地下水及其地质作

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1、第十三章地下水及其地质作用2011年2月东华理工大学地球科学学院第一节地下水概述地下水——是埋藏在地表以下松散堆积物和岩石空隙中的水体。地下水主要是由大气降水、地面流水、冰雪融水、湖泊水渗透到地下而形成的，称为渗透水。此外还有凝结水、埋藏水、原生水等。第一节地下水概述地下水长期在地下运动，可从岩石中获得大量可溶性的物质成分，使之成为成分复杂的溶液。地下水中含大量的离子、分子和化合物，其矿化度高。地下水中常见的气体成分：O2、N2、CO2及H2S。地下水中还含有大量的胶体物质：Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2及以胶体形式存在的有机质。一、地下水的化学特征第一节地下水概述1.地

2、下水运动的条件地下水存于岩石(以及松散沉积物)的孔隙中，并在其中运动，因此岩石孔隙度的大小、形状、数量及连通情况，对地水的储量及运动特点有很大的影响。空隙度：一定体积岩石中空隙体积所占的比例。地下水的分布、储量及运动均受岩石空隙的多少（空隙度）支配。以n表示空隙度，VP表示空隙体积，V表示岩石体积，则n=VP/V。即孔隙度=岩石中孔隙的体积/岩石总体积二、地下水的运动第一节地下水概述大多数岩石的空隙是连通的，因而地下水可在岩石中流动。第一节地下水概述透水性：岩石被水透过的性能。隔水性：岩石阻挡水通过的性质。空隙较大，且相互连通的岩石，地下水可以在岩石中流动。有些岩石虽有很高空隙度，

3、但空隙不连通的岩石和空隙过小，且连通性不好的粘土和泥岩，地下水也很难在其中流动。透水层：能透水的岩层。洞隙大，且相互连通的石灰岩和白云岩以及孔隙大的砾石层和沙层是良好的透水层。隔水层：具隔水性的岩层。粘土岩、粉砂质泥岩及节理不发育的岩浆岩和块状变质岩可视为隔水层。第一节地下水概述2.地下水的运动方式毛细水（结合水）：在毛细作用下运动的水。岩石颗粒表面和空隙壁面在静电吸引作用下，会吸附水分子。这类水束缚于颗粒表面及空隙壁面，不能在自身重力作用下运动。而且还可逆重力而运动（毛细运动）。重力水：在自身重力作用下产生运动的水。在岩石和松散物质的空隙中，重力水在重力作用下产生运动称渗流(渗透

4、)。第一节地下水概述三.地下水的补给与排泄1.含水层失去水量称排泄(drainage)，含水层从外界获得水称补给(recharge)。●流动的地下水称地下径流(runoff）。它从补给区向排泄区流动。2.补给来源：大气降水、地表水。3.地下水的露头：地下水的人工露头为井well，天然露头为泉spring（上升急喷的泉即喷泉，重力向下者为下降泉）。台湾和云南有“蝴蝶泉”;南京有“珍珠泉”、“江南第二泉”(南宋陆游题）;济南有“趵(bao)突泉”。第二节地下水的类型一、地下水按照埋藏条件分为包气带水、潜水、承压水1.包气带水（土壤水）从地面到地下水面（潜水面）之间的地带（包气

5、带、不饱和带）所含的非重力地下水，以气态水、吸着水、薄膜水和毛细水等状态存在。包气带与饱水带第二节地下水的类型2.潜水——埋藏在地面以下，在第一个隔水层之上，具有自由表面的重力水，称为潜水。潜水的表面称为潜水面，随地形起伏而变化，具有潜水流。同时因季节变化而升降，雨季、旱季潜水面的不同而形成一个暂时饱和带。第二节地下水的类型3.承压水（层间水）——埋藏在地下两个隔水层之间的含水层中的水。当两个隔水层之间的含水层被水充满时，就是有了一定的静压力，称为承压水。自流井——当打井凿穿上部隔水层时，如果承压水的静水压力所达到的水头高度超过井口地面时，则自行喷溢出地表，形成自流井。第二节地下水

6、的类型第二节地下水的类型不同季节的地下水水位二、泉及其分类地下水在地表的天然出露，叫做泉。泉主要分布在山区、丘陵区的沟、谷中及山麓边缘，平原地区极为少见。泉的分类：1.根据成因分为：①接触泉；②侵蚀泉　③裂隙泉；④断层泉；⑤溶洞泉。2.根据泉水运动的特点分为：①上升泉；②下降泉。二、泉及其分类地下水在地表的天然出露，叫做泉。泉主要分布在山区、丘陵区的沟、谷中及山麓边缘，平原地区极为少见。泉的分类：1.根据成因分为：①接触泉；②侵蚀泉　③裂隙泉；④断层泉；⑤溶洞泉。2.根据泉水运动的特点分为：①上升泉；②下降泉。——一般将泉水温度超过20℃的泉称为温泉。温泉是地热异常的一种显示方式，

7、是地下热能的天然露头。3.按泉水温度分为：①冷泉；②温泉。第三节地下水的地质作用地下水在岩石孔隙、裂缝中流动十分缓慢，动能较小，故而机械作用十分微弱。但由于地下水与岩石、矿物的接触时间长，加之溶有一定量的酸类物质(如H2CO3、H2SO4及有机酸)，对地下岩石、矿物具有强烈的溶解作用。就整个地下水的地质作用而言，以化学作用为主。第三节地下水的地质作用地下水在缓慢的运动过程中，不断对周围的岩石进行着破坏和改造，称为地下水的潜蚀作用。可以分为：机械潜蚀作用和化学溶蚀作用。