1、 第五节 河流(一）概念辨析河流（River）：降水或由地下引出的地表水，汇集在地面低洼处，在重力作用下，经常地或周期性地沿着流水本身造成的洼地流动，称为河流。水系（Water System）：流域内大大小小的水体，构成脉络相通的系统，称之水系。流域（Drainage Area）:水体的地面集水区和地下集水区的总称。一、河流、水系、流域 （二）（二）河流河流 河流概指陆地表面依赖重力顺槽形凹地向低处流的线性水流。1 河流的纵横断面 年轻河流的纵断面多呈上落型或折线型；老年河流则多呈平滑下凹曲线型，又被称为均衡剖面。河源与河口的高度差，就是河流的总落差。某一河段两端的高度差，则是这一河段的落差。
2、单位河长的落差，叫做河流的比降。河流纵断面能够很好地反映河流比降的变化。如下图，河流的纵断面：河河 流流 纵纵 断断 面面河流纵剖面均衡剖面 2 河流的分段 一条河流常常可以根据其地理-地质特征分为 河源、上游、中游、下游和河口五段。河源 河流最初具有地表水流形态的地方；上游 紧接河源的河谷窄、比降和流速大，水量小、侵蚀强烈、纵断面呈阶梯状并多急滩和瀑布的河段。中游 水量逐渐增加，比降较和缓；下游 河谷宽广，河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见浅滩和沙洲。河口 河流入海、入湖或汇入更高级河流处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、入湖处形成三角洲。黄河上中下游的划分河河
3、段段源头河口上上 游游中中 游游下下 游游分段范围分段范围河口孟津孟津出海口利用和环境问题多峡谷、河道窄，利于建发电站；进行灌溉，宁夏平原流经黄土高原，植被破坏严重，泥沙含量大泥沙沉积，形成地上河河流的分段 高原上的黄河 黄河宁夏段河流的分段 黄河壶口瀑布河流的分段 黄河河口河流的分段尼罗河三角洲尼罗河三角洲 （三）水系及水系形式 水系：河流沿途接纳众多支流，并形成复杂的干支流网络系统，就是水系。按照一定的岩层构造、沉积物性质和新构造应力场的反映，水系形式通常分为：树枝状、格状和长方形三类。按照干支流相互配置的关系或它们构成的几何形态划分可分为：扇状水系、羽状水系、梳状水系和平行水系四类 按照
4、水系流向的相互关系可分为：向心水系和辐散水系。干流和它的各级支流共同组成水系。大大小小的支流与其干流的组合形式称水系形式。水系 流域：每一条河流和每一个水系都从一定的陆地面积上获得补给，这部分陆地面积就是河流和水系的流域，也就是河流和水系在地面的集水区。（四）流域Drainage basin流域之间均有相隔。以分水线为界测算。塔里木河流域 流域的面积和形状对河流水量变化有明显的影响。流域中干支流总长度和流域面积之比，称为河网密度，即：D=L/F D的单位为km/km2。指河口到河源的直线距离，或者是以河口为中心画同心圆，各同心圆被流域切割圆弧中点的连线。流域面积除以流域长度即为。干流两岸流域面
5、积之差除以两岸流域面积之和(即流域面积)称；河流水文即河流水的物质、能量、静态、动态及其功能特征的描述，主要是水位、水头、水温、水深、水体颜色、流速、流量、含沙量、输沙量等物理水文信息和许多水化学信息。流水的功能，颗粒大小与起动流速的关系流水的功能，颗粒大小与起动流速的关系（据M.Bradshawetal，1993）二、河流水文 水位是指某地点某种水体(江河、湖、海、水库、地下水等)于某时刻的自由水面，它相对于特定基准面的高程。Niagara瀑布（一）水位水位过程线：用纵坐标表示不同时间的水位高度，横坐标表示时间，即可绘出水位过程线。相应水位线：用纵轴表示上游站水位，横轴表示下游站水位，即可绘
6、出两个测站的相应水位曲线。相应水位：河流各站的水位过程线上，上下游站在同一次涨落水期间位相相同的水位，叫相应水位。平均水位：单位时间内水位的平均值。中水位：一年中观测水位值的中值。平均高水位和平均低水位：各年最高水位与最低水位各自的平均值。如下图，相应水位曲线：相相应应水水位位曲曲线线 流速指水质点在单位时间内移动的距离。可用 等流速公式（薛齐公式）计算某一时段的平均流速：V=C(RI)1/2 建立等流速公式的基本出发点是：只有动力与摩擦力相等时，水流才沿河槽作等速运动。（二）流速 （三）流量 1.定义：单位时间内通过某过水断面的水量，叫做流量。计算式为：Q=Av；A为断面积，v为平均流速。2
7、.流量和水位之间的内在联系：V=C(RI)1/2,A=f2(H),那么，Q=f1(H)f2(H)=F(H)这个公式所表示的就是水位流量关系曲线，如下图：水位流量关系曲线水位流量关系曲线 在实际工作中，常常还需绘制另一种曲线流量过程线。如下图所示：流流 量量 过过 程程 线线 一条河流某过水断面(站)水流量随时间的变化曲线称流量过程线。密苏里河某站流量从280m3/s2800m3/s不等，夏季的基本径流(570m3/s)比冬季高2-3倍,4-6月的高流量与流域的冰雪融化有关。美国密苏里河（上）与中国永定河三家店站（下）的年流量过程线美国密苏里河（上）与中国永定河三家店站（下）的年流量过程线 水温
8、即水体的温度，它是水体内部分子热运动的平均功能指标。水温的长期观测，同水位一样，可以得出水温的日、月、年变化曲线，以及最高水温、最低水温与日、月、年平均水温等。水体温度的最高值低于相邻地面、最低值则高于相邻地面，水体温度最高值与最低值出现的时间则晚于相邻地面最高温与最低温出现的时间。因此，水体或水域对局部气候环境起着显著的调节与稳定作用。水温异常则往往造成灾难。（四）水温与冰情 冰情 当气温降到0 oC以下，水温降到0 oC时，河中开始出现冰晶，岸边形成岸冰。冰晶扩大，浮在水面形成冰块。随着冰块增多和体积增大，河流狭窄处和浅水处首先发生阻塞，最后使整个河面封冻。水体的颜色决定于水体对太阳光线的
9、吸收和反射状况。太阳光中的红光、橙光和紫光进入水体后，在水深20m以内被吸收，绿色、黄光与蓝光透到更深一些，极少量蓝光能透到100-1000m以下。水体的透明度以直径30cm的白圆盘投入水中的可见深度来表示。黄河出峡（五）水体的颜色 含沙量是单位体积水中所含泥沙的重量，单位为kg/m3，或表示为重量百分比。据泥沙在水流中的运动方式，将水流中的泥沙分为悬移质、跃移质与推移质三类。西陵峡龙马溪口（六）含沙量 输沙量为单位时间通过过水断面的泥沙总量，每天、每月或每年多少吨(T)。最大含沙量、最高输沙量与最大流量通常是同步的，但有时与泥沙来源有关，输沙高峰与流量高峰也有时间上互相错开的现象。长长江江河
10、河口口（七）输沙量三、河川径流 （一）径流的形成和集流过程 径流的形成是一个连续的过程，但可以划分为几个特征阶段：1.停蓄阶段 降水落在流域内，一部分被植物截留，另一部分被土壤吸收，然后经过下渗，进入土壤和岩石孔隙中，形成地下水。降水量超过上述消耗而有余时，便在一些分散洼地停蓄起来，这种现象叫做填洼。2.漫流阶段 植物截留和填洼都已达到饱和，降水量超过下渗量时，地面便开始出现沿天然坡向流动的细小水流，即坡面漫流。坡面漫流逐渐扩大范围，并分别流向不同的河槽里，叫漫流阶段。3.河槽集流阶段 坡面漫流的水进入河道口，沿河网向下游游动，使河流流量增加，叫做河槽集流。（二）径流计算单位 1.流量Q 单位
11、时间内通过河道过水断面的水量。Q=Av A为过水断面面积，v为平均流速。2.径流总量W 在一特定时间内通过河流测流断面的总水量。WQT T为时间，Q为时段平均流量。3.径流模数 单位时间单位面积上产出的水量。M=Q/F Q为流量，F为流域面积。4.径流深度y y=W/F 5.径流变率（模比系数K）任何时段的径流值M1、Q1或y1等，与同时段多年平均值Mo、Qo或yo之比。K=M1/Mo=Q1/Qo=y1/yo 6 径流系数a 一定时期的径流深度与同期降水量之比，称径流系数（三）水文统计/统计特征值1.算术平均数 又称均值，通常用x表示，设随机变量x有x1，x2xn个值,则算术平均值为：1231
12、1nnixxxxxxnn2.均方差即变量x有x1，x2xn个值，各值对的离差为，(x1 x)、（x2-x）、（xn-x），离差值有正有负，均方差就是离差平方的平均数的平方根。2ixxn3 离差系数用均方差与均值之比作为衡量相对离散程度的参数，这就是离差系数21ivxxCxxn（四）河川径流的变化1.年际变化 影响径流年际变化主要因素是气候、其次是下垫面因素和人类活动。径流量的年际变化往往由降水量的年际变化引起。通常以径流的离差系数来表示年径流的变化程度。降水少的地区，其Cv值大于降水量多的地区。南方地区Cv=0.2-0.3之间，北方Cv=0.4-0.8值之间，甚至高达1.0；以雨水补给为主的河
13、流，Cv值大于以冰川积雪或地下水补给的河流；平原和盆地的Cv值大于相邻的高山和高原地区；流域面积小的河流，Cv值大于流域面积大的河流。2.年内变化根据一年内河流水情的变化，可分为若干个水情特征时期，如汛期，平水期，枯水期或冰冻期等。不同补给形式的河流，其年内变化特征也不一样。（五）特征径流 1.洪水 河流水位达到某一高度，致使沿岸村庄、城市建筑物、农田受到威胁时，称为洪水位。分类 按照来源可分为 上游演进洪水 和 当地洪水。2.枯水 一年中没有洪水时期的径流，成为枯水径流。枯水径流主要来源于流域的地下水补给。影响洪水的因素主要是暴雨特性、流域特性、河槽特性及人类改造自然的活动等(如城市化)。洪
14、峰流量Qm、洪水总量W和洪水过程线，称为洪水三要素。洪水洪水 “洪”即大水，在古籍中专指夏禹所治的大水为洪水，后来泛指能酿成泛滥及灾害的大水为洪水。比较合理的是把超过自然河槽允许，在无防情况下产生溢流的(流量)称为洪水(流量)。一次洪水流量过程中的最高水位称洪峰，而即将产生洪溢的水位称警戒水位。在中国，每年洪灾损失达几百亿元。洪灾的发生表现为流量过大和水位陡升，显然与来水量过大和过水断面过小有关，因此，可以根据来水补给区别洪水的成因和计算洪水发生频率与重现期。洪水的成因最常见的是暴雨洪水、连阴雨洪水、融冰化雪洪水，比较少见的是倒石坝溃坝洪水、水库大坝溃坝洪水等。长江洪水 1998年大洪水荆江洞
15、庭湖区的淹没长江洪水 1998年大洪水武汉市上下两岸的淹没长江洪水 1998年大洪水鄱阳湖区的淹没长江洪水 1954、1998洪峰水位长江洪水 1954、1998洪水过程线长江洪水 1998年沙市洪水长江洪水 1998年九江洪水是指仪测期内某等级洪流量出现的次数及其占各等级洪流量总次数的百分比值。频率公式为 P=m/（n+1）100%P为仪测总年数n内出现的m次的洪水流量事件的频率。用这个经验频率公式求出系列洪流量Q1、Q2、Q3、Q4Qn各项相应的经验频率P1、P2、P3、P4Pn，并在以Q为纵座标、P为横座标的座标系内点绘出洪流量频率曲线。重现期是指某一水文特征数值(在这里是洪水流量)在多
16、少年内出现一次。如重现期100年的洪水称百年一遇的洪水即为在较长的时期内平均100年有可能发生一次的洪水。自然，千年一遇洪水又要比百年一遇洪水大得多。洪水频率与重现期洪水频率曲线 九女仙台上原有寺庙，庙中有和尚因1482年洪水40天，而饿死。历史洪水关于山西沁河1482年“大洪水”历史洪水关于山西沁河1482年“大洪水”九女台历史洪水石刻历史洪水关于山西沁河1482年“大洪水”上游河床地貌结构、阶地、河滩地 下游河床地貌结构、阶地、河滩地、砾石滩历史洪水关于山西沁河1482年“大洪水”支流沟口有巨砾滩（1）历史洪水关于山西沁河1482年“大洪水”沟口巨砾滩（2）历史洪水关于山西沁河1482年“
17、大洪水”沟口巨砾滩（3）四、河流的补给 （一）河流补给的形式 河流补给的几种主要形式：降水、冰川积雪融水、地下水、湖泊和沼泽。（二）各种补给的特点 1.降水补给 雨水是全球大多数河流最重要的补给来源。据估计，我国河流年径流量降水补给约占70。1 降水补给(最主要的补给类型)雨水补给的特点，主要决定于降雨量和降雨特性。降雨量的大小决定了补给水量的大小，降雨量大，补给量也大；否则，相反。由于降雨具有不连续性和集中性，使雨水补给也具有不连续性和集中性，流量过程线呈陡涨急落的锯齿状，与降雨过程大体一致。雨水补给的河流，由于雨水对地表的冲刷作用，所以河流的含沙量也大。2.融水补给 融水补给为主的河流的水
18、量及其变化，与流域的积雪量和气温变化有关。这类河流在春季气温回升时，常因积雪融化而形成春汛。融水补给融水补给包括季节性积雪融水和永久积雪或冰川融水的补给。3.地下水补给 河流从地下所获得的水量补给，称为地下水补给。地下水补给一般约占河流径流总量的1530。地下水补给具有稳定和均匀两大特点。4.湖泊与沼泽水补给 一般来说，湖泊沼泽补给的河流水量变化缓慢而且稳定。5.人工补给 从水量多的河流、湖泊中把水引入水量缺乏的河流，向河流中排放废水等，都属于人工补给范围。人工补给主要是通过跨流域引水、抽取地下水、人工融冰化雪、人工降雨等方式来扩大河流水源。第六节 湖泊一、湖泊（一）湖泊概述湖泊是指终年蓄积了
19、水，又不直接与海洋相连的天然洼地。它是湖盆和湖水的总称。地球上湖泊的总面积有270万km2，占全部大陆面积的1.8。世界上湖泊最集中的地区有芬兰(号称“千湖之国”)、瑞典，以及加拿大和美国北部。湖泊面积全球：270万km2中国：8万km2鄱阳湖鄱阳湖日月潭日月潭浙江千岛湖浙江千岛湖 盐湖水干后成了盐湖水干后成了盐矿盐矿盐湖盐湖（二）湖泊的分类 湖泊的分类方法很多，主要有：按湖盆成因分类，按湖水补排情况分类，按湖水矿化度分类，按湖水营养物质分类等。1按湖盆的成因分类 构造湖：由于地壳的构造运动而沿断裂（断裂、断层、地堑等）产生一些凹陷形成湖盆。其特点是：湖岸平直、狭长、陡峻、深度大。例如，贝加尔
20、湖、坦噶尼喀湖、滇池、洱海。还有一些是由于构造运动引起区域地壳下沉而形成湖盆，如维多利亚湖、洞庭湖、鄱阳湖等。贝加尔湖贝加尔湖 湖泊成因之构造湖滇池火口湖：火山喷发停止后，火山口成为积水的湖盆。其特点是外形近圆形或马蹄形，深度较大。如白头山上的天池、雷州半岛的湖光湖。长白山上的天池长白山上的天池火山口湖火山口湖长白山天池长白山天池堰塞湖：有熔岩堰塞湖与山崩堰塞湖之分。熔岩堰塞湖为火山爆发熔岩流阻塞河道形成，如镜泊湖、五大连池等；山崩堰塞湖为山崩引起河道阻塞所致，这种湖泊往往维持时间不长，又被冲而恢复原河道。例如岷江上的大小海子（1932年地震山崩形成的）。此外，水库是一种人工堰塞湖，它由人工在
21、河道上建坝蓄水而成。湖泊成因之堰塞湖九寨沟海子宁夏黄河牛轭湖宁夏黄河牛轭湖河成湖：由于河流改道、截弯取直、淤积等，使原河道变成了湖盆。其外形特点多是弯月形或牛轭形，故又称牛轭湖，水深一般较浅。例如，我国江汉平原上的一些湖泊。牛轭湖牛轭湖牛轭湖牛轭湖千湖之省湖北千湖之省湖北牛轭湖牛轭湖长江下游湖泊群长江下游湖泊群风成湖：由于风蚀洼地积水而成，多分布在干旱或半旱地区。湖水较浅，面积大小、形状不一，矿化度较高。例如，我国内蒙古的湖泊、甘肃敦煌的月牙湖。月牙湖月牙湖宁夏风成湖宁夏风成湖冰成湖：由古代冰川或现代冰川的刨蚀或堆积作用形成的湖泊，即冰蚀湖与冰碛湖。其特点是大小、形状不一，常密集成群分布。例如
22、芬兰、瑞典、北美洲及我国西藏的湖泊。湖泊成因之冰蚀湖海成湖：在浅海、海湾及河口三角洲地区，由于沿岸流的沉积，使沙嘴、沙洲不断发展延伸，最后封闭海湾部分地区形成湖泊，又称为泻湖。拦湾坝（万宁市）拦湾坝（万宁市）溶蚀湖：由于地表水和地下水溶蚀了可溶性岩层所致。形状多呈圆形或椭圆形，水深较浅。例如，贵州的草海。草海草海 湖泊成因之喀斯特湖七星岩湖 湖泊成因之喀斯特地下湖广东凌霄岩 2按湖水进出情况分类 可分吞吐湖（泄水湖）和闭口湖（不泄水湖）。前者既有河水注入，又能流出，例如，洞庭湖、鄱阳湖等；后者只有入湖河流，没有出湖水流，例如，青海湖、里海等。有时有河水注入，又能流出，有时只有入湖河流，没有出湖
23、水流，他们呈间隙发生，称间隙湖。新疆哈纳斯湖新疆哈纳斯湖世界上最大的湖里海3按湖水与海洋沟通情况分类 可分为外流湖与内陆湖。外流湖是湖水能通过出流河汇人大海者。例如，太湖、洪泽湖等；内陆湖则与海隔绝，湖水不能外流入海。例如，新疆的乌仑古湖、罗布泊（现已干涸）、青海湖等。青海湖青海湖4按湖水矿化度分类按湖水矿化度的大小，可分淡水湖，矿化度小于lg/L；微咸湖，矿化度在l-24g/L；咸水湖，矿化度在24-35g/L；盐水湖，矿化度大于35g/L。外流湖大多为淡水湖，内陆湖则多为咸水湖、盐水湖。部分学者将湖水含盐度 24.7的为咸水湖，含盐度达到饱和结晶的称为盐湖。盐度最大的湖盐度最大的湖死海死海
24、死海的水含盐量很高，一般为死海的水含盐量很高，一般为250，每公升湖水含盐，每公升湖水含盐227275克，在克，在110米深处，米深处，可达到可达到327克。因此，死海成了一个克。因此，死海成了一个“大盐库大盐库”，所蕴藏的盐量足够全世界，所蕴藏的盐量足够全世界40亿人食用亿人食用2，000年。此外，湖水里还有几十亿吨的钾盐、硫酸镁、溴、碘和其它许多有用的年。此外，湖水里还有几十亿吨的钾盐、硫酸镁、溴、碘和其它许多有用的化学元素。死海湖水的盐类含量高，比重也大，一般为化学元素。死海湖水的盐类含量高，比重也大，一般为1.1721.227，比人体比重，比人体比重（1.0211.097）大，因此，人
25、在水面上躺着也不会下沉。）大，因此，人在水面上躺着也不会下沉。（三）湖水温度和化学成分（三）湖水温度和化学成分 1湖水温度湖水温度 由于湖水增温和冷却作用，湖水温度沿垂线的分布有三种情况。（l）正温层 全湖水温不低于4，这时上层水温较高，密度小；下层温度低而密度较大。水温的这种分布称为正温层。这种湖泊也称为暖湖。在正温层的垂直分布中，往往由于上下层之间水温由高急剧下降到下层较低温度，便形成一突变层，称为温跃层。（2）逆温层 全湖水温低于4，其中上层温度较低，而下层水温较高，但不高于4（4时水的密度最大）。水温的这种分布称为逆温层。这种湖泊也称为冷湖。（3）同温层 当全湖水温上下一致时，称为同温
26、层 热带的湖泊为正温层分布；寒带的湖泊为逆温层分布；温带的湖泊则随季节不同而不同，冬季为逆温层，夏季为正温层，春、秋季则出现同温层。2湖水的化学成分湖水的化学成分 湖水的化学成分和含盐量与海水、河水、地下水有明显的差异，表现出如下特点（1）湖水的矿化度差异大湖水通常含有HCO3-，CO32-，CI-，Ca2+，Na+，K+，Mg2+等主要离子和一些生物原生质、有机质和溶解气体等。在湿润地区，年降水量大于年蒸发量，湖泊多为吞吐湖，水流交替条件好，湖水矿化度低，为淡水湖。在干旱地区，湖面年蒸发量远大于年降水量，内陆湖泊的入湖径流量全部耗于蒸发，导致湖水中盐分积累，矿化度增大，形成咸水湖或盐湖。（2
27、）湖中生物作用强烈 营养元素（N，P）在湖水、生物体、底质中循环，各地的淡水湖泊都有不同程度的富营养化的趋势。其中以云南的滇池最为典型。（3）湖水交替缓慢，深水湖有分层性 随着水深的增加，溶解氧的含量降低，CO2的含量增加。在湖水停滞区域，会形成局部还原环境，以致湖水中游离氧消失，出现H2S，CH4类气体。（四）湖泊的保护河源湿地保护河源湿地保护若尔盖沼泽若尔盖沼泽湿地开发湿地开发2002年年7月月5日、梅梁湖日、梅梁湖第七节 地下水 地下水泛指埋藏于地表以下各种状态的水。它们大多存在于地表以下1m左右的孔隙状土层中。水分在土层中停留数天到数月之久，有的又被蒸发返回大气，有的又下渗，还有的为植
28、物吸收。往深部有停留时间长达102-106年的地下水。全球地下水总贮水量至今不十分清楚，据国际地圈生物圈计划（1986）粗略估计为1530104km3，相当于地表水总量的4.2倍还多一点，但也可能还要翻倍。一一 地下水概述地下水概述 二二 地下水的成分与物理化学性质地下水的成分与物理化学性质大气降水渗入土层成为部分化学物质的溶剂和载体，所以地下水的化学成分比较复杂而且各地的差异也比较大。化学成分主要成分常见成分阳离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+H+、4NH、Fe2+、Mn2+离子成分阴离子Cl、2HCO、24SOO H、2NO、3NO、23CO、23SiO、24PO胶体物质Fe2O3Al2
29、O3H2SiO2气体成分N2、O2、CO2、H2SCH4、Rn 地下水的地下水的 地下水的硬度由水中所含钙镁离子的数量来确定，水中钙镁离子的总量称总硬度；当把水煮沸，因脱碳酸作用而使部分钙镁离子成碳酸盐沉淀，所减少的这部分称为暂时硬度，仍留在水中的部分称永久硬度。硬度分类极软水软水微硬水硬水极硬水Ca2+MG2+（毫克当量/升）1.51.5336699德国度（H）4.24.28.48.416.816.825.225.2 地下水按总矿化度分为淡水（1g/L）、微咸水（1-3g/L），咸水（3-10g/L）、盐水（10-50g/L）、卤水（50g/L）。地下卤水是重要的矿床资源。地下水化学类型是依
30、据含量大于25%的主要离子成分来划分和命名的，称“阴离子(HCO3、HCO3+SO42、HCO3+SO42+Cl、HCO3+Cl、SO42、SO42+Cl、Cl)阳离子(Ca2+、Ca2+Mg2+、Mg2+、Na+Ca2+、Na+Ca2+Mg2+、Na+Mg2+、Na+)”型水，如硫酸盐钙、镁型水。地下水温度地下水温度 地下水的温度取决于地温的变化，自地表向下大体可分为变温带、常温带与增温带。日变温带深及1-2m、年变温带深及15-20m，是太阳辐射影响所能达到的深度，但地下水的日变化幅度与年变化幅度比地温更比当地气温小。年常温带埋深20-30m，太阳辐射热影响十分微弱，地温变幅已趋于零。年常
31、温带地下水的温度与当地年平均气温相近，而比地温要低约1-2。增温带受地热增温的控制，至数十公里深度大体每增深30-33m提高1。地下水色度地下水色度 洁净的地下水是无色透明的。它含某些化合物或胶体物质之后所呈的水色称为真色；若在现场观察，因含悬浮杂质所具有的水色称表色。通常含硫化氢的水呈翠绿色，含高价铁的水呈黄褐色，含钙镁的水呈蓝色，含锰化合物的水呈暗红色，含腐殖质的水为暗黄色。地下水透明度地下水透明度 地下水的透明度主要取决于水中固体颗粒和胶体悬浮物的含量，它以能清晰辨认量筒中水底的白瓷盘(或标准铅字或黑色十字架)时候的水柱高度(cm)进行分类。透明者量筒水柱高度60cm，半透明(微浊)者为
32、60-30cm，微透明(混浊)者为30cm,含大量悬浮物及胶体呈乳状者为不透明(极混)。地下水的放射性一般地下水的放射性极其微弱。地下水中含的氡(Rn)乃是放射性元素镭(Ra)的蜕变产物。若地下的压力或温度发生变化，氡气的扩散及之地下水的含氡量也发生变化，因此，可借助地下水含氡量变化的测定，预报某些地区的地震活动，或进行放射性矿床的探测等。三三 岩土的水理特征岩土的水理特征 单位体积岩土中所有孔隙空间的百分值称孔隙率(也称孔隙度)。单位体积岩土中所有裂隙空间的百分值称裂隙率。岩土颗粒间的分子力和毛(细)管作用力使之持有一定水量的性能称持水性。对于饱和含水的岩土，它允许所含水量在自重力作用下自由
33、排出的性能称给水性。岩土允许水通透的性能称透水性。与透水性相对的是隔水性。岩土的透水性以地下水通透该岩土的速度(cm/s)来表示，称为渗透系数。沉积结构均质砾均质沙均质粘土孔隙度孔隙度（%）约 2730424750颗粒粒径（mm）1.00.50.50.250.250.100.100.050.050.005101101103103105105107107岩土的颗粒大小、形状及其排列组合方式岩土的孔隙率、裂隙率岩土的持水性持水度、给水性给水度岩土的透水性、渗透系数之间有非常密切的关系，如粘土的颗粒细小，孔隙率高，持水度高，给水度低，透水性差。三三 岩土的水理特征岩土的水理特征 四四 地下水运动地下
34、水运动（一）（一）地下水运动分类地下水运动分类 地下水赋存状态及其所处的环境决定了地下水的运动也比所见地表水的运动要复杂得多，大体可分为毛细运动、渗透运动、渗流运动与承压渗流运动等。是指受分子力与毛细力的作用水在毛细管中运动。从地下水面沿毛细管上升称毛细管上升水，它的上升速度与孔隙的大小成正比，而上升的高度与毛细管半径成反比。降雨或灌溉之后入渗并保持在上部土层毛细管中的水称毛细管悬着水。在实践中，把毛细管作用下土层中可达到的最大毛细管悬着水量称田间持水量。堆堆 积积 物物 毛毛 细细 管管 上上 升升 水水 上上 升升 高高 度度 与与 孔孔 隙隙 大大 小小 的的 关关 系系 松 散 堆 积
35、 粗 砂 中 砂 细 砂 砂 粘 土 亚 粘 土 粘 土 孔 隙 直 径（m m）2.0 1.01.0 0.50.5 0.250.25 0.10 0.10 0.05 0.05 0.01毛 细 管 水 上 升 高 度（cm）2 412 3535 120120 250300 350500 600一般来说，若岩土的孔隙率大、裂隙率高、持水性差、给水性强，该岩土的渗透性也好，即渗透量大、渗透速度也快。渗透量可用水层厚度(mm、cm)表示。渗透速度以小时或天为时间单位。现代关于水土流失防治的研究，比较注重于削弱地面径流，实际上应同时认真考虑增加入渗量与提高入渗速度有关的问题。五五、地下水的类型地下水的类
36、型按岩土的贮水空隙的差异分类：1.孔隙水 2.裂隙水 3.岩溶水按地下水的贮存埋藏条件分类：1.包气带水 结合水（分吸湿水、薄膜水）、毛管水（分毛管悬着水与毛管上升水）、重力水（分上层滞水与渗透重力水）；2.饱水带水 潜水、承压水 成规模可以利用的主要有：上层滞水、潜水、承压水（一）上层滞水（一）上层滞水 上层滞水是存在于包气带中局部隔水层上的重力水（下图）。它是大气降水或地表水在下渗途中，遇到局部不透水层的阻挡后，在其上聚积而成的地下水。由于上层滞水是包气带内的局部饱水带，其埋藏条件决定了上层滞水具有如下特征：分布范围不广，水量小；补给区与分布区一致；补给源为大气降水或地表水；以蒸发、下渗或
37、向隔水层边缘流散的方式进行排泄；动态变化不稳定，具有季节性，只能作暂时性和小型供水水源；易受污染，故作饮用水时应注意防止污染。（二）潜水二）潜水 埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，具有自由表面的重力水称为潜水。潜水的自由表面称为潜水面。潜水面的绝对标高称为潜水位。潜水面至地面的距离称为潜水埋藏深度。由潜水面向下至隔水层顶面间充满重力水的部分，称为含水层。我们日常用的井水一般都是潜水，井水面就是该点的潜水面。潜水的埋藏条件，决定了潜水具有以下特征：潜水面不承受静水压力；分布区与补给区一致；动态变化较不稳定，有明显的季节变化；潜水的补给条件较好，水量丰富；潜水的水质随气候有季节变化，且易受污染。
38、（三）承压水（三）承压水 承压水是充满于两个稳定隔水层之间含水层中具有压力的地下水。若承压水在地形条件适宜时，其天然露头或经钻孔，揭露了含水层时，产生自流现象的地下水，称为自流水。由承压水的埋藏条件，决定了它具有如下特征：承压水具有一定的压力水头；补给区与承压区不一致；动态变化较稳定，没有明显的季节变化；补给条件较差，若大规模开发后，水的补充和恢复较缓慢；水质随埋深变化大，有垂直分带规律，但不易受污染。泉 泉是地下水泄出的一种形式。含水层被侵蚀切割形成侵蚀泉。透水性不同的岩层的接触交界处形成接触泉。地下径流水平运动受阻而地下水溢出为溢出泉。一般情况下，重力作用使地下水下降泄出称下降泉，溢出泉为上升泉。
