地下水的总含水量大约是世界河流、淡水湖、水库和内陆湖咸水总量的17.5倍地下水特点:①水量丰富②地下水在底层中经过天然过滤,水质透明无色,一般不需净化处 理③地下水因有上部岩层做为天然屏障,一般不受地表污染物污染卫生条件好④地下水 水温较低,常年变化不大,特别适宜于冷却用水和空调用水⑤地下水取水构筑物可适当的 靠近用户,输水管道较短,构筑物较简单基建费用较低,占地面积小⑥水质水量受气候影 响较小,一般能保证稳定的供水能力⑦可以利用含水层调蓄多余的地表水,增加有效水资源 总量,工业上还可以利用含水层的保温和隔热效应,开展地面水的回灌循环,达到节能、储 水、节水的目的30—80km莫霍面、2800km古登堡面地壳、地幔、地核陆地地形①山地,500—1000低山、1000—3500中山、3500高山②丘陵,起伏不超过200 错误!未指定书签③平原200低、200—600高④高原600以上⑤盆地⑥洼地,低于海平 面根据海底地形特征:海底分为大陆架,大陆坡,大陆基,海沟,岛弧,洋中脊,深海盆地 大陆架是指紧邻陆地的,地势平坦的浅海深底平原一般坡度小于0.1°,水深在200米以 内地壳的物质组成:氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、钛、氢。
主要氧化物:氧化硅、氧化 铝、氧化钙、氧化铁、氧化亚铁矿物的主要物理性质:颜色、晶形、解理、条痕、硬度、断口、比重、色泽岩石分类:岩浆岩、沉积岩、变质岩岩浆岩(火成岩):产状:岩浆岩在空间的位置、形态和大小,喷出岩、侵入岩代表:花 岗岩、玄武岩结构:晶粒状结构、斑状结构、玻璃质结构沉积岩:形成:破碎、搬运、成岩沉积岩多成层状分布,产状有正常、夹层、变薄、尖灭、 透镜体结构:碎屑机构、结晶结构常见砾岩、砂岩、石灰岩变质岩:结构为变晶结构地壳运动特点:水平运动和升降运动岩层的产状包括走向、倾向、倾角地质构造;褶曲、断层、裂隙、劈理岩层的接触关系:整合、平行不整合和角度不整合、火成、断层背斜成谷新老新向斜成山老新老断层:正断层:上盘下降下盘上升,逆断层,平行推断孔隙度大小因素:岩石的密实程度,颗粒的均匀性(分选)颗粒的形状(浑圆度)颗粒的 胶结程度孔隙度(n)=空隙的体积/松散岩石的总体积*100%地下水的存在形式:岩石骨架中的水:矿物结合水(沸石水、结晶水、结构水)岩石空隙中 的水:结合水(吸着水、薄膜水)、重力水、毛细水、固态水、气态水吸着水:分子引力和静电引力薄膜水:静电引力毛细水:表面张力和重力岩石的水理性质:溶水性、持水性、给水性、透水性。
构成含水层的决定性因素:岩层要有容纳重力水的空隙,有储存和聚集地下水的地质条件, 具有充足的补给资源地下水类型:上层滞水、潜水、承压水上层滞水的特点:埋藏:上层滞水埋藏的共同特点是在透水性较好的岩层中夹有不透水岩层 补给:上层滞水因完全靠大气降水或表面水体直接渗入补给,水量受季节控制特别显著 水质:上层滞水的矿化度一般较低,并因接近地表,水质容易被污染,作为饮用水源时必须 加以注意潜水是指饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水潜水的埋藏特征:自由表面:由于潜水面之上一般无稳定的隔水层存在,因此具有自由表面 流动:潜水在重力作用下,由潜水位较高处向潜水位较低处流动,其流动的快慢取决于含水 层的渗透性能和水力坡度分布区与补给区关系:潜水通过包气带与地表相连通,潜水的分布区与补给区是一致的 变化:潜水的水位,流量和化学成分都随时间和地区的不同而变化潜水特点:①潜水在自然界分布范围大,补给来源广,所以水量一般较丰富,特别是潜水与 地表常年性河流相连通时,水量更为丰富②潜水埋深一般不大,因而是便于开采的供水水 源③由于含水层之上无连续的隔水层分布,水体易受污染和蒸发,水质容易变坏,选作供 水水源时应全面考虑。
承压水特点:①有稳定的隔水层顶板存在,没有自由水面,水体承受静水压力②承压水的埋 藏区与补给区不一致③承压水的补给可通过出露地表部分接受大气降水及地表水补给,或上 部潜水越流补给承压含水层④排泄可通过标高较低的含水层出露区或断裂带排泄到地表水, 潜水含水层或另外的承压含水层,也可直接排泄到地表成为上升泉⑤承压含水层在水位,水 量,水温,水质等方面受水文气象因素,人为因素及季节变化的影响较小,因此富水性好的 承压含水层是理想的供水水源地下水循环:地下水的补给、地下水的径流、地下水的排泄地下水的补给:①大气降水的补给②地表水的补给③凝结水的补给④含水层之间的补给⑤人 工补给地下水的排泄:①泉水排泄②向地表水的排泄③蒸发排泄④不同类型含水层之间的排泄作用 地下水中溶解的气体有N2, 02,H2S, CH4等地下水中的离子:阳离子:H, Na,K,NH4,Ca,Mg, Fe阴离子:OH, Cl,S04,N03, NO2,HCO3,CO3 主要离子:Na, Ca, Mg, Cl, SO4,HCO3地下水化学成分分析结果的表示:库尔洛夫表示式:将毫克当量百分数大于10%的阴离子 按由大到小的次序排列在分子位置,以同样方法把阳离子排列在分母为位置上,水中的TDS(M)和特殊元素则以g/L为单位依次排列与公式之前,水温(t°C)则附于分式之后。
毫克 当量百分数大于25%参加命名例HCO3Ca水Br0.002H2S0.01M1.5HCO84SO10Ca73Mg10地下水在运动过程中的各种作用:溶滤作用、浓缩作用、离子的交换和吸附作用、脱硫酸作 用、脱碳酸作用地下水运动的特点:曲折复杂的水流通道、迟缓的流速、层流和紊流、非稳定 稳定流运 动,缓变流运动达西定律:Q= K・h/L・w = K・i・w =v • w渗流速度v不是地下水的真正实际流速u: u=Q/(W • n)=v /n达西公式的适用范围:只有当雷诺数小于1~10时地下水运动才服从达西公式u*=0*x*m储水系数(弹性给水度、释水系数)Y=l、B弹性系数、m含水层厚度 河谷地区地下水的主要孔隙含水层:河漫滩、一级阶地山前倾斜平原区的地下水:冲洪积扇的上中部、有时候可以延伸到下部 黄土地区的地下水:宽缓的沟谷、塬面的洼地、丘间盆地沙漠地区的地下水分布:①山前倾斜平原边缘沙漠中的地下水②古河道中的地下水③大沙漠 腹地的沙丘地区地下水湖泊沉积地区的地下水:湖滨带及三角洲地带 冰川堆积地区的地下水:砂砾层滨海岛屿地区的地下水:深部承压水,滨海地带的砂丘、砂带或砂岛上,滨海海底若下伏有 陆相沉积层时。
山区丘陵区的地下水:块状岩石分布区的地下水:①成岩裂隙发育地段的地下水②风化裂隙 发育地段的地下水③侵入接触带中的地下水层状岩石分布区的地下水①单斜岩层地区的地 下水②背斜构造地区的地下水③向斜构造地区的地下水构造断裂带发育地区的地下水①压 性断裂构造破碎带②张性断裂破碎带③扭性断裂破碎带 岩溶地区的地下水:地下暗河、岩溶地下水脉岩溶发育的基本条件:岩石的可溶性、岩石的透水性、水的流动性锅炉用水的水质评价:成垢作用、起泡作用、腐蚀作用三种作用将严重影响锅炉的正常使 用成垢作用:水煮沸时,水中所含的一些离子,化合物可以相互作用而生成沉淀,依附于锅炉 壁上形成锅垢,这种作用称之为成垢作用不良影响:锅垢厚了不仅影响传热,浪费燃料, 而且易使金属炉壁过热融化,引起锅炉爆炸锅垢的成分:CaO, CaCO3, CaSO4, CaSiO4, Mg(OH)2, MgSiO4, A12O3, Fe2O3及悬浮物质的沉渣等起泡作用:主要是指水煮沸时在水面上产生大量气泡的作用不良影响:泡沫太多时将使锅 炉内水的汽化作用极不均匀和水位急剧地升降,致使锅炉不能正常运转原因:由于水中易 溶解的钠盐,钾盐,以及油脂和悬浮物,受炉水的碱度作用发生皂化的结果。
腐蚀作用:由于水中氢置换铁使炉壁受到损坏的作用溶解于水中的气体成分,如氧,硫化 氢及二氧化碳也是造成腐蚀作用的重要原因锰盐,硫化铁,有机质及脂肪油类,皆可加强 腐蚀作用的进行温度增高以及增高后炉中所产生的局部电流均可促进腐蚀作用炉中随着 蒸汽压力的加大,水对铜的危害也随之加重,往往在汽机叶片上会形成腐蚀危害:危害极 大,不仅减少锅炉的使用寿命,尚有可能发生爆炸事故地下水对混凝土的侵蚀作用主要包括:分解性侵蚀:一般分为酸性侵蚀和碳酸侵蚀两种 酸性侵蚀是指水中的氢离子与混凝土中的氢氧化钙反应使混凝土破坏:Ca(OH)2+2H+=Ca2+2H2O碳酸侵蚀是由水中侵蚀性CO2与水泥中的碳酸钙反应,形成易溶于水的重碳酸钙,从而使 混凝土遭到破坏,CaCO3+CO2+H2O=Ca 2+ +2H2CO3结晶性侵蚀:结晶性侵蚀,又称硫酸盐侵蚀,是指水中的SO42-进入混凝土孔洞,形成石 膏和硫酸铝盐晶体这些新化合物结晶时,体积增大(例如石膏可增大1~2倍,硫酸铝盐可 增大2.5倍),其膨胀作用可导致混凝土强度降低,以致破坏混凝土 + SO42-=硫酸铝盐+Ca(OH)2分解结晶复合性侵蚀:分解结晶复合性侵蚀又称镁盐侵蚀,其侵蚀机理主要是水中弱盐基阳 离子如Mg2+, Fe2+,Fe3+,Cu2+,Zn2+,NH4+等与水泥发生反应,使混凝土强度降低,甚至破 坏。
Mg2++Ca (OH) 2 =Mg(OH)2+CaCl2盐度和碱度的评价方法:盐害:主要是指氯化钠和硫酸钠这两种盐分对农作物和土壤的危害 碱害:也称苏打害主要是指碳酸钠和重碳酸钠对农作物的危害盐碱害:当盐度大于10, 并有碱度存在时综合危害:综合危害:水中的氧化钙,氧化镁等其他有害成分与盐害碱害 一起,对农作物和土壤产生的危害称之为综合危害水文地质的勘察工作:水文地质测绘、水文地质物探、水文地质钻探、抽水试验、地下水动 态观测电测深法的原理及其应用:原理:在地表同一测点上,从小到大逐渐改变供电电极之间的距 离,进行视电阻率测量来研究从地表到深部岩层的变化情况常用的是四极对称测深 电测剖面法:原理:保持供电电极距,并使AMNB之间的相对位置固定不变的情况下,沿 一定方向移动装置进行ps测量,所得的曲线反映了地层沿水平方向的变化常用四级对称剖面法电测井法:原理:通过电缆把下井装置送入管井中进行测量在电缆从井底向上提升的过程 中,用仪器记录各地层的电阻率变化曲线,称视电阻率曲线抽水试验类型:①单井抽水试验初步勘查阶段②多孔抽水试验详勘阶段③群孔干扰抽水试验 详勘和开采阶段④试验性开采抽水开采阶段天然补给量补给量开采补给量容积储存量T储存量弹性储存量排泄开采量天然排泄量开采排泄量人工开采量天然调节储存量固定储存量/工调节储存量永久储存量地下水资源允许开采量评价方法选择的依据①稳定型水源:直接地,长期稳定地获得补给。
稳定流公式、试验推断法②调节型水源:依靠储存量的调节作用补偿疏干法,资源平衡法, 开采试验法,降落漏斗法③疏干型水源:储存量逐年消耗非稳定流法,数值法,开采试验 评价允许开采量的其他方法①水量均衡法:适用范围:是区域性地下水资源评价的基本方法, 评价的结果比较粗略主要适用于地下水埋藏较浅,地下水的补给和消耗条件比较单一地区 ②开采试验法:适用:在某些地区,如裂隙发育的基岩地区和岩溶地区等,水文地质条件复 杂,补给源一时不易查明,如果要急于确定允许开采量时,则只能采用开采试验法③下降漏 斗法:适合:计算大面积分布的深层承压水地区的扩充开采量④补偿疏干法:主要用于地下 水的补给集中在雨季,而旱季的开采量主要消耗雨季得到的储存量地下水污染定义:凡是在人类活动影响下,地下水质变化朝着水质恶化方向发展的现象 地下水污染的特点:隐蔽性、难以逆转性、延缓性地下水允许开采量的确定:①在水均衡方面安全抽水量一般不应超出年平均补给量②经济方 面抽水费用不应超过某一标准③不应使该抽水量引起水质恶化或地面沉降等公害④不能与 有关地下水资源法律相抵触开采地下水产生的公害:①区域性地下水水位大幅度的下降②开采地下水引起的地面沉降③ 开采地下水引起的咸水入侵④地面下空气中的缺氧⑤过量开采引起的地面塌陷区域性地下水水位大幅度的下降成因:①过量开采②水文地质条件改变使补给因素减少③开 发利用地下水设计规划的过失地面沉降机制普遍采用有效应力来解释,认为沉降的发生归结为三方面:抽水后浮力减少, 粘性土层有效应力加大,渗透力的作用。
人工补给地下水的目的:①补给地下水源,增大含水层的储存量,进行季节性和多年性调整 ②控制地面沉降③防止或减少海水入侵含水层④改变地下水的水质⑤改变地下水温度⑥保 持地热水、天然气和石油地层的压力人工补给水相对地表水库蓄水优势:由于地下水层分布广泛,厚度大,储水的容量也相当大; 储存在地下的淡水温度恒定,蒸发损耗很小,具有天然自净能力,取用方便能防止污染;地 下储水不占地表耕地,不需要地面引水工程设施,投资小,经济合理人工补给地下水水质要求:①要比原地下水的水质要好,最好达到饮用水标准②不会引起区 域性地下水的水质变坏和受污染③不应含有能使井管和过滤器腐蚀的特殊离子或气体。