地下水的物理性质

1.温度    极地、高纬和山区地下水温度很低，地壳深处和火山活动区地下水温度高。地下水温度与气温的和地温

的关系： TH=TB+(H-h)/G TH为在H深度地下水的温度； TB为所在地区年平均气温； H为欲测定的地下水深度； h为所在地区地温年恒温带深度；G为地温梯度，以33m/oC计算。

水温低于20摄氏度，称冷水，20～50摄氏度称温水，高于50摄氏度，称热水。

2.颜色：地下水一般是无色透明的，但有时因为含某种离子、富集悬浮物或含胶体物质，也可显示各种颜色。3.透明度：地下水的透明度决定于水中所含盐类、悬浮物、有机质和胶体的数量。透明度分透明、微混浊、混浊和极混浊四级。4.比重    地下水比重决定于水温和溶解盐类。溶解的盐分越多，比重就越大。地下淡水比重常常接近于 1。盐水的比重可用波美度来表示，一升水含有10克氯化钠，则盐度相当于1波美度。波美度与地下水比重之间的关系如下表：5.导电性 导电性的计算式： Ke=1/RKe为水的导电率； R为水的电阻率。地下淡水的导电率为33×10-5至33×10-3之间6.放射性    如一升水中含氡原子的量能够产生0.001静电力单位的饱和电流，为一马海，而一马海等于3.64埃曼。水中的氡量超过10埃曼时，为弱放射水，超过1000埃曼时，为强放射水。7.嗅感和味感   

（二）地下水的成分

1.气体：地下水中溶解的气体主要有CO2、O2、N2、CH4、H2S、H2、CO、NH3和少量

惰性气体等。

2.氢离子浓度：天然水中的H+主要取决于H2CO3、HCO3-、CO32-的数量。

3.离子成分和胶体物质    构成地下水中主要离子成分的元素有氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子、硝酸根离子、钠离子、钙离子、镁离子、铝离子、亚铁离

子、铁离子等。

（三）地下水的总矿化度和硬度

1.总矿化度   水的总矿化度是指水中离子、分子和各种化合物的总含量。通常是以水烘干后所得残渣来确定 ，单位为g/L。根据总矿化度的

大小，天然水可以分为以下五类：淡水  残渣<1g/L弱矿化水 1～3g/L中等矿化水 3～10g/L强矿化水10～50g/L盐水 >50g/L

2.硬度 水中钙、镁离子的总量，称为水的总硬度。

二、岩石的水理性质：岩石的水理性质有 容水性、持水性、给水性、透水性等。

（一）容水性 容水性是指岩石容纳水量的性能，用容水度表示。岩石中所容纳的水的体积与岩石体积之比，称为岩石的容水度。

（二）持水性 在重力作用下，岩石依靠分子力和毛管力在其空隙中保持一定水量的性质，称为持水性。以持水度表示。在重力影响下岩石空隙保持的水量与岩石总体积之比，就是持水度。见下表，粒径与持水度的关系：

（三）给水性  在重力作用下，饱水岩石流出一定水量的性能，称为岩石的给水性。流出的水的体积与储水岩石体积之比，称为给水度。

（四）透水性 透水性就是岩石的透水性能。根据透水性将岩石分为三类：1）透水岩石，包括砂石、沙、裂隙和岩溶发育的岩石。2)半透水岩石，包括粘土质沙、黄土、泥炭等。3)不透水岩石，包括块状结晶岩、粘土和裂隙很不发育的沉积岩。

三、地下水的动态和运动

（一）地下水的动态

地下水流量、水位、温度和化学成分，在各种因素影响下发生日变化和季节变化，称为地下水的动态。

地下水平衡方程式为：x-(y2-y1)-(z2-z1)-(w2-w1)=φΔh+v+m，x为降水量； y1为地表水流入量；z1为凝结水量； w1为地下水流入量；y2为地表水流出量；z2为蒸发量；w2为地下水流出量；φ为含水层的给水度；Δh为潜水位变化；v为地表水量变化；m为包气带水量变化。

（二）地下水的运动

地下水的运动方式有两种：层流运动、紊流运动。除了在宽大裂隙或空洞中具有较大流速而成为紊流外，地下水一般都时以层流形式运动。地下水的这种运动称为渗透。

1.线性渗透定律：达西通过实验发现，单位时间内通过岩石的水量与岩石的渗透系数、水头降低度和岩石断面积成正比，与渗透距离成反比，从而建立了达西公式： Q=KA(h/l) Q为单位时间内透过岩石的水量；K为渗透系数；A为岩石断面面积；h为水头降低值；l为渗透距离。令  I=h/l   则称I为水头梯度。又  v=Q/A，故：Q/A=K(h/l)=KI,所以，渗透速度：v=KI但是，实际速度应等于：vo=v/n ;  n为孔隙度。

2.非线性渗透定律 在大孔隙和溶洞中，地下水运动具有紊流性质，这时就要用薛齐公式：  v=c(RI)1/2 ;

四、地下水按埋藏条件的分类

基本概念

饱水带：重力水在重力作用下向下运动，聚积于不透水层上，使这一带岩石的所有空隙都充满水分，故这一带岩石称饱水带。包气带：饱水带以上的部分，除存在吸着水、薄膜水、毛管水外，大部分空隙充满空气，所以称包气带。潜水面：包气带和饱水带之间的界限，就是潜水面。分类：地下水按埋藏条件可分为：上层滞水、潜水、承压水按储存空隙的种类可分为：孔隙水、裂隙水、岩溶水两种分类互相平行。