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地下水
地下水(ground water),是指賦存於地面以下巖石空隙中的水,狹義上是指地下水面以下飽和含水層中的水。在國家標準《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。
下面,隨小編一起輕鬆愉快去了解地下水來源、分類、特點、隔層水和含水層!受益匪淺!
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、巖石中的孔隙和水分
1. 巖石中的孔隙:
孔隙、裂隙和溶孔
2. 有關孔隙度的幾個基本概念
孔隙:組成鬆散巖石顆粒或顆粒集合體之間的間隙;
裂隙:應力作用下堅硬巖石破裂變形產生的。可分為成巖裂隙、構造裂隙和 風化裂隙;
溶孔(洞):可溶的沉積巖在地下水溶蝕下產生的空洞;
孔隙度Φ:某一體積V巖石中孔隙體積Vn所佔比例
Φ=Vn/V
裂隙率Kr:裂隙體積Vr與包括裂隙在內的巖石體積V的比值
Kr=Vr/V
熔巖率K:溶洞的體積Vk與巖石總體積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,鬆散,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,細小顆粒充填於粗大顆粒之間,孔隙度降低;
顆粒形狀:顆粒形狀不規則--排列鬆散--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、乾裂縫)發育--孔隙度增大。
孔隙的特點
4. 巖石中的各種裂隙
1-分選良好,排列酥鬆的砂;2-分選良好,排列緊密的砂;3-分選不良的,排列緊密的砂;4-經過部分膠結的砂巖;5-具有結構性孔隙的黏土;6-經過壓縮的黏土;7-具有裂隙的巖石;8-具有溶的可溶巖
三、巖石中水存在的形式
1. 氣態水:以水蒸氣的形式儲存在地下的水;
2. 固態水:指巖石中溫度在0℃以下的重力水。即以冰的形態出現的重力水,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於水分子自身重力,束縛於固態表面,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巖石顆粒表面的水。
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,只有當空氣中飽和差很大或105℃才能將他們分開;
F. 具有極大的粘滯性和彈性。
弱結合水(薄膜水):結合水的外層,由於分子力而粘附在巖土顆粒上的 水。在飽水帶中,能傳遞靜水壓力,靜水壓力大於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,水分子離巖石顆粒表面越遠,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,具有極大的粘滯性;
E.有較低的溶解巖能力。
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:內層重力--層流運動--外層重力水--易轉為紊流運動
5. 毛細水:在巖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(附著水面上的),隨地下水升降而升降;
懸掛毛細水:是細粒層次與粗粒層次交互成層時,在一定條件下,由於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;
支持毛細水和懸掛毛細水
孔角毛細水:是懸留於包氣帶中顆粒接觸點上毛細水。
6. 巖石骨架中的水:保存於礦物結晶格架中,已成為礦物組成部分的水。
巖石骨架中的水分類:
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。只有當礦物結構 破壞後,並加熱到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巖石性質
1. 基本概念
容水度:指巖石完全飽水時,所容納的最大的水體積與巖石總體積比值。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):指鬆散巖石孔隙中所含水的重量(Gw)與乾燥巖石重量(Gs)的比值。Wg=Gw/Gs*100%;
體積含水量(Wv):指含水的體積(Vw)與包括孔隙在內的巖石體積(V)比值。Wv=Vw/V*100%;
持水度(Wn):指飽和巖石在重力作用下釋水後,巖石中保持的水的體積與巖石體積之比。Wn=巖石保持水的體積(Vr)/巖石的總體積(V)*100%;
給水度:指地下水位下降一個深度,單位水平面積巖石柱體在重力作用下釋放的水的體積。
2. 影響巖石給水度的因素:
水位下降速率大--給水度小(釋水滯後效應)
3. 影響巖石透水度的因素:
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。
當孔隙直徑小於兩倍結合水厚度時,在尋常條件下就不透水。
只有在孔隙大小相等的前提下,孔隙度才對巖石的透水性起作用,孔隙度愈大,透水性愈好。