关于地下水介绍

[拼音]：dixiashui

[外文]：groundwater

存在于地表以下岩土的孔隙、裂隙和洞穴中的水。地表以下含水的岩土可分两个带。上部为包气带，也称非饱和带，岩土的空隙中除水以外还包含空气。下部为饱水带，也称饱和带，岩土的空隙被水充满。狭义的地下水指饱水带中的水。饱水带的水能从地下汲出为人类所利用。

分类

根据来源，地下水可分为：由大气降水和地表水渗入地下而形成的渗入水；由大气中的水汽进入岩土空隙冷凝而成的凝结水；在沉积岩沉积过程中生成的埋藏水；由岩浆在冷凝过程中析出的水汽凝结而成的初生水和某些矿物（如石膏、芒硝等）所含的结晶水在高温高压下脱出而生成的脱出水。

根据受引力作用的条件，分为结合水、毛细管水和重力水。结合水又分吸湿水（吸着水）和薄膜水。

根据埋藏条件，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所存在的水。其存在形式有吸湿水、 薄膜水、 毛细管水、气态水和暂时的渗入重力水。存在于包气带上部土壤层中的水称为土壤水。季节性地存在于包气带中的局部隔水层以上的水称上层滞水。潜水是地表以下第一个稳定隔水层上面具有自由表面的重力水，它主要的补给来源是降水和地表水的渗入。承压水是充满于上下两个隔水层之间的含水层中的地下水，它承受一定的压力，当钻孔打穿上覆隔水层时，水能从钻孔内上升到一定的高度。

根据含水空隙的类型，分为孔隙水、裂隙水和岩溶水（喀斯特水）。孔隙水指存在于岩石孔隙中的地下水，如松散的砂层、砾石层和砂岩中的地下水。裂隙水是存在于坚硬岩石的风化裂隙、构造裂隙、成岩裂隙中的水以及某些粘土裂隙中的水。岩溶水指存在于可溶性岩石（石灰岩、白云岩等）的溶孔、溶洞和溶蚀裂隙中的地下水。

物理和化学性质

地下水的物理性质有比重、温度、透明度、颜色、气味等。质量优良的地下水应当是无色、透明、适口而无特殊的气味。地下水的温度在很大的范围内变化。潜水的温度接近于当地的年平均气温，而某些地下热水的温度可超过150°C，可以用于发电。

地下水是一种复杂的溶液。地下水的化学成分主要指水中所含阴、阳离子数量及其比例、某些未离解的化合物和有机物含量、氢离子浓度、硬度和总矿化度等指标。地下水中分布最广的离子有7种，即阳离子：钾(K+)、钠（Na+）、镁（Mg2+）和钙(Ca+)；阴离子:氯(Cl-)、硫酸根（SO娺-）和碳酸氢根（HCO婣）。地下水中所含各种离子、分子和化合物的总量称总矿化度，通常以水在105～110°C温度下烘干后留下的干涸残渣量来表示。一般，当总矿化度小于 1克/升时称淡水，1～3克/升称微咸水，3～10克/升称咸水，10～50克/升为盐水，大于50克/升为卤水。淡水中Ca2+、Mg2+离子和HCO婣离子一般相对含量较高；而咸水中常以Na+和Cl-占优势。水的氢离子浓度用pH值表示，中性水的pH=7，碱性水的pH>7，酸性水的pH<7。地下水的硬度指水中钙、镁、铁、锰、锶、铝等溶解盐类(天然水中以钙盐和镁盐为主)的含量，含量高则硬度大，反之硬度小。硬度分总硬度、暂时硬度和永久硬度。水中所含钙、镁等离子的总量称为总硬度。把水加热煮沸后，钙、镁等的碳酸氢根盐分解为碳酸盐而沉淀，这部分钙、镁等盐类的含量称为暂时硬度。总硬度与暂时硬度之差称永久硬度。

运动

按流线形态地下水的运动一般分为层流与紊流。当水在岩土空隙中渗流时，水的质点有秩序地，互不混杂地流动，称为层流运动。绝大多数天然地下水的运动都属层流运动。水的质点无秩序地、互相混杂的流动，称为紊流运动。在宽大的空隙（大的溶洞、宽大裂隙和卵砾石的大空隙）中，如水的流速较高，则易呈紊流运动。按运动要素（水位、流速等）是否随时间变化，地下水运动分为稳定流和非稳定流。当运动要素不随时间变化时称为稳定流，否则为非稳定流。天然地下水流多数为非稳定流。在大多数情况下，地下水运动可用达西定律描述。

补给

地下水的补给主要有降水入渗补给、灌溉水入渗补给、地表水补给、越流补给和人工补给等，在特定地区还有侧向补给。

是地下水的主要补给来源，确定降水入渗补给量的方法有：

（1）地下水动态分析法，是利用地下水长期观测资料，通过降水入渗所引起的地下水位上升幅度，来确定降水入渗补给量。

（2）入渗系数法，是用降水入渗补给系数乘以某一时段降水量求得该时段的降水入渗补给量。

（3）水量平衡法，是根据质量守恒定律，建立研究区的水量平衡方程，借以确定降水入渗补给量。

（4）实测法，是用地中渗透仪等直接测定。

（5）相关分析法，是把降水入渗补给量与降水量（或增加其他因素）建立相关关系，推求降水入渗补给量。

指灌溉后灌溉水入渗对地下水的补给，常用的确定方法是利用试验田块，观测灌溉水入渗引起的地下水位上升幅度，推求灌溉水入渗补给量。

是指地表水通过垂向入渗或侧向渗漏对地下水的补给。常用的方法为实测法和地下水动力学法。实测法是从地表水体损失量中扣去蒸发量、润湿包气带岩土的水量和滞留在包气带中的水量，其值便是地表水体对地下水的补给量。地下水动力学法是按地下水运动的稳定流或非稳定流理论，加以计算。

侧向补给指外区的地下水从侧向流入本区。越流补给是当相邻含水层的地下水水头高于本层的地下水水头时，水流通过两个含水层之间的弱透水层而进入本层。人工补给指地表水或外区地下水通过坑、塘、水沟、水井等注入地下以补给本区地下水。

排泄

主要包括泉、潜水蒸发、排向地表水体、越流排泄和各种人工排泄等。泉是地下水天然排泄的重要方式。尤其在山区或山前地区，许多地下水泄出地表成泉。潜水蒸发是平原地区地下水排泄的重要途径。当河流、湖泊等地表水体的水位低于地下水水位时，地下水排向地表水体，转变成地表水。当两个含水层之间为弱透水层所隔开并且存在足以克服其间阻力的水头差时，高水头含水层中的地下水通过弱透水层向低水头含水层排泄，称为越流排泄。地下水人工排泄的方式有水井抽水、矿山疏干、基坑排水等。在大量开采地下水的地区，如中国的华北平原，人工排泄量是地下水排泄量的主要成分。

水情

地下水水情指水位、水量、水质和水温等要素随时间有规律的变化。又称地下水动态。浅层地下水水情变化较大。大气降水入渗补给地下水，使地下水水位上升，地下径流加强；同时，改变原有地下水的温度和水质。靠近地表水体的地下水，常受地表水体各要素变化的影响而发生相应的变化。如果地表水体水位高于地下水位，则地表水补给地下水，使地下水位升高，水温和水质也随之而变。若地表水体水位低于地下水位，则地下水补给地表水体，使地下水位降低。大量开采利用地下水，会大大改变地下水的状况。如果补给不足，地下水位便不断下降，造成地下水的区域降落漏斗，这种漏斗不断加深和扩大，便会造成恶果，如地面沉降、海水入侵和局部地区地下水枯竭等。地下水水情观测，主要是通过长期观测井网，用自记仪器或定期观测方法取得资料。

中国的许多城市，如北京、太原、西安、济南等，大都依靠地下水供水，北方的广大农田，也主要依靠地下水灌溉。70年代中期，世界一些国家地下水在总用水量中占很大的百分比：法国33％，日本20％，美国20％，苏联24％，英国25％，联邦德国72％，荷兰66％，塞浦路斯83％，圭亚那90％。因此，地下水是一种宝贵的天然资源。

参考书目

1. 王大纯、张人权、史毅虹编著:《水文地质学基础》，地质出版社，北京，1980。
2. R.A.Freeze，J.A.Cherry，Groundwater，Prentice- Hall，Englewood Cliffs，New Jersey，1979.

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