地下水温度随深度的变化(不同地下水层的温度)

第八节:地下水(了解地下水的物理性质和化学成分，岩石的水力性质，地下水的动态和运动，根据地下水的埋藏条件及其变化规律，掌握地下水的分类。)

一、地下水的物理性质和化学成分

(一)地下水的物理性质

1.温度:极地、高纬度地区和山区的地下水温度很低，而地壳深部和火山活动区的地下水温度很高。

2.颜色:地下水一般无色透明，但有时因含有某种种子、富集的悬浮物或胶体物质，可呈现各种颜色。

3.透明度:地下水的透明度取决于水中含盐量、悬浮物、有机物和胶体的多少。透明度分四个等级:透明、微浊、混浊、极浊。

4.相对密度:地下水的相对密度取决于水温和溶解盐。溶解的盐越多，相对密度越大。地下淡水的相对密度往往接近1。盐水的相对密度可以用波美度来表示。如果一升水含有10克氯化钠，盐度相当于1波美度。

5.传导性:地下水的传导性取决于所含电解质的数量和质量。离子含量越高，离子价态越高，水的导电性越强。

6.放射性:地下水含有放射性气体和物质，所以大部分含有放射性。

7.嗅觉和味觉

(2)地下水的组成

1.气体:溶解在地下水中的气体主要有CO2、O2、N2、CH4、H2S、H2、CO、NH3和少量的情绪气体。

(1)生物化学来源的气体

(2)空气成气

(3)化学来源的气体

(4)放射性气体

2.氢离子浓度:氢离子的浓度通常用pH来表示。7碱性，PH=7中性，PH

3.离子组成和胶体物质:构成地下水主要离子组成的元素有氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子、碳酸根离子、硝酸根离子、钠离子、钙离子、样品离子、铝离子、亚铁离子、铁离子等。

(a)地下水的总盐度和硬度

1.总盐度:水的总盐度是指水中离子、分子和各种化合物的含量。通常以水干燥后得到的残渣来确定，单位为g/L，根据总盐度，天然水可分为以下五类:

淡水:残渣

弱化水:1 ~ 3g/L

中矿化水:3~10g/L

矿化水:10～50克/升

盐水:> 50克/升

2.硬度:水中钙镁离子的总量称为水的总硬度。

二、岩石的水力特性

岩石的水力性质包括持水性、持水性、给水性和透水性。

(1)持水能力:持水能力是指岩石的持水能力，用持水能力表示。岩石中所含的水的体积与岩石体积的比值称为岩石的水容量。

(2)持水能力:在重力作用下，岩石通过分子力和毛细力在其空间隙中保持一定量的水，称为持水能力。表示为持水能力。在重力的影响下，岩石空间隙所保持的水量与岩石静止体积之比就是持水量。

(3)给水性:在重力作用下，一定量的水从一个饱和的岩石中流出，称为岩石的给水性。流出水的体积与储存岩石的体积之比称为给水量。

(4)透水性:透水性是岩石的透水性。根据透水性，岩石分为三类:

1)渗透性岩石，包括砂岩、砂岩、裂隙和岩溶发育的岩石。

2)半透性岩石，包括粘土砂、黄土、泥炭等。

3)不透水岩石，包括块状结晶岩、粘土和裂隙不发育的沉积岩。

三。地下水的动力学和运动

地下水的动态

地下水的流量、水位、温度和化学成分，在各种因素的影响下，在生日和季节上发生变化，这就是所谓的地下水动态。气候是影响地下水动态最活跃的因素之一。

(2)地下水的运动。

地下水运动有两种方式:层流运动和紊流运动。除了在宽裂缝或空孔中，地下水一般呈层流运动。地下水的这种运动叫做渗透。

1.线性渗透率定律:达西通过实验发现，单位时间内通过岩石的水量与岩石的渗透系统有关。

数，水头的降低与岩石截面积成正比，与渗透距离成反比，从而建立达西公式:

q是单位时间内通过岩石的水量；k是渗透系数；a是岩石的横截面积；h是水头降的低值；I是穿透距离。

2.非线性渗流规律:在大孔隙和溶洞中，地下水运动具有湍动性，应采用薛琦公式:

四。根据埋藏条件对地下水进行分类

基本概念

饱和带:重力水在重力作用下向下移动，在不透水层上积聚，使该区域岩石的所有空缝隙都被水充满。因此，这个地区的岩石被称为饱和带。

包气带:饱和带以上的部分，除了吸附水、膜水和毛管水，称为包气带，因为空间隙大部分被空气体充满。

潜水面:包气带和饱和带之间的边界是潜水面。

分类

根据埋藏条件，地下水可分为:上层滞水、潜水和承压水。

按储集空隙类型可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。

这两种分类是相互平行的。

(一)上层滞水

上层滞水是存在于包气带局部隔水层上的重力水。

上层滞水分布范围不广，补给区与分布区基本一致。主要补给来源为大气降水和地下水。主要消耗方式为蒸发和渗透，上层滞水靠近地表。受气候和水文影响较大，所以汞量小，季节性变化强。

(2)潜水

潜水是埋藏在地球表面下第一个稳定隔水层上的有自由面(潜水面)的重力水。

从水面到潜水面的距离称为潜水深度。潜水面和下伏隔水层之间的岩层称为含水层，隔水层是含水层的底板。在大多数情况下，潜水补给区和分布区是一致的。

当大面积不透水底板向下凹陷，潜水面坡度平缓，潜水几乎静止时，就形成了潜水湖。

当不透水底板倾斜或不平时，潜水面有一定坡度，潜水处于流动状态，则形成潜水流。

在均质岩石分布区，潜水与河水之间往往存在互补关系，称为河流与地下水的水力联系。

(3)承压水。

填充在两个隔水层之间的水称为承压水。

承压水头高于隔水顶板头。当地形条件适宜时，其自然露头或人工钻孔面称为自流水。隔水顶板阻挡了含水层从地表直接补给，因此自流水的补给区和分布区往往不同。

当单斜含水层一侧出露地表成为补给区，另一侧被断层切割，断层形成水的通道，就成为斜含水层的自流排泄区。此时，承压区处于补给区和排泄区之间，类似于自流盆地。当含水层的一端暴露于地表，而另一端在一定深度被夹断或被断层切割而不导水时，一旦补给超过含水层的水容量，水就会从含水层中暴露出来。自流单斜结构。