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1、3.2地下水的主要类型与特征地下水的主要类型与特征地球上的水以不同的物质状态（固态、液态、气态）地球上的水以不同的物质状态（固态、液态、气态）存在于地球大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中。通常存在于地球大气圈、生物圈、水圈和岩石圈中。通常把大气圈中的水降落到地面称为把大气圈中的水降落到地面称为大气降水大气降水；地表上的地表上的江河、湖泊、海洋中的水称为江河、湖泊、海洋中的水称为地表水地表水；而而把埋藏在地把埋藏在地表以下岩（土）体的孔隙、裂隙、溶隙中的水表以下岩（土）体的孔隙、裂隙、溶隙中的水称为称为地地下水下水。一、地下水的基本概念一、地下水的基本概念. .岩土的空隙及地下水的存在形式岩土的空隙
2、及地下水的存在形式随着岩石性质和受力作用的不同，岩土体中各种空隙随着岩石性质和受力作用的不同，岩土体中各种空隙的形状、多少及其连通与分布具有很大的差别，它们的形状、多少及其连通与分布具有很大的差别，它们对地下水的分布和运动具有重要影响。根据岩土空隙对地下水的分布和运动具有重要影响。根据岩土空隙的成因不同，可把空隙分为的成因不同，可把空隙分为孔隙、裂隙和溶隙孔隙、裂隙和溶隙三大类三大类。 地球上水的分布地球上水的分布（1）孔孔隙隙松松散散岩岩土土由由大大小小不不等等的的颗颗粒粒组组成成，颗颗粒粒或或颗颗粒粒集集合合体体之之间间的的空空隙隙，呈呈小小孔孔状状，称称为为孔孔隙隙。岩岩土土中中孔孔隙隙
3、的的发发育育程程度度常常用用孔孔隙隙度度来来表表示示，它它是是影影响响地地下下水储存能力的重要因素。水储存能力的重要因素。（2 2）裂裂隙隙 坚坚硬硬岩岩石石（沉沉积积岩岩、岩岩浆浆岩岩和和变变质质岩岩）颗颗粒粒之之间间基基本本上上不不存存在在孔孔隙隙，仅仅存存在在由由于于地地壳壳运运动动及及其其它它内内外外地地质质营营力力作作用用下下岩岩石石破破裂裂变变形形产产生生的的空空隙隙，称称之之为为裂裂隙隙。岩岩石石的的裂裂隙隙一一般般呈呈裂裂缝缝状状，其其长长度度、宽宽度度、数数量量、分分布布及及连连通通性性等等空空间间上上差差异异很很大大，与与孔孔隙隙相比，裂隙具有明显的不均匀性。相比，裂隙具有
4、明显的不均匀性。（3 3）溶溶隙隙 可可溶溶岩岩（盐盐岩岩、硬硬石石膏膏、石石膏膏、石石灰灰岩岩、白白云云岩岩等等）中中的的各各种种裂裂隙隙，由由于于地地下下水水流流长长期期溶溶蚀蚀而而形形成成的的空空隙隙称称为为溶溶隙隙，这这种种地地质质现现象象称称岩岩溶溶（喀喀斯斯特特）。岩石的空隙性岩石的空隙性（）地下水的存在形式（）地下水的存在形式地下水有地下水有气态、液态和固态气态、液态和固态三种形式。三种形式。根根据据水水在在空空隙隙中中的的物物理理状状态态，水水与与岩岩石石颗颗粒粒的的相相互互作作用用等等特特征征，可可将将地地下下水水存存在在的的形形式式分分为为五五种种，即即：气气态态水水、结结
5、合合水水、重重力力水水、毛毛细细水水、固固态态水水。其其中中主主要要的的是是岩岩土土中中的的毛毛细细水水和和重重力力水水，因因为为这这两两种种水水对对地地下下水水的的工工程特性有很大的作用。程特性有很大的作用。岩土的水理性质是指岩石与水作用时所具有的特征，主岩土的水理性质是指岩石与水作用时所具有的特征，主要有要有容水性、持水性、给水性和透水性容水性、持水性、给水性和透水性。1）容水性）容水性岩土的岩土的容水性容水性是指岩土所能容纳一定水量的能力是指岩土所能容纳一定水量的能力。容水。容水性用容水度来表示，性用容水度来表示，容水度容水度是指岩土空隙完全被水充满是指岩土空隙完全被水充满时的含水量，时
6、的含水量，可表示为岩土所能容纳的水的体积与岩土可表示为岩土所能容纳的水的体积与岩土体积之比体积之比。2）持水性）持水性岩岩土土的的持水性持水性指在重力作用下，岩指在重力作用下，岩土土依靠分子力和毛细依靠分子力和毛细力，能够保持一定液态水的能力。力，能够保持一定液态水的能力。常用持水度来表示，常用持水度来表示，持水度持水度是指受重力作用时岩土仍能是指受重力作用时岩土仍能保持的水的体积与岩土体积之比保持的水的体积与岩土体积之比。.岩土的水理性质岩土的水理性质3）给水性给水性 岩土的岩土的给水性给水性指岩土中保持的水在重力作用下能够指岩土中保持的水在重力作用下能够自由流出一定数量水的自由流出一定数量
7、水的能力能力，用给水度，用给水度表表示。示。给水给水度度是指岩土给出的水量与岩土体积之比值是指岩土给出的水量与岩土体积之比值。给水度。给水度在数值上等于容水度减去持水度。在数值上等于容水度减去持水度。 ）透水性）透水性指岩土能使水下渗、通过的性能指岩土能使水下渗、通过的性能。通常用。通常用渗透系数渗透系数表示。表示。空隙的大小和多少决定着岩土透水性的好坏，空隙的大小和多少决定着岩土透水性的好坏，但两者的影响并不相等，空隙大小经常起主要作用。但两者的影响并不相等，空隙大小经常起主要作用。透水层透水层指指可以透水，渗透系数较大的地层，但可以透水，渗透系数较大的地层，但(目前目前)不一定含水不一定含
8、水。 岩土透水性分级岩土透水性分级.含水层与隔水层含水层与隔水层根根据据岩岩石石赋赋留留地地下下水水的的相相对对状状况况分分出出含含水水层层和和隔隔水层水层。在在重重力力作作用用下下能能够够给给出出并并且且通通过过相相当当数数量量水水的的饱饱水水岩岩层层或或土土层层称称含含水水层层。含含水水层层必必须须有有良良好好的的透透水水性性能能，同同时时又又必必须须有有一一定定的的地地质质构构造造条条件件和和地地形形条条件件，使使地地下下水水聚聚集集和和储储存存起起来来。此此外外，含含水水层必须有一定的补给水量。层必须有一定的补给水量。隔隔水水层层是是指指在在常常压压条条件件下下，由由于于重重力力作作用
9、用不不能能给给出出并并通通过过相相当当数数量量水水的的岩岩层层或或土土层层。通通常常由由黏黏土土、粉粉质质黏黏土土和和页页岩岩、泥泥灰灰岩岩等等透透水水性性能能差差的的岩岩石石组组成成的的岩岩层层构构成成隔隔水水层层。隔隔水水层层对对地地下下水水的的运运动动起起着阻碍作用着阻碍作用 。.包气带及饱水带包气带及饱水带.降水转变通道降水转变通道.地下水的运移地下水的运移.地下水的特征（地下水的特征（1）.地下水的特征（地下水的特征（2）二、地下水分类表二、地下水分类表埋藏条件埋藏条件含水层性质含水层性质孔隙水孔隙水裂隙水裂隙水岩溶水岩溶水包气带水包气带水土壤水土壤水上层滞水上层滞水地表裂隙岩体中地
10、表裂隙岩体中季节性存在的水季节性存在的水垂直入渗垂直入渗带中的水带中的水潜水潜水各种成因的松各种成因的松散沉积物中水散沉积物中水基岩上部裂隙中基岩上部裂隙中的水的水裸露的岩裸露的岩溶化岩层溶化岩层中的水中的水承压水承压水松散沉积物构松散沉积物构成的承压盆地成的承压盆地和承压斜地中和承压斜地中的水的水构造盆地、向斜构造盆地、向斜或单斜构造中的或单斜构造中的层状裂隙水，断层状裂隙水，断裂破碎带中的深裂破碎带中的深部水部水构造盆地、构造盆地、向斜或单向斜或单斜岩溶岩斜岩溶岩层中的水层中的水包包气气带带水水是是存存在在于于包包气气带带中中以以各各种种形形式式出出现现的的水水，它它是是一一种种局局部部的
11、的、暂暂时时性性的的地地下下水水。其其中中既既有有分分子子水水、结结合合水水、毛毛细细水水等等非非重重力力水水，也也有有属属于于下下渗渗的的水水流流和和存存在在于于包包气气带带中中局局部部隔隔水水层层上上的的重重力力水水（又又称称上上层层滞滞水水）。）。包气带包气带是指潜水位以上未被水饱和的岩土层。包包气气带带水水的的特特征征是是：完完全全依依靠靠大大气气降降水水或或地地表表水水流流直直接接下下渗渗补补给给，因因而而多多位位于于距距地地表表不不深深的的地地方方，以以蒸蒸发发或或逐逐渐渐下下渗渗的的形形式式排排泄泄；分分布布范范围围有有限限；补补给给区区与与分分布布区区一一致致；水水量量随随季季
12、节节变变化化，雨雨季季出出现现，旱旱季季消消失失，极不稳定。极不稳定。 1.包气带水上层滞水包气带水上层滞水上层滞水和潜水上层滞水和潜水.潜水潜水（）（）潜水潜水是埋藏在地表以下第一个连续稳定是埋藏在地表以下第一个连续稳定的隔水层以上，具有自由水面的重力水。的隔水层以上，具有自由水面的重力水。（）潜水的（）潜水的主要特征主要特征1)潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水和地表水可直接渗入补给，成为潜水的主要补和地表水可直接渗入补给，成为潜水的主要补给来源。因此，给来源。因此，在大多数的情况下潜水的分布在大多数的情况下潜水的分布区与补给区是一致的区与补给区是
13、一致的，因而，因而某些气象、水文要某些气象、水文要素的变化能很快影响潜水的变化素的变化能很快影响潜水的变化，潜水的水质潜水的水质也易于受到污染也易于受到污染。2)潜水自水位较高处向水位较低处渗流潜水自水位较高处向水位较低处渗流。在山脊地带潜水位的最高处可形成潜水在山脊地带潜水位的最高处可形成潜水分水岭。分水岭。潜水面的形状是因时因地而异潜水面的形状是因时因地而异的，它受地形地质、气象水文等自然因的，它受地形地质、气象水文等自然因素控制，并常与地形有一定程度的一致素控制，并常与地形有一定程度的一致性。性。潜水埋藏特征示意图潜水埋藏特征示意图（）潜水等水位线图（）潜水等水位线图 潜水面常以潜水潜水
14、面常以潜水等水位线图等水位线图表示，其绘制方法表示，其绘制方法与绘制地形等高线图一样。将研究地区的很多潜水与绘制地形等高线图一样。将研究地区的很多潜水人工露头（钻孔、探井、水井）和天然露头（泉等）人工露头（钻孔、探井、水井）和天然露头（泉等）的水位同时测定，绘在地形图上，连接水位等高的的水位同时测定，绘在地形图上，连接水位等高的各点即是等水位线图。该图的用途如下：各点即是等水位线图。该图的用途如下：A.A.确定潜水的流向及水力坡度。确定潜水的流向及水力坡度。垂直于等水位线，垂直于等水位线，自高等水位线指向低等水位线的方向即为流向自高等水位线指向低等水位线的方向即为流向。在。在流动方向上，取任意
15、两点的水位高差，除以两点间流动方向上，取任意两点的水位高差，除以两点间在平面上的实际距离，即为此两点间的在平面上的实际距离，即为此两点间的平均水力坡平均水力坡度度。 B.确确定定潜潜水水与与河河水水的的相相互互关关系系。如如果果潜潜水水流流向向指指向向河河流流，则则潜潜水水补补给给河河水水；如如果果潜潜水水流流向向背背向向河河流流，则潜水接受河水补给。则潜水接受河水补给。C.C.确确定定潜潜水水面面埋埋藏藏深深度度。潜潜水水面面的的埋埋藏藏深深度度等等于于该该点点的的地地形形标标高高减减潜潜水水位位。根根据据各各点点的的埋埋藏藏深深度度值，可绘出潜水等埋深线值，可绘出潜水等埋深线。D.确确定定
16、含含水水层层厚厚度度。当当等等水水位位线线图图上上有有隔隔水水层层顶顶板板等等高高线线时时，同同一一测测点点的的潜潜水水水水位位与与隔隔水水层层顶顶板板标标高之差即为含水层厚度。高之差即为含水层厚度。E.确确定定给给水水和和排排水水工工程程的的位位置置。水水井井应应布布置置在在地地下下水水流流汇汇集集的的地地方方，排排水水沟沟（截截水水沟沟）应应布布置置在在垂垂直水流的方向上。直水流的方向上。3.潜水的补给、排泄和径流潜水的补给、排泄和径流含水层从外界获得水量的过程叫做含水层从外界获得水量的过程叫做补给补给，耗失水量的，耗失水量的过程叫过程叫排泄排泄，地下水由补给区向排泄区流动的过程便，地下水
17、由补给区向排泄区流动的过程便是地下水的是地下水的径流径流。（）潜水的补给（）潜水的补给补给来源：大气降水、地表水、承压水、凝结水对潜补给来源：大气降水、地表水、承压水、凝结水对潜水的补给以及农田灌溉水、城市工矿的生活用水和工水的补给以及农田灌溉水、城市工矿的生活用水和工业废水的回渗补给等。其中业废水的回渗补给等。其中大气降水和地表水的入渗大气降水和地表水的入渗是潜水的主要补给源是潜水的主要补给源。（）潜水的排泄（）潜水的排泄排泄方式：以排泄方式：以泉的形式出露地表、直接排入地表水泉的形式出露地表、直接排入地表水（以上两者统称为径流排泄）、通过蒸发逸入大气（以上两者统称为径流排泄）、通过蒸发逸入
18、大气（也称为垂直排泄）以及向邻近的承压含水层排泄等。（也称为垂直排泄）以及向邻近的承压含水层排泄等。4.承压水承压水（）承压水及其特征（）承压水及其特征a.承承压压水水是是指指充充满满在在两两个个隔隔水水层层之之间间的的含含水水层中，具有承压性质的地下水层中，具有承压性质的地下水。由由于于隔隔水水顶顶板板的的存存在在，能能明明显显地地分分出出补补给给区区、承压区和排泄区承压区和排泄区三部分。三部分。b.补补给给区区大大多多是是含含水水层层出出露露地地表表的的部部分分，比比承承压压区区和和排排泄泄区区的的位位置置为为高高；承承压压区区是是隔隔水水顶顶板板以以下下，被被水水充充满满的的含含水水层层
19、部部分分；排排泄泄区区为承压水流出地表或流向潜水的地段为承压水流出地表或流向潜水的地段。c.承承压压区区中中地地下下水水承承受受静静水水压压力力，当当钻钻孔孔打打穿穿隔隔水水顶顶板板时时所所见见的的水水位位，称称为为初初见见水水位位。随随后后，地地下下水水上上升升到到含含水水层层顶顶板板以以上上某某一一高高度度稳定不变，这时的水位稳定不变，这时的水位叫叫承压水位承压水位。d.d.承压水位与隔水层顶板的距离称为承压水位与隔水层顶板的距离称为水头水头，由于承压水的补给区和承压区不一致，故承由于承压水的补给区和承压区不一致，故承压水的水位、水量、水质及水温等，受气象压水的水位、水量、水质及水温等，受
20、气象水文因素的影响较小。水文因素的影响较小。（）承压含水层的类型（）承压含水层的类型构成承压含水层的盆地、向斜、和坳陷构成承压含水层的盆地、向斜、和坳陷构造叫做构造叫做自流盆地自流盆地。单斜的承压含水层叫做单斜的承压含水层叫做自流斜地自流斜地。（3）等水压线图）等水压线图等水压线图等水压线图就是承压水面的等高线图就是承压水面的等高线图。它是。它是根据观测点的承压水为绘制的，加之同一图根据观测点的承压水为绘制的，加之同一图中绘制的含水层顶板及底板等高线，可从图中绘制的含水层顶板及底板等高线，可从图中确定：中确定：承压水的流向，并可计算水力梯度承压水的流向，并可计算水力梯度；承压水位的埋深承压水位
21、的埋深；承压含水层的埋深承压含水层的埋深；水头的大小及含水层的厚度等。水头的大小及含水层的厚度等。5.孔隙水孔隙水孔孔隙隙水水是是储储存存和和运运动动于于岩岩土土体体孔孔隙隙中中的的地地下下水水，多多呈呈均均匀匀而而连连续续的的层层状状分分布布。岩岩石石的的孔孔隙隙情情况况决决定定了了孔孔隙隙水水的的存存在在条条件件和和特特征征，因因为为岩岩石石孔孔隙隙的的大大小小和和多多少少，关关系系到到岩岩石石的的透透水水性性并并直直接接影影响响到到岩岩石石中中地地下下水水含含量量，以以及及地地下下水水在在岩岩石石中中的的运运动动条条件件和和地地下下水水的的水水质质。一一般般情情况况下下，岩岩土土的的颗颗
22、粒粒大大而而均均匀匀，则则含含水水层层孔孔隙隙大大、透透水水性性好好，地地下下水水水水量量大大、运运动动快快、水水质质好好；反反之之，则则含含水水层层孔孔隙隙小小、透透水水性性差差，地下水运动慢、水质差、水量也小。地下水运动慢、水质差、水量也小。孔隙水多分布于第四系松散沉积层和坚硬基岩孔隙水多分布于第四系松散沉积层和坚硬基岩的风化壳中的风化壳中。6.裂隙水裂隙水裂隙水裂隙水是指储存和运动于岩层裂隙中的地下水。是指储存和运动于岩层裂隙中的地下水。岩岩石的裂隙按成因可分为风化裂隙、成岩裂隙和构造石的裂隙按成因可分为风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙三种类型，相应地也将裂隙水分为裂隙三种类型，相应地也将裂
23、隙水分为风化裂隙水、风化裂隙水、成岩裂隙水和构造裂隙水成岩裂隙水和构造裂隙水。）风化裂隙水风化裂隙水( (面状裂隙水）面状裂隙水）是指分布在岩石风化裂隙中的地下水，多数为层状是指分布在岩石风化裂隙中的地下水，多数为层状裂隙水裂隙水。风化裂隙是由岩石的风化作用形成的，无。风化裂隙是由岩石的风化作用形成的，无一定方向，延伸短，发育密集而均匀，彼此连通，一定方向，延伸短，发育密集而均匀，彼此连通，因此在一定范围内形成的地下水也是相互连通的水因此在一定范围内形成的地下水也是相互连通的水体，具有统一的水面，多属潜水体，具有统一的水面，多属潜水。风化裂隙水多分布于出露基岩的表层，其下新鲜的风化裂隙水多分布
24、于出露基岩的表层，其下新鲜的基岩为含水层的下限。水平方向透水性均匀，垂直基岩为含水层的下限。水平方向透水性均匀，垂直方向随深度而减弱。方向随深度而减弱。 风化裂隙水示意图风化裂隙水示意图）成岩裂隙水）成岩裂隙水成岩裂隙水成岩裂隙水常赋存于具有成岩裂隙的岩层中。成岩常赋存于具有成岩裂隙的岩层中。成岩裂隙为岩石在形成过程中所产生的空隙，一般常见裂隙为岩石在形成过程中所产生的空隙，一般常见于岩浆岩中。成岩裂隙水于岩浆岩中。成岩裂隙水多呈层状多呈层状，在一定范围内，在一定范围内相互连通。相互连通。 3 3）构造裂隙水）构造裂隙水分布于构造裂隙中的地下水就称为分布于构造裂隙中的地下水就称为构造裂隙水构造
25、裂隙水。按按岩石中裂隙分布的产状，可将构造裂隙水分为岩石中裂隙分布的产状，可将构造裂隙水分为层状层状裂隙水裂隙水和和脉状裂隙水脉状裂隙水两类。两类。当构造应力分布比较均匀且强度足够时，则在岩体当构造应力分布比较均匀且强度足够时，则在岩体中形成比较密集均匀且相互连通的张开性构造裂隙，中形成比较密集均匀且相互连通的张开性构造裂隙，赋存赋存层状构造裂隙水层状构造裂隙水。当构造应力分布相当不均匀。当构造应力分布相当不均匀时，岩体中张开性构造裂隙分布不连续，互不沟通，时，岩体中张开性构造裂隙分布不连续，互不沟通，则赋存则赋存脉状构造裂隙水脉状构造裂隙水。7.岩溶水岩溶水 岩溶水岩溶水又称又称喀斯特水喀斯
26、特水是指是指储存和运动于可溶性储存和运动于可溶性岩层溶隙、溶穴中的地下水岩层溶隙、溶穴中的地下水。 岩溶的发育特点决定了岩溶水的特征。岩溶的发育特点决定了岩溶水的特征。岩溶水岩溶水在空间的分布变化很大在空间的分布变化很大，甚至比裂隙水更不均匀。，甚至比裂隙水更不均匀。有的地方地下水汇集于溶洞孔道中，形成地下水很有的地方地下水汇集于溶洞孔道中，形成地下水很丰富的地区；而另一些地方水可沿溶洞孔隙流走，丰富的地区；而另一些地方水可沿溶洞孔隙流走，形成在一定范围内严重缺水的现象。形成在一定范围内严重缺水的现象。岩溶水具有水岩溶水具有水量大、运动快、在垂直和水平方向上分布不均匀的量大、运动快、在垂直和水
27、平方向上分布不均匀的特性，其动态变化受气候影响显著特性，其动态变化受气候影响显著。 岩溶水系统岩溶水系统8.降深漏斗及井的有效性降深漏斗及井的有效性自流与非自流井9.泉泉泉泉是地下水的天然露头是地下水的天然露头，是地下水排泄的主要方式之，是地下水排泄的主要方式之一。因此，它是反映岩层富水性和地下水的分布、类一。因此，它是反映岩层富水性和地下水的分布、类型、补给、径流、排泄条件和变化的一个重要标志型、补给、径流、排泄条件和变化的一个重要标志。按照泉的含水层性质，可将泉分为按照泉的含水层性质，可将泉分为上升泉上升泉及及下降泉下降泉两两大类大类。（1）上上升升泉泉由由承承压压含含水水层层补补给给，水
28、水流流在在压压力力作作用用下下呈上升运动。呈上升运动。（2）下降泉由潜水或上层滞水补给，水流作下降运）下降泉由潜水或上层滞水补给，水流作下降运动。动。根根据据泉泉的的出出露露条条件件又又可可分分为为：侵侵蚀蚀泉泉、接接触触泉泉、溢溢出出泉和断层泉泉和断层泉四类。四类。1）侵侵蚀蚀泉泉是是沟沟谷谷切切割割到到含含水水层层时时形形成成的的，含含水水层层若若为为潜潜水水则则形形成成侵侵蚀蚀下下降降泉泉；若若为为承承压压水水时时则则形形成成侵蚀上升泉侵蚀上升泉。2）接接触触泉泉是是地地下下水水自自含含水水层层和和其其下下面面隔隔水水层层的的接接触触处处涌涌出出地地表表，或或在在侵侵入入体体与与围围岩岩
29、接接触触带带，地地下下水水沿裂隙上升至地表形成的。沿裂隙上升至地表形成的。3）溢溢出出泉泉是是指指地地下下水水在在运运动动过过程程中中，由由于于前前方方岩岩层层的的透透水水性性急急剧剧变变弱弱，水水流流受受阻阻而而溢溢出出地地表表形形成成的的泉。泉。4）断断层层泉泉是是承承压压水水沿沿导导水水断断层层上上升升，在在地地面面标标高高低低于于承承压压水水位位处处，涌涌出出地地表表形形成成的的。这这类类泉泉常常沿沿断断层呈线状分布。层呈线状分布。泉水的形成泉水的形成敦煌月芽泉敦煌月芽泉济南泉水的形成济南泉水的形成间隙泉三、三、 地下水的物理、化学性质地下水的物理、化学性质 1. 1. 物理性质物理性
30、质地下水的物理性质包括：地下水的物理性质包括：温度、颜色、透明度、温度、颜色、透明度、嗅、味、比重、导电性及放射性等。嗅、味、比重、导电性及放射性等。 温度温度 地表水的温度随季节变化。埋藏深度不同的地下水，地表水的温度随季节变化。埋藏深度不同的地下水，具有不同的温度变化规律具有不同的温度变化规律。埋深埋深3 35m5m，具昼夜变化特征；具昼夜变化特征；埋深为埋深为5 550m50m，地下水温度随季节变化。地下水温度随季节变化。年常温带以下，地下水温度随深度增高，其变化规律年常温带以下，地下水温度随深度增高，其变化规律决定于地热增温级。决定于地热增温级。平均地热增温级（地热梯度）为平均地热增温
31、级（地热梯度）为3333米。米。深层地下水的温度变化很小。深层地下水的温度变化很小。类别类别过冷水过冷水冷水冷水温水温水热水热水过热水过热水温度温度（）0020204242100100地下水按温度分类地下水按温度分类颜色颜色 水一般是无色的，但有时由于某种离子含量水一般是无色的，但有时由于某种离子含量较多，或者富集悬浮物和胶体物质，则可显较多，或者富集悬浮物和胶体物质，则可显示出各种各样的颜色示出各种各样的颜色 水中含物质水中含物质地下水颜色地下水颜色硫化铁硫化铁翠绿色翠绿色低价铁低价铁浅绿灰色浅绿灰色高价铁高价铁黄褐色或铁锈色黄褐色或铁锈色硫细菌硫细菌红色红色锰的化合物锰的化合物暗红色暗红色
32、粘土粘土无荧光的淡黄色无荧光的淡黄色腐植酸腐植酸暗黄灰色暗黄灰色( (带荧光带荧光) )透明度透明度水的透明度主要取决于其中固态物质与胶体水的透明度主要取决于其中固态物质与胶体悬浮物质的含量。含量多时，则透明度差。悬浮物质的含量。含量多时，则透明度差。常见的地表水和地下水一般是透明的。常见的地表水和地下水一般是透明的。 嗅嗅水通常是无气味的。但当其中含有某些离子水通常是无气味的。但当其中含有某些离子或某种气体时，则出现特殊的臭味。如含亚或某种气体时，则出现特殊的臭味。如含亚铁盐很多时有铁腥气味铁盐很多时有铁腥气味( (墨水气味墨水气味) )、含硫化、含硫化氢氢( (H H2 2S)S)气体时有
33、臭鸡蛋味，含腐植质时有腐气体时有臭鸡蛋味，含腐植质时有腐草气味。气味的强弱与温度有关，一般在低草气味。气味的强弱与温度有关，一般在低温下不易判别，加热到温下不易判别，加热到4040 C C时气味最显著。时气味最显著。味味水的味道，主要取决于其化学成分，如含有水的味道，主要取决于其化学成分，如含有NaClNaCl的的( (ClCl- -) )水具咸味，含水具咸味，含MgClMgCl2 2、MgSOMgSO4 4的水有的水有苦味；含苦味；含NaNa2 2SOSO4 4的水量涩味；含的水量涩味；含COCO2 2、Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2、Mg(HCOMg(HCO3 3) )2 2的
34、水清凉可口；含的水清凉可口；含FeFe2 2O O3 3的水具有铁锈的水具有铁锈味；含盐量极少的水淡而无味。味；含盐量极少的水淡而无味。 比重比重淡水的比重通常等于淡水的比重通常等于1 1。水的比重取决于其中。水的比重取决于其中所溶解盐分的含量。水中溶解的盐分越多，所溶解盐分的含量。水中溶解的盐分越多，比重越大，有的咸水比重可达比重越大，有的咸水比重可达1.2-1.31.2-1.3。导电性导电性水的导电性，取决于其所含盐类总量及盐类水的导电性，取决于其所含盐类总量及盐类性质等，一般矿化度高的水导电性强。性质等，一般矿化度高的水导电性强。放射性放射性有些天然地下水，会具有微弱的放射性。水有些天然
35、地下水，会具有微弱的放射性。水的放射性决定于形成环境。的放射性决定于形成环境。贮存和运动于放射性矿床及酸性火成岩分布贮存和运动于放射性矿床及酸性火成岩分布区的地下水，其放射性相应较强。区的地下水，其放射性相应较强。2. 2. 地下水的化学性质地下水的化学性质地下水的化学成份地下水的化学成份离子：天然体水中分布最广、含量最多的离子有离子：天然体水中分布最广、含量最多的离子有七种：七种：氯离子氯离子( (ClCl- -) )、硫酸根离子硫酸根离子( (SO4SO4= =) )、重碳重碳酸根离子酸根离子( (HCO3HCO3- -) )、钠离子钠离子( (NaNa) )、钾离子钾离子( (K K)
36、)、钙离子钙离子( (CaCa) )、镁离子镁离子( (MgMg) )。一般情况下，随着地下水中含盐量的变化，其中占主一般情况下，随着地下水中含盐量的变化，其中占主要地位的离子成分也随之发生变化。要地位的离子成分也随之发生变化。含盐量低的水中含盐量低的水中常常以以HCO3HCO3- -、CaCa或或HCO3HCO3- -、MgMg为主为主；中等含盐量中等含盐量的常以的常以SO4SO4= =、NaNa 或或SO4SO4= =、CaCa为主；为主；含盐量高的含盐量高的水水则以则以ClCl- -、NaNa为主。为主。 气体成份：主要有气体成份：主要有H H2 2S S、COCO2 2。 地下水的酸碱
37、性地下水的酸碱性：水的酸碱性主要取决于水中：水的酸碱性主要取决于水中氢离子浓度，常用氢离子浓度，常用pHpH值表示（值表示（pH=-pH=-lglgHH+ + ）。）。根据水根据水pHpH值的大小，将水分成以下几级：值的大小，将水分成以下几级：强酸强酸性性(5)(9)(9)。 地下水化学成分表示方法及水质评价地下水化学成分表示方法及水质评价库尔洛夫式库尔洛夫式实例：周口店关砥村南民井某日抽水资料如下实例：周口店关砥村南民井某日抽水资料如下:HCO-360毫克当量毫克当量%Na+50毫克当量毫克当量%Cl-25毫克当量毫克当量%Mg2+45毫克当量毫克当量%SO2-410毫克当量毫克当量%Ca2
38、+10毫克当量毫克当量%CO20.016g/l稀有元素稀有元素无无总矿化度总矿化度M0.28g/l水温水温15C涌水量涌水量Q60m3/day(试用库式表示）试用库式表示） HCO360Cl25CO20.016M0.28 T15Q60 Na50Mg45答案水生命之源 型水如：库尔洛夫式HCO3Ca型水地下水的总矿化度地下水的总矿化度：水中所含各种离子、分子与化合物的总量。水中所含各种离子、分子与化合物的总量。以每升水中所含克数（以每升水中所含克数（g/lg/l）表示。表示。 简便方法：以简便方法：以105-110105-110 C C时将水灼干所得的残时将水灼干所得的残余物总量。余物总量。 类
39、别类别总矿化度总矿化度(g/l)(g/l)淡水淡水13535地下水按矿化度的分类地下水按矿化度的分类饮用水总矿化度不应超过饮用水总矿化度不应超过1.0 g/l1.0 g/l；灌溉用水总矿化度不应超过灌溉用水总矿化度不应超过1.7 g/l1.7 g/l。 地下水的硬度地下水的硬度水的硬度，是由水中所含水的硬度，是由水中所含CaCa+ 、MgMg+所构成。所构成。水中水中CaCa+、MgMg+的总含量的总含量，称为，称为总硬度总硬度。地下水的硬度表达方法较多，地下水的硬度表达方法较多，我国通常采用我国通常采用德国度或德国度或CaCa+、Mg Mg +的毫克当量表示。的毫克当量表示。1.01.0毫毫
40、克当量硬度等于克当量硬度等于2.82.8德国度。德国度。1 1德国度相当于德国度相当于1 1升水中含有升水中含有10mg10mg的的CaOCaO。总硬度总硬度=暂时硬度暂时硬度+永久硬度永久硬度1mmol/L=2.8德国度德国度 地下水的硬度分类地下水的硬度分类 地下水的类型地下水的类型CaCa+ +Mg +Mg+( (毫克当量毫克当量) )德国度德国度极软水极软水1.51.54.29.09.025.225.2注：离子的当量离子量注：离子的当量离子量/ /离子价；离子价； 离子的毫克当量离子的毫克数离子的毫克当量离子的毫克数/ /离子的当量离子的当量 生活饮用水一般要求生活饮用水一般要求不宜大
41、于不宜大于2525度度（德国（德国度），度），最适宜的是最适宜的是10101515度度。高硬度水的危害：高硬度水的危害：对人体；对人体；工业和洗涤用。工业和洗涤用。四、地下水对工程的影响四、地下水对工程的影响1.潜水位上升引起的工程地质问题潜水位上升引起的工程地质问题(1)潜潜水水位位上上升升后后，由由于于毛毛细细水水作作用用可可能能导导致致土土壤壤次次生生沼沼泽泽化化、盐盐渍渍化化，改改变变岩岩土土体体物物理理力力学学性性质质，增增强强岩岩土土和和地地下下水水对对建建筑筑材材料料的的腐腐蚀蚀。在在寒寒冷冷地地区区，可可助助长长岩土体的岩土体的冻胀破坏冻胀破坏；(2)潜潜水水位位上上升升后后，
42、原原来来干干燥燥的的岩岩土土被被水水饱饱和和、软软化化，降降低低岩岩土土抗抗剪剪强强度度，可可能能诱诱发发斜斜坡坡、岸岸边边岩岩土土体体产产生生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象变形、滑移、崩塌失稳等不良地质现象；(3)崩崩解解性性岩岩土土、湿湿陷陷性性黄黄土土、盐盐渍渍岩岩土土等等遇遇水水后后，可可能能产产生生崩崩解解、湿湿陷陷、软软化化，其其岩岩土土结结构构破破坏坏、强强度度降降低低、压压缩缩性性增增大大。而而膨膨胀胀性性岩岩土土遇遇水水后后则则产产生生膨膨胀胀破破坏；坏；(4)潜潜水水位位上上升升，可可能能使使洞洞室室淹淹没没，还还可可能能使使建建筑筑物物基基础上浮，危及安全。础上浮，危
43、及安全。2.地下水位下降引起的工程地质问题地下水位下降引起的工程地质问题(1)地表塌陷地表塌陷岩岩溶溶发发育育地地区区，由由于于地地下下水水位位下下降降时时改改变变了了水水动动力力条条件件，在在断断裂裂带带、褶褶皱皱轴轴部部、溶溶蚀蚀洼洼地地、河河床床两两侧侧以以及及一些土层较薄而土颗粒较粗的地段，产生塌陷。一些土层较薄而土颗粒较粗的地段，产生塌陷。(2)地面沉降地面沉降地地下下水水位位下下降降诱诱发发地地面面沉沉降降的的现现象象可可以以用用有有效效应应力力原原理理加加以以解解释释。地地下下水水位位的的下下降降减减小小了了土土中中的的孔孔隙隙水水压压力力，从从而而增增加加了了土土颗颗粒粒间间的
44、的有有效效应应力力，有有效效应应力力的的增增加加要要引引起起土土的的压压缩缩。许许多多大大城城市市过过量量抽抽取取地地下下水水致致使使区域地下水位下降从而引发地面沉降，就是这个原因。区域地下水位下降从而引发地面沉降，就是这个原因。(3)海海(咸咸)水入侵水入侵近近海海地地区区的的潜潜水水或或承承压压含含水水层层往往往往与与海海水水相相连连，在在天天然然状状态态下下，陆陆地地的的地地下下淡淡水水向向海海洋洋排排泄泄，含含水水层层保保持持较较高高的的水水头头，淡淡水水与与海海水水保保持持某某种种动动态态平平衡衡，因因而而陆陆地地淡淡水水含含水水层层能能阻阻止止海海水水入入侵侵。如如果果大大量量开开
45、发发陆陆地地地地下下淡淡水水，引引起起大大面面积积地地下下水水位位下下降降，可可能能导导致致海海水水向向地地下下水水含含水水层入侵，使淡水水质变坏。层入侵，使淡水水质变坏。(4)地裂缝的产生与复活地裂缝的产生与复活近近年年来来，在在我我国国很很多多地地区区发发现现地地裂裂缝缝，西西安安是是地地裂裂缝缝发发育育最最严严重重的的城城市市。据据分分析析这这是是地地下下水水位位大大面面积积大大幅幅度度下下降而诱发的。降而诱发的。(5)地下水源枯竭、水质恶化地下水源枯竭、水质恶化盲盲目目开开采采地地下下水水，当当开开采采量量大大于于补补给给量量时时，地地下下水水资资源源会会逐逐渐渐减减少少，以以致致枯枯
46、竭竭，造造成成泉泉水水断断流流、井井水水枯枯干干、地地下水中有害离子量增多、矿化度增高。下水中有害离子量增多、矿化度增高。3.地下水的渗透破坏地下水的渗透破坏(1)流砂流砂流流砂砂是是指指松松散散细细小小颗颗粒粒土土被被地地下下水水饱饱和和后后，在在动动水水压压力力即即水水头头差差的的作作用用下下，产产生生的的悬悬浮浮流流动动现现象象。流流砂砂多多发发生生在在颗颗粒粒级级配配均均匀匀的的粉粉细细砂砂中中，有有时时在在粉粉土土中中也也会会产生流砂。产生流砂。(2)管涌管涌地基土在具有某种渗透速度的渗透水流作用下，地基土在具有某种渗透速度的渗透水流作用下，其细小颗粒被冲走，岩土的孔隙逐渐增大，慢其
47、细小颗粒被冲走，岩土的孔隙逐渐增大，慢慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通路，从慢形成一种能穿越地基的细管状渗流通路，从而掏空地基或坝体，使地基或斜坡变形、失稳，而掏空地基或坝体，使地基或斜坡变形、失稳，此现象称为此现象称为管涌管涌。(3)潜蚀潜蚀渗透水流在一定水力坡度渗透水流在一定水力坡度(即地下水水力坡度大于岩土产生潜即地下水水力坡度大于岩土产生潜蚀破坏的临界水力坡度蚀破坏的临界水力坡度)条件下产生较大的动水压力，冲刷、条件下产生较大的动水压力，冲刷、挟走细小颗粒或溶蚀岩土体，使岩土体中孔隙不断增大，甚挟走细小颗粒或溶蚀岩土体，使岩土体中孔隙不断增大，甚至形成洞穴，导致岩土体结构松动或破坏，
48、以致产生地表裂至形成洞穴，导致岩土体结构松动或破坏，以致产生地表裂隙、塌陷，影响工程的稳定。隙、塌陷，影响工程的稳定。4.地下水的浮托作用地下水的浮托作用当当建建筑筑物物基基础础底底面面位位于于地地下下水水位位以以下下时时，地地下下水水对对基基础础底底面面产产生生静静水水压压力力，即即产产生生浮浮托托力力。如如果果基基础础位位于于粉粉土土、砂砂土土、碎碎石石土土和和节节理理裂裂隙隙发发育育的的岩岩石石地地基基上上，则则按按地地下下水水位位100计计算算浮浮托托力力；如如果果基基础础位位于于节节理理裂裂隙隙不不发发育育的的岩岩石石地地基基上上，则则按按地地下下水水位位50计计算算浮浮托托力力；如
49、如果果基基础础位位于于粘粘性性土土地地基基上上，其其浮浮托托力力较较难难确确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。切地确定，应结合地区的实际经验考虑。5.承压水对基坑的作用承压水对基坑的作用当当深深基基坑坑下下部部有有承承压压含含水水层层存存在在，开开挖挖基基坑坑会会减减小小含含水水层层上上覆覆隔隔水水层层的的厚厚度度，在在隔隔水水层层厚厚度度减减小小到到一一定定程程度度时时，承承压压水水的的水水头头压压力力能能顶顶裂裂或或冲冲毁毁基基坑坑底底板板，造造成成突突涌涌现现象象。基基坑坑突突涌涌将将会会破破坏坏地地基基强强度度，并并给给施施工工带来很大困难。带来很大困难。6.地下水对钢筋混凝土的腐蚀
50、地下水对钢筋混凝土的腐蚀硅硅酸酸盐盐水水泥泥遇遇水水硬硬化化，并并且且形形成成Ca(OH)2、水水化化硅硅酸酸钙钙CaOSiO212H2O、水水化化铝铝酸酸钙钙CaOAl2O36H2O等等，这这些物质往往会受到地下水的腐蚀。些物质往往会受到地下水的腐蚀。结晶类腐蚀结晶类腐蚀如如果果地地下下水水中中离离子子的的含含量量超超过过规规定定值值，那那么么离离子子将将与与混混凝凝土土中中的的Ca(OH)2 起起反反应应，生生成成二二水水石石膏膏结结晶晶体体CaSO42H2O， 这这 种种 石石 膏膏 再再 与与 水水 化化 铝铝 酸酸 钙钙CaOAl2O36H2O发发生生化化学学反反应应，生生成成水水化
51、化硫硫铝铝酸酸钙钙，这这是是一一种种铝铝和和钙钙的的复复合合硫硫酸酸盐盐，习习惯惯上上称称为为水水泥泥杆杆菌菌。由由于于水水泥泥杆杆菌菌结结合合了了许许多多的的结结晶晶水水，因因而而其其体体积积比比化化合合前前增增大大很很多多，约约为为原原体体积积的的221.86，于于是是在在混混凝凝土土中中产生很大的内应力，使混凝土的结构遭受破坏。产生很大的内应力，使混凝土的结构遭受破坏。分解类腐蚀分解类腐蚀地地下下水水中中含含有有CO2，CO2与与混混凝凝土土中中的的Ca(OH)2作作用用，生成碳酸钙沉淀。生成碳酸钙沉淀。由由于于CaCO3不不溶溶于于水水，它它可可填填充充混混凝凝土土的的孔孔隙隙，在在混
52、混凝凝土土周周围围形形成成一一层层保保护护膜膜，能能防防止止Ca(OH)2的的分分解解。但但是是，当当地地下下水水中中CO2的的含含量量超超过过一一定定数数值值，而而离离子子的的含含量量过过低低，则则超超量量的的CO2再再与与CaCO3反反应应，生生成成重重碳碳酸酸钙钙Ca(HCO3)2并并溶溶于于水水。所所以以，当当地地下下水水中中CO2的的含含量量超超过过平平衡衡时时所所需需的的数数量量时时，混混凝凝土土中中的的CaCO3就就被被溶溶解解而而受受腐腐蚀蚀，这这就就是是分分解解类类腐腐蚀蚀。地地下下水水的的酸酸度度过过大大，即即pH值值小小于于某某一一数数值值，那那么么混混凝凝土土中中的的C
53、a(OH)2也也要要分分解解，特特别别是是当当反反应应生生成成物物为为易易溶溶于于水水的氯化物时，对混凝土的分解腐蚀很强烈。的氯化物时，对混凝土的分解腐蚀很强烈。结晶分解复合类腐蚀结晶分解复合类腐蚀当当地地下下水水中中NH4，NO3，Cl和和Mg2+离离子子的的含含量量超超过过一一定定数数量量时时，与与混混凝凝土土中中的的Ca(OH)2发发生生反反应应，Ca(OH)2与与镁镁盐盐作作用用的的生生成成物物中中，除除Mg(OH)2不不易易溶溶解解外外，CaCl2则则易易溶溶于于水水，并并随随之之流流失失；硬硬石石膏膏CaSO4一一方方面面与与混混凝凝土土中中的的水水化化铝铝酸酸钙钙反反应应生生成成水水泥泥杆杆菌菌；另另一一方方面面，硬硬石石膏膏遇遇水水生生成成二二水水石石膏膏。二二水水石石膏膏在在结结晶时，体积膨胀，破坏混凝土的结构。晶时，体积膨胀，破坏混凝土的结构。地地下下水水对对混混凝凝土土建建筑筑物物的的腐腐蚀蚀是是一一项项复复杂杂的的物物理理化化学学过过程程，在在一一定定的的工工程程地地质质与与水水文文地地质质条条件件下下，对对建建筑筑材料的耐久性影响很大。材料的耐久性影响很大。7.水库渗漏水库渗漏当地下水位低于库水位且有渗漏通道当地下水位低于库水位且有渗漏通道时，可能产生渗漏问题。时，可能产生渗漏问题。
