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自然地理学 第五章 水 文 主讲教师：赵志忠 2. 岩石的水理性质 岩石与水的贮容、运移等有关的性质，称为岩石的水理性质。它主要包括容水性、持水性、给水性和透水性等。 此外，地下水流系统涉及的区域范围一般比较小，不可能像地表江河那样组合成面积广大（达几十万乃至上百万平方公里）的大流域系统。据托思的研究，在一块面积不大的地区，由于受局部复合地形的控制，可形成多级地下水流系统，不同等级的水流系统，它们的补给区和排泄区在地面上交替分布。 由此可知：渗透流量Q或渗透流速v与水力坡度的一次方成正比，这就是著名的达西定律。由于两者成直接关系，所以也叫做直线渗透定律。 直线渗透定律是在细砂中进行实验而确定的。但是实践证明，地下水在其他类型运水岩土中运动，当流速不大时，也均适用。同时，也适用于一切流向。 承压水的形成主要受地质构造的控制，不同的地质构造又决定了承压水的埋藏类型不同。最适宜于承压水形成的地质构造大体上可以分为向斜构造和单斜构造。故承压水的形成可分二类： （1）承压盆地：适宜于形成承压水的盆地构造或向斜构造，在水文地质学中称为承压盆地。 2．矿水 矿水是指具有医疗意义的地下水。矿水可以是热的，也可以是冷的。它有的含有特殊的化学成分，有的含有大量某些气体成分，有的具有较高的温度。矿水中以富含气体的矿水用处最大，成分也最复杂，如碳酸水、硫化氢水和放射性水。 碳酸水：它含有大量的游离态CO2。CO2的含量自每升数百毫克到几克，典型的碳酸水常是冷的。因高温不利于CO2在水中的溶解。 3．肥水 肥水就是含有硝态氮和其他可溶盐的地下水。一般认为，硝态氮含量在15mg/L以上的地下水，用于灌溉有增产的效果。因此，把含有硝态氮15mg/L作为肥水的下限。 肥水的成因目前有两种情况：一种是有机质经硝化细菌的作用形成可溶性硝酸盐，随大气降水或地表水下渗地下水中长期积累而成。另一种是海相地层中原生水，封闭良好，由于富含有机质，经长期地质时期变化而成。 （二）泉和井 1．泉 地下水的天然露头，称为泉。泉是地下水的一种重要排泄方式。 潜水泉：受潜水补给。水量比较稳定，但潜水量、水温和化学成分仍有明显的季节变化。依其出露条件又可分为三类：①侵蚀泉，是由于河流切割含水层，潜水出露地表而形成的泉。②接触泉，是地形被切割至含水层下面的隔水层时itBt在含水层与隔水层接触处流出地表而形成的泉。③溢泉，是岩上透水性变弱，或隔水屋顶板隆起时，潜水流动受阻碍溢出地表形成的泉（图5．28）。 五、几种特殊地下水和泉? （一）几种特殊地下水 1．地下热水 地下热水与普通地下水不同，它具有较高的温度，有温泉之称。它还含有特殊的化学成分和气体成分。地下热水既是水资源，又是宝贵的矿产资源和热能资源，可用于工业、农业、化工、发电、医疗保健等方面。 我国地下热水资源极为丰富，全国目前已发现的地下热水露头达2000多处。仅广东、福建和台湾三省就有500多处，大多在50℃－60℃以下。其中广东也出现103℃的温泉，台湾南部屏东温泉高达140℃。 地下热水的来源有二种：一种是由于岩浆活动形成的；另一种是大气降水渗入地下过程，因受地球内热能的影响而形成不同的地下热水。它通过一定的通道（如沿断裂破碎带、钻引）又把地下热能带到地表。因此，地下热水的热源与地球热源有着直接关系。 地下热水的温度下限，各国的标准不一，但大多数采用20℃，即高于20℃的地下水称为地下热水。 ? 硫化氢水：水中硫化氢是脱硫酸作用的产物。进行这种作用要求有有机物存在的封闭环境，因此，硫化氢水多存在于含油地层分布地区。 放射性水：它是医疗范围最广、效果最好的矿水。目前应用于医疗上的放射性水主要是氡水。地下水的放射性是从岩石中所含的放射性矿物取得的。酸性岩浆岩，特别是花岗岩，含放射性元素最多，因此，放射性水多与花岗岩及其风化产物有关。 肥水的分布与地貌、岩层的透水性有着密切的关系。地势较陡、岩石透水性强、地下径流强烈的地区，如山区、黄土高阶地、洪积扇中上部，没有或很少发现肥水。地势平缓、岩层的透水性弱、地下径流微弱的地方，如山间盆地、河流的低阶地、冲积扇的前缘、古河道等一些低洼地区，肥水分布比较普遍。 （一）地下水的物理性质 地下水的物理性质包括温度、颜色、透明度、气味、味道、密度、导电性和放射性等。这里着重简介前五个方面。 1．温度 地下水温度随深度而异。近地表的地下水，其温度受气温的影响，具有周期性的变化：一般在日常温层以上，水温具有明显的昼夜变化。在年常温层以上，水温具有季节性变化；在年常温层，地下水温的变化很小，一般不超过0.1℃；而在年常温层以下，地下水温度则随深度增加而逐渐升高而成为增温层，其变化规律决定于一个地区的地热增温级