地下水的地質(zhì)作用一.地下水的基本特征二.地下水的剝蝕作用三.地下水的搬運(yùn)和沉積作用地下水的地質(zhì)作用一.地下水的基本特征

地下水是指以各種形式存在于地表之下巖石和松散堆積物空隙中的水體。地下水有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種，但以液態(tài)為主。一.地下水的基本特征地表水地下水是指以各種形式存在于地表之下巖石和松散堆

◆按來源不同,可將地下水分為滲入水、凝結(jié)水、巖漿水和埋藏水。●滲入水：降水滲入地下形成滲入水。

●埋藏水：與沉積物同時生成或海水滲入到原生沉積物的孔隙中而形成的地下水成為埋藏水。●巖漿水：既不是降水滲入，也不是水汽凝結(jié)形成的，而是由巖漿中分離出來的氣體冷凝形成，這種水是巖漿作用的結(jié)果，成為初生水。●凝結(jié)水：水汽凝結(jié)形成的地下水稱為凝結(jié)水。當(dāng)?shù)孛娴臏囟鹊陀诳諝獾臏囟葧r，空氣中的水汽便要進(jìn)入土壤和巖石的空隙中，在顆粒和巖石表面凝結(jié)形成地下水。◆按來源不同,可將地下水分為滲入水、凝結(jié)水、巖漿水和●吸濕水又稱強(qiáng)結(jié)合水，水分子與巖土顆粒表面之間的分子吸引力可達(dá)到幾千甚至上萬個大氣壓，因此不受重力的影響，不能自由移動，密度大于1，不溶解鹽類，無導(dǎo)電性，也不能被植物根系所吸收。

●薄膜水

又稱弱結(jié)合水，它們受分子力的作用，但薄膜水與巖土顆粒之間的吸附力要比吸濕水弱得多，并隨著薄膜的加厚，分子力的作用不斷減弱，直至向自由水過渡。●毛管水

當(dāng)巖土中的空隙小于1毫米，空隙之間彼此連通，就象毛細(xì)管一樣，當(dāng)這些細(xì)小空隙貯存液態(tài)水時，就形成毛管水。●重力水

當(dāng)含水層中空隙被水充滿時，地下水分將在重力作用下在巖土孔隙中發(fā)生滲透移動，形成滲透重力水。飽和水帶中的地下水正是在重力作用下由高處向低處運(yùn)動，并傳遞靜水壓力。◆地下水存在狀態(tài)

通常，巖土顆粒愈細(xì)小，其顆粒的比表面積愈大，分子吸附力亦愈大，吸濕水和薄膜水的含量便愈多。綜上所述，地下水在垂向上不僅形成結(jié)合水、毛細(xì)水與重力水等不同的層次結(jié)構(gòu)，而且各層次上所受到的作用力亦存在差異，形成垂向力學(xué)結(jié)構(gòu)。

●吸濕水又稱強(qiáng)結(jié)合水，水分子與巖土顆粒表面之間的分子吸引力

巖石中的孔隙是地下水儲運(yùn)的主要場所和運(yùn)移通道。孔隙的多少、大小、均勻程度及其連通情況，直接決定了地下水的埋藏、分布和運(yùn)動特性。通常，將松散沉積物顆粒之間的空隙稱為孔隙，堅(jiān)硬巖石因破裂產(chǎn)生的空隙稱裂縫，可溶性巖石中的空隙稱溶隙（包括巨大的溶穴，溶洞等）。

◆孔隙率

又稱孔隙度，它是反映含水介質(zhì)特性的重要指標(biāo)，以孔隙體積（Vn）與包括孔隙在內(nèi)的巖土體積（V）之比值來表示，即n

=

Vn/V×100%。孔隙率的大小，取決于巖土顆粒本身的大小，顆粒之間的排列形式、分選程度以及顆粒的形狀和膠結(jié)的狀況等。必須指出，孔隙率只有孔隙數(shù)量多少的概念，并不說明孔隙本身的大小（即孔隙率大并不表示孔隙也大）。孔隙的大小與巖土顆粒粗細(xì)有關(guān)，通常是顆粒粗則孔隙大，顆粒細(xì)則孔隙小。但因細(xì)顆粒巖土表面積增大，因而孔隙率反而增大，如粘土孔隙率達(dá)到45—55%；而礫石的平均孔隙率只有27%。◆地下水的儲運(yùn)及運(yùn)動特點(diǎn)巖石中的孔隙是地下水儲運(yùn)的主要場所和運(yùn)移通道孔隙水溶隙水裂隙水孔隙水溶隙水裂隙水透水性

指在一定條件下，巖土允許水通過的性能。透水性能一般用滲透系數(shù)K值來表示。其值大小首先與巖土空隙的直徑大小和連通性有關(guān)，其次才和空隙的多少有關(guān)。如粘土的孔隙度很大，但孔隙直徑很小，水在這些微孔中運(yùn)動時，不僅由于水與孔壁的摩阻力大而難以通過，而且還由于粘土顆粒表面吸附形成一層結(jié)合水膜，這種水膜幾乎占滿了整個孔隙，使水更難通過。透水層與隔水層雖然沒有嚴(yán)格的界限，不過常常將滲透系數(shù)K值小于0.001米/日的巖土，列入隔水層，大于或等于此值的巖土屬透水層。透水性透水層隔水層含水層好壞含水好壞巖石：透水性指在一定條件下，巖土允許水通過的性能。透水性能一(1)包氣帶：巖石上部水未飽和帶，巖石孔隙或裂隙未被液態(tài)地下水充滿，含有大量空氣。(2)飽和帶：當(dāng)?shù)叵滤蛳逻\(yùn)動到一定深處，遇到不透水層阻隔時，就不能往下運(yùn)動了，于是在不透水層之上，地下水便逐漸積成一層飽和帶。包氣帶飽水帶◆不同埋藏條件(1)包氣帶：巖石上部水未飽和帶，巖石孔隙或裂隙未被液態(tài)地地下水的垂直分帶季節(jié)變動帶深循環(huán)帶包氣帶飽水帶上層滯水地下水的垂直分帶季節(jié)變動帶深循環(huán)帶包氣帶飽水帶上層滯水◆地下水的流動狀態(tài)1)滲流地下水沿巖石空隙的這種緩慢運(yùn)動，稱為滲流。其運(yùn)動場所稱為滲流場。2)當(dāng)重力水在巖石的狹小空隙中滲流時，受介質(zhì)的吸引力影響較大，水的質(zhì)點(diǎn)排列較為有序，水作層流運(yùn)動。3)當(dāng)?shù)叵滤谝恍挻蟮目障吨?溶洞或裂縫)流動時，受介質(zhì)的影響較小，水的流速較大，水的質(zhì)點(diǎn)呈無序地、互相混雜地流動，形成紊流。4)地下水在滲流場內(nèi)運(yùn)動，當(dāng)其運(yùn)動要素(水位、流速和流向等)在一定時間內(nèi)穩(wěn)定不變時，則稱為穩(wěn)定流。達(dá)西定律:地下水呈現(xiàn)層流運(yùn)動時的基本規(guī)律，可以表示為：

Q=KFh/L

=KFIV=KI(Q=FV)

式中，Q：滲流流量；F：為過水?dāng)嗝妫?/p>

h：水頭損失；L：滲流長度；

I：水力坡度；K：滲透系數(shù)。

V：流速滲透系數(shù)同滲流速度具有相同的因次。一般采用m/d或cm/s為單位。

滲透系數(shù)可定量地說明巖石的滲透性能。巖石的滲透系數(shù)越大，表明其透水性能越強(qiáng)。◆地下水的流動狀態(tài)達(dá)西定律:地下水呈現(xiàn)層流運(yùn)動時的基本規(guī)律

地下水的溫度受地溫控制，變溫帶地下水水溫有較小的季節(jié)性變化；常溫帶地下水水溫與當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁亟咏辉鰷貛У叵滤S地溫梯度的增加而增加。通常情況下，地下水的溫度接近或低于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁胤Q為冷水，溫度高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁胤Q為地下熱水低溫20-40°,中溫40-60°,高溫60-100°,過熱>100°。高溫?zé)崛?需具備較大的空隙、較熱的巖體、通向地表的不規(guī)則裂隙系統(tǒng)）地下熱水分布區(qū)常是地?zé)岙惓^(qū)；出露地表即成為溫泉。西藏羊八井、南京湯山、西安臨潼華清池；冰島、新西蘭、美國黃石YellowStone老實(shí)泉(OldFaithful)地下熱水的成因：與斷裂有關(guān)、與地?zé)嵊嘘P(guān)、與水文地質(zhì)條件有關(guān)。◆溫度地下水的溫度受地溫控制，變溫帶地下水水溫有較小◆化學(xué)成分

地下水中常溶有一定數(shù)量的氣體和礦物質(zhì)。溶解于地下水的氣體——O2、N2、CO2、H2S等。地下水中的礦物質(zhì)——Na+、K+、Mg2+、Ca2+、SO42-、HCO3-、Fe2O3、Al2O3其含量隨地而異，主要與流經(jīng)地段的巖石性質(zhì)有關(guān)。氣溫、生物活動及地下水補(bǔ)給條件等，都會對地下水的化學(xué)成分有影響。◆物理性質(zhì)主要有透明度、顏色、嗅味及味感等。◆化學(xué)成分◆硬度

地下水中的Ca2+和Mg2+離子的濃度之和構(gòu)成地下水的硬度。人們長期飲用過硬水對健康有害。硬水在工業(yè)鍋爐中易生成鍋垢，既費(fèi)燃料，又可能引起鍋爐炸裂。◆硬度◆礦化程度淡水（<1g/L>)；弱礦化水（1~10g/L);中等礦化水（3~10g/L);強(qiáng)礦化水（10~50g/L);鹽水（>50g/L)◆所貯存巖石的空隙特點(diǎn)孔隙水——主要埋藏于各種成因的松散堆積物和風(fēng)化基巖的表層。裂隙水——貯存于裸露基巖的風(fēng)化裂隙、巖漿巖的原生裂隙、各種巖石的構(gòu)造裂隙、斷層和構(gòu)造破碎帶中。巖溶水——貯存于因溶蝕形成的縫隙或溶洞中。◆礦化程度◆所貯存巖石的空隙特點(diǎn)◆據(jù)地下水的運(yùn)動狀態(tài)、埋藏條件，可以把地下水分為包氣帶水、潛水、層間（承壓）水1．包氣帶水：包氣帶水是埋藏在包氣帶中的地下水。其中，埋藏在土壤中的也稱為土壤水。當(dāng)水通過包氣帶下滲時，重力水可以在包氣帶中的局部隔水層上受阻積聚，形成“上層滯水”。

2．潛水（phreaticwater）：指埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層以上，具有自由表面的重力水。(潛水面——隔水層之上，潛水的自由水面。潛水面受地形，構(gòu)造因素的影響，可以有起伏。)3．承壓水（confinedwater）：指埋藏在兩個穩(wěn)定隔水層之間的透水層內(nèi)的重力水。又稱為層間水（interlayerwater）。◆據(jù)地下水的運(yùn)動狀態(tài)、埋藏條件，可以把地下水分為包氣帶水、潛地下水的地質(zhì)作用課件泉（spring）是地下水的天然露頭。是地下水在適當(dāng)條件下溢出地面的自然現(xiàn)象。泉的分類方案（1）根據(jù)泉水溢出情況，一般把泉分為上升泉和下降泉。（2）根據(jù)泉的成因可分為接觸泉、斷層泉和侵蝕泉。（3）根據(jù)泉的溫度可分為普通泉、溫泉和冷泉。（4）部分泉水中可溶有各種礦物質(zhì)（如碳酸、硫、氟等，甚至含放射性元素），這種泉稱為礦泉（mineralspring）。泉（spring）

二.地下水的剝蝕作用

地下水的剝蝕作用稱潛蝕作用（undergroundcorrosion）。按作用的方式可分為機(jī)械、化學(xué)兩種。地下水主要在巖石空隙中滲流，流動緩慢，水量分散，沖擊力甚小，所以其機(jī)械潛蝕作用占次要地位；但水中常富含CO2和各種溶劑，這些成分能與組成巖石的礦物顆粒廣泛接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而化學(xué)潛蝕作用顯著。二.地下水的剝蝕作用地下水的剝蝕作用稱潛蝕◆巖溶作用

地下水對巖石、礦物所產(chǎn)生的溶解破壞作用稱化學(xué)潛蝕作用（或稱巖溶作用，喀斯特作用)巖溶作用形成的地形稱巖溶地形（或稱喀斯特地）。喀斯特——來源于南斯拉夫亞得里亞沿海的喀斯特高原，該地區(qū)以碳酸鹽巖石發(fā)育為主。◆巖溶作用地下水對巖石、礦物所產(chǎn)生的溶解破壞作

地下水對可溶性巖石的溶解力與地下水中CO2的含量有關(guān)，CO2的含量越大，對巖石的溶蝕力越大。地下水中的一部分CO2是以碳酸氫根（HCO3-）的形式存在的。含H+和HCO3-的水與石灰?guī)r（主要成分為方解石CaCO3）接觸時，便會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其溶解度大大增加。化學(xué)反應(yīng)式：（1）CO2+H2O→H++HCO3-

（2）CaCO3+H++[HCO3]-——Ca2++2[HCO3]-

地下水對可溶性巖石的溶解力與地下水中CO2的含量有關(guān)◆巖溶作用的發(fā)育（影響）條件

1．巖石的可溶性——碳酸鹽巖、鹵化物、硫酸鹽、硼酸鹽、鈣質(zhì)膠結(jié)的碎屑巖等。2．巖石的透水性——裂隙發(fā)育程度、緊閉程度。3．地下水的溶蝕力——所溶解的CO2的濃度。4．地下水的流動特征——流速、流動方向。是否具有溶蝕作用的地下水和可溶性巖石◆巖溶作用的發(fā)育（影響）條件

1．巖石的可溶性——碳酸鹽巖、◆常見的巖溶地形的類型及其形成過程溶溝-石芽-落水洞-溶斗-溶洼-溶洞-溶盆-溶原1．溶溝與石芽（karrenandstonysprout）溶溝——地表水沿巖石表面流動溶蝕而形成的溝、槽。石芽——脊?fàn)钔黄稹?．落水洞（sinkhole）地下水沿裂隙垂直下滲和溶蝕所形成的近于直立的深洞。是包氣帶的主要巖溶地形。直徑小，深度大。◆常見的巖溶地形的類型及其形成過程溶溝-石芽-落水洞-溶斗-3．溶洞（karstcave）飽水帶上部或季節(jié)變動帶的地下水沿近水平方向溶蝕巖石所形成的近水平方向的空洞。溶洞的發(fā)育由溶蝕、機(jī)械潛蝕和重力崩塌等多種作用共同形成。近于同一高度的洞穴可以連接起來，構(gòu)成迂回曲折、忽高忽低、時寬時窄的溶洞系統(tǒng)。3．溶洞（karstcave）5．溶盆和溶原（poljeandkarsticplain）在可溶性巖石地區(qū)經(jīng)過長期的溶蝕和崩塌作用形成的大型半封閉洼地。溶盆規(guī)模較小；溶原面積較大。4．溶斗與溶洼（funnelanduvala）溶斗——地表水沿裂隙集中滲流并溶蝕可溶性巖石，在地表及淺處形成的碟狀、漏斗狀洼地。溶洼——溶斗側(cè)向擴(kuò)大、合并和加深所形成的小型封閉洼地稱為溶洼。5．溶盆和溶原（poljeandkarsticplai巖溶地貌示意圖巖溶地貌示意圖峰林地形——峰林或峰叢

孤峰——巖溶發(fā)育的階段性：早期——地表形成石芽、溶溝、溶斗、落水洞。地下形成獨(dú)立的洞穴。中期——地表溶洼和峰林；地下溶洞、洞穴系統(tǒng)。晚期——溶原、孤峰。峰林地形——峰林或峰叢

●古巖溶古巖溶是指新生代以前發(fā)育的巖溶。識別古巖溶在理論上和生產(chǎn)實(shí)踐中具有一定的意義：（1）古巖溶面代表了地殼抬升的相對穩(wěn)定階段，可作為分析地殼運(yùn)動性質(zhì)的重要依據(jù)。（2）有古巖溶存在，說明當(dāng)時該區(qū)處于溫暖潮濕的氣候特征，而且是處于古陸被剝蝕的狀態(tài)，有助于分析古地理和古氣候。（3）石油和天然氣可儲存于古潛山周圍和溶洞中。（4）有些金屬礦床與溶洞有關(guān)，形成“巖溶型礦床”，因而研究古巖溶具有一定的找礦意義。●古巖溶古巖溶是指新生代以前發(fā)育的巖溶。地下水的機(jī)械潛蝕作用

地下水對巖石的沖刷破壞作用稱機(jī)械潛蝕作用。與地下水的流速以及所流經(jīng)地區(qū)的巖石條件有關(guān)。孔、洞：易發(fā)生機(jī)械崩塌黃土發(fā)育區(qū)：易形成土林富含水的砂層：易發(fā)生流砂粘土層：易發(fā)生土層蠕動，變形地下水的機(jī)械潛蝕作用地下水對巖石的沖刷破壞作用稱云南元謀土林云南元謀土林三.地下水的搬運(yùn)作用和沉積作用◆地下水的搬運(yùn)作用地下水的搬運(yùn)作用以化學(xué)方式為主;機(jī)械搬運(yùn)能力通常微弱，但在地下暗河中可以有較大的搬運(yùn)力，其搬運(yùn)方式和特點(diǎn)與地面流水相似。地下水的溶運(yùn)能力與水溫、壓力、地下水的循環(huán)速度及水中所溶解的CO2的數(shù)量及酸度有關(guān)。溶運(yùn)物包括各種離子和膠體。三.地下水的搬運(yùn)作用和沉積作用◆地下水的搬運(yùn)作用◆地下水的沉積作用

地下水沉積作用包括機(jī)械和化學(xué)沉積。地下水的機(jī)械沉積較少，只發(fā)生在地下河的較大洞穴中，其作用與河流沉積相似。地下水的化學(xué)沉積是主要的，表現(xiàn)為溶解物質(zhì)析出，其方式主要有過飽和沉淀與置換沉淀兩種。一.過飽和沉積1、產(chǎn)生過飽和沉積的原因：（1）水分因揮發(fā)或蒸發(fā)，以及吸附或參與化學(xué)反應(yīng)而散失，使其中所含的某些元素達(dá)到過飽和；（2）由于壓力的變化，引起不同元素溶解度的變化，達(dá)到過飽和而沉淀；（3）溫度變化對化學(xué)反應(yīng)更為敏感，一般表現(xiàn)為溫度升高，溶解度增高，化學(xué)反應(yīng)加快。◆地下水的沉積作用

地下水沉積作用包括機(jī)械和化2、過飽和沉積的形式1、裂縫沉積2、粒間孔隙中的沉積3、氣孔沉積4、洞穴沉積（溶洞沉積）5、泉口沉積●溶洞沉積物（1）石鐘乳（stalactite）——懸掛在洞頂?shù)腻F狀碳酸鈣沉積物。（2）石筍（stalagmite）——滴至洞底后向上增長的竹筍狀沉積物。（3）石柱（stalacto-stalagmite）——石鐘乳和石筍連在一起后形成的串通溶洞上下的柱狀碳酸鈣沉積。2、過飽和沉積的形式●溶洞沉積物石鐘乳（1）、石筍（2）和石柱形成過程示意圖

石鐘乳（1）、石筍（2）和石柱形成過程示意圖土耳其的石灰華土耳其的石灰華北京延慶硅化木地質(zhì)公園北京延慶硅化木地質(zhì)公園二.置換沉積置換沉積是指地下水中的礦物質(zhì)與掩埋在沉積物中的生物體之間發(fā)生物質(zhì)交換，生物體內(nèi)物質(zhì)溶蝕流失，其空間被地下水中的礦物質(zhì)（SiO2、CaCO3)沉淀填充，物質(zhì)成分改變了，但仍完全保留著生物內(nèi)部原有的構(gòu)造

此外，溶洞由于和地下水作用關(guān)系密切，其堆積物也屬于地下水的沉積作用。溶洞堆積物中有化學(xué)沉積物、重力堆積物、地下河湖堆積物、生物和人類文化堆積物。二.置換沉積此外，溶洞由于和地下水作用關(guān)系密切謝謝欣賞謝謝欣賞地下水的地質(zhì)作用一.地下水的基本特征二.地下水的剝蝕作用三.地下水的搬運(yùn)和沉積作用地下水的地質(zhì)作用一.地下水的基本特征

地下水是指以各種形式存在于地表之下巖石和松散堆積物空隙中的水體。地下水有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種，但以液態(tài)為主。一.地下水的基本特征地表水地下水是指以各種形式存在于地表之下巖石和松散堆

◆按來源不同,可將地下水分為滲入水、凝結(jié)水、巖漿水和埋藏水。●滲入水：降水滲入地下形成滲入水。

●埋藏水：與沉積物同時生成或海水滲入到原生沉積物的孔隙中而形成的地下水成為埋藏水。●巖漿水：既不是降水滲入，也不是水汽凝結(jié)形成的，而是由巖漿中分離出來的氣體冷凝形成，這種水是巖漿作用的結(jié)果，成為初生水。●凝結(jié)水：水汽凝結(jié)形成的地下水稱為凝結(jié)水。當(dāng)?shù)孛娴臏囟鹊陀诳諝獾臏囟葧r，空氣中的水汽便要進(jìn)入土壤和巖石的空隙中，在顆粒和巖石表面凝結(jié)形成地下水。◆按來源不同,可將地下水分為滲入水、凝結(jié)水、巖漿水和●吸濕水又稱強(qiáng)結(jié)合水，水分子與巖土顆粒表面之間的分子吸引力可達(dá)到幾千甚至上萬個大氣壓，因此不受重力的影響，不能自由移動，密度大于1，不溶解鹽類，無導(dǎo)電性，也不能被植物根系所吸收。

●薄膜水

又稱弱結(jié)合水，它們受分子力的作用，但薄膜水與巖土顆粒之間的吸附力要比吸濕水弱得多，并隨著薄膜的加厚，分子力的作用不斷減弱，直至向自由水過渡。●毛管水

當(dāng)巖土中的空隙小于1毫米，空隙之間彼此連通，就象毛細(xì)管一樣，當(dāng)這些細(xì)小空隙貯存液態(tài)水時，就形成毛管水。●重力水

當(dāng)含水層中空隙被水充滿時，地下水分將在重力作用下在巖土孔隙中發(fā)生滲透移動，形成滲透重力水。飽和水帶中的地下水正是在重力作用下由高處向低處運(yùn)動，并傳遞靜水壓力。◆地下水存在狀態(tài)

通常，巖土顆粒愈細(xì)小，其顆粒的比表面積愈大，分子吸附力亦愈大，吸濕水和薄膜水的含量便愈多。綜上所述，地下水在垂向上不僅形成結(jié)合水、毛細(xì)水與重力水等不同的層次結(jié)構(gòu)，而且各層次上所受到的作用力亦存在差異，形成垂向力學(xué)結(jié)構(gòu)。

●吸濕水又稱強(qiáng)結(jié)合水，水分子與巖土顆粒表面之間的分子吸引力

巖石中的孔隙是地下水儲運(yùn)的主要場所和運(yùn)移通道。孔隙的多少、大小、均勻程度及其連通情況，直接決定了地下水的埋藏、分布和運(yùn)動特性。通常，將松散沉積物顆粒之間的空隙稱為孔隙，堅(jiān)硬巖石因破裂產(chǎn)生的空隙稱裂縫，可溶性巖石中的空隙稱溶隙（包括巨大的溶穴，溶洞等）。

◆孔隙率

又稱孔隙度，它是反映含水介質(zhì)特性的重要指標(biāo)，以孔隙體積（Vn）與包括孔隙在內(nèi)的巖土體積（V）之比值來表示，即n

=

Vn/V×100%。孔隙率的大小，取決于巖土顆粒本身的大小，顆粒之間的排列形式、分選程度以及顆粒的形狀和膠結(jié)的狀況等。必須指出，孔隙率只有孔隙數(shù)量多少的概念，并不說明孔隙本身的大小（即孔隙率大并不表示孔隙也大）。孔隙的大小與巖土顆粒粗細(xì)有關(guān)，通常是顆粒粗則孔隙大，顆粒細(xì)則孔隙小。但因細(xì)顆粒巖土表面積增大，因而孔隙率反而增大，如粘土孔隙率達(dá)到45—55%；而礫石的平均孔隙率只有27%。◆地下水的儲運(yùn)及運(yùn)動特點(diǎn)巖石中的孔隙是地下水儲運(yùn)的主要場所和運(yùn)移通道孔隙水溶隙水裂隙水孔隙水溶隙水裂隙水透水性

指在一定條件下，巖土允許水通過的性能。透水性能一般用滲透系數(shù)K值來表示。其值大小首先與巖土空隙的直徑大小和連通性有關(guān)，其次才和空隙的多少有關(guān)。如粘土的孔隙度很大，但孔隙直徑很小，水在這些微孔中運(yùn)動時，不僅由于水與孔壁的摩阻力大而難以通過，而且還由于粘土顆粒表面吸附形成一層結(jié)合水膜，這種水膜幾乎占滿了整個孔隙，使水更難通過。透水層與隔水層雖然沒有嚴(yán)格的界限，不過常常將滲透系數(shù)K值小于0.001米/日的巖土，列入隔水層，大于或等于此值的巖土屬透水層。透水性透水層隔水層含水層好壞含水好壞巖石：透水性指在一定條件下，巖土允許水通過的性能。透水性能一(1)包氣帶：巖石上部水未飽和帶，巖石孔隙或裂隙未被液態(tài)地下水充滿，含有大量空氣。(2)飽和帶：當(dāng)?shù)叵滤蛳逻\(yùn)動到一定深處，遇到不透水層阻隔時，就不能往下運(yùn)動了，于是在不透水層之上，地下水便逐漸積成一層飽和帶。包氣帶飽水帶◆不同埋藏條件(1)包氣帶：巖石上部水未飽和帶，巖石孔隙或裂隙未被液態(tài)地地下水的垂直分帶季節(jié)變動帶深循環(huán)帶包氣帶飽水帶上層滯水地下水的垂直分帶季節(jié)變動帶深循環(huán)帶包氣帶飽水帶上層滯水◆地下水的流動狀態(tài)1)滲流地下水沿巖石空隙的這種緩慢運(yùn)動，稱為滲流。其運(yùn)動場所稱為滲流場。2)當(dāng)重力水在巖石的狹小空隙中滲流時，受介質(zhì)的吸引力影響較大，水的質(zhì)點(diǎn)排列較為有序，水作層流運(yùn)動。3)當(dāng)?shù)叵滤谝恍挻蟮目障吨?溶洞或裂縫)流動時，受介質(zhì)的影響較小，水的流速較大，水的質(zhì)點(diǎn)呈無序地、互相混雜地流動，形成紊流。4)地下水在滲流場內(nèi)運(yùn)動，當(dāng)其運(yùn)動要素(水位、流速和流向等)在一定時間內(nèi)穩(wěn)定不變時，則稱為穩(wěn)定流。達(dá)西定律:地下水呈現(xiàn)層流運(yùn)動時的基本規(guī)律，可以表示為：

Q=KFh/L

=KFIV=KI(Q=FV)

式中，Q：滲流流量；F：為過水?dāng)嗝妫?/p>

h：水頭損失；L：滲流長度；

I：水力坡度；K：滲透系數(shù)。

V：流速滲透系數(shù)同滲流速度具有相同的因次。一般采用m/d或cm/s為單位。

滲透系數(shù)可定量地說明巖石的滲透性能。巖石的滲透系數(shù)越大，表明其透水性能越強(qiáng)。◆地下水的流動狀態(tài)達(dá)西定律:地下水呈現(xiàn)層流運(yùn)動時的基本規(guī)律

地下水的溫度受地溫控制，變溫帶地下水水溫有較小的季節(jié)性變化；常溫帶地下水水溫與當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁亟咏辉鰷貛У叵滤S地溫梯度的增加而增加。通常情況下，地下水的溫度接近或低于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁胤Q為冷水，溫度高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁胤Q為地下熱水低溫20-40°,中溫40-60°,高溫60-100°,過熱>100°。高溫?zé)崛?需具備較大的空隙、較熱的巖體、通向地表的不規(guī)則裂隙系統(tǒng)）地下熱水分布區(qū)常是地?zé)岙惓^(qū)；出露地表即成為溫泉。西藏羊八井、南京湯山、西安臨潼華清池；冰島、新西蘭、美國黃石YellowStone老實(shí)泉(OldFaithful)地下熱水的成因：與斷裂有關(guān)、與地?zé)嵊嘘P(guān)、與水文地質(zhì)條件有關(guān)。◆溫度地下水的溫度受地溫控制，變溫帶地下水水溫有較小◆化學(xué)成分

地下水中常溶有一定數(shù)量的氣體和礦物質(zhì)。溶解于地下水的氣體——O2、N2、CO2、H2S等。地下水中的礦物質(zhì)——Na+、K+、Mg2+、Ca2+、SO42-、HCO3-、Fe2O3、Al2O3其含量隨地而異，主要與流經(jīng)地段的巖石性質(zhì)有關(guān)。氣溫、生物活動及地下水補(bǔ)給條件等，都會對地下水的化學(xué)成分有影響。◆物理性質(zhì)主要有透明度、顏色、嗅味及味感等。◆化學(xué)成分◆硬度

地下水中的Ca2+和Mg2+離子的濃度之和構(gòu)成地下水的硬度。人們長期飲用過硬水對健康有害。硬水在工業(yè)鍋爐中易生成鍋垢，既費(fèi)燃料，又可能引起鍋爐炸裂。◆硬度◆礦化程度淡水（<1g/L>)；弱礦化水（1~10g/L);中等礦化水（3~10g/L);強(qiáng)礦化水（10~50g/L);鹽水（>50g/L)◆所貯存巖石的空隙特點(diǎn)孔隙水——主要埋藏于各種成因的松散堆積物和風(fēng)化基巖的表層。裂隙水——貯存于裸露基巖的風(fēng)化裂隙、巖漿巖的原生裂隙、各種巖石的構(gòu)造裂隙、斷層和構(gòu)造破碎帶中。巖溶水——貯存于因溶蝕形成的縫隙或溶洞中。◆礦化程度◆所貯存巖石的空隙特點(diǎn)◆據(jù)地下水的運(yùn)動狀態(tài)、埋藏條件，可以把地下水分為包氣帶水、潛水、層間（承壓）水1．包氣帶水：包氣帶水是埋藏在包氣帶中的地下水。其中，埋藏在土壤中的也稱為土壤水。當(dāng)水通過包氣帶下滲時，重力水可以在包氣帶中的局部隔水層上受阻積聚，形成“上層滯水”。

2．潛水（phreaticwater）：指埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層以上，具有自由表面的重力水。(潛水面——隔水層之上，潛水的自由水面。潛水面受地形，構(gòu)造因素的影響，可以有起伏。)3．承壓水（confinedwater）：指埋藏在兩個穩(wěn)定隔水層之間的透水層內(nèi)的重力水。又稱為層間水（interlayerwater）。◆據(jù)地下水的運(yùn)動狀態(tài)、埋藏條件，可以把地下水分為包氣帶水、潛地下水的地質(zhì)作用課件泉（spring）是地下水的天然露頭。是地下水在適當(dāng)條件下溢出地面的自然現(xiàn)象。泉的分類方案（1）根據(jù)泉水溢出情況，一般把泉分為上升泉和下降泉。（2）根據(jù)泉的成因可分為接觸泉、斷層泉和侵蝕泉。（3）根據(jù)泉的溫度可分為普通泉、溫泉和冷泉。（4）部分泉水中可溶有各種礦物質(zhì)（如碳酸、硫、氟等，甚至含放射性元素），這種泉稱為礦泉（mineralspring）。泉（spring）

二.地下水的剝蝕作用

地下水的剝蝕作用稱潛蝕作用（undergroundcorrosion）。按作用的方式可分為機(jī)械、化學(xué)兩種。地下水主要在巖石空隙中滲流，流動緩慢，水量分散，沖擊力甚小，所以其機(jī)械潛蝕作用占次要地位；但水中常富含CO2和各種溶劑，這些成分能與組成巖石的礦物顆粒廣泛接觸并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而化學(xué)潛蝕作用顯著。二.地下水的剝蝕作用地下水的剝蝕作用稱潛蝕◆巖溶作用

地下水對巖石、礦物所產(chǎn)生的溶解破壞作用稱化學(xué)潛蝕作用（或稱巖溶作用，喀斯特作用)巖溶作用形成的地形稱巖溶地形（或稱喀斯特地）。喀斯特——來源于南斯拉夫亞得里亞沿海的喀斯特高原，該地區(qū)以碳酸鹽巖石發(fā)育為主。◆巖溶作用地下水對巖石、礦物所產(chǎn)生的溶解破壞作

地下水對可溶性巖石的溶解力與地下水中CO2的含量有關(guān)，CO2的含量越大，對巖石的溶蝕力越大。地下水中的一部分CO2是以碳酸氫根（HCO3-）的形式存在的。含H+和HCO3-的水與石灰?guī)r（主要成分為方解石CaCO3）接觸時，便會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其溶解度大大增加。化學(xué)反應(yīng)式：（1）CO2+H2O→H++HCO3-

（2）CaCO3+H++[HCO3]-——Ca2++2[HCO3]-

地下水對可溶性巖石的溶解力與地下水中CO2的含量有關(guān)◆巖溶作用的發(fā)育（影響）條件

1．巖石的可溶性——碳酸鹽巖、鹵化物、硫酸鹽、硼酸鹽、鈣質(zhì)膠結(jié)的碎屑巖等。2．巖石的透水性——裂隙發(fā)育程度、緊閉程度。3．地下水的溶蝕力——所溶解的CO2的濃度。4．地下水的流動特征——流速、流動方向。是否具有溶蝕作用的地下水和可溶性巖石◆巖溶作用的發(fā)育（影響）條件

1．巖石的可溶性——碳酸鹽巖、◆常見的巖溶地形的類型及其形成過程溶溝-石芽-落水洞-溶斗-溶洼-溶洞-溶盆-溶原1．溶溝與石芽（karrenandstonysprout）溶溝——地表水沿巖石表面流動溶蝕而形成的溝、槽。石芽——脊?fàn)钔黄稹?．落水洞（sinkhole）地下水沿裂隙垂直下滲和溶蝕所形成的近于直立的深洞。是包氣帶的主要巖溶地形。直徑小，深度大。◆常見的巖溶地形的類型及其形成過程溶溝-石芽-落水洞-溶斗-3．溶洞（karstcave）飽水帶上部或季節(jié)變動帶的地下水沿近水平方向溶蝕巖石所形成的近水平方向的空洞。溶洞的發(fā)育由溶蝕、機(jī)械潛蝕和重力崩塌等多種作用共同形成。近于同一高度的洞穴可以連接起來，構(gòu)成迂回曲折、忽高忽低、時寬時窄的溶洞系統(tǒng)。3．溶洞（karstcave）5．溶盆和溶原（poljeandkarsticplain）在可溶性巖石地區(qū)經(jīng)過長期的溶蝕和崩塌作用形成的大型半封閉洼地。溶盆規(guī)模較小；溶原面積較大。4．溶斗與溶洼（funnelanduvala）溶斗——地表水沿裂隙集中滲流并溶蝕可溶性巖石，在地表及淺處形成的碟狀、漏斗狀洼地。溶洼——溶斗側(cè)向擴(kuò)大、合并和加深所形成的小型封閉洼地稱為溶洼。5．溶盆和溶原（poljeandkarsticplai巖溶地貌示意圖巖溶地貌示意圖峰林地形——峰林或峰叢

孤峰——巖溶發(fā)育的階段性：早期——地表形成石芽、溶溝、溶斗、落水洞。地下形成獨(dú)立的洞穴。中期——地表溶洼和峰林；地下溶洞、洞穴系統(tǒng)。晚期——溶原、孤峰。峰林地形——峰林或峰叢

●古巖溶古巖溶是指新生代以前發(fā)育