【正文】 適用于一個(gè)相當(dāng)大的范圍；堅(jiān)硬巖石中的裂隙，受巖性及應(yīng)力的控制，一般發(fā)育很不均勻，某一處測(cè)得的裂隙率只能代表一個(gè)特定部位的情況，適用范圍有限；巖溶發(fā)育一般不均勻，利用現(xiàn)有的辦法，實(shí)際上很難測(cè)得能夠說(shuō)明某一巖層巖溶發(fā)育程度的巖溶率。 固結(jié)的堅(jiān)硬巖石，包括沉積巖、巖漿巖與變質(zhì)巖。二、地下水賦存條件（一）巖石中的空隙地下水賦存于巖石空隙中，巖石空隙既是地下水的儲(chǔ)容場(chǎng)所，又是地下水的運(yùn)動(dòng)通道。地球上水的總量約為 15 億 km3。其中絕大部分（約 億 km3）儲(chǔ)存于海洋中,河流湖泊中的水約 萬(wàn)km3,地面以下 17km 以內(nèi)地下水的總量約為 萬(wàn) km3,其中約有 50%以上儲(chǔ)存于地面以下 1 km 的范圍內(nèi)?？障兜亩嗌佟⒋笮?、連通情況及分布規(guī)律，決定著地下水分布與運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。其中不存在或很少存在顆粒之間的孔隙，巖石中主要存在各種成因的裂隙，即成巖裂隙、構(gòu)造裂隙與風(fēng)化裂隙。即使求得了某一巖層的平均巖溶率，也仍然不能代表真實(shí)的巖溶發(fā)育情況。因此，進(jìn)行工作時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，分析空隙的形成原因及控制因素，弄清其發(fā)育規(guī)律。組成巖石的礦物中則有礦物結(jié)晶水。 距離固體表面更遠(yuǎn)的那部分水分子，重力影響大于固相表面的吸引力，因而能在自身重力作用下自由運(yùn)動(dòng)，這部分水就是重力水。（三）與地下水儲(chǔ)容、運(yùn)移有關(guān)的巖石性質(zhì) 當(dāng)空隙足夠大時(shí)，空隙中既有結(jié)合水又有重力水；微細(xì)的空隙，若顆粒間距小于結(jié)合水厚度的兩倍，空隙中便全部充滿結(jié)合水，而不存在重力水。顯然，在數(shù)值上溶水度與孔隙率、裂隙率、巖溶率相等。巖石空隙比表面積越大，結(jié)合水含量就越大，持水度也越大。粗顆粒大空隙的巖石給水度接近容水度；粘性土及微細(xì)裂隙的巖石的給水度很小或等于零（見(jiàn)表 41） 。表 42 給出了黃、淮、海平原地區(qū)滲透系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值供參考。三、含水層與隔水層含水層是指能夠透過(guò)并給出相當(dāng)數(shù)量水的巖層。空隙細(xì)小的巖層，所含的幾乎全是結(jié)合水。例如，粗砂層中的泥質(zhì)粉砂夾層，由于粗砂的透水和給水能力比泥質(zhì)粉砂強(qiáng)，相對(duì)而言，后者可視為隔水層。但當(dāng)孔隙足夠大時(shí)，在較大的水頭差作用下，部分結(jié)合水會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，粘土層便能透水并給出一定數(shù)量的水。含水層只是個(gè)形象的名稱，對(duì)松散巖土是比較合適的。又如在巖溶化的地層中，只有在溶隙發(fā)育的部位才含有水，而并非整個(gè)巖層都含有水。表 42 黃、淮、海平原地區(qū)滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值一覽表 [3]巖性滲透系數(shù)（m/d ）巖性滲透系數(shù)（m/d）砂卵石 80 粉細(xì)砂 58砂礫石 4050 粉砂 23粗砂 2030 亞砂土 中粗砂 22 亞砂亞粘土 中砂 20 亞粘土 中細(xì)砂 17 粘土 細(xì)砂 68表 43 巖石透水性參照表 [3]透水程度滲透系數(shù)（m/d）代表巖性強(qiáng)透水 10卵石、礫石、粗砂、具溶洞的灰?guī)r良透水 砂、裂隙巖石半透水 亞砂土、黃土、泥灰?guī)r、砂巖弱透水 亞粘土、粘土質(zhì)砂巖不透水（隔水）粘土、致密的結(jié)晶巖、泥質(zhì)巖4 / 75此外，當(dāng)我們進(jìn)行地下水資源評(píng)價(jià)或?qū)Φ叵滤倪\(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究時(shí)，所注重的不僅僅是地下水的分布狀況，更重要的還有地下水的動(dòng)態(tài)特征。巖層的儲(chǔ)水空間越大、數(shù)量越多、連通性越好，則透水性能就越好，重力水就越容易入滲、流動(dòng)。 巖層具備了良好的儲(chǔ)水空間和構(gòu)造條件，如果水源不足，仍不能成為含水層，因?yàn)檫@種巖層在枯水期往往會(huì)干枯。因此，蓄水構(gòu)造也就是獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。在松散沉積物分布區(qū)，也有人根據(jù)沉積物的成因類型及其空間分布特征和水源條件劃分出：山前沖洪積型蓄水構(gòu)造、河谷沖積型蓄水構(gòu)造、湖盆沉積型蓄水構(gòu)造、冰川沉積型蓄水構(gòu)造等。上層滯水接近地表，補(bǔ)給區(qū)和分布區(qū)一致，可受當(dāng)?shù)卮髿饨邓暗乇硭娜霛B補(bǔ)給，并以蒸發(fā)的形式排泄。包氣帶居于大氣水、地表水和地下水相互轉(zhuǎn)化、交替的地帶，包氣帶水是水轉(zhuǎn)化的重要環(huán)節(jié)，研究包氣帶水的形成及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)于剖析水的轉(zhuǎn)化機(jī)制及掌握淺層地下水的補(bǔ)排、均衡和動(dòng)態(tài)規(guī)律具有重要意義。在包氣帶中，巖石空隙沒(méi)有充滿液態(tài)水，近地表部分主要分布?xì)鈶B(tài)水及結(jié)合水，靠近下部接近飽水帶部位，由于毛細(xì)力的作用，重力水從地下水面上升到一定高度（毛細(xì)上升高度 ） ，形成毛細(xì)水帶。 飽水帶中第一個(gè)具有自由水面的含水層中的水稱作潛水。潛水面到地面的距離為潛水埋藏深度。人類取用地下水時(shí)，人工開(kāi)采便成為第三種排泄方式。干旱季節(jié)排泄量大于補(bǔ)給量，潛水面下降，含水層變薄，埋藏深度加大。濕潤(rùn)氣侯及切割強(qiáng)烈的地形，有利于潛水的逕流排泄而不利于蒸發(fā)排泄，往往形成含鹽量不高的淡水。潛水面上各點(diǎn)的高程稱作潛水位。承壓含水層上、下部的隔水層分別稱作隔水頂板和隔水底板。當(dāng)頂?shù)装鍨樗礁羲畬訒r(shí)，它還可以通過(guò)半隔水層，從上部或下部的含水層獲得補(bǔ)給，或向上、下部含水層排泄。但是，由于承壓水的埋藏條件使其與外界的聯(lián)系受到限制，一定條件下含水層中可以保留很古老的水，有時(shí)甚至是與沉積物同時(shí)沉積下來(lái)的水（如在海相沉積物中保留下當(dāng)時(shí)的海水，在湖相沉積物中保留下當(dāng)時(shí)的湖水等） 。補(bǔ)給、逕流、排泄條件越差，水循環(huán)越緩慢，水從巖層中溶出的鹽分就越多，水的含鹽量就越高。六、地下水的補(bǔ)給、排泄與逕流補(bǔ)給與排泄是含水層與外界發(fā)生聯(lián)系的兩個(gè)作用過(guò)程。（一）地下水的補(bǔ)給含水層自外界獲得水量的作用過(guò)程稱作補(bǔ)給。降雨初期，雨量較小時(shí)，先在包氣帶中形成結(jié)合水、懸掛毛細(xì)水，而不能進(jìn)入含水層形成補(bǔ)給作用。影響降水補(bǔ)給的因素主要有：降水強(qiáng)度、包氣帶巖性與厚度、地形坡度、植被發(fā)育情況等。包氣帶的透水性越好，降水轉(zhuǎn)為地下水的份額越大。反之，若地形平緩，坡流緩慢，入滲時(shí)段延長(zhǎng)，轉(zhuǎn)為地下水的部分就越多。另一方面，林下土壤有機(jī)質(zhì)多，結(jié)構(gòu)性好，樹(shù)下根系使表土透水性增強(qiáng)，落葉又保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)免遭雨滴的破壞。河流與地下水之間的補(bǔ)給，取決于河水位與地下水位的關(guān)系，這種關(guān)系沿著河流縱斷面有所變化。河床透水性對(duì)補(bǔ)給地下水影響很大。河道愈是寬廣、河水位愈高，河床濕周便愈長(zhǎng)，愈有利于對(duì)地下水的補(bǔ)給。應(yīng)當(dāng)注意，河水的滲漏量有一部分是消耗于補(bǔ)充包氣帶濕度的，當(dāng)河流過(guò)水時(shí)間不長(zhǎng)，且河床由細(xì)粒物質(zhì)組成時(shí)，這部分水可占相當(dāng)大的比例。因此，河流附近的地下水一般比較豐富。因此，地質(zhì)構(gòu)造與地形的配合關(guān)系，對(duì)承壓含水層的補(bǔ)給影響極大。此外，一個(gè)含水層的水可向另一個(gè)含水層排泄。其它種類的排泄，均屬于逕流排泄，鹽分隨同水分一起排走，一般不引起水質(zhì)變化。地下水的逕流方向是環(huán)評(píng)工作中應(yīng)該注意的問(wèn)題?？刂频叵滤鲃?dòng)方向的根本因素是水位和水位差，在水頭作用下地下水從高水位流向低水位。在此也僅就飽水帶重力水穩(wěn)定水流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律略加介紹。實(shí)際研究工作中，常用一種假想的水流去代替巖石空隙中的實(shí)際水流。發(fā)生滲流的區(qū)域稱為滲流場(chǎng)或逕流場(chǎng)。通常地表水的流速都以“米/秒”來(lái)度量，因?yàn)槠淞魉俪Ｔ诿棵胍坏綌?shù)米之間。嚴(yán)格的講，自然界地下水都屬于非穩(wěn)定流，但是為了便于分析 和計(jì)算，也可以將某些運(yùn)動(dòng)要素變化比較小的滲流，近似地看作穩(wěn)定流。滲流速度（V） 、滲透系數(shù)（K）和水力坡度（I ） ，在基本滲流理論中有重要意義，應(yīng)予了解。地下水在巖層空隙中運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了克服阻力消耗機(jī)械能而出現(xiàn)水頭損失。滲透速度的大小不僅與巖石的孔隙性有關(guān)，而且還與滲透液體的粘滯性等物理性質(zhì)有關(guān)。因此，達(dá)西定律適用范圍很廣，它不僅是水文地質(zhì)定量計(jì)算的基礎(chǔ)，還是定性分析各種水文過(guò)程的重要依據(jù)。在自然界中地下水長(zhǎng)期埋藏在巖石和土壤的空隙中，在與周圍介質(zhì)的相互作用下，不斷溶解與它相接觸的巖石和土壤中的鹽類，從而成為地下水的化學(xué)成分。為更有效地保護(hù)地下水環(huán)境，深入了解和研究地下水的化學(xué)成分及其形成、發(fā)展和運(yùn)移過(guò)程，研究污染地下水的主要污染源及形成地下水污染的地質(zhì)條件，對(duì)污染物的運(yùn)移進(jìn)行預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)是必要的。為了測(cè)定透明度可將水樣倒入一高60cm帶有放水嘴和刻度的玻璃管中,把管底放在四號(hào)鉛字( 專用鉛字)的上面,打開(kāi)放水嘴放水,一直到能清楚地看到管底的鉛字為止,讀出管底到水面的高度。有機(jī)物質(zhì)使地下水有魚(yú)腥味。在常溫層以上，水溫產(chǎn)生季節(jié)性變化；在常溫層中，地下水溫度變化很小，一 oC；而在常溫層以下 ,地下水溫則隨深度的增加而逐漸升高。在不同地區(qū),地下水溫度差異很大。表48 地下水溫度分級(jí)類別 非常冷的水 極冷的水 冷水 溫水 熱水 極熱水 沸騰水溫度 ＜0 04 420 2037 3742 42100 ＞100（二）地下水的化學(xué)性質(zhì)地下水中溶解的化學(xué)成分，常以離子、化合物、分子以及游離氣體狀態(tài)存在。上述組分中以Cl 、SO 4HCO K +、Na +、Ca 2+、Mg 2+最常見(jiàn)、含量最多。地下水中的微量元素有溴（Br）、碘（I）、氟（F）、硼（B ）、磷（P）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鋰（ Li）、銣（Rb）、鍶（Sr）、鋇（Ba）、砷（As ）、鉬（Mo）、銅（Cu）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銀（Ag）、鈹（Be）、汞（Hg）、銻（Sb）、鉍（Bi）、鎢（W ）、鉻（ Cr）等。水中的陰離子OH和CO 32能與重金屬離子形成難溶的化合物。氯離子的主要來(lái)源有兩大類，即無(wú)機(jī)來(lái)源和有機(jī)來(lái)源。除上述來(lái)源外，含Cl 的大氣降水也是氯離子的一個(gè)重要來(lái)源。天然水中SO 42的含量由于Ca2+的存在而受到限制,因?yàn)樗鼈兡苄纬扇芙舛群苄〉腃aSO 4沉淀。在缺氧條件下，不穩(wěn)定的硫酸根離子被還原成硫化氫。因此，居民點(diǎn)附近地下水中SO 42的存在常與污染有關(guān)。(HCO 3)和碳酸根離子(CO 32) 重碳酸根離子和碳酸根離子是天然水中很重要的組成部分，在水中與碳酸之間存在一定數(shù)量的轉(zhuǎn)換關(guān)系 ????23332 COHCH平衡式中任何一項(xiàng)的變化，都會(huì)引起其他項(xiàng)數(shù)量的變化。在中性或堿性水中HCO 3 占主導(dǎo)地位。由于重碳酸鈣、鎂在水中的溶解度隨溫度的上升而降低，水溫達(dá)到100 oC時(shí)它們的溶解度為零，所以HCO 3隨水深的增加而降低。其溶解按下式進(jìn)行 ????3223 HCOMgCOMgaa雖然重碳酸根離子廣泛地存在于地下水中，但其含量不高，一般在1000mg/L以內(nèi)。鈉的所有鹽類均具有很高的溶解性，因此其遷移能力極強(qiáng)。鈉離子的來(lái)源主要是含鈉鹽的海相沉積物和巖鹽礦床的溶解。鉀與鈉一樣，與主要陰離子形成可溶化合物（KCl、K 2SO K2CO3），但鉀在地下水中含量卻很少，一般只有鈉含量的4%—10% ，其最大的含量見(jiàn)于低礦化度的水中。隨著礦化度的增高，Ca 2+的相對(duì)含量迅速減少，同時(shí)從溶液中不斷析出CaSO 。（Mg 2+） 雖然鎂離子在所有地下水中都存在，但是較少遇到鎂占優(yōu)勢(shì)的水。 PH值為水中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)值。地下水按PH值的分類，見(jiàn)表49 。因?yàn)樵谡舾蓵r(shí)有一半的HCO 3分解為CO 2和H 2O而逸出,因此在離子含量相加時(shí), HCO3僅取理論重量的一半。如 Ca(HCO3)Mg(HCO3)CaSOMgSOCaClMgCl2等。 溶解于水中的氧稱為“溶解氧’,氧在水中有比較大的溶解度，其溶解度與水的礦化度、表49 地下水按PH值分類表水的類別 ph值 水的類別 ph值 水的類別 ph值強(qiáng)酸性水 ＜5 中性水 7 強(qiáng)堿性水 ＞9弱酸性 57 弱堿性水 79表410 地下水按礦化度分類表水的類別礦化度（g/l）水的類別礦化度(g/l)淡 水 ＜1半咸水(中等礦化水) 410微咸水(低礦化水) 13咸水(高礦化水)＞1014 / 75埋藏深度、溫度、大氣壓力及空氣中氧的分壓有關(guān)。在這種情況下，厭氧菌繁殖并活躍起來(lái)，有機(jī)物發(fā)生腐敗作用，會(huì)使水發(fā)出臭味。其數(shù)值等于氧化一升水中有機(jī)物所需氧化劑的毫克數(shù)。 大腸菌群是大腸菌及其他與其相似的細(xì)菌的總稱。二、地下水運(yùn)移過(guò)程中的物理、化學(xué)作用地下水運(yùn)移過(guò)程中的物理、化學(xué)作用主要有：溶濾作用、濃縮作用、混合作用、陽(yáng)離子交替吸附作用、脫硫酸作用、脫碳酸作用等。溶濾作用是形成地下水原始化學(xué)成分的主要作用。溶濾作用主要發(fā)生在侵蝕基準(zhǔn)面以上地帶。濃縮作用的結(jié)果，除礦化度增加外，其化學(xué)成分也可能隨之變化。濃縮作用主要發(fā)生在干旱、半干旱地區(qū)的潛水中。混合作用有簡(jiǎn)單混合作用與反應(yīng)混合作用兩種。一定條件下，巖石顆粒將吸附地下水中的某些陽(yáng)離子，而將其原來(lái)吸附的陽(yáng)離子轉(zhuǎn)入水中，成為地下水的化學(xué)組分，這種交換稱為陽(yáng)離子的交替吸附作用。陽(yáng)離子交替吸附作用最易在細(xì)顆粒巖石，特別是在粘土、亞粘土中發(fā)生。 在還原環(huán)境中，水中的硫酸根離子在有機(jī)物存在時(shí)，因微生物的作用還原成硫化氫，使水中的硫酸根離子減少甚至消失，而硫化氫和重碳酸根離子的含量增大，這種作用稱為脫硫酸作用。當(dāng)溫度升高或壓力減小時(shí)，水中 CO2 含量就會(huì)減少，這時(shí)水中的 HCO3便會(huì)與 Ca2+、Mg 2+結(jié)合產(chǎn)生沉淀。在松散的地表土層中，懸浮物一般在一米土層深度內(nèi)即被濾掉。影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展，甚至威脅到人民的身體健康和生命安全。按污染源的空間分布特征可將其分為點(diǎn)狀污染源、線狀污染源和面狀污染源。工業(yè)污染源中尤以廢水、廢渣對(duì)地下水影響明顯。進(jìn)行工業(yè)廢水處理的建筑物，如沉淀池、曝氣池、氧化塘、集水池等，常因防滲效果不好，而使污水下滲污染地下水。如果放置的位置選擇不當(dāng)，防水、防滲處理不善，污染物經(jīng)雨水分解淋濾而下滲，將造成地下水的污染。大氣中的各種污染物質(zhì)隨著降雨和降雪落至地面，滲入地下污染土壤和地下水。在酸雨的影響下某些地區(qū)地下水中的汞、鋅、鎘、鋁、銅等元素含量有所升高。有機(jī)氯農(nóng)藥性質(zhì)穩(wěn)定，在土壤、水體和動(dòng)植物體內(nèi)降解慢，在人體內(nèi)有一定積累，是一種重要的環(huán)境污染物。但因其是劇毒農(nóng)藥，又有嚴(yán)重的殘留毒性和積累毒性，目前很多國(guó)家都在限制或取消有機(jī)汞農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用。除施用含有大量水分的有機(jī)肥料