第五章 地下水的结构与运动
地下水是存在于地表以下岩(土)层空隙中的各种不同形式水的统称。地下水主要来源于大气降水和地表水的入渗补给;同时以地下渗流方式补给河流、湖泊和沼泽,或直接注入海洋;上层土壤中的水分则以蒸发或被植物根系吸收后再散发入空中,回归大气,从而积极地参与了地球上的水循环过程,以及地球上发生的溶蚀、滑坡、土壤盐碱化等过程,所以地下水系统是自然界水循环大系统的重要亚系统。
地下水作为地球上重要的水体,与人类社会有着密切的关系。地下水的贮存有如在地下形成一个巨大的水库,以其稳定的供水条件、良好的水质,而成为农业灌溉、工矿企业以及城市生活用水的重要水源,成为人类社会必不可少的重要水资源,尤其是在地表缺水的干旱、半干旱地区,地下水常常成为当地的主要供水水源。据不完全统计,70年代以色列国75%以上的用水依靠地下水供给,德国的许多城市供水,亦主要依靠地下水;法国的地下水开采量,要占到全国总用水量1/3左右;像美国,日本等地表水资源比较丰富的国家,地下水亦要占到全国总用水量的20%左右。我国地下水的开采利用量约占全国总用水量的10—15%,其中北方各省区由于地表水资源不足,地下水开采利用量大。根据统计,1979年黄河流域平原区的浅层地下水利用率达48.6%,海、滦河流域更高达87.4%;1988年全国270多万眼机井的实际抽水量为529.2×108立方米,机井的开采能力则超过800×108立方米。
问题的另一面,由于过量的开采和不合理的利用地下水,常常造成地下水位严重下降,形成大面积的地下水下降漏斗,在地下水用量集中的城市地区,还会引起地面发生沉降。此外工业废水与生活污水的大量入渗,常常严重地污染地下水源,危及地下水资源。因而系统地研究地下水的形成和类型、地下水的运动以及与地表水、大气水之间的相互转换补给关系,具有重要意义。
第一节 地下水系统的组成与结构
地下水由于埋藏于地下岩土的空隙之中,因而其分布、运动和水的性质,要受到岩土的特性以及贮存它的空间特性的深刻影响。与地表水系统相比,地下水系统显得更为复杂多样,并表现出立体结构的特点。
一、地下水的贮存空间
(一)含水介质、含水层和隔水层
自然界的岩石、土壤均是多孔介质,在它们的固体骨架间存在着形状不一、大小不等的孔隙、裂隙或溶隙,其中有的含水,有的不含水,有的虽然含水却难以透水。通常把既能透水,又饱含水的多孔介质称为含水介质,这是地下水存在的首要条件。
所谓含水层是指贮存有地下水,并在自然状态或人为条件下,能够流出地下水来的岩体。由于这类含水的岩体大多呈层状、故名含水层,如砂层、砂砾石层等。亦有的含水岩体呈带状、脉状甚至是块状等复杂状态分布,对于这样的含水岩体可称为含水带、含水体或称为含水岩组。
对于那些虽然含水,但几乎不透水或透水能力很弱的岩体,称为隔水层,如质地致密的火成岩、变质岩,以及孔隙细小的页岩和粘土层均可戌为良好的隔水层。实际上,含水层与隔水层之间并无一条截然的界线,它们的划分是相对的,并在一定的条件下可以互相转化。如饱含结合水的粘土层,在寻常条件下,不能透水与给水,成为良好的隔水层;但在较大的水头作用下,由于部分结合水发生运动,粘土层就可以由隔水层转化为含水层。
(二)含水介质的空隙性与水理性
1.含水介质的空隙性 含水介质的空隐性是地下水存在的先决条件之一。空隙的多少、大小、均匀程度及其连通情况,直接决定了地下水的埋藏、分布和运动特性。
通常,将松散沉积物颗粒之间的空隙称为孔隙,坚硬岩石因破裂产生的空隙称裂隙,可溶性岩石中的空隙称溶隙(包括巨大的溶穴,溶洞等)。
本文标题:第一节 地下水系统的组成与结构
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