地球科学课件：地下水

地下水及其作用第一节研究简史JOVANCVIJIC(500DINARS：塞尔维亚第纳尔(Serbiandinars）2006年10月25日止)JovanCvijicisoneofourmostprominentscientists.Hewasprimarilygeo-morphologistandfounderofanthropologicalgeography.Inaddition,hewasstudyingnatural,historical,social,economicandevenethno-psychologicalprocessesandphenomena.Hewasbornon12October1865inLoznica.HisinterestinscientificworkstartedbackattheGreatSchoolofBelgradeandcontinuedthroughouthisprofessorshipintheSecondBelgradeGymnasium.HestudiedphysicalgeographyandgeologyinVienna,specializinginthekarstinSerbia,IstriaandAdriatic.Asaresult,hepublishedmanyscientificworksanddoctoraldissertation“TheKarst”publishedinourlanguageaswell.InMarch1893,hebecameregularprofessorattheGreatSchoolteachingphysicalgeographyandethnology.HefoundedGeographicalInstituteinwhichtheSerbianGeographicSocietystartedtofunctionin1910.HewasarectoroftheUniversityofBelgradetwice.DuringtheFirstWorldWarhelivedinSwitzerlandandtheninFrancewherehewasinvitedtoteachattheSorbonne.Afterthewar,hereturnedtothecountryandresumedhisworkattheuniversity.Hediedon16January1927inBelgrade.Hebequeathedhispropertytothe“SerbianGeographicSociety”whosepresidenthewas第二节地下水的基本概念一、地下水的赋存条件（孔隙和透水性）1、岩石孔隙（1）孔隙（pore） 孔隙度（porosity）

n=Vn/Vx100%

Vn-孔隙体积，V-岩石体积

孔隙度大小的影响因素①颗粒的排列方式（紧密还是疏松）；②颗粒的粗细（粘土60%，砂砾石14%）；③分选（粗砂30%，粉砂40%，两者混合12%）；④形态（磨圆度，好者孔隙度大，反之亦然）；⑤胶结和压实程度。高透水性低透水性粘土（2）裂隙（fissure）①张裂隙；②张性断层；③风化裂隙。（3）洞穴（溶隙）（cavity）喀斯特率2.岩石的透水性和渗透率（permeability）（1）岩石透过水的能力称为透水性。（2）透水性大小的影响因素：①孔隙大小；②孔隙多少。以①为主，所以粘土和淤泥虽然孔隙度大，但孔隙小，所以透水性弱。（3）不透水层（隔水层）、透水层和含水层。胶结砂岩孔隙砂岩细砂岩分选差的砂岩破裂页岩无破裂页岩二、地下水的化学成分1.地下水中含量最高的元素：Cl-，SiO42-，Na+，k+，Ca+，Mg2+，2.矿化度—地下水所含的各种元素的离子、分子和化合物的总含量。矿化度低，地下水常含HCO3-，Ca+，Mg2+等；矿化度中等，以含SO42-，Na+，Ca2+为主矿化度高，常含Cl-，Na+；水的硬度水的硬度是指水中钙、镁离子的浓度。硬水中含盐量通常以硬度表示。硬度为1度相当于每升水中含10毫克的氧化钙。硬度在8以上者通常称为硬水，地下水（如井水、泉水）的含盐量较多，属于硬水。在硬水中，钙盐和镁盐以碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐的形式存在。若将水烧沸，碳酸氢盐变成碳酸根，不溶性的碳酸盐就沉淀下来（水垢）。人体体液中有大量碳酸氢盐，确保不会沉淀出碳酸盐。三、地下水的基本类型1.根据地下水的埋藏条件划分（1）包气带水（vadpse,unstaturatedzone）地表面与潜水面之间的地带,或非饱和带:

包括气态水，结合水，毛细管水，过路重力水，上层滞水，等等。

潜水面地表面包气带（2）.潜水（groundwater）

定义：地面以下第一个稳定隔水层以上的饱和水,具自由的表面，称为潜水面（地下水面）（watertable）。潜水层的水质、厚度、埋藏深度受自然地理环境和地形、季节的控制。潜水埋藏浅、分布广泛，是最常用的水源。

潜水面（地下水面河流（3）.承压水（confinedaquifer）

充满于上、下两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。具有静水压力。承压水在合适的岩性、构造、地形等条件相互配合下形成。水质不一，受水的循环，含水层性质等控制。含水层面积大，水量丰富，动态较稳定，是理想的水源。自流井承压水隔水层花岗岩承压柱页岩潜水承压水潜水井承压水井2.根据含水层的孔隙性质划分（1）孔隙水（porewater） 一般呈连续的层状分布;（2）裂隙水（fissurewater） 层状裂隙水:裂隙发育密集、相通，有统一的水位； 脉状裂隙水：裂隙稀疏、不均匀、相对隔绝；（3）喀斯特水（karstwater）分布于可溶性岩石中的裂隙洞穴、暗河，分布极不均匀；以上三种水可以承压，或不承压，主要决定于埋藏条件。地下水的两种划分往往综合使用，如“孔隙潜水”“裂隙承压水”等命名。裂隙水孔隙水四、地下水的补给、径流和排泄1.地下水补给的来源：大气降水，河流，湖泊，人类活动；2.地下水排泄的途径：泉，蒸发，人工开采。3.泉：（1）上升泉—具有压力；（2）下降泉---仅受重力驱动。（3）泉的形成原因：含水层的侵蚀；弱透水层和断层的阻挡；断层的导水作用；地下水补给泉，蒸发，人工开采地下水排泄降水，河流，湖泊形成性练习1ABCD形成性练习2recharge补给;contamination污染；shale页岩;aquifer含水层；gravel砾石;fracture裂隙；sulphurous含有硫磺的;pyrite黄铁矿；Aquitard隔水层五、地下热水（温泉）地下热水——温度高于当地年平均气温的地下水。低温热水—20-400C中温热水—40-600C高温热水—60-1000C过热水——>1000C深循环：来自地下深处的水都可以成为温泉四川海螺沟冰川温泉第三节地下水的地质作用一、地下水的剥蚀作用和喀斯特现象1.地下水的剥蚀—潜蚀（1）机械冲刷（2）溶蚀—含碳酸根的地下水对可溶性岩石的溶解。

CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO-32.喀斯特（karst）（岩溶） 以地下水为主、地表水为辅，对可溶性岩石进行以化学溶蚀为主、机械冲刷为辅的地质作用，也指由该作用形成的地貌。

123451.垂直循环带；2.季节变化带；3.水平循环带；4..深部循环带12343.喀斯特地貌溶沟和石芽；落水洞；溶斗与喀斯特湖；干谷和盲谷；峰丛，峰林，孤峰；溶洞和地下暗河；溶蚀谷和天生桥；喀斯特洼地与喀斯特平原。各种喀斯特地貌形态组合：I-喀斯特高原；II-峰丛-洼地；III-峰林-洼地；IV-喀斯特平原。喀斯特形态：1-喀斯特塌陷；2-石林；3-溶蚀洼地；4-落水洞（或漏斗）；5-暗河；6-地下湖；7-溶隙；8-溶蚀残丘（或孤峰）；9-石柱；10-石钟乳；11-石笋；12-石幕；13-洞穴角砾；14-抬升的洞穴；15-溶岩泉；16-陡崖。A-地表溶岩；B-地下溶岩。岩溶作用地下河4.影响喀斯特发育的因素

（1）气候（2）岩石性质（3）地质构造（4）水质与流动性（5）构造运动喀斯特发育的条件：①可溶性，②透水性，③水的溶蚀性，④流动性。5.喀斯特地貌发育的阶段性:（在地壳相对稳定的条件下）早期:以地表形貌为主;中期:以地下形貌为主,有完整的地下水系;晚期:地下形貌不断破坏,地下水系向地表水系转化;末期:地下水系全部转化为地表水系,喀斯特平原形成.二、地下水的搬运作用和沉积作用1.搬运作用主要以化学搬运作用为主—