水文地质学第一章
水文地质学第1章.
§1-4 我国水文循环概况
我国位于欧亚大陆东缘，地处西伯利亚干冷气团和太 平洋、印度洋暖湿气团进退交锋地区，水汽主要来源于太 平洋、印度洋、鄂霍次克海和日本海。太平洋和鄂霍次克 海等的水汽通过众多自西向东的河流进行水文循环，印度 洋输入的水汽除经西南地区的河流循环外，还有相当一部 分水汽参与了太平洋的水文循环，北冰洋的少量水汽借强 盛的北风有时可达珠江三角洲，大西洋也有极少量水汽随 西风环流进入西北内陆盆地。
§1-3 影响水文循环的因素
一、气象因素：风向、风速（水分输送）、 温度（蒸发）、 湿度（水汽凝结）等。
二、下垫面因素：地形、地质、地貌、土壤、植被等。 三、人类工程活动：水利、农业、环境工程措施等。
上述三类因素中，气象因素为主要因素，因为蒸发、 水汽输送和降水这三个环节，基本上决定了地球表面太阳 辐射和大气环流状况。下垫面因素主要是通过蒸发和径流 来影响水分循环。人类工程活动，改变了下垫面的情况， 通过对蒸发、径流的影响而间接影响水文循环。
气候特征----从西北到东南，由干旱、半干旱气候向半湿润、 湿润气候变化。
降水时间分布-----呈现出明显的季节性变化。全年平均降水 量648 mm ，雨季集中了全年 降水量的60---80 %，且雨季出现 时间具有明显的地域差异特征。
降水空间分布-----呈现出明显的水平和垂直分带性。由西北 向东南降水量由小变大，同一地带降水量随地形升高而增大。
根据水汽来源不同，我国主要有五个水文循环系统：
（1）太平洋水文循环系统----长江、黄河等流域
（2）印度洋水文循环系统----雅鲁藏布江、怒江等流域
（3）鄂霍次克海水文循环系统-------黑龙江流域
（4）北冰洋水文循环系统----额尔齐斯河流域 （5）内陆水文循环系统------西北内陆盆地
水文地质学第一章-1
CH2-9
1.3 含水层的形态及其分类
二、含水层分类
3．根据渗透性的空间变化划分
均质含水层：含水层中各部分的渗透性与空间坐标无关， 是一个常量。 可以进一步划分为：各向同性均质、各向异性均质 均质含水层：
CH2-10
1.4 构成含水岩组的条件
一、含水岩组的定义
含水岩组：就是指具有统一的水力联系和一定的水化学特 征的多层含水层的空间组合。
含水介质的水理性质：
岩石与水接触后有关的性质即与水分贮容和运移有关的岩 石性质。 包括容水性、持水性和给水性，贮水性和释水性，透水性 以及毛细性等。
CH2-3
第一节 含水层及含水岩组
1.1 含水介质的水理性质
一、容水性、持水性和给水性
二、贮水性或释水性 三、渗透性或透水性 四、毛细性
CH2-4
第一节 含水层及含水岩组
2.2 水平岩层蓄水构造
一、水平岩层蓄水构造示意图
CH2-20
2.2 水平岩层蓄水构造
二、承托蓄水构造的富水性主要取决于以下几个因素。
(1)隔水层的分布面积：面积越大，地下水就越丰富；面积 太小，只能形成季节性地下水． (2)隔水层的倾斜程度：水平隔水层最有利于承托地下水； 隔水层越是倾斜，地下水就越不易保持。 (3)隔水层和含水层的透水性： 隔水层透水性越小及它与 含水层透水性相差越大时，越有利于保持地下水． (4)地下水补给条件：气候、地形等条件对补给有利，补给 充分时，地下水丰富；补给不连续、不充分时，地下水也 不丰富，甚至只形成季节性地下水。
CH2-26
附件一、 洪积扇中的地下水
2、根据地下水埋深、径流条件及水化学特征，可将洪积扇 中地下水划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水文地质带CH2-27源自附件一、 洪积扇中的地下水
水文地质学概念
第一章：地球上的水及其循环泄流概念：地下水呈带状以流向河流等地表水体的方式进行排泄。
越流：具有一定水头差的相邻含水层通过其间的弱透水层发生的水力联系动态：地下水的各要素（水位、水量、水质、水温、流速、流向等）在自然和人为因素的综合影响下随时间作有规律的变化。
湿度：表示大气干燥程度的物理量。
在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。
空气的干湿程度叫做“湿度”。
小循环与大循环：海洋与大陆之间的水分交换为大循环。
海洋或大陆内部的水分交换称为小循环。
自然界的水循环按其循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及层圈的范围，可分为水文循环和地质循环两类。
地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
上地幔软流圈对流运动时的水分循环在成岩、变质和风化作用过程中水分子的分解与合成转换及分子态水进入矿物或从矿物中脱出形成再生水的转换水文循环：是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
水文循环的速度较快，途径较短，转换交替比较迅速。
主要气象要素包括：降水、蒸发、 湿度、气温和气压水文要素包括：流量、径流总量、径流模数、径 流深度和径流系数降水量和降水方式：降水量越大，蒸发量越大，同量的降水量，降水强度越小蒸发量越大径流：指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
可分为地表径流和地下径流 。
径流特征值：流量：系指单位时间内通过河流某一断面的水量，单位为m 3/s 。
流量Q 等于过水断面面积F 与通过该断面的平均流速V 的乘积，即：Q=V·F径流总量:系指某一段T 内,通过河流某一断面的总水量,单位为m 3。
可由下式求得：W=Q•T径流模数：指单位流域面积F(km 2)上平均产生的流量,以L/s•km 2为单位，计算式为：径流深度：指计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度,单位为mm ，计算式为:径流系数：为同一时段内流域面积上的径流深度Y(mm)与降水量X(mm)的比值：以小数或百分数表示。
《水文地质学基础》完整版
第一章地球上的水及其循环一、名词解释：1．水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学.它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务. 2．地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3．矿水:含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4．自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5．水文循环:发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环.6．地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7．大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。
9．绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10．相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比.11．饱和差：某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12．露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
13．蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14．降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。
14．径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流.15．水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统.16．水系的流域：一个水系的全部集水区域。
17．分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线.18．流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19．径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量.20．径流模数：单位流域面积上平均产生的流量.21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1．水文地质学是研究地下水的科学.它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2．地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
水文地质学基础
附件2
2012年度省级精品课程建设项目申报书
（本科）
推荐单位长安大学
课程学校长安大学
课程名称水文地质学基础
课程类型专业基础课
所属一级学科名称水利工程
所属二级学科名称水文与水资源工程
课程负责人马致远
填报日期2012.11.05
陕西省教育厅制二○一二年九月
填写要求
一、以word文档格式如实填写各项。
二、表格文本中外文名词第一次出现时，要写清全称和
缩写，再次出现时可以使用缩写。
三、有可能涉密和不宜大范围公开的内容不可作为申
报内容填写。
四、课程团队的每个成员都须在“2．课程团队”表格中
签字。
五、“8．承诺与责任”需要课程负责人本人签字，课程
建设学校盖章。
1．课程负责人情况
2．课程团队
3．课程建设
4．课程内容
8．承诺与责任
9．学校推荐意见
—21 —。
地质大水文地质学课件第1章 绪论
为什么要学习《水文地质学》？
>>地质调查(Geological survey)泛指一切以地质现象(地形 地貌、地层岩性、地质构造、地质矿产、水文地质等)为对象 ，以地质学及其相关科学为指导，以观察研究为基础的调查 工作。
>>根据调查对象的不同，可分为区域地质调查、水文地质 调查、环境地质调查……等等。地质调查一般以不同比例尺 的填图为主要手段。国家对不同比例尺的填图精度有明确的 要求，因此不同比例尺的填图精度代表了该项地质调查的详 细程度。
1.2.4 重要的信息载体
由于地下水是应力传递者，同时又是在流动，所以地下水水 位，水量，水温，水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的 许多信息，如找矿、地震预报、地质演变。
第一章 绪 论
1.1 水文地质学的任务及其与其它科学的关系 1.2 水文地质学在国民经济建设中的作用 1.3 水文地质学发展概况(自学) 1.4 本章小结
1.4 本章小结
1.4.1 学习要求 >>掌握水文地质学的研究任务； >>理解水文地质学在国民经济发展中的作用； >>了解水文地质学发展概况。
1.4.2 思考题 (1)水文地质学的研究任务是什么? (2)地下水的主要功能包括哪些? (3)哪些地质环境问题或地质灾害是由地下水引起的？
第一章 绪 论
1.1 水文地质学的任务及其与其它学科的关系 1.2 水文地质学在国民经济建设中的作用 1.3 水文地质学发展概况 1.4 本章小结
1.2 水文地质学在国民经济建设中的作用
水文地质学在国民经济发展中的作用是与地下水及其赋存介质 的功能有关。
地下水的主要功能有：宝贵的资源、敏感的环境因子、活跃的 地质营力、重要的信息载体。
水文地质学第一章ppt课件
地下水在重力作用下由高处向低处运 动，同时受地质构造、地貌、气候等 因素的影响。
地下水的补给、径流与排泄
地下水的补给
主要通过大气降水、地表 水渗入等方式进行补给。
地下水的径流
地下水在补给区接受补给 后，沿一定路径向排泄区 运动。
地下水的排泄
地下水通过泉水、蒸发、 人工开采等方式排泄到地 表或大气中。
本课程的学习目标与要求
学习目标
掌握水文地质学的基本概念、原理和方法，具备分析和解决水文地质问题的能 力。
学习要求
认真听讲，积极思考，按时完成作业和实验报告，注重理论与实践相结合。
02
地球的水圈与水循环
地球的水圈组成与特点
水圈的组成
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等。
水圈的特点
连续而不均匀，不断循环运动，与大气圈、生物圈、岩石圈等相互作用。
透水性
01
指岩石允许水透过的能力，用渗透系数表示。
给水性
02
指岩石在重力作用下能释放出一定水量的性质，用给水度表示。
透水性与给水性的关系
03
透水性好的岩石，其给水性一般也较好，但两者并非完全对应。
岩石的持水性与释水性
持水性
指岩石在饱水状态下保持水分的能力。
释水性
指岩石在失水状态下释放水分的性质。
持水性与释水性的关系
利用卫星或航空遥感影像，解译 区域水文地质条件。
水文地质试验的类型与实施
抽水试验
通过抽水设备在钻孔中进行抽水，观测地下水位变化，计算水文 地质参数。
注水试验
向钻孔中注入水，观测注水量和地下水位变化，判断含水层富水 性。
压水试验
通过一定压力将水压入钻孔中，观测压水量和地下水位变化，评 估含水层渗透性。
水文地质学基础第一章
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水文循环示意图
水汽输送
降水
降水
水汽输送
蒸发
蒸发
入
径流
渗
水文循环尺度——全球、流域（区域）、水-土-生
思考：水文循环发生的动力条件是什么？
1.2 自然界的水循环
地质循环
（1）定义：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
（2）过程：初生水的形成；在地幔下降流区，含有大量水 的地壳岩块沉入地幔，使地幔得到浅层圈水的补充；此外 ，地质循环还发生在成岩、变质、风化等作用过程中。
km3，占地球水的99.98%。
地球浅部层圈水
矿物结合水：矿物结晶内部及其间的水。如沸石水、结晶水 、结构水等。其在一定温度下从矿物中释出成为自由态的水（ H2O ），与其它水体相互转换。
1.1 地球上的水
1.1 地球上的水
深部层圈水：分布于地壳下部直到下地幔这一范围内。 地壳下部（深约15~35km):地温高、压力大，水不能以普通液
1 气象因素
（1）大气圈结构 a.空气组成：氮78%；氧21%；水汽及其它1% b.水汽分布不均匀：赤道2.6%（v/v）;北纬70度0.2%；90度 0.9%；垂向分布，3.5km以内 70%，5km以内 90%。 c.分5层：对流层、平流层、中间层、热层、外层 （2）大气热源 a.太阳辐射：8.16 J /(cm2 Min)
露点与凝结, 温度露点差
1.3 与水文循环有关的气象、水文因素
1.3 与水文循环有关的气象、水文因素
1 气象因素
（3）主要气象要素 d.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。 影响因子：气温、气压、相对湿度、风速； 测量仪器：蒸发皿，强度mm/a； 包括水面蒸发、土面蒸发、叶面蒸发，通常以水面蒸发 量的大小表征一个地区的蒸发强度。
《水文地质学基础》完整版
第一章地球上得水及其循环一、名词解释：1水文地质学：水文地质学就是研究地下水得科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量与水质得时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。
2。
地下水：地下水就是赋存于地面以下岩石空隙中得水。
3、矿水：含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用得地下水。
4。
自然界得水循环：自大气圈到地幔得地球各个层圈中得水相互联系、相互转化得过程、5。
水文循环：发生于大气水、地表水与地壳岩石空隙中得地下水之间得水循环。
6、地质循环：地球浅层圈与深层圈之间水得相互转化过程。
7. 大循环：海洋与大陆之间得水分交换、8. 小循环：海洋或大陆内部得水分交换。
9. 绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽得含量。
10. 相对湿度：绝对湿度与饱与水汽含量之比。
11。
饱与差：某一温度下，饱与水汽含量与绝对湿度之差。
12、露点：空气中水汽达到饱与时得气温。
13 .蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气得过程。
14。
降水：当空气中水汽含量达饱与状态时，超过饱与限度得水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面、14。
径流：降落到地表得降水在重力作用下沿地表或地下流动得水流。
1 5 .水系:汇注于某一干流得全部河流得总体构成得一个地表径流系统。
16。
水系得流域：一个水系得全部集水区域、17。
分水岭：相邻两个流域之间地形最高点得连线。
18 .流量:单位时间内通过河流某一断面得水量。
19。
径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面得水量。
20。
径流模数：单位流域面积上平均产生得流量。
2 1.径流深度：计算时段内得总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到得平均水层厚度、22 .径流系数：同一时段内流域面积上得径流深度与降水量得比值。
二、填空1.水文地质学就是研究地下水得科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量与水质得时空变化规律。
水文地质学基础第1章_水文地质学基础_绪论
二次运移
地下水与岩土体稳定性
膨胀岩的崩解（Zhang，2012）
边坡失稳（CGS）
护坡
边坡排水管道（Alden）
地下水与地震
印度洋地震致广东出现井喷 (2004)
水库诱发地震：广东河源 （水信息网, 2012）
不可忽视的致灾因子 地面沉降
不均匀沉降：比萨斜塔
抽水沉降：墨西哥城 1891~1973年老城区下沉8.7m
水文地质学基础
第一章 绪论
杨峰田 讲师 吉林大学环境与资源学院 yangfengtian@
2012年11月7日
苏联学者： 水文地质学是研究地下水圈的科学
地下水的功能
宝贵的资源：地下水的特点 生产生活用水：占总供水量的~20%
西北、华北：主要供水水源
矿水、地热水
储能、热源
地下水与板块构造
大气降水
安山火山 -2 0 ‰
加积楔
-2 0 ‰ 水热系统
陆壳 岛弧岩浆
1 0 0 0O 地幔楔
洋中脊 水热系统
0‰
1 0 0 0O
-60‰
地幔对流
-60‰ 沉
含积 水物
蚀变洋玄武岩+孔隙水 壳 -60-3‰0‰
安山水的形成机制
地下水与油气成藏
油气聚集
初次运移
运载岩 生油岩 运载岩
20世纪中叶，理论研究方法框架完备，我国开始引入
发展时期：环境水文地质学
地下水系统概念的提出，新技术的应用
Darcy
Bear
Neuman
Theis
William B. White
Elizabeth L. White Witherspoon
国外著名水文地质学家（部分)
水文地质学课件
第一章地球上的水及其循环·地球上的水·自然界的水循环·与水文循环有关的水文、气象要素第一节地球上的水一.地球上水的存在:不仅存在于大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈中,也存在于地球深部的地幔乃至地核中。
二.浅部层圈水与深部层圈水1.定义浅部层圈水:从大气圈到地壳上半部的水。
包括大气水、地表水、地下水及生物体中水。
深部层圈水:地壳下部到下地幔中的水。
2.深部层圈水·地壳下部深约15~35KM处,地温达400℃以上,压力也很大,为压密的气水溶液。
·不以普通液态水或气态水形式存在,而是呈离解状态的水,其与地壳矿物内部的结合水均是非自由态存在的水。
·地球深层圈水和矿物结合水与地球浅层圈自由水是相互联系、转化的整体。
·广义的水圈包括地球各层圈中以各种不同状态存在且相互转化的所有水。
第二节自然界的水循环自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水构成一个系统。
这一系统内的水相互联系、相互转化的过程即是自然界的水循环。
自然界的水循环按其循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及层圈的范围,可分为水文循环和地质循环两类。
1.水文循环:是发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
水文循环的速度较快,途径较短,转换交替比较迅速。
2.小循环与大循环:海洋与大陆之间的水分交换为大循环。
海洋或大陆内部的水分交换称为小循环。
3.地下水资源具有以下特点:·可恢复性。
·系统性:和地表水资源密切联系和相互转化·在时间和空间分布上的不均匀性·有较大的储量和较大的调蓄能力·复杂性4.地质循环:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
·上地幔软流圈对流运动时的水分循环·在成岩、变质和风化作用过程中水分子的分解与合成转换及分子态水进入矿物或从矿物中脱出形成再生水的转换第三节与水文循环有关的气象、水文因素1一.主要气象要素降水、蒸发、湿度、气温和气压二.水文要素流量、径流总量、径流模数、径流深度和径流系数气温·气温随时间的变化是指一个地区气温的昼夜变化、季节变化和多年变化。
水文地质学1章
水文地质学第一章地球上的水及其循环1.1地球上的水一、地球上的水的起源及其存在空间1、起源2、存在空间浅部层圈水,深部层圈水二、浅部层圈水的总水量地球浅部层圈水的分布1.2自然界的水循环水循环:自大气圈到地幔的地球各个圈层中的水构成的系统中水相互联系、相互转化的过程叫做自然界的水循环。
自然界的水循环分为水文循环和地质循环两类。
水循环水文循环示意图1.2.1 水文循环1、天然水循环1)循环过程2)循环原因:a:内因:固液气三相水可以相互转化b:外因:太阳辐射使得水体蒸发,地球重力使水降落到地面。
3)循环环节:蒸发-运移-降水-径流4)循环类型:a:大循环(洋陆之间)b:小循环c:内循环1.2.1 水文循环5)水循环的作用(对水):a:促进天然水的更新b:促进海洋和大气水的交换,也促进大陆内部不同流域内的水交换; c:促进各个圈层之间的交换(大气圈、生物圈、水圈、岩石圈)6)研究水循环的意义:加强小循环,阻截大循环塔里木河,世界第二大内陆河新疆塔里木河的断流和输液疗法1.2.1 水文循环2、人为因素影响下的水循环1)循环的过程:在蒸发和径流两环节之间加入了人为因素。
2)人为活动影响的结局:a:由于水量变化导致地下水量的变化b:天然水受到污染,水质发生变化c:打破了原有的生态系统平衡。
1.2.1 水文循环研究水文循环的意义:全球多年平均降水量为1130mm,折合水量57.7万km3,还不到全球总水量13.86亿km3的0.0416%。
但是这部分经常参与水循环运动的有效水量,对于自然界和人类的生活和生产活动却有重大意义。
1.直接影响气候的变化。
2.形成江、河、湖、沼等水体及各种地貌。
3.造成巨大的水利资源。
4.形成一切水文现象。
1.2.2 地质循环1、定义:地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程叫做地质循环。
2、过程有二:1.3.1 与水文循环有关的气象因素1、气象因素:影响地下水形成与动态的气候特征及其变化的要素。
水文地质学基础--1.绪论
四个时期：1856年前的萌芽时期，1856年至20世纪中叶的奠 基时期，20世纪中叶至末的发展时期， 21世纪的转变时期。
萌芽时期：由逐水而居到凿井取水——重大转折；
奠基时期：1856年，达西定律，标志可进行地下水渗流的 定量计算—— 奠定了水文地质学的基础；
信息，可以重塑历史时期及地质历史时期的气候变化，是全 球变化的新方向。
1.2 研究内容
研究地下水的形成、演化、分布及运移规律，掌握地下水水量 和水质的时空变化特征； 研究地下水在自然状态及人工干扰下对周围环境的影响及其变 化趋势，并运用所发现的规律合理调控地下水，达到兴利除害， 为人类服务的目的。
普查勘探水文地质学
专门水文地质学
水 文 地 质 学 基 础
地水 下文 水地 动球 力化 学学
区 域 水 文 地 质 学
物
钻
制
遥
同
农
探
探
图
感
位
业
水 文 地 质
水 文 地 质
水 文 地 质
水 文 地 质
素 水 文 地 质
水 文 地 质
学
学
学
学
学
学
城 市 水 文 地 质 学
矿 区 水 文 地 质 学
水资源水文地质学
➢ 利用地下水水位、水温、水化学、气体等的变化或异常，可 以预测地震；
➢ 地下水及其沉淀物的化学组分（常量组分、微量组分、痕量 组分、同位素组分、气体组分、现代元素等），能够提供不 同时空尺度的环境信息，重塑一个地区的水文地质历史；
➢ 水文地球化学找矿； ➢ 利用同位素和现代元素对地下水及其沉淀物测年并提取气候
第1章 绪言(Preface)
水文地质学(1)
水文地质学基础要点总结第一章绪论1.1 水文地质学的研究对象水文地质学是研究地下水的科学，它是研究地下水在与岩石圈、地幔、水圈、大气圈、生物圈和人类活动相互作用下，其水量与水质在时间和空间上的变化以及对各个圈层产生的影响，从而服务于人与自然相互协调的可持续发展。
1.2 地下水的功能功能：资源、地质营力、致灾因子、生态环境因子和信息载体等。
1.2.1 宝贵的资源富集某些盐类和元素的地下水，称工业矿水。
含有某些特殊组分、具有某些特殊性质，因而具有一定医疗保健作用的地下水，称为矿（质）水。
利用含水介储能途径：冬季向井灌注冷水，夏季抽取用于降温1.2.2 重要的地质营力地球内部的水是物质和热量传输及应力传递的载体，是各种地质作用的积极参与者，所有的地下水都是溶液。
1.2.3 不可忽视的致灾因子地下水既是地质营力，又是致灾因子，地下水可以引发地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷、潜蚀管涌、矿坑与隧道突水、海水入侵含水层、石窟文物损坏等。
平原地区开采深层地下水，随着地下水位下降，随着地下水下降，空隙水压力降低，粘性土骨架会发生不可逆转的塑性压缩，引起地面沉降。
在沉积厚度急剧变化的边界，开采地下水使其两侧发生差异地面沉降，会产生地裂缝。
当土质堤坝两侧的水位差较大时，含水层中颗粒被水流带出，在堤坝中形成管涌通道，导致堤坝溃决。
在松散沉积物分布区开采疏干岩溶水，随着岩溶水水位降低产生地面塌陷。
1.2.4 活跃灵敏的生态环境因子生态环境是复杂的巨系统，地下水则是生态环境系统中一个最为活跃的子系统。
一般情况下，气候、水、土壤与生物，处于相互作用的和谐动平衡状态，但在特定的自然环境下，会形成不良的生态环境；人类活动不恰当的干扰天然地下水，已经成为生态环境恶化的祸根个。
不良的生态环境有：土地沙化、盐渍化、沼泽化、湿地退化、石漠化、动土退化、湖泊咸化、地表水基流减少或断流以及天然地下水质不良，地下水污染等。
并进而导致植被退化、枯萎、动物消失，危及生物多样性与人类存在。
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第一章地球上的水及其循环一、名词解释：I •水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。
2. 地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3 •矿水：含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4•自然界的水循环：自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5•水文循环：发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
6•地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7.大循环：海洋与大陆之间的水分交换。
&小循环：海洋或大陆内部的水分交换。
9. 绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10. 相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比。
II •饱和差：某一温度下，饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12. 露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
13. 蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14. 降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。
14 •径流：降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
15. 水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
16. 水系的流域：一个水系的全部集水区域。
17. 分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连线。
18. 流量：单位时间内通过河流某一断面的水量。
19. 径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量。
20. 径流模数：单位流域面积上平均产生的流量。
21. 径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22. 径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1. 水文地质学是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
《水文地质学》自然界的水循环-图
气压
气压向两侧下降
空气
空气
气流
亚热带 高压带
气流 下降
气流
低压带 赤道
亚热带 高压带
相对低 压带
极地 高压带
• 湿度
（1）绝对湿度与相对湿度 绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量 饱和水汽含量：在某一温度下空气中可容纳的最大 水汽数量 相对湿度：绝对湿度与饱和水汽含量之比
体 积(km3) 12 900
l 338 000 000 24 064 100 176 400 1l 470 2 120 16 500
23 400 000 300 000
1 385 983 490
％ 0.001 96.5 1.74 0.013 0.0008 0.0002 0.001
1.7 0.022
地球表面有生命的地带被称为“生 物圈”。它包括地球上一切生命有机体 （植物、动物和微生物）及其赖以生 存和发展的环境（空气、水、岩石、 土壤等）。生物群落与环境之间以及 生物群落内部通过能量流动和物质循 环形成一个统一整体，即生态系统， 生物圈是地球上最大的生态系统。群 落内部依靠食物链维系着物质和能量 的平衡和流动，生物和环境之间也因 物质和能量的制约而达到一种较稳定 的状态，即生态平衡。生物与环境之 间、生物群落内部以及人类与生物环 境之间时刻存在着复杂的相互作用， 研究这 些相互作用将有助于人类更好 地保护自身生存环境。
据研究，初期地球上水很少，最早是 从大气中分化出来的。当时 大气中的大 量水气，由于温度降低，以尘埃为凝结 核，形成水滴降落地面。更多的水来自 地球内部岩石中的结晶水，它们由于温 度升高形成水汽，随火山活动等逸出地 壳进入大气中，经凝结降落地面，因此 水圈是整个地质时期由小到大，长期积 累的结果。
水文地质学第一章-精品文档
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水系统
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地球上有多少水？不包括 生物体内的水和矿物中的 水，浅部层圈中水的总体 积约为： 13.86×108 km3 （根据联合国教科文组织 最新发表数字）； 若平铺在地球表面将形成 2718 m 的水层。 其中咸水占97.47%，淡水 只占2 . 53%
世界大洋 高山冰川 地下水（深部） 湖泊 沼泽 土壤水 河水 大气水 生物水 2500年 1600年 1400年 17年 5年 1年 16日 8日 几小时
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• 一、水文循环 • 水文循环是在太阳辐射和重力的共同作用下发生于大气水、地表 水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。 • 水文循环的特点：循环速度较快、途径较短，转换交替比较迅速 • 水文循环的能动力及循环方式：水文循环是在太阳辐射和重力的 共同作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的.
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• • • •
生物圈的水及矿物结合水 人体构成中水平均占70%。 植物体的水分含量可高达90%以上。 水是生物体的重要组成部分，人体构成中水占65～70%，植物体 的水分含量达90%。 • 正常情况下，一个人一天需要2～3千克水。当人体缺水1%-2%， 感到渴；缺水5%，口干舌燥，皮肤起皱，意识不清，甚至幻视； 当人体失水10%～20%时，就会出现幻觉，甚至死亡。没有食物， 人可以活较长时间（有人估计为两个月），如果连水也没有，顶 多能活一周左右。一个人在饥饿时，可以损失40%的体重而不致 毙命，但是如果损失了20%的水分，就很有可能死亡。 • 矿物结合水是指矿物结晶内部及其间的水。如：沸石水、结晶水、 结构水等 • 矿物结合水在一定温度下从矿物中释出成为自由态的水，与其他 水体相互转换。
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第一章地球上的水及其循环一、名词解释:1.水文地质学:水文地质学就是研究地下水的科学。
它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量与水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律去兴利除害,为人类服务。
2.地下水:地下水就是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3.矿水:含有某些特殊组分,具有某些特殊性质,因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4.自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5.水文循环:发生于大气水、地表水与地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。
6.地质循环:地球浅层圈与深层圈之间水的相互转化过程。
7.大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8.小循环:海洋或大陆内部的水分交换。
9.绝对湿度:某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10.相对湿度:绝对湿度与饱与水汽含量之比。
11.饱与差:某一温度下,饱与水汽含量与绝对湿度之差。
12.露点:空气中水汽达到饱与时的气温。
13.蒸发:在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14.降水:当空气中水汽含量达饱与状态时,超过饱与限度的水汽便凝结,以液态或固态形式降落到地面。
14.径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。
15.水系:汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
16.水系的流域:一个水系的全部集水区域。
17.分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线。
18.流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19.径流总量:某一时间段内,通过河流某一断面的水量。
20.径流模数:单位流域面积上平均产生的流量。
21.径流深度:计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22.径流系数:同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1.水文地质学就是研究地下水的科学。
它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量与水质的时空变化规律。
2.地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
《水文地质学》大学笔记
《水文地质学》大学笔记第一章：水文地质学概述一、水文地质学的定义与意义1. 定义水文地质学是研究地下水的科学，它涉及地下水的起源、分布、流动、质量和管理与保护。
它是一门跨学科领域，结合了地质学、环境科学、水文学、化学和物理学等多个学科的知识。
2. 意义水文地质学的研究对于人类社会的可持续发展具有重要意义，它不仅关系到水资源的合理开发利用，还与环境保护、灾害防治、城市建设、农业灌溉等众多领域紧密相关。
二、水文地质学的研究内容1. 地下水的形成与循环- 地下水的起源：降水、地表水渗入、岩石水等。
- 地下水循环：补给、流动、储存、排泄等过程。
2. 地下水的分布规律- 地下水类型：孔隙水、裂隙水、岩溶水等。
- 地下水层位的分布特征：水位、水质、水温等。
3. 地下水的物理性质和化学性质- 物理性质：颜色、味道、透明度、密度、导电性等。
- 化学性质：溶解离子、气体、有机物、微生物等。
4. 地下水的运动规律- 达西定律：描述流体在多孔介质中流动的规律。
- 地下水流动方程：质量守恒、能量守恒等。
5. 地下水资源的评价与开发利用- 资源量评价：储量、补给量、可开采量等。
- 开发利用技术：钻井、抽水、地下水处理等。
6. 地下水环境问题及其防治- 污染源：工业、农业、生活污染等。
- 防治措施：污染源控制、地下水修复、环境监测等。
7. 地下水与地质灾害的关系- 地面沉降、岩溶塌陷、滑坡等地质灾害的地下水因素。
三、水文地质学的研究方法1. 实地调查- 地表水系调查- 钻井与水文地质剖面- 水文地质试验：抽水试验、渗透试验等。
2. 实验室测试- 水样分析：化学成分、微生物含量等。
- 岩石样品分析：孔隙度、渗透性等。
3. 数值模拟- 地下水流动模拟- 污染物迁移模拟- 降水-径流模拟4. 遥感技术- 地下水资源的遥感监测- 地下水循环过程的遥感分析5. 地球物理勘探- 电法勘探- 地震勘探- 重力勘探6. 社会经济调查- 水资源需求调查- 水资源利用与管理现状调查四、水文地质学的发展历程1. 萌芽阶段（19世纪末至20世纪初）- 地下水理论的初步形成- 达西定律的提出2. 形成阶段（20世纪初至50年代）- 水文地质学作为独立学科的确立- 地下水流动方程的建立3. 发展阶段（20世纪50年代至今）- 计算机技术在水文地质学中的应用- 遥感、地球物理勘探技术的发展- 可持续发展和环境保护理念下的水文地质学研究五、水文地质学在国民经济建设中的应用1. 水资源规划与管理- 水资源调查与评价- 水资源合理分配与调度2. 城市供水与排水- 水源地的勘查与评价- 城市地下水管理与保护3. 农业灌溉- 地下水灌溉系统的设计与优化- 农田地下水位控制4. 矿产资源开发- 矿井水文地质条件的勘查- 矿井涌水预测与防治5. 环境保护与治理- 地下水污染调查与评价- 污染场地修复与风险管理6. 地质灾害防治- 地下水诱发地质灾害的预测与防治- 地下水动态监测与预警系统第二章：地质基础一、地质作用与地质现象1. 地质作用- 内动力地质作用地壳运动板块构造理论：板块的划分、板块边界的类型（离散边界、汇聚边界、转换边界）。
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和多年变化 • 气温随空间的变化包括水平方向和垂直方向变化 • 高度相同的地区，气温变化主要受纬度控制，自赤道向
两极由高变低。以同一时期各地区气温平均值绘制等温 线图来表示气温的水平变化 • 垂直方向的变化，是指同一地点不同高度上气温的变化， 在对流层内，气温随高度增加而递减，一般每升高100 米，气温约降低0.5度
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• 第三节 与水文循环有关的气象、水文因素
• 一、气象因素 • 自然界中水循环的重要环节——蒸发、降水，
都与大气的物理状态密切相关；气象和气候因 素对水资源的形成与分布具有重要影响
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1、大气圈的结构
大气圈又叫大气层，地球 就被这一层很厚的大气层包 围着。据科学家估算，大气 质量约6000万亿吨，差不多 占地球总质量的百万分之一 。 大气层的成分主要有氮气， 占78．1％；氧气占20．9％； 氢气占0．93％；还有少量的 二氧化碳、氦气、氖气、氪 气、氙气和水蒸汽。大气层 的空气密度随高度而减小， 越高空气越稀薄。
• 据推测，在极高的温压下，这里的水电离为氢离 子和氢氧根离子，甚至进一步电离为氢离子和氧 离子。当软流层的岩浆沿通道上升，温压降低时， 氢氧离子将结合为自由态的水析出
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• 地球深层圈中特殊高温高压下的离解状态的水，以及地 壳矿物内部的结合水，均是以非自由态存在的水。传统 观点未将其纳入地球水圈之中，这是值得商榷的
• 空气与地面直接接触，由于热传导、对流而升温，是大气增温的 主要原因，因此，地表是大气的二次热源
• 地表热力状况在时间和空间上的变化，直接引起大气物理状态的 变化，如：气温
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• 3、主要气象因素 • (1)气温 • 地表热力状况在时间和空间上的变化必然导致气温的相
水系统
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地球上有多少水？不包括 生物体内的水和矿物中的 水，浅部层圈中水的总体 积约为： 13.86×108 km3 （根据联合国教科文组织 最新发表数字）；
若平铺在地球表面将形成 2718 m 的水层。
其中咸水占97.47%，淡水 只占2 . 53%
• 本教材认为：广义的水圈应当包括地球各圈层中以不同 状态存在且相互转化的所有的水
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• 第二节 自然界的水循环
• 自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水构 成一个系统，这一系统内的水相互联系、 互相转化的过程即是自然界的水循环
• 自然界的水循环按其循环途径长短、循环 速度的快慢以及涉及层圈的范围，可分为 水文循环和地质循环两类
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这些水分布在什么地方？
其他3.5%
陆地冰1.74%
沼泽0.0008%
海洋96.5%
大气水0.001%
饱水带水1.7%
永久冻土带固态水0。022%
河流水0.0002% 包气带水0.001% 湖泊0.013%
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表1－1 地球浅部层圈水的分布
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111 385
基本任务： 弄清水循环演变规律
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• 水文循环分为小循环和大循环 • 大循环：海洋与大陆之间的水分交换 • 小循环：海洋或大陆内部的水分交换 • 通过调节小循环的条件，加强小循环的频
率和强度，可以改善局部性的干旱气候 • 目前人力仍无法改变大循环条件
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• 生物圈的水及矿物结合水 • 人体构成中水平均占70%。 • 植物体的水分含量可高达90%以上。 • 水是生物体的重要组成部分，人体构成中水占65～70%，植物体
的水分含量达90%。 • 正常情况下，一个人一天需要2～3千克水。当人体缺水1%-2%，
感到渴；缺水5%，口干舌燥，皮肤起皱，意识不清，甚至幻视； 当人体失水10%～20%时，就会出现幻觉，甚至死亡。没有食物， 人可以活较长时间（有人估计为两个月），如果连水也没有，顶 多能活一周左右。一个人在饥饿时，可以损失40%的体重而不致 毙命，但是如果损失了20%的水分，就很有可能死亡。 • 矿物结合水是指矿物结晶内部及其间的水。如：沸石水、结晶水、 结构水等 • 矿物结合水在一定温度下从矿物中释出成为自由态的水，与其他 水体相互转换。
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• 地壳浅表部水分如此往复不已的循环转化， 是维持生命繁衍与人类社会发展的必要前 提
• 地壳浅部的水循环意义（作用）： • 一方面，水通过不断转化而水质得以净化 • 另一方面，水通过不断循环水量得以更新
再生。 • 水作为资源可以不断的更新再生，可以保
证在其再生速度水平上的永续利用
作业1-3：主要气象因素有 、 、 、 和 。
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• （2）气压 • 大气的质量施加在地表或地表物体上的压力称为
大气压力。 • 常用毫米汞柱表示。在标准状态下（气温为0摄
氏度，纬度45度的海平面上）的气压为 760毫米 汞柱高度，即约相当于十万帕斯卡压力 • 大气质量随高度增加而降低，压力也随高度增加 而降低。 • 气压差别引起气流，气流运动使大气中的水分和 热量重新分配，从而引起各种复杂的天气现象
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• 大气中水汽的垂向分布不均匀：大气圈最下部3.5千米范围 内集中了其全部水量的70%，下部5千米范围内含全部水量 的90%，再往高处水汽含量已十分稀少了。
• 水汽在大气中分布不均匀。以体积百分比算：大气中水蒸 气的含量平均为 ：赤道带2.6 % ，北纬70度处0.2%，90度 纬度带0.9%.
• 对流层的厚度随纬度的增加而减小
• 赤道地区可达17——18千米，中纬度带10——12千米，极地 地区为8——9千米。
• 对流层受地面的热影响，其温度随高度增加而递减。因此， 对流层经常发生上升和下降气流，和大规模的水平对流。
• 其物理状态随时间和空间பைடு நூலகம்变化，决定着气象要素的复杂变 化
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• 地球深层圈水分布于地壳下部直到下地幔这一范 围内，在地壳下部深约15——35千米处，地温达 400摄氏度以上，压力也很大，这里的水不可能 以普通液态水或气态水存在，而成为被压密的汽 水溶液
• 地幔的含水量：未经去气作用的地幔物质约含5— —7%的水
• 地幔软流层中所含水分总量约相当于现代海洋水 总量的35——50倍
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自然界的水循环
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地质循环与水文循环关系示意图
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• 据E.K.马尔欣宁利用千岛群岛火山研究成 果，推算出全球所有岛弧由火山喷发作用、 水热作用和喷气作用，每年溢出地表的初 生水约为2亿吨
• 根据大气的热力性质，自地表面上可将大气圈分为五层： 对流层、平流层、中层、热层和外层
• 对流层在大气层的最低层，紧靠地球表面，其厚度大约为 10至20千米。对流层的大气受地球影响较大，云、雾、雨 等现象都发生在这一层内，水蒸气也几乎都在这一层内存 在。
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• 对流层的状态和运动规律是影响水文循环和水资源分布的最 重要的因素
此时空气中水汽含量的饱和程度，因此又有相对湿度的概念。
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• 空气中所能容纳的最大水汽数量随着气温升 高而增大 • 不同温度下的饱和水汽含量
t℃ -30° -20° -10° 0° 10° 20° 30°
E 0.4 (mm)
M 0.5 /克 立方米
水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。 • 水文循环的特点：循环速度较快、途径较短，转换交替比较迅速 • 水文循环的能动力及循环方式：水文循环是在太阳辐射和重力的
共同作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的.
作业1-2：水文循环：
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• 水文循环的过程 • 地表水、包气带水及饱水带中浅层水通过蒸发和
极地冰盖、 常年雪、 地下冰 世界大洋 高山冰川 地下水（深部） 湖泊 沼泽 土壤水 河水 大气水 生物水
10000年 2500年 1600年 1400年
17年 5年 1年 16日 8日 几小时
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• 一、水文循环 • 水文循环是在太阳辐射和重力的共同作用下发生于大气水、地表
作业1-1:自然界的水循环可分为 和
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两类.
地球总水量13.86亿km3，其中每年平均仅0.00577亿km3参与水循环， 按此速度全部水量循环一次，或者说全部水量更新一次，需要2400
年。各种水体发生完全更新所需时间是不同的。
水在自然界是以循环运动的方式存 在的，在时间和空间上的分布是极 不均匀的。
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• 二、地质循环 • 地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过
程称为水的地质循环 • 上地幔的高温熔融的塑性物质（软流圈)的
大规模对流，驱动着地壳板块的不断位移 • 在软流圈上升流区，上地幔熔融物质进入
地壳或喷出地表时，地幔岩中的水分也随 之上升与分异，转化为地球浅层圈的水 • 这种由地幔熔岩物质直接分异出来的水称 为初生水
• 首先，存在于地球各层圈的水具有共同的来源。其次， 目前有许多证据说明，地球深层的水及地壳矿物结合水 均与地球浅层圈中自由态的水相互转化，地球各层圈中 以各种形式存在的水是一个相互联系、相互转化的整体。 而且，在成岩、成矿、岩浆、变质等过程乃至地球形变 过程中，深层圈的水及矿物结合水都发挥着重要的不可 忽视的作用