地下水(groundwater)

埋藏在地表以下岩石(土)空隙(孔隙、裂隙或溶洞)中的水。是供水水文地质勘察的对象。地下水是．一种宝贵的资源，是工农业生产和生活的重要水源之一。作为供水水源，地下水较地表水具有以下优点：水质透明，一般不需净化处理；不易受地表污物的污染，卫生条件较好；温度较低，且常年变化不大；化学成分稳定，水量具有可恢复性，能多年调蓄。

地下水接受大气降水和地表水的补给(见地下水补给)，又消耗于蒸发、开采和向下游排泄(见地下水排泄)。它具有不断地形成和流动(见地下水运动)，并呈现一定的流向、流速(见地下水流速)等特点。地下水埋藏于含水层中，岩石(土)的水理性质控制着水分贮存和运移的规律(见地下水径流)。地下水在运移过程中，其水位、流量、水温和化学成分等在时间和空间上都会发生变化(见地下水动态)。

形成     大气中的水蒸气，经上升、成云、输送、冷凝，在适宜条件下形成雨、雪、冰、雹等降落到地球表面，其中一部分通过蒸发返回到大气中；另一部分成为地表径流，经河川汇入大海；还有一部分直接渗入地下，并向深处渗透到含水层中形成地下水。渗入地下的部分水通过植物根系蒸腾，或通过毛细作用运移到地表并被蒸发。大气降水是地下水和地表水的主要补给水源。因此，在年降水量充沛的地区，地下水和地表水资源一般都较丰富；在年降水量稀少、蒸发强烈的地区，一般地下水和地表水就较贫乏。

地下水是自然界水循环中在地层介质内的部分。地下水、大气降水和地表水三者具有密切的联系，在天然或人工条件下，常互相转化不断交替。地下水并不是取之不尽的，当一个区域的地下水开采量始终超过该区域的可能补给量时，将发生地下水资源不断减少甚至枯竭的现象。

埋藏条件     岩石(土)的空隙既是地下水的贮存场所，又是运动通道。空隙的大小、多少、连通性、充填程度和分布，支配着地下水的埋藏和径流条件。根据水在岩石(土)空隙中的存在形式，可分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水和固态水。重力水是指在包气带的非毛细管空隙中和饱水带中受重力支配能自由运动的地下水，是供水水文地质勘察的主要对象。

饱水带岩层根据其给出和透过水的能力划分为含水层和隔水层。含水层是能贮存、渗透并给出相当数量水的岩层。构成含水层的条件：(1)岩层具有容纳重力水的空隙。(2)有贮存和聚集地下水的地质条件。(3)有一定的补给水源，这不仅是构成含水层的重要条件，而且是决定其水量多少和保证程度的一个主要因素。常把某一地层单位内具有统一水力联系和一定水化学特征的、多层含水层的空间组合称为含水层系或含水岩组。隔水层是能阻滞或隔阻重力水通过的岩层，这是相对的概念，实际上绝对隔水的岩层并不存在。有的文献还提出了透水层的概念，系指能透过重力水而又不饱含重力水的岩层。

含水层在空间的几何形态，有层状、带状和脉状。层状含水层在空间呈层状分布，是最普遍的含水层；松散沉积物、沉积岩、玄武岩或大理岩等所组成的含水层，多属于这一类。带状或脉状含水层仅分布于基岩地区的构造带，是非层状的含水层。其几何形态较复杂，分布较宽的称带状含水层，如背斜裂隙带、断层破碎带构成的含水层等；分布较窄的称脉状含水层，如岩脉、侵入岩接触带构成的含水层等。

控制水在岩石(土)中活动规律的性质称岩石(土)的水理性质，包括容水性、持水性、给水性和透水性等。容水性是岩石(土)能容纳一定水量的性能。持水性是不受重力影响，岩石(土)依靠分子引力或毛细力在其空隙中能保持一定水量的性能。给水性是饱水岩石(土)在重力作用下，能自由排出一定水量的性能。衡量这些性能的指标分别称为容水度、持水度和给水度，都是以水的体积与岩石(土)总体积之比来表达。透水性是岩石(土)允许水流通过的能力，一般用渗透系数来衡量(见水文地质参数)。

物理性质和化学成分      地下水在岩石(土)的空隙中贮存和运动时，溶滤和溶解岩石(土)中的可溶成分，使地下水成为含有各种矿物质的溶液，而且随着运动环境和过程的变化，地下水的物理性质和化学成分也不断地更迭和变化。

物理性质      主要指地下水的温度、透明度、气味和导电性等。地下水的温度受气温、尤其是地温的影响，一般与所在地区的地温相适应。常温带以下地温主要受地球内部热力影响，随着深度的增加而有规律地升高，一般每30～33m升高1℃。地下水一般是无色透明的，当含有过量的离子成分或悬浮物和胶体物质时，就会呈现出颜色。当含有机质较多时呈暗黄褐色，含硫化氢的水微带翠绿色，硬度大的水为浅蓝色，含悬浮物较多的水的颜色与悬浮物的颜色相同。纯水淡而无味，水味来源于其中的盐分和气体。当含重碳酸钙、重碳酸镁和碳酸时，水味爽快适口；含氯化钠时，具咸味；含硫酸镁时，具涩味；含氯化镁时，具苦味；含氧化铁时，具锈味；含氧化亚铁时，具“墨水味”；大量有机质能使水具甜味，但不宜饮用。地下水一般无臭，当含有硫化氢时有臭鸡蛋味，含氧化亚铁时有铁腥气味，含腐殖质时有鱼腥气味。地下水的导电能力取决于水中所含电解质的数量和性质。

化学成分       十分复杂，已发现地下水中存在60多种元素，各种元素的含量取决于它们在地壳中母岩的含量及其溶解度，一般以离子、分子或气体状态存在，以离子状态为主。地下水中溶解的气体有N2、O2、CO2、H2S和CH4等，有时还有放射性起源的气体(如Rn)和惰性气体He、Ar等。地下水中的阳离子主要有H+、Na+、K+、NH+4、Ca2+、Mg2+、Fe2+和Fe3+等；阴离子主要有0H-、Cl-、SO2-4、NO-2、NO-3、HCO-3、CO2-3；一和PO3-4一等。一般情况下，地下水中的主要六种离子为Na+(包括K+)、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4和HCO-3。

化学性质指标     有总矿化度、氢离子浓度、硬度和侵蚀性二氧化碳等。总矿化度是存在于地下水中的离子、分子和微粒的总含量，即表明地下水中总含盐量的多少，以g／L表示。氢离子浓度表示地下水的酸性或碱性程度。水中氢离子浓度倒数的对数以pH值表示，1即pH=log1/[H+]。地下水硬度主要由水中Ca和Mg离子含量构成。硬度分为总硬度、暂时硬度和永久硬度。总硬度=永久硬度+暂时硬度。侵蚀性二氧化碳是水中含有游离的、将消耗于溶解碳酸盐的CO2，它能溶解混凝土中的水泥结石，是评价水对混凝土腐蚀性的重要指标之一。

分类      根据研究目的，地下水可按某一特征进行不同的分类。(1)按埋藏条件可划分为上层滞水、潜水(或称无压水)和承压水。上层滞水是聚集在包气带中局部隔水层上面具有自由面的重力水，分布范围有限，且不能终年保持。潜水是饱水带中第一个稳定隔水层以上具有自由面的重力水，分布范围广，且常年存在。承压水是充满于两个隔水层之间，具有承压性质的重力水，水量比较稳定。水面高出地表的承压水称自流水。(2)按赋存介质的空隙特征可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。孔隙水是埋藏在松散沉积物或胶结程度差的基岩孔隙中的重力水，分布较均匀。裂隙水是埋藏在裂隙岩层中的重力水，分布不均匀。岩溶水是埋藏在可溶岩溶洞和裂隙系统中的重力水，分布一般很不均匀。(3)按地下zK的某一物理性质或化学成分进行分类。按常见的物理性质如水温、酸碱度、矿化度和硬度分类(表1～4)。按化学成分的分类方法有多种，如倍倍尔分类法、三角形分类法、舒卡列夫分类法和布罗次基分类法等。较常用的舒卡列夫分类法是以地下水中最常见的6种离子，即HCO-3、SO2-4、Cl-、Ca2+、Mg2+、Na+为基础，以含量相当于氢离子摩尔的百分数超过25％的离子进行组合，可以有49个编号的化学类型；在实际应用中，很少应用其编号，而只使用类型的命名，即根据含量相当于氢离子摩尔的百分数超过25％的离子，按先阴离子后阳离子，由含量高到低的顺序依次排列，组成水的化学类型，如HCO3•SO4-Na•Mg型水、HCO3～Na、Ca型水等。