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地下水(ground water)，是指賦存于地面以下岩石空隙中的水，狹義上是指地下水面以下飽和含水層中的水。在國家标準《水文地質術語》(GB/T 14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各種形式的重力水。本文下面就地下水來源、分類、特點、隔層水和含水層作一解析！

一、地下水的來源和賦存形式

(一)、地下水的來源

1. 滲入水

2. 沉積水

3. 再生水

4. 初生水

5. 有機成因水

(二)、岩石中的孔隙和水分

1. 岩石中的孔隙：孔隙、裂隙和溶孔

2. 有關孔隙度的幾個基本概念

• 孔隙：組成松散岩石顆粒或顆粒集合體之間的間隙；
• 裂隙：應力作用下堅硬岩石破裂變形産生的。可分為成岩裂隙、構造裂隙和 風化裂隙；
• 溶孔（洞）：可溶的沉積岩在地下水溶蝕下産生的空洞；
• 孔隙度Φ：某一體積V岩石中孔隙體積Vn所占比例
• Φ=Vn/V
• 裂隙率Kr：裂隙體積Vr與包括裂隙在内的岩石體積V的比值
• Kr=Vr/V
• 熔岩率K：溶洞的體積Vk與岩石總體積V的比值
• K=Vk/V

3. 影響孔隙度大小的因素

• 顆粒的排列方式：立方體排列緊密，孔隙度大；四面體排列，松散，孔隙度大;
• 顆粒分選程度：分選好，孔隙度大；分選差，顆粒大小懸殊，細小顆粒充填于粗大顆粒之間，孔隙度降低;
• 顆粒形狀：顆粒形狀不規則--排列松散--孔隙度大 粘性土的結構和次生孔隙：帶電粘粒--聚合--結構孔隙--孔隙度增大--次生孔隙（蟲洞、根孔、幹裂縫）發育--孔隙度增大。

孔隙的特點

4. 岩石中的各種裂隙

1-分選良好，排列酥松的砂；2-分選良好，排列緊密的砂；3-分選不良的，排列緊密的砂；4-經過部分膠結的砂岩；5-具有結構性孔隙的黏土；6-經過壓縮的黏土；7-具有裂隙的岩石；8-具有溶的可溶岩

(三)、岩石中水存在的形式

1. 氣态水：以水蒸氣的形式儲存在地下的水；

2. 固态水：指岩石中溫度在0℃以下的重力水。即以冰的形态出現的重力水，常分布在季節性和永久性結冰的地區；

3. 結合水： 指受固體表面的引力大于水分子自身重力，束縛于固态表面，不能在自身重力影響想運動的那部分水。

• 強結合水：以單獨的水分子狀包圍在岩石顆粒表面的水。

特點：

A. 水分子排列緊密，不能流動；

B. 密度大，2.0,在零下78℃時尚不能結冰；

C. 沒有溶解能力，不能溶解鹽類；

D. 不受重力作用，不傳遞導靜水壓力，不導電；

E. 很難用機械的方法把它與顆粒分開，隻有當空氣中飽和差很大或105℃才能将他們分開；

F. 具有極大的粘滞性和彈性。

• 弱結合水（薄膜水）：結合水的外層，由于分子力而粘附在岩土顆粒上的 水。在飽水帶中，能傳遞靜水壓力，靜水壓力大于結合水的抗剪強度時能夠運移。

特點：

A.水分子排列不如結合水規則和緊密，水分子離岩石顆粒表面越遠，結 合力越小；

B.外層被植物吸收利用；

C.不受重力支配，不能導電、不能傳遞靜水壓力；

D.密度和普通水差不多，具有極大的粘滞性；

E.有較低的溶解岩能力。

4. 重力水（自由水）：在重力作用下能自由運動的地下水稱為重力水。

特點：内層重力--層流運動--外層重力水--易轉為紊流運動

5. 毛細水：在岩石毛細孔隙中或孔道狹窄部分的水。

毛細水類型：

• 支持毛細水：地下水面支持下存在的（附着水面上的），随地下水升降而升降；
• 懸挂毛細水：是細粒層次與粗粒層次交互成層時，在一定條件下，由于上下彎液面毛細力的作用，在細土層中保留下的與地下水面不相連接的毛細水；

支持毛細水和懸挂毛細水

• 孔角毛細水：是懸留于包氣帶中顆粒接觸點上毛細水。

6. 岩石骨架中的水：保存于礦物結晶格架中，已成為礦物組成部分的水。

岩石骨架中的水分類：

• 結晶水：當礦物中的水組成比例固定不對稱結晶水。 如石膏（)、芒硝();
• 費石水：當所含水比例可變且易脫出時稱費石水。 如蛋白質（） 、方沸石();
• 結構水：以OH或H的形成參與礦物組合，彼此結合緊密。隻有當礦物結構 破壞後，并加熱到400℃至500℃時才能分離出來的，這種水成為結構水。 如水鋁石（） 、白雲母（）。

(四)、與水分的儲存和運移有關的岩石性質

1. 基本概念

• 容水度：指岩石完全飽水時，所容納的最大的水體積與岩石總體積比值。一般說來容水數值上與孔隙度相當。孔隙體積的多少可用孔隙來表示;
• 重量含水量（Wg）：指松散岩石孔隙中所含水的重量（Gw）與幹燥岩石重量（Gs）的比值。Wg=Gw/Gs*100%;
• 體積含水量（Wv）：指含水的體積（Vw）與包括孔隙在内的岩石體積（V）比值。Wv=Vw/V*100%;
• 持水度（Wn）：指飽和岩石在重力作用下釋水後，岩石中保持的水的體積與岩石體積之比。Wn=岩石保持水的體積（Vr）/岩石的總體積（V）*100%;
• 給水度：指地下水位下降一個深度，單位水平面積岩石柱體在重力作用下釋放的水的體積。

2. 影響岩石給水度的因素：

水位下降速率大--給水度小（釋水滞後效應）

3. 影響岩石透水度的因素：

• 決定透水性好壞的主要因素是空隙大小，空隙直徑愈小，透水性愈差。
• 當孔隙直徑小于兩倍結合水厚度時，在尋常條件下就不透水。
• 隻有在孔隙大小相等的前提下，孔隙度才對岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。

二 、地下水及其分類

(一)、基本概念

1. 廣義地下水：賦存于地面以下岩石孔隙中的水；

2. 狹義地下水：賦存于飽水帶岩石孔隙中的水；

3. 地下水埋藏條件：含水岩層在地質剖面中所處的部位及受隔水層限制的情況下。

(二)、地下水分類

1. 按埋藏條件可分：

• 上層滞水
• 潛水
• 承壓水（層間水）

三 、包氣帶、飽水帶、含水層與隔水層

(一)．基本概念

1. 包氣帶：地下水面以上，分為土壤水帶、中間帶和毛細水帶；

2. 飽水帶：地下水面以下；

3. 含水層：起着阻隔水透過作用的細小的岩層，稱為隔水層；孔隙細小的岩層（如緻密黏土、頁岩）含的幾乎是結合水，結合水在尋常條件下是不能移動吃的，這類岩層。

4. 隔水層：一起着阻隔水透過作用的細小的岩層，稱為隔水層。空隙細小的岩層（如緻密黏土、頁岩）含的幾乎是結合水，結合水在尋常條件下是不能移動的，這類岩層實際上起着阻隔水透過的作用，所以是隔水層。

(二)．含水層類型劃分

(三)．上層滞水和潛水

1. 上層滞水：當包氣帶中存在局部隔水層時，在局部隔水層上積聚具有自由水面的自由水。

上層滞水、潛水和層間層

1.隔水層；2.透水層；3.飽水部分；4.潛水面；5.層間水測試面；6.泉（上升泉）；7.井水.實線表示井壁不進水；a.上層潛水；b.潛水；c.層間水

2. 潛水：飽水帶中第一個具有自由表面的含水層中的水稱為潛水。潛水沒有隔水頂闆，或隻有局部的隔水頂闆。

3. 潛水面：潛水的水面為自由水面，稱為潛水面。

• 從潛水面到隔水底版的距離為潛水含水層厚度（H）;
• 潛水面到隔水底闆的距離為潛水含水層厚度（T）。

• 潛水流動方向：潛水通常在重力作用下由水頭高的地方向水頭低的地方徑流；

1.砂；2.含水砂；3.黏土；4.泉；h.潛水厚度；aa.潛水面；bb.隔水底闆

4. 潛水的排洩方式

• 徑流排洩：徑流到适當地形處，以泉、滲流等形式洩出地表或彙入地表水。
• 蒸發排洩：通過包氣帶入大氣。

5. 潛水面的變化

潛水直接通過包氣帶與大氣圈及地表水圈發生聯系。所以氣象、水文因素的變動對它的影響比較明顯。

• 豐水季節（年份）：補給量>排洩量，則潛水面上升，含水厚度上升，埋藏深度變淺；
• 幹旱季節：排洩量>補給量，潛水面下降，含水層厚度變薄，埋藏深度加大。因此，潛水的動态有明顯的的季節性的變化。

6. 潛水面的形狀

可以是水平、傾斜、抛物線或各種形狀組合。最常見的潛水面形狀為傾斜的曲面。受重力影響，潛水由潛水面高出向低處滲流形成“潛水流”（或稱潛流），向地處的低凹地區（如河谷、沖溝）等排洩。

7. 潛水面的表示方法

• 剖面圖：按一定比例，在有代表性的剖面線上繪制的水文地質剖面圖，其中，應表示出潛水位、含水層、隔水層厚度、岩性及其變化等。

根據等水頭線圖求潛水流向及水力梯度

1.砂；2.含水砂；3.黏土；4.泉；h.潛水厚度；aa.潛水面；bb.隔水底闆

• 平面圖：即潛水勢（頭）和潛水等水勢（頭）線圖

• 潛水等水勢（頭）線圖的用途：

A. 确定潛水流向

B. 确定水力坡度

水力坡度是指指單位滲透途徑（水平距離）上的水頭損失。或者說，水力坡度是沿滲透途徑的水頭降與滲透途徑長度的比值：

I=H/I

I--水力坡度，無因次量

H--滲透途徑上兩點的水位差（或落差）

I--滲透途徑上兩點的水平距離

8. 潛水流量和流速的測定

自然界中潛水運動緩慢，一般作層流運動，其運動規律服從達西定律，即潛水的運動速度與水力坡度成正比。

V=IK

V--滲流速度，cm/s或m/d

I--水力坡度，無因次量

K--滲透系數，cm/s或m/d

滲透系數取決于岩性、流體性質（密度、粘度）、外界條件（溫度、壓力）

| 四、層間水（承壓水）

1.隔水層；2.含水層；3.地下水測試面；4.地下水流向；5.泉（上升泉）;6.鑽孔（虛線部分為進水部分）7.自噴孔；8.大氣降水補給；H.與含水層頂面壓力相當的高度；M.含水層

1. 層間水（承壓水）

特點：

• 有穩定的隔水頂闆和底闆，沒有自由水面，水體承受淨水壓力；
• 與外界聯系較差，水位、水量、水質等受氣候因素的影響較小，富水性好的承壓含水是理想的供水水源；
• 具有補給區、承壓企業區和排洩區；
• 地下水體充滿整個含水層，否則是潛水。

2. 最适宜形成承壓水的兩種地質構造

• 向斜盆地

• 單斜地層

A. 透水層和隔水層相間分布的承壓斜地

B. 含水層發生變相或尖滅形成的承壓斜地

C. 含水層被斷層所阻形成承壓斜地

D. 侵入體阻截承壓斜地

3. 水頭

• 正水頭：測壓水位高于該點的地形高層；
• 負水頭：測壓水位低于該點的地形高層。

A.補給區 B.承壓區 C.排洩區 a.潛水區 b.自流水區

(五)、潛水和承壓水（層間水）比較

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