自然界的水循环存在形式固态;液态;气态上限大致课件.ppt

1、全球水循环示意图更替周期：更替周期：指补给停止的条件下，各类水从水体中指补给停止的条件下，各类水从水体中排干所需要的时间。排干所需要的时间。估算式：估算式：例如：例如：大气水的储量为大气水的储量为12.912.9万亿万亿m m3 3，全球从水面和地，全球从水面和地面平均每年有面平均每年有577577万亿万亿m m3 3的水蒸发到大气中，由此，的水蒸发到大气中，由此，大气水的平均更替周期为：大气水的平均更替周期为： 冰川和深层地下水和海洋水的更替周期很长，一般都冰川和深层地下水和海洋水的更替周期很长，一般都在千年以上。河水更替周期较短，平均在千年以上。河水更替周期较短，平均1616天左右。天左右

2、。)()(tqtQTddT83655779 .12二、自然界的水量分布二、自然界的水量分布海洋中：面积海洋中：面积7171，储量，储量96.5496.54陆地上：面积陆地上：面积2929，储量，储量3.463.46陆地上：固态形式存在于两极及陆地的高山上；陆地上：固态形式存在于两极及陆地的高山上；或地下水；或地表水体；大气水；生物水。或地下水；或地表水体；大气水；生物水。世界上水资源最丰富的大洲是南美洲，其中尤世界上水资源最丰富的大洲是南美洲，其中尤以赤道地区水资源最为丰富。以赤道地区水资源最为丰富。各地分布情况各地分布情况：就就各大洲的水资源相比较而言，各大洲的水资源相比较而言，欧洲稳定的淡

3、水量占其全部水量的欧洲稳定的淡水量占其全部水量的43%43%，非洲占，非洲占45%45%，北美洲占北美洲占40%40%，南美洲占，南美洲占38%38%，澳大利亚和大洋洲占，澳大利亚和大洋洲占25%25%。第二节第二节 地下水的类型及其特征地下水的类型及其特征地下水：地下水：赋存并运移于地表之下的岩石和土壤空隙赋存并运移于地表之下的岩石和土壤空隙 中的自然水称为。中的自然水称为。 地下水的运动和聚集，须具有一定的岩性和构造地下水的运动和聚集，须具有一定的岩性和构造条件。条件。透水层：空隙多而大的岩层透水层：空隙多而大的岩层构造类型：构造类型：含水层：贮存有地下水的透水岩层含水层：贮存有地下水的透

4、水岩层隔水层：空隙少而小的致密岩层隔水层：空隙少而小的致密岩层分类：分类：概括起来主要有两种；概括起来主要有两种； 单一单一因素分类因素分类 综合特征分类综合特征分类单一因素分类单一因素分类根据地下水的根据地下水的埋藏条件埋藏条件分为分为包气带水；潜水；承压水包气带水；潜水；承压水按含水层的按含水层的空隙性质空隙性质分为分为孔隙水；裂隙水；岩溶水孔隙水；裂隙水；岩溶水综合特征分类，例如综合特征分类，例如孔隙承压水孔隙承压水裂隙潜水裂隙潜水承压岩溶水承压岩溶水一、包气带水一、包气带水包气带水：包气带水：位于潜水面以上未被水饱和的地下水。位于潜水面以上未被水饱和的地下水。土壤水；上层滞水土壤水；上

5、层滞水（一（一) ) 土壤水：埋藏于包气带土壤层中的水。土壤水：埋藏于包气带土壤层中的水。（二）上层滞水：包气带中局部隔水层之上的（二）上层滞水：包气带中局部隔水层之上的重力水。重力水。 上层滞水接近地表，补给区和分布区一致上层滞水接近地表，补给区和分布区一致 接受大气降水补给，以蒸发的形式排泄接受大气降水补给，以蒸发的形式排泄 雨季获得补充，旱季水量逐渐消耗雨季获得补充，旱季水量逐渐消耗，或干涸，或干涸 上层滞水一般含盐量低，易受污染上层滞水一般含盐量低，易受污染 水量不大，季节变化强烈水量不大，季节变化强烈包气带和饱气带水示意图二、潜水二、潜水（一（一) )潜水及其特征潜水及其特征 潜水：

6、潜水：埋藏于地表以下第一个稳定隔水层之上的埋藏于地表以下第一个稳定隔水层之上的具有自由水面的重力水。具有自由水面的重力水。 潜水的要素；潜水的要素； 潜水位：潜水面任意一点的高程（潜水位：潜水面任意一点的高程（H H） 埋藏深度：潜水面至地面的距离（埋藏深度：潜水面至地面的距离（T T） 含水层厚度：潜水面至隔水底板的垂直距离含水层厚度：潜水面至隔水底板的垂直距离潜水埋藏示意图沙层；2隔水层；3含水层；4潜水面；5基准面；T潜水埋藏深度；H0含水层厚度；H潜水位1 1潜水的特征潜水的特征根据潜水的埋藏条件，潜水具有以下基本特征；根据潜水的埋藏条件，潜水具有以下基本特征；（1 1）潜水具有自由水

7、面）潜水具有自由水面（2 2）潜水的分布区和补给区基本上是一致的）潜水的分布区和补给区基本上是一致的（3 3）潜水的动态随季节不同而有明显变化）潜水的动态随季节不同而有明显变化（4 4）上部因无连续隔水层覆盖，易受到污染）上部因无连续隔水层覆盖，易受到污染2 2潜水面的形状及其表示方法潜水面的形状及其表示方法（1 1）潜水面的形状）潜水面的形状在自然界中，潜水面的形状因时因地而异，受地在自然界中，潜水面的形状因时因地而异，受地形、地质、气象、水文等自然因素和人为因素的形、地质、气象、水文等自然因素和人为因素的影响。影响。 一般一般情况下，潜水面不是情况下，潜水面不是水平水平的，的，邻近洼地邻近

8、洼地是倾斜的是倾斜的曲面曲面。潜水面的形状。潜水面的形状与地形有一致性与地形有一致性，一般地面坡度越陡，潜水面坡度也越大。但潜水一般地面坡度越陡，潜水面坡度也越大。但潜水面面坡度总是小于地面坡度坡度总是小于地面坡度，比地形要平缓得多。，比地形要平缓得多。 气象、水文因素会直接影响潜水面的变化，气象、水文因素会直接影响潜水面的变化，如大气降水和蒸发，可使潜水面上升或如大气降水和蒸发，可使潜水面上升或下降。下降。（2 2）潜水面的表示方法）潜水面的表示方法 常用两种图示方法，两种方法常配合使用。常用两种图示方法，两种方法常配合使用。 剖面图；平面图剖面图；平面图 剖面图剖面图: :根据钻孔、试坑和

9、井、泉的地层柱状根据钻孔、试坑和井、泉的地层柱状图资料，绘制地质剖面图图资料，绘制地质剖面图。后。后画出剖面图上各井、画出剖面图上各井、孔等的潜水位、连出潜水面，即绘成潜水剖面图。孔等的潜水位、连出潜水面，即绘成潜水剖面图。 平面图：等水位线图。平面图：等水位线图。 其绘制方法与绘制地形等高线图基本相同，潜其绘制方法与绘制地形等高线图基本相同，潜水面随季节变化非常明显，所以等水位线图要注明水面随季节变化非常明显，所以等水位线图要注明测定水位的测定水位的日期。日期。水文地质剖面图 1粘性土；2砂；3砂砾石；4砂；5页岩；6石灰岩；7地下水位潜水等水位线图及埋藏深度图1地形等高线；2等水位线；3等

10、埋深线；4 潜水流向；5潜水埋藏深度为零区；6埋深0-2m区；7埋深2-4m区；8埋深大于4m区根据潜水等水位线图根据潜水等水位线图可以解决下列问题可以解决下列问题： 1)1)确定潜水的流向确定潜水的流向 2)2)确定潜水面的坡度确定潜水面的坡度 3)3)确定潜水与河水的相互关系确定潜水与河水的相互关系 4)4)确定潜水的埋藏深度确定潜水的埋藏深度 5)5)确定含水层的厚度确定含水层的厚度 6)6)推断含水层透水性及厚度的变化推断含水层透水性及厚度的变化三、承压水三、承压水（一（一) )承压水及其特征承压水及其特征 承压水：是充满于两个稳定隔水层之间的具有承压水：是充满于两个稳定隔水层之间的具

11、有静水压力的重力水。静水压力的重力水。 隔水顶板：承压水含水层上部的隔水层。隔水顶板：承压水含水层上部的隔水层。 隔水底板：下部的隔水层。隔水底板：下部的隔水层。 承压含水层的厚度承压含水层的厚度: : 稳定水位：稳定水位： 初见水位：初见水位： 正水头：承压水位高出地面的称作（正水头：承压水位高出地面的称作（H H1 1) )， 负水头：低于地面的称作（负水头：低于地面的称作（H H2 2) )。承压水的承压水的埋藏条件，决定了它与潜水具有不同的埋藏条件，决定了它与潜水具有不同的特征：特征：1) 1) 具有承压性能，其顶面为非自由水面；具有承压性能，其顶面为非自由水面；2) 2) 分布区与补

12、给区不一致；分布区与补给区不一致；3) 3) 动态受气象、水文因素的季节性变化影响不显动态受气象、水文因素的季节性变化影响不显著；著；4) 4) 厚度稳定不变，不受季节变化的影响；厚度稳定不变，不受季节变化的影响；5) 5) 水质不易受到污染。水质不易受到污染。（三（三) )承压水等水压线图承压水等水压线图承压水等水压线：承压水位标高相同点的连线。承压水等水压线：承压水位标高相同点的连线。根据等水压线图，可以分析确定以下几个问题：根据等水压线图，可以分析确定以下几个问题：1)1)确定承压水的流向确定承压水的流向2)2)计算承压水某地段的水力坡度计算承压水某地段的水力坡度3)3)确定承压水位距地

13、表的深度确定承压水位距地表的深度4)4)确定承压含水层的埋藏深度确定承压含水层的埋藏深度5)5)确定承压水头的大小确定承压水头的大小承压水位与含水层顶板高程之差，即为承压水头承压水位与含水层顶板高程之差，即为承压水头高度。高度。承压水等水位线图地形等高线；2含水层顶板等高线；3等水压线；4地下水流向；5承压水自流区；6钻孔；7自喷钻孔；8含水层；9隔水层；10承压水位线；11钻孔剖面图；12自喷钻孔剖面图第三节第三节 地下水的补给、径流、排泄条件地下水的补给、径流、排泄条件 一、地下水的补给一、地下水的补给 地下水的补给：地下水含水层从外界获得水量地下水的补给：地下水含水层从外界获得水量的过程

14、称。的过程称。 地下水的补给来源：地下水的补给来源：（一（一) )大气降水的补给大气降水的补给（二（二) )地表水的补给地表水的补给（三（三) )凝结水的补给凝结水的补给（四（四) )含水层之间的补给含水层之间的补给（五（五) )人工补给人工补给二、地下水的径流二、地下水的径流地下水的径流：地下水在岩层空隙中的流动过程。地下水的径流：地下水在岩层空隙中的流动过程。（一（一) )地下水径流的产生及影响因素地下水径流的产生及影响因素重力和自然地质营力是径流产生的根本原因。重力和自然地质营力是径流产生的根本原因。地下水径流主要受下列因素影响：地下水径流主要受下列因素影响： （1)1)含水层的空隙性含

15、水层的空隙性 （2)2)地下水的埋藏条件地下水的埋藏条件 （3)3)补给量补给量 （4)4)地形地形 （5)5)地下水的化学成分地下水的化学成分 （6)6)人为因素人为因素（二）地下径流量的表示方法（二）地下径流量的表示方法 径流率（径流模数径流率（径流模数M M）：）： 单位（单位（1km1km2 2）含水层）含水层面积上的地下水流量（面积上的地下水流量（m m3 3/ /（SkmSkm2 2）如：年平均地下径流率可按下式计算：如：年平均地下径流率可按下式计算：受补给、径流条件的控制，其数值大小是随地区和受补给、径流条件的控制，其数值大小是随地区和季节而变化的。季节而变化的。AQM86400

16、3651000三、地下水的排泄三、地下水的排泄 地下水地下水的排泄：含水层失去水量的过程。的排泄：含水层失去水量的过程。 地下水地下水的排泄方式：泉、河流、蒸发、人工排泄。的排泄方式：泉、河流、蒸发、人工排泄。（一（一) )泉水排泄泉水排泄泉：地下水的天然露头。泉：地下水的天然露头。（2)2)泉的分类泉的分类按其补给来源按其补给来源1)1)上层滞水泉上层滞水泉 2)2)潜水泉潜水泉 3)3)承压水泉承压水泉根据泉的出露原因可分为：根据泉的出露原因可分为： 1)1)侵蚀泉侵蚀泉 2)2)接触泉接触泉 3)3)溢出泉溢出泉 4)4)断层泉断层泉（二（二) )向地表水的排泄向地表水的排泄地表水接受地

17、下水排泄的方式有两种：地表水接受地下水排泄的方式有两种： 散流式，集中式：散流式，集中式：（三（三) )蒸发排泄蒸发排泄蒸发：水由液态变为气态的过程。是垂直排泄排泄蒸发：水由液态变为气态的过程。是垂直排泄排泄形式。形式。 土壤蒸发；土壤蒸发； 植物蒸发（蒸腾）；植物蒸发（蒸腾）；受温度、湿度、风速、埋深、岩性影响。受温度、湿度、风速、埋深、岩性影响。（四）不同类型含水层之间的排泄作用（四）不同类型含水层之间的排泄作用 潜水潜水 承压水承压水 承压水承压水 潜水潜水补给条件：补给条件： 水流通道；水流通道； 有水位（头有水位（头) )差。差。第四节第四节 地下水的物理性质和化学成分地下水的物理性

18、质和化学成分一、地下水的物理性质一、地下水的物理性质地下水的物理性质包括：地下水的物理性质包括：温度温度、颜色、透明度、嗅味、味道、相对密度、等。、颜色、透明度、嗅味、味道、相对密度、等。（一（一) )温度温度地热增温率：温度升高一度需增加的深度。地热增温率：温度升高一度需增加的深度。地温梯度：深度下降地温梯度：深度下降100100米升高的度数米升高的度数。/100/100米。米。 通常根据温度将地下水划分为：通常根据温度将地下水划分为： 过冷水（低于过冷水（低于0) 0) 冷水（冷水（0 020)20) 温水（温水（212142) 42) 热水（热水（4343100)100) 过热水（高于过

19、热水（高于100)100)（二（二) )颜色颜色地下水颜色与其中所含物质的关系地下水颜色与其中所含物质的关系 水中物质水中物质 地下水颜色地下水颜色含硫化氢含硫化氢 翠绿色翠绿色含低铁含低铁 浅绿灰色浅绿灰色含高铁含高铁 黄褐色或锈色黄褐色或锈色含硫细菌含硫细菌 红色红色含锰的化合物含锰的化合物 暗红色暗红色含粘土含粘土 无荧光的淡黄色无荧光的淡黄色含腐殖质含腐殖质 暗或黑黄灰色（带荧光暗或黑黄灰色（带荧光) )含悬浮物质含悬浮物质 决定于悬浮物颜色决定于悬浮物颜色（三）（三） 透明度透明度 按按透明度将地下水分为透明度将地下水分为4 4级：级：分级分级 鉴定特征鉴定特征透明的无悬浮物及胶体，

20、透明的无悬浮物及胶体，60cm60cm水深，可见水深，可见3mm3mm粗线粗线微浊的微浊的 少量悬浮物，大于少量悬浮物，大于30cm30cm水深，可见水深，可见3mm3mm粗线粗线浑浊的浑浊的 较多的悬浮物，小于较多的悬浮物，小于30cm30cm水深，可见水深，可见3mm3mm粗线粗线极浑的极浑的 大量悬浮物或胶体，水很浅也不可见大量悬浮物或胶体，水很浅也不可见3mm3mm粗线粗线（四（四) )嗅味嗅味地下水通常是无气味的，但当其中含有某些离子或某地下水通常是无气味的，但当其中含有某些离子或某种气体时，则出现特殊的气味。种气体时，则出现特殊的气味。 含亚铁盐：含亚铁盐： 铁腥气味铁腥气味 硫化

21、氢气体：硫化氢气体： 臭鸡蛋气味臭鸡蛋气味 腐殖质：腐殖质： 腐草气味腐草气味 （五（五) )味道味道 取决于地下水的化学成分，纯水是无味的，由于取决于地下水的化学成分，纯水是无味的，由于地下水中溶解了一些盐类或气体，具有一定的味感。地下水中溶解了一些盐类或气体，具有一定的味感。 二氧化碳：二氧化碳： 清凉爽口清凉爽口 重碳酸钙：重碳酸钙： 可口、甜水可口、甜水 有机物：有机物： 甜味，对人体有害甜味，对人体有害 硫酸钠：硫酸钠： 苦涩味苦涩味 NaCINaCI： 咸味咸味 地下水味的强弱，决定于其中某种成分的浓度、地下水味的强弱，决定于其中某种成分的浓度、地下水的温度和人的味感神经的敏感性。

22、地下水的温度和人的味感神经的敏感性。（六（六) )相对密度（七相对密度（七) )导电性（八导电性（八) )放射性放射性二、地下水的化学性质二、地下水的化学性质（一（一) )地下水的化学成分地下水的化学成分（1)1)地下水中主要气体成分地下水中主要气体成分 1)1)氧（氧（O O2 2) )，氮（，氮（N N2 2) 2) 2)硫化氢（硫化氢（H H2 2S)S) 地下水中出现地下水中出现硫化氢，说明硫化氢，说明处于缺氧的还原环境。处于缺氧的还原环境。在与大气较为隔绝的环境中，当有有机质存在时，由在与大气较为隔绝的环境中，当有有机质存在时，由于微生物的作用，于微生物的作用，SOSO将还原生成将还

23、原生成H H2 2S S。 3)3)二氧化碳（二氧化碳（COCO2 2) ) 地下水中的二氧化碳主要有两个来源。地下水中的二氧化碳主要有两个来源。 有机物的氧化形成。有机物的氧化形成。 深部变质作用形成深部变质作用形成 （2)2)地下水中主要离子成分地下水中主要离子成分地下水中分布最广、含量较多的离子共有七种，即：地下水中分布最广、含量较多的离子共有七种，即： 氯离子（氯离子（CICI- -) ) 硫酸根离子（硫酸根离子（SOSO4 42+2+) ) 重碳酸根离子（重碳酸根离子（HCOHCO3 3- -) ) 钠离子（钠离子（NaNa+ +) ) 钾离子（钾离子（K K+ +) ) 钙离子（钙

24、离子（CaCa2+2+) ) 镁离子（镁离子（MgMg2+2+) )（3)3)地下水中的胶体成分地下水中的胶体成分 有机有机胶体：胶体： 无机胶体：无机胶体：4)4)地下水中的有机成分和细菌成分地下水中的有机成分和细菌成分 有机成分：主要是生物遗体的分解，多富集于有机成分：主要是生物遗体的分解，多富集于沼泽水中，有特殊臭味。沼泽水中，有特殊臭味。细菌成分可分为两种。细菌成分可分为两种。 病源菌病源菌 非病源菌非病源菌地下水的卫生程度一般采用菌度、检定量鉴别。地下水的卫生程度一般采用菌度、检定量鉴别。菌度：含有单位细菌的水的毫升数。菌度：含有单位细菌的水的毫升数。检定量：检定量： 1L1L水中细菌的含量。水中细菌的含量。