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地下水的概念

地下水是指以各種形式埋藏在地殼空隙中的水，包括包氣帶和飽水帶中的水。 地下水也是參于自然界水循環(huán)過(guò)程中處于地下隱伏徑流階段的循環(huán)水。

地下水是儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)于巖石和土壤空隙中的水，那么地下水必然要受到地質(zhì)條件 的控制。地質(zhì)條件包括巖石性質(zhì)、空隙類型與連通性、地質(zhì)地貌特征、地質(zhì)歷史等。

地下水環(huán)境是地質(zhì)環(huán)境的組成部分，它是指地下水的物理性質(zhì)、化學(xué)成分和貯 存空間及其由于自然地質(zhì)作用和人類工程——經(jīng)濟(jì)活動(dòng)作用下所形成的狀態(tài)總和。

地下水的埋藏條件

巖石和土體空隙既是地下水的儲(chǔ)存場(chǎng)所，又是運(yùn)移通道?？障兜拇笮?、多少、 連通性、充填程度及其分布規(guī)律決定著地下水埋藏條件。根據(jù)成因可把空隙區(qū)分為孔隙、裂隙與溶隙三種，并可把巖層劃分為孔隙巖層(松散沉積物、砂巖等)、裂 隙巖層(非可溶性的堅(jiān)硬巖層)與可溶巖層(可溶性的堅(jiān)硬巖石)?？紫稁r層中的空隙分布比裂隙可溶巖層均勻，溶隙一般比孔隙、裂隙巖層中的空隙規(guī)模大。這三 種空隙的大小分別以孔隙度、裂隙率與巖溶率表示，即某一體積巖石中孔隙、裂隙和溶隙體積與巖石總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示。

巖石空隙中存在著各種形式的水，按其物理性質(zhì)可分為氣態(tài)水、吸著水、薄膜 水、毛細(xì)水、重力水和固態(tài)水。此外，還有存在于礦物晶體內(nèi)部及其間的沸石水、結(jié)晶水與結(jié)構(gòu)水。水文地質(zhì)學(xué)所研究的主要對(duì)象是飽和帶的重力水，即在重力作用 支配下運(yùn)動(dòng)的地下水。

巖石空隙是地下水儲(chǔ)存場(chǎng)所和運(yùn)動(dòng)通道?？障兜亩嗌?、大小、形狀、連通情況 和分布規(guī)律，對(duì)地下水的分布和運(yùn)動(dòng)具有重要影響。將巖石空隙作為地下水儲(chǔ)存場(chǎng)所和運(yùn)動(dòng)通道研究時(shí)，可分為三類，即：松散巖石中的孔隙，堅(jiān)硬巖石中的裂隙和 可溶巖石中的溶穴。

孔隙。松散巖石是由大小不等的顆粒組成的。顆粒或顆粒集合體之間的空 隙，稱為孔隙。巖石中孔隙體積的多少是影響其儲(chǔ)容地下水能力大小的重要因素?？紫扼w積的多少可用孔隙度表示?？紫抖仁侵改骋惑w積巖石(包括孔隙在內(nèi))中孔 隙體積所占的比例。

由于多孔介質(zhì)中并非所有的孔隙都是連通的，于是人們提出了有效孔隙度的概 念。有效孔隙度為重力水流動(dòng)的孔隙體積(不包括結(jié)合水占據(jù)的空間)與巖石體積之比。顯然，有效孔隙度小于孔隙度。

松散巖石中的孔隙分布于顆粒之間，連通良好，分布均勻，在不同方向上，孔 隙通道的大小和多少都很接近。賦存于其中的地下水分布與流動(dòng)都比較均勻。

裂隙。固結(jié)的堅(jiān)硬巖石，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖，一般不存在或只 保留一部分顆粒之間的孔隙，而主要發(fā)育各種應(yīng)力作用下巖石破裂變形產(chǎn)生的裂隙。按裂隙的成因可分成巖裂隙、構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙。

成巖裂隙是巖石在成巖過(guò)程中由于冷凝收縮(巖衆(zhòng)巖)或固結(jié)干縮(沉積巖) 而產(chǎn)生的。巖漿巖中成巖裂隙比較發(fā)育，尤以玄武巖中柱狀節(jié)理最有意義。構(gòu)造裂隙是巖石在構(gòu)造變動(dòng)中受力而產(chǎn)生的。這種裂隙具有方向性，大小懸殊(由隱蔽的 節(jié)理到大斷層)，分布不均一。風(fēng)化裂隙是風(fēng)化營(yíng)力作用下，巖石破壞產(chǎn)生的裂隙，主要分布在地表附近。

裂隙的多少以裂隙率表示。裂隙率 (K)是裂隙體積(R)與包括裂隙在內(nèi)的 巖石體積(K)的比值，即或(V/F) 100%。除了這種體積裂隙率，還可用面裂隙率或線裂隙率說(shuō)明裂隙的多少。野外研究裂隙時(shí)，應(yīng)注意測(cè)定裂隙的方 向、寬度、延伸長(zhǎng)度、充填情況等，因?yàn)檫@些都對(duì)地下水的運(yùn)動(dòng)具有重要影響。

堅(jiān)硬基巖的裂隙是寬窄不等，長(zhǎng)度有限的線狀縫隙，往往具有一定的方向性。 只有當(dāng)不同方向的裂隙相互穿切連通時(shí)，才在某一范圍內(nèi)構(gòu)成彼此連通的裂隙網(wǎng)絡(luò)。裂隙的連通性遠(yuǎn)較孔隙為差。因此，賦存于裂隙基巖中的地下水相互聯(lián)系較差。 分布與流動(dòng)往往是不均勻的。

溶穴?？扇艿某练e巖，如巖鹽、石膏、石灰?guī)r和白云巖等，在地下水溶蝕 下會(huì)產(chǎn)生空洞，這種空隙稱為溶穴(隙)。溶穴的體積(Vk)與包括溶穴在內(nèi)的巖石體積(F)的比值即為巖溶率(&),即尤k=Fk/F或A：k= ( Vk/V) 100%。

溶的規(guī)模懸殊，大的溶洞可寬達(dá)數(shù)十米，高數(shù)十乃至百余米，長(zhǎng)達(dá)幾至幾十 公里，而小的溶孔直徑僅幾毫米。巖溶發(fā)育帶巖溶率可達(dá)百分之幾十，而其附近巖石的巖溶率幾乎為零。

可溶巖石的溶穴是一部分原有裂隙與原生孔縫溶蝕擴(kuò)大而成的，空隙大小懸殊 且分布極不均勻。因此，賦存于可溶巖石中的地下水分布與流動(dòng)通常極不均勻。