地下水的地质知识

地下水的地质作用主要方面内容•掌握地下水的概念及水在岩土中的存在形式•掌握地下水的主要化学成分及物理性质•理解岩石的空隙和含水层，隔水层的性质（重点）地下水概述地下水是自然界水的一部分据估算，全球地下水总量约为23716500km3，占地球浅部圈层水的1.723%。任务一地下水的基本概念一．岩石的空隙地壳浅部是岩石，不论是松散的沉积物，还是固结的基岩，皆存在着大小等和形状各异的空隙不含空隙的岩石自然界是不存在的，正是这些空隙为地下水的贮存提供了必要的空间条件。岩石中的空隙是地下水贮存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。一．岩石空隙的类型由于岩石空隙成因不同，因而在不同情况下岩石空隙的特征差异极大，当将其作为地下水贮存场所和运动通道研究时，通常把岩石空隙分为三类：坚硬岩石中的裂缝；松散岩石中的空隙；可溶岩石中的溶隙；1.孔隙•松散岩石（如粘土.砂土.砾石等）中颗粒或颗粒集合体之间存在的空隙，称为孔隙。•若以n表示孔隙度，v表示包括孔隙在内的岩石体积，vn表示孔隙体积，则：孔隙度的大小主要取决于岩石的密实度及分选性。此外，颗粒形状和胶结程度也有影响。岩石越疏松，分选性越好，孔隙度越大；反之，岩石越紧密，分选性越差，孔隙度越小。孔隙若被胶结物充填则孔隙度变小。下表为几种典型松散岩石的孔隙度的孔隙参考值。几种典型松散岩石的孔隙度的参考值名称砾石砂粉砂粘土孔隙度/%25~4025~5035~5040~70二．裂缝tK坚硬岩石受地壳运动及其他内外地址营力作用的影响产生的空隙，称为裂缝。裂缝发育程度用裂缝率Kt表示，所谓裂缝率是裂缝体积Vt与包括裂缝体积在内的岩石体积的比值。Kt=Vt/VtKtK三．溶隙可溶岩（石灰岩，白云岩等）中的裂缝经地下水长期溶蚀而形成的空隙称溶隙，这种现象称岩溶（喀斯特）。溶隙的发育程度用荣溶隙度Kk表示，所谓溶隙率是溶隙的体积Vk与包括溶隙在内的岩石体积V的比值Kk=Vk/V一般将水的空隙中存在的形式分为五种：•结合水：受松散岩石颗粒表面及坚硬岩石孔隙壁面的静电引力大于水分子自身的重力的那部分水。•重力水：距离固相表面较远的那部分水分子。•毛细水：指存在于地下水面以上松散岩石中细小孔隙中的水。•气态水与固态水：在未饱和水的空隙中存在着气态水。气态水可以随空气流动而流动，即使空气不流动，它也能从水汽压力（绝对湿度）大的地方向小的地方移动。气态水在一定的温度、压力条件下，与液态水相互转化，两者之间保持动态平衡。岩石的温度低于0℃时，孔隙中的液态水转为固态水。我国北方冬季常形成冻土。东北和青藏高原，一部分岩石中贮存的地下水多年保持固态，成为多年冻土。各种水的分布情况二.含水层与隔水层岩石中含有各种状态的地下水，由于各类岩石的水理性质不同，可将各类岩石划分为含水层和隔水层。含水层是指能够给出并透过相当数量重力水的岩层。构成含水层的条件，一是岩石中要有空隙存在，并充满足够数量的重力水；二是这些重力水能够在岩石空隙中自由运动.隔水层是指不能给出并透过水的岩层。隔水层还包括那些给出与透过水的数量是微不足道的岩层，也就是说，隔水层有的可以含水，但是不具有允许相当数量的水透过自己的性能，例如粘性土就是这样的隔水层。任务二地下水的物理性质和化学性质1.地下水的物理性质地下水的物理性质包括温度、颜色、透明度、嗅（气味）、味（味道）和导电性等。地下水的温度变化范围很大。地下水的温度差异，主要受地区的地温条件所控制，通常随埋藏深度的不同而异，埋藏越深的，水温越高。二.地下水化学成分1.地下水常见的成分地下水不断与岩石作用，溶解岩石中各种可溶成分，使地下水成为一种复杂的天然溶液。目前地下水中已经发现发现化学元素60多种。地下水中的这些化学元素一般以离子状态，化合状态和气体状态存在，而异离子状态存在的为最多.地下水中有数十种离子，常见的阳离子有H+.Na+.Mg+.Ca2+.Fe2+.Fe3+.Mn2+等常见的阴离子有Cl-、SO42-、HCO3-CO32-.SiO32-.PO43-,上述离子中的CI-.SO42-.HCO3-.Na+,K+.Mg2+.Ca2+等七种是地下水的主要离子成分。地下水中含有多种气体成分，常见的有氧气、氮气、二氧化碳、硫化氢。常见的化合物有三氧化二铁、三氧化二铝和硅酸。2.氢离子浓度氢离子的浓度是指水的酸碱度，用PH表示水按PH分类水的类别强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水PH值55~777~99地下水的氢离子浓度主要取决于水中HCO3-,CO32-,H2CO3的数量。自然界中大多地下水的PH在6.5~8.5之间。地下水的氢离子浓度主要取决于水中HCO3CO32-,H2CO3的数量。自然界中大多地下水的PH在6.5~8.5之间。3.总矿化度水中离子，分子和各种化合物的总量称为总矿化度，以g/L表示。它表示水的矿化程度通常以在105度~110度的温度下将水蒸干所得感和残余物的含量来确定。根据矿化程度将水分为5类地下水按矿物分类水的类别淡水微咸水（低矿化水）咸水（中矿化水）盐水（高矿化水）卤水矿化度（g/L)11~33~1010~5050矿化度与水化学成分之间有密切的关系：淡水和微咸水常以HCO32-为主要成分，称重酸碱水；咸水常以SO42-为主要成分，称为硫酸盐水；盐水和卤水则往往以Cl-为主要成分，称为氯化水。高矿化水能降低混凝土的强度，腐蚀钢筋，促使混凝土分解，故拌合混凝土时不允许用高矿化水，在高矿化水中的混凝土建筑亦应采取防护措施。4.水的硬度水中Ca2+,Mg2+的总含量称为总硬度。将水煮沸后，水中一部分Ca2+,Mg2+的重碳酸盐因失去CO2而生成碳酸盐沉淀下来，致使水中Ca2+,Mg2+的含量减少，由于煮沸而减少的这部分Ca2+,Mg2+的总含量称为暂时硬度。总硬度与暂时硬度之差称为永久硬度，相当于煮沸时未发生碳酸盐沉淀的那部分Ca2+,Mg2+的含量。我国采用硬度表示方法有两种：一是德国度，每一度相当于1L水中含有10mg的CaO或7.2mg的MgO；一是每升中的Ca2+和Mg2+的毫摩尔数。1毫摩尔数=2.8德国度。根据硬度可将水分为5类水按硬度的分类水的类别极软水软水微软水硬水极硬水钙镁离子的毫摩尔硬度1.51.5~3.03.0~6.06.0~9.09德国度（硬度）4.24.2~4.84.8~16.816.8~25.225.2谢谢观赏!!WPSOfficeMakePresentationmuchmorefun@WPS官方微博@kingsoftwps