地球上的水及水文循

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1、第第 1 章章地球上的水及水文循地球上的水及水文循1.地球上水的分类：根据地球各个层圈水的分布状况及其存在状态的差别，可以区分为地球上水的分类：根据地球各个层圈水的分布状况及其存在状态的差别，可以区分为 浅部层圈水与深部层圈水两大部分。浅部层圈水与深部层圈水两大部分。 2.从大气圈到地壳上半部属浅部层圈水。其中分布有大气水、地表水、地下水以及生物从大气圈到地壳上半部属浅部层圈水。其中分布有大气水、地表水、地下水以及生物 体中的水，这些水均以自由态体中的水，这些水均以自由态 H2O 分子形式存在，以液态为主，也呈气态与固态存在。分子形式存在，以液态为主，也呈气态与固态存在。3.广义的水圈应当包括

2、地球各层圈中以各种不同状态存在且相互转化的所有的水。广义的水圈应当包括地球各层圈中以各种不同状态存在且相互转化的所有的水。 4.水文循环是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。水文循环是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。 5.地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程称为水的地质循环。地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程称为水的地质循环。 第第 2 章章 岩石中的空隙与水岩石中的空隙与水 1.容水度定义：岩石完全饱水时，所能容纳的最大水体积与岩石总体积之比。容水度定义：岩石完全饱水时，所能容纳的最大水体积与岩石总体积之比。重量含水量（重量含水量（ W

3、g ） ；松散岩石孔隙中所含水的重量（；松散岩石孔隙中所含水的重量（ G w ）与干燥岩石重量（）与干燥岩石重量（ G s ） 的比值。的比值。2.体积含水量（体积含水量（ W v ）：含水的体积（）：含水的体积（ w V ）与包括孔隙在内的岩石体积（）与包括孔隙在内的岩石体积（V ）的比值。）的比值。3. 持水度定义：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持持水度定义：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持 于岩石空隙中的水量，称作持水度（于岩石空隙中的水量，称作持水度（ S r ） 。 4. 决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；只有在孔隙大小达

4、到一定程度，孔隙度才对决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙度才对 岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。 5.岩石的透水能力并不取决于平均孔隙直径，而在很大程度上取决于最小的孔隙直径。岩石的透水能力并不取决于平均孔隙直径，而在很大程度上取决于最小的孔隙直径。第三章第三章 地下水赋存地下水赋存 1.地表以下一定深度，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面。地下水面以上称为地表以下一定深度，岩石中的空隙被重力水所充满，形成地下水面。地下水面以上称为 包气带。地下水面以下称为饱水带。包气带。地下水面以下称为饱水带。

5、2.包气带水的存在形式包气带水的存在形式:结合水、毛细水（各种）结合水、毛细水（各种） 、重力水、气态水、重力水、气态水 3.包气带的垂直分带土壤水带包气带的垂直分带土壤水带 中间带（包气带厚度大）中间带（包气带厚度大）/毛细水带毛细水带. 4.包气带水的来源包气带水的来源:大气降水的入渗大气降水的入渗,地表水体的渗漏地表水体的渗漏,由地下水面通过毛细上升输送的水由地下水面通过毛细上升输送的水.以以及地下水蒸发形成的气态水及地下水蒸发形成的气态水 5.含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。隔水层则是不能透过与给出水，或者透含水层是指能够透过并给出相当数量水的岩层。隔水层则是不能透过与给出水

6、，或者透 过与给出的水量微不足道的岩层。过与给出的水量微不足道的岩层。 6. 弱透水层：是指那些渗透性相当差的岩层，在一般的供排水中它们所能提供的水量微弱透水层：是指那些渗透性相当差的岩层，在一般的供排水中它们所能提供的水量微 不足道，似乎可以看作隔水层；但是，在发生越流时，由于驱动水流的水力梯度大且发生不足道，似乎可以看作隔水层；但是，在发生越流时，由于驱动水流的水力梯度大且发生 渗透的过水断面很大（等于弱透水层分布范围）渗透的过水断面很大（等于弱透水层分布范围） ，因此，相邻含水层通过弱透水层交换的水，因此，相邻含水层通过弱透水层交换的水 量相当大。量相当大。 7.广义的地下水是指赋存于地

7、面以下岩土空隙中的水；包气带及饱水带中所有含于岩石空广义的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的水；包气带及饱水带中所有含于岩石空 隙中的水均属之。狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。隙中的水均属之。狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。 8.地下水分类（一）按照埋藏条件地下水分类（一）按照埋藏条件:包气带水、潜水及承压水（二）含水介质的类型包气带水、潜水及承压水（二）含水介质的类型:孔隙水、孔隙水、 裂隙水及岩溶水裂隙水及岩溶水 9.饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称作潜水。饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称作潜水。 潜水没有隔水顶板，或只有局潜水没有隔水顶板，或

8、只有局 部的隔水顶板。部的隔水顶板。 潜水的表面为自由水面，称作潜水面；潜水的表面为自由水面，称作潜水面； 从潜水面到隔水底板的距离为潜从潜水面到隔水底板的距离为潜 水含水层的厚度。潜水面到地面的距离为潜水埋藏深度。水含水层的厚度。潜水面到地面的距离为潜水埋藏深度。 10.潜水的排泄（一）流入其它含水层（二）泄入大气圈与地表水圈有两类方式：一类是径潜水的排泄（一）流入其它含水层（二）泄入大气圈与地表水圈有两类方式：一类是径 流到地形低洼处，以泉、泄流等形式向地表或地表水体排泄，这便是径流排泄。另一类是流到地形低洼处，以泉、泄流等形式向地表或地表水体排泄，这便是径流排泄。另一类是 通过土面蒸发或

9、植物蒸腾的形式进入大气，这便是蒸发排泄。通过土面蒸发或植物蒸腾的形式进入大气，这便是蒸发排泄。 11 潜水的动态变化（一）深受气象、水文因素变动影响。潜水的动态变化（一）深受气象、水文因素变动影响。 （二）潜水的动态有明显的季节（二）潜水的动态有明显的季节 变化特点。变化特点。 （三）潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复（三）潜水积极参与水循环，资源易于补充恢复.（四）通常缺乏多年调节性。（四）通常缺乏多年调节性。 12.潜水等水位线图潜水等水位线图:潜水面上任一点的高程称为该点的潜水位。将潜水位相等的各点连线，潜水面上任一点的高程称为该点的潜水位。将潜水位相等的各点连线， 即得潜水等水位线图

10、即得潜水等水位线图.垂直等水位线由高到低为潜水流向。相邻两条等水位线的水位差除以垂直等水位线由高到低为潜水流向。相邻两条等水位线的水位差除以 其水平距离即为潜水面坡度。其水平距离即为潜水面坡度。 13.充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水，叫作承压水充满于两个隔水层（弱透水层）之间的含水层中的水，叫作承压水 14.当钻孔揭穿隔水顶板时，钻孔中的水位将上升到含水顶部以上一定高度才静止下来。钻当钻孔揭穿隔水顶板时，钻孔中的水位将上升到含水顶部以上一定高度才静止下来。钻 孔中静止水位到含水层顶面之间的距离称为承压高度孔中静止水位到含水层顶面之间的距离称为承压高度. 15.承压水的补给与排泄

11、承压水的补给与排泄:(1)承压水主要来源于现代大气降水与地表水的入渗。承压水主要来源于现代大气降水与地表水的入渗。(2)当顶底板当顶底板 隔水性能良好时，它主要通过含水层出露于地表的补给区（潜水分布区）获得补给，并通隔水性能良好时，它主要通过含水层出露于地表的补给区（潜水分布区）获得补给，并通 过范围有限的排泄区，以泉或其它径流方式向地表或地表水体泄出。过范围有限的排泄区，以泉或其它径流方式向地表或地表水体泄出。(3)当顶底板为弱透水当顶底板为弱透水 层时，它还可以从上下部含水层获得越流补给，也可向上下部含水层进行越流排泄。层时，它还可以从上下部含水层获得越流补给，也可向上下部含水层进行越流排

12、泄。 15.承压水的动态变化承压水的动态变化:(1)气象、水文因素的变化对承压水的影响较小，承压水动态比较稳气象、水文因素的变化对承压水的影响较小，承压水动态比较稳 定。定。 (2)承压水的资源不容易补充、恢复，但由于其含水层厚度通常较大，故其资源往往具有多承压水的资源不容易补充、恢复，但由于其含水层厚度通常较大，故其资源往往具有多 年调节性能。年调节性能。 16.承压水的水质取决于埋藏条件及其与外界联系的程度，可以是淡水，也可以是含盐量很承压水的水质取决于埋藏条件及其与外界联系的程度，可以是淡水，也可以是含盐量很 高的卤水。高的卤水。 17.弹性给水度弹性给水度 e . 承压含水层中当测压水

13、位下降承压含水层中当测压水位下降(或上升或上升)1 个单位，单位水平面积含水层个单位，单位水平面积含水层 柱体所释放柱体所释放(或储存或储存)的水量的水量 18.除了构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水层外，所有承压水最终都是由潜水转化除了构造封闭条件下与外界没有联系的承压含水层外，所有承压水最终都是由潜水转化 而来而来. 19.当包气带存在局部隔水层（弱透水层）时，局部隔水层（弱透水层）上会积聚具有自由当包气带存在局部隔水层（弱透水层）时，局部隔水层（弱透水层）上会积聚具有自由 水面的重力水，这便是上层滞水。水面的重力水，这便是上层滞水。第第 4 章章 地下水的运动地下水的运动 1.渗流渗

14、流地下水在岩石空隙中的运动称为渗流地下水在岩石空隙中的运动称为渗流.渗流场渗流场发生渗流的区域发生渗流的区域(地下水运动的空地下水运动的空间间) 在岩层空隙中渗流时，水的质点作有秩序的、互不混杂的流动，称作层流运动。水的在岩层空隙中渗流时，水的质点作有秩序的、互不混杂的流动，称作层流运动。水的 质点无秩序地、互相混杂的流动，称为紊流运动。质点无秩序地、互相混杂的流动，称为紊流运动。 2.水只在渗流场内运动，各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间改变时，称作稳水只在渗流场内运动，各个运动要素（水位、流速、流向等）不随时间改变时，称作稳 定流。运动要素随时间变化的水流运动，称作非稳定流。定流。

15、运动要素随时间变化的水流运动，称作非稳定流。 3.流网：是由一系列流网：是由一系列等水头线等水头线与与流线流线组成的网格，称流网。组成的网格，称流网。 4.流线：某时刻在渗流场中画出的一条空间曲线，该曲线上各个水质点的流线：某时刻在渗流场中画出的一条空间曲线，该曲线上各个水质点的流速方向流速方向都与这都与这 曲线相切（某时刻各点流向的连线）曲线相切（某时刻各点流向的连线） 。 5.迹线：流体水质点在渗流场中某一时间段内的运动轨迹迹线：流体水质点在渗流场中某一时间段内的运动轨迹. 6. 所谓层状非均质介质是指介质场内各岩层内部渗透性均为均质各向同性的，但不同层所谓层状非均质介质是指介质场内各岩层

16、内部渗透性均为均质各向同性的，但不同层 介质的渗透性不同。介质的渗透性不同。第五章第五章 毛细现象与包气带水的运动毛细现象与包气带水的运动 1.在潜水面之上有一个含水量饱和（体积含水量等于孔隙度）的带，称为毛细饱和带。在潜水面之上有一个含水量饱和（体积含水量等于孔隙度）的带，称为毛细饱和带。 2.包气带中毛细负压随着含水量的变小而负值变大。包气带中毛细负压随着含水量的变小而负值变大。3 在包气带中，渗透系数在包气带中，渗透系数 K 随含水量降低而迅速变小，随含水量降低而迅速变小， K 也是含水量的函数：也是含水量的函数：第六章第六章 地下水的化学成分及其形成作用地下水的化学成分及其形成作用 1.地下水中主要气体成分氧（地下水中主要气体成分氧（O2） 、氮（、氮（N2） 、二氧化碳（、二氧化碳（CO2） 硫化氢（硫化氢（H2S） 、甲烷、甲烷 （CH4） 2.地下水中主要离子成分（一）主要离子成分地下水中主要离子成分（一）主要离子成分:阴离子：阴离子：HCO3-、SO42-、Cl- 阳离子：阳离子： Ca2+、Mg2+、K+、