定义: 赋存在地表以下岩层空隙中的水称为地下水。它是水资源的重要组成部分。地下水与人类生存与地质环境密切相关;相关的学科主要是水文学 (hydrology)。
1、地下水的赋存条件
岩石空隙(vacancy):包括孔隙(pore)(松散沉积物或沉积岩颗粒之间的空间);裂隙(fissure)(岩石中的破裂);洞穴(cavity) (可溶性岩石通过溶蚀形成的空洞)。孔隙度(pore ratio,孔隙的数量)=孔隙体积/岩石总体积×100%η=Vn/V×100%。
2.岩石的透水性(perviousness): 岩石的透水能力。取决于空隙大小与贯通程度,能否自由透水。透水层(permeable bed):水能自由流通的岩层。隔水层(non-pervious bed):水不能自由流通的岩层,不透水。含水层(water-bearing):富含地下水的透水层。
3. 地下水面(UW-surface): 某地区内地下彼此连通连续的水面, 为饱水带顶面。地下水位:地下水的出露高度。不同地方地下水位高度并不 同,与地表起伏无关。包气带(vadose zone):地下水面以上的部分;岩层空隙中的气体与大气相通;水不饱和。饱水带(saturated water zone):地下水面以下的部分;岩石空隙中充满了水。
1. 自然界中绝大多数元素在地下水里均被发现。
2. O, H, K, Na, Ca, Mg, Cl等以离子状态大量存在于水中。O, H, K, Na, Ca, Mg克拉克值大,溶解度也大,水中含量就高。Cl克拉克值小,但溶解度大,故水中含量高。Si,Fe克拉克值大,但溶解度小,故水中含量小。
3. 矿化度(degree of mineralization):地下水中诸元素的总量, 克/升。矿泉水(mineral water):含有对人体有益矿物质的地下水,如Ce、 CO3、 K、Na、Mg、Cl 。结石:如地下水中含较多难被生物消化的矿物质,如Ca,则会形 成人体结石和动物体内结石(马宝)。
1. 含水层失去水量称排泄(dischage);含水层从外界获得水量称补给(recharge)。流动的地下水称地下径流(run off)。从补给区流向排泄区。
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,向下者为下降泉。台湾和云南有“蝴蝶泉”; 济南有“趵突泉”;南京有“珍珠泉”、“江南第二泉”(南宋陆游题字);
(一)根据埋藏条件分类
1. 包气带水:地下水面以上的、空隙中气体与大气相通的、不饱和含水岩层中的水。包括气态水、结合水、毛细管水、过路重力水、上层滞水(被局部隔水层蓄的水)。可被植物吸收,但不能被人们取用。
2. 潜水(phreatic water):地面下第一个隔水层上的饱和水。潜水层厚度=潜水面至下伏隔水层顶板的距离潜水埋藏深度=潜水面至地表的距离潜水面的特征:波状起伏、随季节而变化。
3. 承压水(confined):位于两个隔水层中间、充满水的含水层。承 受着一定的静水压力。
(二)根据含水层空隙性质划分的类型
1. 孔隙水 (pore water)
2. 裂隙水 (fissure):裂隙发育、贯通性好者为层状裂隙水; 裂隙稀疏、局部贯通者为脉状裂隙水。
3. 喀斯特水(karst):灰岩溶蚀空间中的水。
我国地下水多年平均补给量约为8000亿立方,与多年平均河川径流量是比例约为l:3.4,在北方地区,这一比例为1:1.58。地下水资源不仅在数量上具有举足轻重的地位,而且还具有水质好、分布广泛、便于就地开采利用等优点。据统计,我国约有70%人口以地下水为主要饮用水源。
在北方地区,地下水开发利用率比较高。例如,海河流域的地下水利用率达90%以上,在全部用水量中,地下水占50%以上。由此可见,地下水的利用和保护是关系到我国经济和社会可持续发展的战略问题。
地下水作为水文生态循环系统中的一个不可缺少的部分,对于生命的维持和社会的发展起着重要的作用,保护地下水,已成为保护人类生存环境的重要内容。