的空隙中,在顆粒和巖石表面凝結(jié)形成地下水。
初生水:既不是降水滲入,也不是水汽凝結(jié)形成的,而是由巖漿中分離出來的氣體冷凝形成,這種水是巖漿作用的結(jié)果 。
埋藏水:與沉積物同時生成或海水滲入到原生沉積物的孔隙中而形成的地下水。
(2) 按礦化程度不同,可分為淡水、微咸水、咸水、鹽水、鹵水。
地下水按礦化度分類表
地下水類型 總礦化度(g/l)
淡 水 <1
微 咸 水 1 ~3
咸 水 3 ~10
鹽 水 10 ~50
鹵 水 >50
(3) 按含水層性質(zhì)分類,可分為孔隙水、裂隙水、巖溶水。
孔隙水:疏松巖石孔隙中的水??紫端莾Υ嬗诘谒南邓缮⒊练e物及第三系少數(shù)膠結(jié)不良的沉積物的孔隙中的地下水。沉積物形成時期的沉積環(huán)境對于沉積物的特征影響很大,使其空間幾何形態(tài)、物質(zhì)成分、粒度以及分選程度等均具有不同的特點。
裂隙水:賦存于堅硬、半堅硬基巖裂隙中的重力水。裂隙水的埋藏和分布具有不均一性和一定的方向性;含水層的形態(tài)多種多樣;明顯受地質(zhì)構(gòu)造的因素的控制;水動力條件比較復雜。
巖溶水:賦存于巖溶空隙中的水。水量豐富而分布不均一,在不均一之中又有相對均一的地段;含水系統(tǒng)中多重含水介質(zhì)并存,既有具統(tǒng)一水位面的含水網(wǎng)絡,又具有相對孤立的管道流;既有向排泄區(qū)的運動,又有導水通道與蓄水網(wǎng)絡之間的互相補排運動;水質(zhì)水量動態(tài)受巖溶發(fā)育程度的控制,在強烈發(fā)育區(qū),動態(tài)變化大,對大氣降水或地表水的補給響應快;巖溶水既是賦存于溶孔、溶隙、溶洞中的水,又是改造其賦存環(huán)境的動力,不斷促進含水空間的演化。
(4) 按埋藏條件不同,可分為上層滯水、潛水、承壓水。
上層滯水:埋藏在離地表不深、包氣帶中局部隔水層之上的重力水。一般分布不廣,呈季節(jié)性變化,雨季出現(xiàn),干旱季節(jié)消失,其動態(tài)變化與氣候、水文因素的變化密切相關(guān)。
潛水:埋藏在地表以下、第一個穩(wěn)定隔水層以上、具有自由水面的重力水。潛水在自然界中分布很廣,一般埋藏在第四紀松散沉積物的孔隙及堅硬基巖風化殼的裂隙、溶洞內(nèi)。
承壓水:埋藏并充滿兩個穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的重力水。承壓水受靜水壓;補給區(qū)與分布區(qū)不一致;動態(tài)變化不顯著;承壓水不具有潛水那樣的自由水面,所以它的運動方式不是在重力作用下的自由流動,而是在靜水壓力的作用下,以水交替的形式進行運動。
根據(jù)埋藏條件可把地下水分為包氣帶水、潛水和承壓水。
包氣帶水指潛水面以上包氣帶中的水,這里有吸著水、薄膜水、毛管水、氣態(tài)水和暫時存在的重力水。包氣帶中局部隔水層之上季節(jié)性地存在的水稱上層滯水。
潛水是指存在于地表以下第一個穩(wěn)定隔水層上面、具有自由水面的重力水。它主要由降水和地表水入滲補給。
承壓水是充滿于上下兩個隔水層之間的含水層中的水。它承受壓力,當上覆的隔水層被鑿穿時,水能從鉆孔上升或噴出。按含水空隙的類型,地下水又被分為孔隙水、裂隙水和巖溶水??紫端谴嬖谟趲r土孔隙中的地下水,如松散的砂層、礫石層和砂巖層中的地下水。裂隙水是存在于堅硬巖石和某些粘土層裂隙中的水。巖溶水又稱喀斯特水,指存在于可溶巖石(如石灰?guī)r、白云巖等)的洞隙中的地下水。
地下水是一個龐大的家庭。據(jù)估算,全世界的地下水總量多達1.5億立方公里,幾乎占地球總水量的十分之一,比整個大西洋的水量還要多!
地下水與人類的關(guān)系十分密切,井水和泉水是我們?nèi)粘J褂米疃嗟牡叵滤?。不過,地下水也會造成一些危害,如地下水過多,會引起鐵路、公路塌陷,淹沒礦區(qū)坑道,形成沼澤地等。同時,需要注意的是:地下水有一個總體平衡問題,不能盲目和過度開發(fā),否則容易形成地下空洞、地層下陷等問題。
賦存在地下巖土空隙中的水。含水巖土分為兩個帶,上部是包氣帶 ,即非飽和帶 ,在這里,除水以外,還有氣體。下部為飽水帶,即飽和帶。飽水帶巖土中的空隙充滿水。狹義的地下水是指飽水帶中的水。地下水可開發(fā)利用,作為居民生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉用水的水源。地下水具有給水量穩(wěn)定、污染少的優(yōu)點。含有特殊化學成分或水溫較高的地下水,還可用作醫(yī)療、熱源、飲料和提取有用元素的原料。在礦坑和隧道掘進中,可能發(fā)生大量涌水,給工程造成危害。在地下水位較淺的平原、盆地中,潛水蒸發(fā)可能引起土壤鹽漬化;在地下水位高,土壤長期過濕,地表滯水地段,可能產(chǎn)生沼澤化,給農(nóng)作物造成危害。
地下水中分布最廣的是鉀、鈉、鎂、鈣、氯、硫酸根和碳酸氫根 7 種離子。地下水中各種離子、分子和化合物的總量稱總礦化度 ,總礦化度小于1克/升的 ,稱淡水,1~3克/升的 ,稱微水,3 ~ 10克/升的,稱咸水 ,10~50克/升的,稱鹽水,大于 50 克/升的,稱鹵水。地下水中鈣、鎂、鐵、錳、鍶、鋁等溶解鹽類的含量稱硬度,含量高的硬度大,反之硬度小。
絕大多數(shù)地下水的運動屬層流運動。在寬大的空隙中,如水流速度高,則易呈紊流運動。地下水主要有降水入滲、灌溉水入滲、地表水入滲補給,越流補給和人工補給。在一定條件下,還有側(cè)向補給。地下水的排泄主要有泉、潛水蒸發(fā)、向地表水體排泄、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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