第一章 地下水的基本概念

1、地下水资源评价地下水资源评价欢迎感兴趣的同学报考研究生！欢迎感兴趣的同学报考研究生！地下水资源评价地下水在水循环中占有重要的地位地下水在水循环中占有重要的地位绪 论绪 论绪 论全球水量全球水量绪 论地下水利用情况地下水利用情况我国水资源总量我国水资源总量2.82.8万亿万亿m m ，居世界第六位居世界第六位6 6万亿万亿m m3 3 3.23.2万亿万亿m m3 32.82.8万亿万亿m m3 3地下水地下水82268226亿亿m m3 3 地表水地表水2.72.7万亿万亿m m3 3供水供水需需水水目前年缺水总量为目前年缺水总量为400400亿亿m m3 3河流合理开发上限河流合理开发上限地

2、下水将成为未来支撑社会经济发展重要的水资源！地下水将成为未来支撑社会经济发展重要的水资源！我国一级流域现状年地下水资源开发利用程度我国一级流域现状年地下水资源开发利用程度绪 论绪 论为什么地下水如此广泛的利用？为什么地下水如此广泛的利用？绪 论全国地下水主要超采区分布图全国地下水主要超采区分布图绪 论黄淮海平原地下水埋深黄淮海平原地下水埋深全国地下水质分布图全国地下水质分布图绪 论海水入侵地下水位下降地下水位下降地表生态退化地表生态退化地面沉降地表生态恶化2011年我国加强水利建设年我国加强水利建设绪 论绪 论绪 论课程主要内容课程主要内容绪 论参考书目参考书目绪 论有关地下水信息网站地下水资

3、源评价地下水资源评价（a）分选好，孔隙率高的沉积物；（）分选好，孔隙率高的沉积物；（b）分选差，孔隙率低的沉积物；）分选差，孔隙率低的沉积物；（c）砾石组成的沉积物，砾石本身也是多孔的，因而整个沉积物的孔隙率很高；）砾石组成的沉积物，砾石本身也是多孔的，因而整个沉积物的孔隙率很高；（d）沉积物分选好，但颗粒间有胶结物沉积，所以孔隙率低；）沉积物分选好，但颗粒间有胶结物沉积，所以孔隙率低；（e）由溶蚀作用形成的多孔岩石；（）由溶蚀作用形成的多孔岩石；（f）由断裂形成的多孔岩石）由断裂形成的多孔岩石 （1）气态水：）气态水：气态水指贮存运移于非饱和的岩石的孔气态水指贮存运移于非饱和的岩石的孔 隙中

4、的地下水。隙中的地下水。 （2）液态水：）液态水：分为强结合水、弱结合水、毛细水和重分为强结合水、弱结合水、毛细水和重力水。力水。 （3）固态水：）固态水：主要存在于地表附近，因温度低而使水主要存在于地表附近，因温度低而使水分固结成冰。分固结成冰。 （4）矿物水：）矿物水：主要是指存在于结晶矿物内部的水。主要是指存在于结晶矿物内部的水。l强结合水强结合水：又称又称吸着水吸着水，颗粒表面吸着的水份，颗粒表面吸着的水份，其厚度相当于几个近百个水分子的厚度。其厚度相当于几个近百个水分子的厚度。l其特征是其内部的压力相当与其特征是其内部的压力相当与 10000个大气压，个大气压，密度平均为密度平均为2

5、.0g/cm3 左右，不能流动，也不能利左右，不能流动，也不能利用，加热到用，加热到105110才可转化为气态水而移动。才可转化为气态水而移动。液态水的存在形式：液态水的存在形式：l弱结合水弱结合水：又称又称薄膜水薄膜水，颗粒表面吸着的相对，颗粒表面吸着的相对外一点的水份。外一点的水份。l其厚度相当于几百几千个水分子的厚度。其其厚度相当于几百几千个水分子的厚度。其特征是不能流动，也不能利用，但外层的水份特征是不能流动，也不能利用，但外层的水份可被植物吸收。可被植物吸收。 液态水的存在形式：液态水的存在形式：l毛细水毛细水：岩土中的细小空隙（直径小于岩土中的细小空隙（直径小于1mm1mm的孔的孔

6、隙和宽度小于隙和宽度小于0.25mm0.25mm的裂隙）称毛细空隙，在的裂隙）称毛细空隙，在其中的水份称为毛细水。其特征是毛细水同时其中的水份称为毛细水。其特征是毛细水同时受重力和毛细力（表面张力）的作用，毛细水受重力和毛细力（表面张力）的作用，毛细水可传递静水压力，可利用，可被植物吸收。毛可传递静水压力，可利用，可被植物吸收。毛细水上升的高度受毛细直径的控制。细水上升的高度受毛细直径的控制。l重力水重力水：空隙全部被水份所饱和时，完全在重空隙全部被水份所饱和时，完全在重力作用下运动的水。力作用下运动的水。（三）岩石的水理性质（三）岩石的水理性质 水理性质是指水在岩石空隙中贮存运移特性水理性质

7、是指水在岩石空隙中贮存运移特性，主要取决于空隙的大小和数量，尤其是大小。，主要取决于空隙的大小和数量，尤其是大小。指岩石容纳水的性质指岩石容纳水的性质容水度容水度岩石在重力的作用下能保存水的性质岩石在重力的作用下能保存水的性质持水度持水度在重力作用下能给出水的性质在重力作用下能给出水的性质给水度给水度岩石能透过水的性质岩石能透过水的性质1、含水层与隔水层的概念、含水层与隔水层的概念l含水层：含水层： 指能够透过并给出相当数量的水的岩层。指能够透过并给出相当数量的水的岩层。l隔水层：隔水层： 指不能透过，不能给出或给出水量微不足指不能透过，不能给出或给出水量微不足道岩层。道岩层。（四）含水层与隔

8、水层（四）含水层与隔水层2、含水层的形成条件、含水层的形成条件l岩层具有容纳重力水的空隙。l地下水汇集贮存的地质构造，解决能否存得住水的问题。l具有充足的补给来源。3、含水层分类、含水层分类l孔隙含水层；裂隙含水层；岩溶含水层： 1、物理性质、物理性质 温度、颜色、透明度、嗅、味、比重、温度、颜色、透明度、嗅、味、比重、导电性及放射性等。导电性及放射性等。2、地下水的化学成分、地下水的化学成分l气体成分：氧、氮气体成分：氧、氮(源与大气源与大气)、H2S(还原环还原环境境SO4-2+2C+2H2OH2S+2HCO3-)、CO2（有机质发酵、大气）。（有机质发酵、大气）。l主要离子成分（八大离子

9、）：主要离子成分（八大离子）：Cl、SO4、CO3、HCO3、Na、K、Ca、Mg。l一般含盐量低的水以一般含盐量低的水以Mg、Ca、HCO3为主，含盐为主，含盐量中等的水以量中等的水以SO4、Na、Ca为主，含盐量高的水为主，含盐量高的水以以Cl、Na为主。为主。l地下水的胶体成分：地下水的胶体成分：Al2O3、SiO2、Fe2O3胶体。胶体。l有机成分和细菌成分：主要有生物活动产生。有机成分和细菌成分：主要有生物活动产生。 3 3、 (1)(1)总矿化度：总矿化度：水中各种离子、分子与化合物成分水中各种离子、分子与化合物成分的总量称为总矿化度。习惯上以的总量称为总矿化度。习惯上以10510

10、5110110时将时将水蒸干所得的干涸水蒸干所得的干涸(he)(he)残余物值表示总矿化度。残余物值表示总矿化度。矿化度（g/l）1微咸水（弱矿化水）13咸水（中等矿化水）310盐水（高矿化水）1050卤水50(2) 水的硬度：水的硬度： 总硬度：总硬度：水中所含水中所含Ca、Mg离子的总量。离子的总量。 暂时硬度：暂时硬度：水煮沸后沉淀部分水煮沸后沉淀部分Ca、Mg离子总量。离子总量。 永久硬度：永久硬度：加热后仍留在水中加热后仍留在水中Ca、Mg离子总量。离子总量。 根据水硬度大小分为：根据水硬度大小分为： 极软水（极软水（4.2）、软水（）、软水（4.28.4）、微硬）、微硬水（水（8.

11、416.8）、硬水（）、硬水（16.825.2）、极硬水）、极硬水（25.2）。）。 (3) 地下水的酸碱性：地下水的酸碱性： 强酸性（强酸性（pH5）、弱酸性（）、弱酸性（57）、中性）、中性（79）、强酸性（）、强酸性（9） (4) 水的侵蚀性：水的侵蚀性： 地下水对金属的腐蚀作用及对混凝土的侵蚀地下水对金属的腐蚀作用及对混凝土的侵蚀作用。主要是水中的侵蚀性作用。主要是水中的侵蚀性CO2和和H离子离子例如：例如：CaCO3H2OCO2Ca(HCO3)2 Fe2HClFeCl2H2 （1）简分析）简分析 为了了解区域地下水化学成分的一般特征为了了解区域地下水化学成分的一般特征及变化规律，常采

12、用简分析。需要定量分析及变化规律，常采用简分析。需要定量分析的有：的有： HCO3、 HCO3、SO4、Cl、Ca、Mg、Na+K、PH及干涸残余物，只需定性分析的及干涸残余物，只需定性分析的有有NH4、NO2、Fe、H2S、CO2。（2）全分析）全分析 全分析一般包括如下项目：全分析一般包括如下项目：HCO3、SO4、Cl、CO3、NO2、NO3、Ca、Mg、Na、K、NH4、Fe、SiO2、H2S、游离、游离CO2、侵蚀、侵蚀CO2、溶解、溶解O2、PH、总硬度、永久硬度、暂时硬度、耗氧量、干涸残总硬度、永久硬度、暂时硬度、耗氧量、干涸残余物等。上述的项目可根据需要作相应的增减。余物等。上

13、述的项目可根据需要作相应的增减。（3）专门性分析）专门性分析 根据工作需要而定。例在水源调查时，需进行根据工作需要而定。例在水源调查时，需进行有毒成分的分析如有毒成分的分析如As、Pb、P、有害有机物及大肠、有害有机物及大肠杆菌等。杆菌等。 二、地下水的分类二、地下水的分类孔隙含水层孔隙含水层：含水层的空隙为孔隙。：含水层的空隙为孔隙。 裂隙含水层：裂隙含水层：含水层的空隙为裂隙。含水层的空隙为裂隙。岩溶含水层：岩溶含水层：含水层的空隙为溶隙。含水层的空隙为溶隙。二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型 地下水的埋葬条件是指含水层的空地下水的埋葬条件是指含水层的空间分布状态及其环境的总称。

14、包括含水间分布状态及其环境的总称。包括含水层的岩性、产状、厚度、分布以及与上层的岩性、产状、厚度、分布以及与上下覆岩层的关系等。下覆岩层的关系等。 根据其埋藏条件把地下水分为：根据其埋藏条件把地下水分为：包气带水、潜水、承压水。包气带水、潜水、承压水。 二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型包气带水包气带水潜水潜水/承压水承压水（一）包气带水（一）包气带水 地表以下未饱和带（包气带）中液态地下水称地表以下未饱和带（包气带）中液态地下水称包气带水。主要可分两类，即土壤水和上层滞水。包气带水。主要可分两类，即土壤水和上层滞水。 埋葬于包气带土壤层中水，称为土壤水。主要埋葬于包气带土壤层中水，

15、称为土壤水。主要以结合水和毛细水的形式存在。靠大气降水的入渗，以结合水和毛细水的形式存在。靠大气降水的入渗，水蒸气的凝结及潜水由下而上毛细作用的补给。土水蒸气的凝结及潜水由下而上毛细作用的补给。土壤水主要消耗于蒸发，水份变化相当剧烈，受大气壤水主要消耗于蒸发，水份变化相当剧烈，受大气条件控制。条件控制。二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型（一）包气带水 上层滞水是存在于包气带中，局部隔水层之上的重力水。二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型（二）潜水1.概念、特征l潜水是埋藏于饱水带中地表以下第一个具有自由水面的含水层中的重力水。l一般多贮存在第四系松散沉积物中，也可形成于裂隙性

16、或可溶性基岩中。l基本特征是与大气圈和地表水联系密切，积极参与水循环。二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型2.潜水的特征3.潜水面的表示方法l水文地质剖面图：水文地质剖面图是从侧面反映潜水埋藏深度、含水层厚度、岩性及其变化。二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型l确定潜水的流向；l确定潜水的坡度；l确定潜水与河水的相互关系；l确定潜水的埋藏深度；l确定含水层的厚度；l推断含水层透水性及厚度的变化。潜水等水位线图的作用潜水等水位线图的作用二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型潜水补给河水潜

17、水补给河水河水补给潜水河水补给潜水河水、潜水相互补给河水、潜水相互补给二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型3. 3. 承压水的埋藏类型承压水的埋藏类型二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型承承压压盆盆地地承承压压斜斜地地二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型承压盆地：承压盆地：二、地下水的分类及类型二、地下水的分类及类型（1）含水层被断层所截而形成的承压斜地）含水层被断层所截而形成的承压斜地（2）含水层岩性发生相变和尖变裂）含水层岩性发生相变和尖变裂隙随深度增加而闭合隙随深度增加而闭合,使其透水性在使其透水性在某一深度变弱形成的承压斜地。某一深度