地下水的基本类型和运动特点

  地下水(ground water)是指埋藏在地表以下岩石和松散堆积物中的水体，井和泉是它的人工和天然露头。地下水主要是地面水下渗聚集而形成的。

  地下水分布广泛，它不仅发育在潮湿气候地区，同时在于旱地区，沙漠、极地、高山均有分布。全球的地下水总量约2.37×10六次方km²，占水圈总量的1.71%，是重要的水资源。有些地区的地下水含有丰富的矿物质和微量元素，是医疗和饮用的佳品。地下热水是重要的能源。

  地下水的存在形式有：吸着水、薄膜水、毛细水、重力水。前两者吸附在颗粒表面，一般不运动。毛细水充填于毛细管中，受表面张力作用逆重力方向运动。重力水在重力的影响下作垂直向下或水平运动。

  岩石中的空隙是地下水储存和运移的场所和通道。岩石中的空隙体积与岩石总体积之比称为空隙率。空隙率越大，能储存地下水的空间就越多。岩石的储运水能力除与空隙率的大小有关外'还与空隙的大小和连通性有关。空隙越大，空隙间连通性越好，越利于地下冰的储运。岩石能透过地下水的性能成为透水性。各种岩石的空隙率、空隙大小的空隙间的连通性各不相同，所以各种岩石透过地下水的能力也不一样。地下水易通过的岩层称为透水层（permeable bed）；能透过或保存地下水，并在重力作用下能释放出相当水量的岩层称为含水层(aquifer)；地下水不易透过的岩层称为不透水层或隔水层(imperviousbed)。粘土岩的空隙率较大（φ=40%～50%），但由于空隙太小、连通性差，故地下水很难通过，是不透水层。

  地下水按运动特征和埋藏条件可分为包气带水、潜水、承压（层间）水三种基本类型：

  1．包气带水(water of containing air)
  是指埋藏在包气带中的地下水。包气带是指岩石空隙未被地下水充满的地带。包气带水常以吸着水、薄膜水、毛细水的形式存在，重力水较少。降雨时，地表水下渗较多，包气带水可出现较多的重力水。包气带水主要作垂直方向的运动。

  2．潜水（phreatic water)
  是指埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上，具有自由表面的重力水，其自由表面称潜水面(water table或phreatic surface)。潜水是由大气降水和地表流水下渗，在隔水层之上的岩石空隙中逐渐聚积形成，由于岩石空隙被水充满，故潜水又称为饱水带水。潜水面是饱水带与包气带的分界面。：其潜水面前高度，常随地形起伏而起伏，随季节变化而变化。雨季时，下渗水较多，潜水面升高；旱季时，潜水面则降低。浅睡眠在旱季与雨季的变化区间称为地下水的季节变动带。潜水在重力作用下从高处往低处流，在潜水面附近表现出近水平流动的特点。通常井水面与泉水面是潜水面的露头。

  3．承压水(confined water)
  是指埋藏在两个稳定隔水之间的透水层内的重力水，又称层间水。承压水受两隔水层所限。低位水体承受高位水体的静水压力，这种压力称为水头压力。当在适当位置凿穿上隔水层，承压水在水头压力的驱使下，可沿通道上升至静压水面高度。

  地下水在岩石空隙中储存、运动，其运动速度较慢，一般为每日数米。地下水的运动服从达西定律，即：

  υ为地下水从高处沿其路径流向低处的平均速率；H为流动路径上两点水面高度差；L为流动路径的长度；k为渗透系数；H÷L之比成为水力梯度。