了解地下水

地下水 groundwater

赋存于地面以下岩石和土壤空隙中的水。岩土空隙包括松散岩石颗粒或颗粒集合体之间的孔隙，坚硬岩石中的裂隙以及可溶岩的溶蚀孔洞等。

狭义的地下水是指饱水带内（岩上空隙中完全充水）在重力作用下运动的重力水。广义的地下水，则包括包气带及饱水带岩土空隙中各种赋存状态的水。

地下水作为地球水圈的一个组成部分，参与水文循环。大气降水一部分汇集于地表低处成为地表水，一部分渗入地下成为地下水。地下水一部分直接蒸发返回大气，其余部分形成地下径流。地下水与地表水彼此引关，在一定条件下可以相互转化。

1.地下水类型

按存在形式可分气态水、吸着水、薄膜水、毛细管水、重力水和固态水等。按含水岩层埋藏条件可分为包气带水、潜水及承压水。按含水介质（空隙）类型，可分为孔隙水、裂隙水及岩溶水（喀斯特水）。

将以上两者组合，可分出9类地下水。

在自然界由于岩层的岩性不均一，因而还存在有孔隙-裂隙水、裂隙-岩溶水等类型。按水质和水温特点，地下水又可分为矿水、高矿化水、地下热水等。

地面以下潜水面以上的水属包气带水，以结合水、毛细水及重力水形式存在。其中赋存于土壤层中的水是士壤水。季节性滞留于局部隔水层之上的重力水称上层滞水。潜水是饱水带中第一个具有自由水面的含水层中的水。承压水是充满于两个隔水层之间的含水层中的水。通常孔隙水分布于松散岩土孔隙中，裂隙水赋存于坚硬岩石裂隙中，岩溶水存在于溶穴中。

2.地下水运动

按流线形态，地下水的运动一般分为层流和紊流。当水在岩土空隙中渗流时，水的质点有秩序地、互不混杂地流动，称为层流运动。绝大多数天然地下水的运动都属层流运动。水的质点无秩序地、互相混杂的流动，称为紊流运动。在宽大的空隙中，如果水的流速较高，则易呈紊流运动。

按运动要素（水位、流速等）是否随时间变化，地下水运动分为稳定流和非稳定流。当运动要素不时间变化时称为稳定流，否则为非稳定流。天然地下水流多数为非稳定流。

3.地下水水质

大部分地下水都是透明、无色、无臭、无味的淡水。

在地下水中已发现60多种元素，它们以离子、分子和胶体的形式出现。最主要的化学组分是钙、镁、钠离子及重碳酸根、硫酸根、氯根；其次是钾、铁、锶、硼、硝酸根、碳酸根、氧化硅等；其他为微量或痕量组分。这些组分主要来源于地下水流动过程中对岩土所含盐类的溶解，另外也来自降水及地表水。

地下水中所含各种离子、分子和化合物的总量称总溶解固体（总矿化度），通常以水在105～110℃温度下烘干后留下的干涸残渣量来表示。当总矿化度小于1克/升时称淡水，1～3克/升称微咸水，3～10克/升称咸水，10～50克/升为盐水，大于50克/升为卤水。

含盐量很高的地下水主要有两类：一类为理藏于地层中的古代海水或古盐湖水；一类为经受强烈蒸发，盐分相对浓集的地下水。

水的氢离子浓度用pH值表示，中性水的pH为7，碱性水的pH大于7，酸性水的pH小于7。

地下水硬度指水中钙、镁、铁、锰、锶、铝等溶解盐类（天然水中以钙盐和镁盐为主）的含量。含量高则硬度大，反之硬度小。硬度分总硬度、暂时硬度和永久碑度。水中所含钙、镁等离子的总量称为总硬度；把水加热煮沸后，钙、镁等的碳酸氢盐分解为碳酸盐而沉淀，这部分钙、镁等盐类的含量称为暂时硬度，总硬度与暂时硬度之差称永久硬度。

地下水水质的评价视其用途不同而定有不同的标准。如作为饮用水则要求符合饮用水水质标准。工业用水要考虑水质对产品质量的影响、生产费用成本及工程设备的安全等。农业灌溉用水标准要求地下水的含盐量、碱度和有毒组分不能超标，以免影响作物的生长和质量，改变土壤结构，降低其透气保墒能力。

随着人类经济技术活动的增强，人为因素对地下水质的影响日趋显著，为评估水质污染情况，须进行地下水污染程度评价。

4.补给、排泄与动态

地下水补给的主要来源是降水入渗和地表水，其他还有灌溉水补给、人工补给和向补给。在昼夜差大的沙漠地区，包气带中的凝结水对于地下水补给有一定意义。

地下水的排泄通过泉或直接排入地表水体。干旱地区的潜水埋藏浅时，则以蒸发排泄为主。其他还有越流排泄，人工排泄如抽水、矿坑排水等。

地下水的补给与排泄随时间而变化。雨季降水集中，补给增强，引起地下水位上升；旱季地下水缺乏补给，不断排泄，地下水位下降。这种地下水位以及水量、水质、水温等随时间的变化称为地下水动态。人工引起的补给与排泄也会影响或改变地下水的天然动态。

5.地下水年龄

地下水在含水层中循环的时间。地下水年龄与地下水的形成密切相关。有三种基本情况：沉积成因的古封存水；封闭型水文地质构造中的古溶滤水和古混合水；参与现代水文循环的潜水和承压水。

研究和查明地下水的年龄对于地下水循环和再生过程、地下水污染速度、地壳内水化学成分分带性、水的成因类型和水资源评价，以及油气田、盐类和金属矿床成矿研究等方面均有重要意义。

确定地下水年龄的方法有水动力学法和水化学法，水化学方法用得较多。水化学法实质上即为放射性同位素法，有氦法、氦氩法、氩法以及氚法、碳-14法等。氚法仅能测定50年以内的水年龄。碳-14法能测定的最大年龄约为4万～5万年。水化学法测定的年龄具有一定的相对性和平均性，并非水的真实年龄。

6.地下水起源

地下水的最初来源。有不同假说，如渗入说、凝结说、沉积说、初生说和内生说。

渗入说认为地下水是由雨水、雪水渗入地下形成；凝结说认为地下水是由空气中水蒸气凝结而成；沉积说认为地下水与含水岩石同时形成于沉积盆地中，沉积水一般具有很高的矿化度；初生说认为初生水来自岩浆源的分异作用；内生说认为地下水主要由岩浆及变质起源的水汽组成。

现已逐渐普遍认同，组成地球水圈的水（包括地表水和地下水）是在原始地壳形成以后，在整个地质时期内从地球内部持续逸出而形成的。

7.地下水利用

地下水是一种宝贵的地下资源，是重要的供水水源。中国已有310多个城市开采利用地下水，北方有70％，南方有20％的重点城市以地下水作为主要供水水源。工业、农业等也常用地下水。至于矿水、卤水、地下热水这些含有特殊组分和热能的地下水更被人们所广泛利用。

由于地下水还是一种活跃的地质营力，它在流动时可以对岩石起到机械的和化学的潜蚀、搬运和沉积作用，在矿床的形成及油气运移、积聚形成油气藏过程中有着重要的作用。

通过地下水含有的某些组分可以寻找金属矿床和油藏。

地下水位与化学成分的变化，还可用来作为地震临震预报的根据。

在利用地下水时，应注意防治其危害。如在松散岩层中超量开采，常引起地面沉降；地下水位上升，引起土壤盐渍化和沼泽化；矿坑突然涌水等。

摘自：《中国大百科全书（第2版）》第5册，中国大百科全书出版社，2009年