6第三章 地下水及对工程建设的影响

第二节 地下水的物理性质和化学成分
一、地下水的物理性质 6.导电性 6.导电性 地下水导电能力的大小取决于水中所含电解 质的数量与性质（ 质的数量与性质（各种离子的含量与离子 ），离子含量越多 离子价越高， 离子含量越多， 价），离子含量越多，离子价越高，则水的 导电性越强 。 7.放射性 7.放射性 决定于其中所含放射性元素的数量。 决定于其中所含放射性元素的数量。 一般地下水的放射性极微弱， 一般地下水的放射性极微弱，在与放射性 矿床有关时，放射性含量相应增强。 矿床有关时，放射性含量相应增强。
第二节 地下水的物理性质和化学成分
一、地下水的物理性质 2.颜色 2.颜色 一般地下水是无色的， 一般地下水是无色的，当含有过量的某些离 子成分或悬浮物和胶体物质时， 子成分或悬浮物和胶体物质时，就会出现各 种颜色。 种颜色。 3.透明度 3.透明度 地下水一般是透明的，当含有大量有机物、 地下水一般是透明的，当含有大量有机物、 固体矿物质及胶体悬浮物时，才呈浑浊现象。 固体矿物质及胶体悬浮物时，才呈浑浊现象。 按透明度把地下水分为四级：透明的、 按透明度把地下水分为四级：透明的、半 透明的（微浑浊的）、微透明的（浑浊的）、 ）、微透明的 透明的（微浑浊的）、微透明的（浑浊的）、 不透明的（极浑浊的） 不透明的（极浑浊的） 。
土粒
强结合水 弱结合水
自由水
含水层、 含水层、隔水层与弱透水层的概念
含水层：给出并透过相当水量的岩土层。 含水层：给出并透过相当水量的岩土层。 隔水层：不透水但可含水的岩土层。 隔水层：不透水但可含水的岩土层。 滞水层：弱透水的岩土层。 滞水层：弱透水的岩土层。 含水层的形成条件：岩土层有较大空隙； 含水层的形成条件：岩土层有较大空隙； 为隔水层所限；有补给来源。 为隔水层所限；有补给来源。
第三节 地下水的基本类型与特征
第三章 地下水及对工程建设的影响
主要内容 地下水的基本概念 地下水的物理性质和化学成分 地下水的基本类型与特征 地下水运动的基本规律 地下水与工程建设
第一节 地下水的基本概念
地下水：赋存在地表以下岩土空隙中的水。 地下水：赋存在地表以下岩土空隙中的水。
岩土的空隙: 岩土的空隙:
连通性好
松散沉积物中的孔隙 松散沉积物中的孔隙 坚硬岩石中的裂隙 坚硬岩石中的裂隙 可溶性岩石中的溶隙 可溶性岩石中的溶隙
分布不均匀 连通性差
第一节 地下水的基本概念
4 水汽输送
3 蒸发 8 植物蒸腾
6 降水 7 降水
1 蒸发
2 蒸发
5 降水
湖 10 地下径流
9 地表径流
海洋
自然界中的水循环
地下水的存在形式
一、结合水
1、概念：受固相表面的引力大于分子自身重力的那部分水，称为结合水。 、概念：受固相表面的引力大于分子自身重力的那部分水，称为结合水。 2、特点：具有抗剪强度（由内层向外层减弱），一般不能流动，必须施一 ），一般不能流动 、特点：具有抗剪强度（由内层向外层减弱），一般不能流动， 定外力使其发生变形。 定外力使其发生变形。 吸着水
第二节 地下水的物理性质和化学成分
一、地下水的物理性质 4.味道 4.味道 纯水是淡而无味的， 纯水是淡而无味的，水味来源于其中的盐分 及气体。 及气体。 5.气味 5.气味 一般地下水无气味。 一般地下水无气味。 一般低温下气味不易辨别，而在40℃左右 一般低温下气味不易辨别，而在40℃左右 40℃ 时气味最显著。 时气味最显著。
第二节 地下水的物理性质和化学成分
二、地下水的化学成分
4.水的硬度:由于水中含有Ca 而具有的性质。 4.水的硬度:由于水中含有Ca2+、Mg2+而具有的性质。 水的硬度
总硬度：地下水中所有Ca 的总含量。 总硬度：地下水中所有Ca2+、Mg2+的总含量。 暂时硬度：将水加热到沸腾后， 暂时硬度：将水加热到沸腾后，由于形成碳酸盐沉淀而失去 的那一部分Ca2+、 的数量。 的那一部分Ca2+、Mg2+的数量。 永久硬度：指水沸腾后仍留在水中的Ca 含量。 永久硬度：指水沸腾后仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量。
一、地下水的分类 （一）包气带水
包气带是位于地面以下潜水面以上的地带。 包气带是位于地面以下潜水面以上的地带。 1.土壤水：包气带最上层土壤中所含的水分， 1.土壤水：包气带最上层土壤中所含的水分，能 土壤水 在蒸发作用下上升汽化逸入大气。 在蒸发作用下上升汽化逸入大气。
2.上层滞水：埋藏在离地表不深、 2.上层滞水：埋藏在离地表不深、包气带中局部 上层滞水 隔水层之上的重力水。 隔水层之上的重力水。
总硬度＝暂时硬度+ 总硬度＝暂时硬度+永久硬度
第二节 地下水的物理性质和化学成分
二、地下水的化学成分
5.气体 5.气体
种类：地下水中溶解的气体有N 种类：地下水中溶解的气体有N2、O2、CO2、H2S、 CH4，有时还有氡之类的稀有元素气体 一般情况下， 一般情况下，地下水中气体含量不高 当围压变小时， 当围压变小时，溶解状态的气体就会转向游离状 甚至从地下水中逸出。 态，甚至从地下水中逸出。 地下水的气体成分不仅影响着地下水的化学成分， 地下水的气体成分不仅影响着地下水的化学成分， 而且反映了地下水所处的地球化学环境的特征 某些气体的含量会影响盐类在水中的溶解度及其 它化学反应
含水层、 含水层、隔水层与弱透水层的相对性
相对性-例子1 相对性-例子1
岩性相同、渗透性完全相同的岩层，很可能在某些 岩性相同、渗透性完全相同的岩层，很可能在某些 地方被当作含水层 而在另一些地方却被当作隔水层。 被当作含水层， 另一些地方却被当作隔水层 地方被当作含水层，而在另一些地方却被当作隔水层。 在利用与排除地下水的实际工作中区分含水层与隔 水层，应当考虑岩层所能给出水的数量大小是否具有实 水层， 际意义。例如，利用地下水供水时， 际意义。例如，利用地下水供水时，某一岩层能够给出 的水量较小， 的水量较小， 对于水源丰沛，需水量很大的地区，由于远不能满足供 对于水源丰沛，需水量很大的地区， 水需求，而被视为隔水层。 水需求，而被视为隔水层。 但在水源匮乏，需水量又小的地区，同一岩层便能在一 但在水源匮乏，需水量又小的地区， 定程度上满足，甚至充分满足实际需要， 定程度上满足，甚至充分满足实际需要，此时该岩层可 被视为含水层。 被视为含水层。
第三节 地下水的基本类型与特征
一、地下水的分类
广义的地下水： 广义的地下水： 赋存于地面以下岩土空隙中的水； 赋存于地面以下岩土空隙中的水； 狭义的地下水： 狭义的地下水： 赋存于饱水带岩土空隙中的水。 赋存于饱水带岩土空隙中的水。
第三节 地下水的基本类型与特征
一、地下水的分类 按起源：渗入水、凝结水、埋藏水、 按起源：渗入水、凝结水、埋藏水、岩 浆水 按埋藏：包气带水（土壤水、 按埋藏：包气带水（土壤水、上层滞 ）、潜水 潜水、 水）、潜水、承压水 按含水层性质：孔隙水、裂隙水、岩溶 按含水层性质：孔隙水、裂隙水、 水
含水层、 含水层、隔水层与弱透水层的相对性
相对性
含水层、隔水层与透水层的 含水层、 定义取决于运用它们时的具体条 定义取决于运用它们时的具体条 件。
第二节 地下水的物理性质和化学成分
一、地下水的物理性质 地下水的物理性质一般指：温度、 地下水的物理性质一般指：温度、颜 透明度、 比重、导电性、 色、透明度、嗅、味、比重、导电性、放 射性等。 射性等。 1.温度 1.温度 地下水的温度变化主要是受气温 地下水的温度变化主要是受气温 地温的影响 尤其是地温。 的影响， 和地温的影响，尤其是地温。 原因：地下水存在于地壳中， 原因：地下水存在于地壳中，且停留 时间长
概念 特点
赋存于矿物结晶内部的水称矿物结合水，有结构水、结晶水、沸石水 保存于矿物结晶骨架中，肉 眼看不见，加热时可从矿物中分离出来 以 H+ 和 OH- 形式存在于矿物结晶格架的某一位置上的水称为结构水
结构水 结晶水 沸石水
以H2O的形式存在于矿物结晶格架的一定位置上的水称为结晶水 以H2O的形式存在于矿物晶包和晶包之间的水称为沸石水
含水层、 含水层、隔水层与弱透水层的相对性
相对性-例子2 相对性-例子2
即使在同一个地方， 即使在同一个地方，渗透性相同的某一 岩层，在涉及某些问题时被看作透水层， 岩层，在涉及某些问题时被看作透水层，在 涉及另一些问题时则可能被看作隔水层。 涉及另一些问题时则可能被看作隔水层。 某种岩层的渗透性比较低 从供水的角度，它可能被看作隔水层 从供水的角度， 而从水库渗漏的角度，由于水库的周界长， 而从水库渗漏的角度，由于水库的周界长， 渗漏时间长，此类岩层的渗漏水量不能忽视， 渗漏时间长，此类岩层的渗漏水量不能忽视， 此时又必须将它看作含水层
三、气态水、固态水、矿物结合水 气态水、固态水、
概念 特点
在未被饱和岩石空隙中，因水蒸气张力差而引起运动的水为气态水 由张力大的地方向小的地方运动，可随空气流动，可与液态水转换
气态水
概念
在低于冰点时岩石空隙中的水称为固态水
特点
固态水
多年中以固态的形式存在于岩石空隙中，温度低于0℃，不能流动
矿物结合水
第三节 地下水的基本类型与特征
一、地下水的分类
地下水分类表
第三节 地下水的基本类型与特征
一、地下水的分类
上层滞水
a 潜水 b c
上层滞水、潜水及承压水 1—隔水层；2—透水层；3—饱水部分；4—潜水位；5—承压水测压水位； 6—泉（上升泉）；7—水井，实线表示井壁不进水；
承压水
第三节 地下水的基本类型与特征
第二节 地下水的物理性质和化学成分
一、地下水的物理性质 1.温度 1.温度 变温带的地下水温度有变化。 变温带的地下水温度有变化。 常温带的地下水温度和地温相同， 常温带的地下水温度和地温相同，很接近 当地多年平均气温。 当地多年平均气温。 常温带以下的地下水温度同地温一样随深 度而增加。 度而增加。 地下水的水温可以反映地下水的循环深度， 地下水的水温可以反映地下水的循环深度， 同时又反映了当地的地热条件。 同时又反映了当地的地热条件。
第二节 地下水的物理性质和化学成分
二、地下水的化学成分
1.主要离子及化合物: 1.主要离子及化合物: 主要离子及化合物 阳离子： 阳离子：H+、Na+、K+、NH4+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+ 阴离子： 阴离子：OH-、Cl-、SO42-、NO2-、NO3-、HCO3-、CO32-、PO43最主要的六种: 最主要的六种: Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 2.氢离子浓度：地下水的酸性和碱性的程度， 2.氢离子浓度：地下水的酸性和碱性的程度，取决于水中氢 氢离子浓度 离子浓度的大小，大多数pH值在6.5 8.5之间 pH值在6.5—8.5之间。 离子浓度的大小，大多数pH值在6.5 8.5之间。 3.矿化度：地下水中各种离子、分子和化合物的总量（g/L） 矿化度：地下水中各种离子、分子和化合物的总量（ 矿化度 ） 淡水和微咸水以HCO3-为主，咸水以 42-为主，盐水和卤 为主，咸水以SO 为主， 。淡水和微咸水以 水以Cl 为主。 水以 -为主。
第二节 地下水的物理性质和化学成分
一、地下水的物理性质 1.温度 1.温度 地壳按热力状态从上而下分为变温带、 地壳按热力状态从上而下分为变温带、年 常温带、增温带。 常温带、增温带。 温度每增加l℃所需要的深度(m)称为地热 温度每增加l℃所需要的深度(m)称为地热 l℃所需要的深度(m) 增温级，一般平均每33m升高1℃( 33m升高1℃(用 增温级，一般平均每33m升高1℃(用33m/℃ 表示) 表示) 由于岩石的导热性、 由于岩石的导热性、地壳运动和水文地质 条件的不同， 条件的不同，各地的地热增温级有很大差异
强结合水
抗剪强度很大，不能流动，不被植物根系吸收 抗剪强度较小，施加一定外力能流动，被植物根系吸收 薄膜水
特点
弱结合水
二、液态水
概念Biblioteka Baidu
能在自身重力影响下发生运动的水称为重力水。
重力水
特点
可传递静水压力，被植物根系全部吸收，可以自由流动
毛细水
概念 特点
在毛细力的作用下发生运动的水，称为毛细水 传递静水压力，植物根系全部吸收，张力、重力、吸附力平衡