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第一章基本知识
一、地下水的起源
降水渗入地下形成的地下水,称为渗入水。但是降水的
渗入并不是地下水的唯一来源。部分地下水的成因,无法用
降水渗入解释。
干旱的沙漠地区,降雨稀少,有时整个夏季都不下一滴
雨,但在沙丘中仍可以见到水汽凝结形成的地下水,即凝结
水。当地面温度低于空气的温度时,空气中的水汽便要进入
土壤和岩石的空隙中,在颗粒和岩石表面凝结形成地下水。
还有一部分地下水既不是渗入水,也不是水汽凝结形成
的,而是由岩浆中分离出来的气体冷凝形成,这种水是岩浆
作用的结果,称为初生水。此外,与沉积物同时生成或海水
渗到原生沉积物的孔隙中而形成的地下水,称为埋藏水。
在渗入水、凝结水、初生水、埋藏水等成因的地下水中
以渗入水最为常见。
二、地下水的赋存
1、岩石中的空隙
自然界中的各种岩石,不论是松散层的第四系沉积物,
或是坚硬致密的基岩,都存在着大小不等、形状各异的空隙。
自然界岩石的空隙差异极大,规律大者如可溶岩中的地下厅
堂,可达数十万立方米;最小的显微孔隙和劈理,连肉眼也
难以辩认。岩石空隙差异如此之大,与其不同的成因有关。
根据成因可将空隙分为三大类:孔隙、裂隙、溶隙(穴)。
地下水就存在于岩石的空隙中,空隙越发育,储存的地下水
就越多,地下水的运动越通畅。因此,岩石中的空隙,不仅
是储水空间,又是地下水的运移通道。
孔隙存在于松散沉积物或未完全胶结的岩石颗粒与颗
粒之间或颗粒集合体与颗粒集合体之间的空隙,称为孔隙。
这些空间相互连通,呈小孔状,储水空间为孔隙的地下水称
为孔隙水。
裂隙裂隙就是坚硬岩石形成时或形成以后由于各种
内外营力的作用,使岩体遭受破坏而形成的空隙。岩石在成
岩过程中,如岩浆岩的冷凝收缩或沉积岩的固结干缩作用都
可产生裂隙(成岩裂隙);岩石在形成后由于构造变动受力
可产生构造断裂裂隙(构造裂隙);或经受风化作用产生风
化裂隙(风化裂隙)。储水空间为裂隙的地下水称为裂隙水。
溶隙可溶性岩石(如盐岩、石膏、石灰岩、白云岩等)
经地下水的溶蚀和机械冲蚀作用产生的空隙,称之为溶隙,
也称为溶穴。溶穴包括溶孔、溶蚀裂隙、溶洞和暗河等。溶
穴是可溶性岩石在原有空隙的基础上经地下水长期的差异
溶蚀作用而形成的空隙,其形态和大小变化很大,不均匀性
尤为突出,大型溶洞宽可在数十米,高可达数十米到上百米,
长可达数十千米,而深部的小溶孔直径仅数微米。储水空间
为溶穴的地下水称为岩溶水。
自然界岩石空隙的发育情况非常复杂。松散岩石的空隙
通常以孔隙为主,但某些松散岩石也发育裂隙,如黄土发育
垂直裂隙,某些粘土干缩后可产生干缩裂隙,由于发育有干
缩裂隙也可以含有一定量的地下水。坚硬的基岩主要发育
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裂,但某些沉积岩也发育孔隙,如凝灰岩、风化的火山沉积
岩。可溶性岩石由于差异溶蚀,有的部位发育溶穴,有的部
位发育裂隙,有的部位发育孔隙。
孔隙形成于颗粒之间,其分布均匀,连通良好,在各个
方向上孔隙的大小和多少几乎接近,赋存于其中的地下水分
布和流动都比较均匀。坚硬基岩的裂隙是宽窄不等的线状缝
隙,具有一定的方向性,分布不均匀。溶隙的空隙大小悬殊,
分布极不均匀,故溶隙中地下水的分布与流动也极不均匀。
2、水在岩石中的存在形式
水在岩石中的存在形式如下:
⑴、气态水:即水蒸汽,它来源于大气中的水汽与液态
地下水的蒸发。夏季白天的气温高于岩石的温度,于是水汽
将由大气向岩石空隙中运动、聚集并凝结成为凝结水,夜晚
则方向相反;此外,在年常温带以下,深部的温度总是高于
上部,水汽蒸发后总是向上运动,然后聚集凝结成为液态水。
气态水在一定温度、压力下与液态水相互转化,二者保持动
平衡,因而对岩石中水的重新分配有很大意义。
⑵、结合水:由于静电引力作用而吸附在岩石颗粒上的
水叫结合水。其中最靠近颗粒表面受静电引力最大的部分结
合水称强结合水,其外层受静电引力较小的叫弱结合水。
强结合水又称吸附水,不能自由运动,只有加热到105~
110℃,使其成为气态水时才能将它与岩石分开。弱结合水
又称薄膜水。
⑶、重力水:岩石空隙全部被充满,在重力作用下运动
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