淺談水資源中地下水的分類及特征

江巍峰 司瑞敏

（1、邯鄲市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 邯鄲 056001；2、河北省邯鄲水文水資源勘測(cè)局，河北 邯鄲 056001）

地下水賦存于各種自然條件下，其形成條件不同，在埋藏、分布、運(yùn)動(dòng)、物理性質(zhì)及化學(xué)成分等諸方面也各異。為了便于研究和利用地下水，人們通過(guò)分析，將某些基本特征相同的地下水加以歸納合并，劃分成簡(jiǎn)明的類型，這就是地下水的分類。

地下水的埋藏條件，是指含水層在地質(zhì)剖面中所處的部位及受隔水層 (或弱透水層)限制的情況。據(jù)此可將地下水分為包氣帶水(包括土壤水和上層滯水)、潛水和承壓水。

1 包氣帶地下水

地表以下與地下水面以上，巖石空隙沒(méi)有充滿水，包含有空氣，該帶稱為包氣帶。包氣帶中的水包括土壤水和上層滯水。

1.1 土壤水

土壤水是位于地表附近土壤層中的水，主要為結(jié)合水和毛細(xì)水，它主要靠降水入滲、水汽的凝結(jié)及潛水補(bǔ)給；大氣降水向下滲透，必須通過(guò)土壤層，這時(shí)滲透水的一部分就保持在土壤層里，成為所謂田間持水量(即土壤層中最大懸掛毛細(xì)水含量)，多余部分呈重力水下滲補(bǔ)給潛水。土壤水主要消耗于蒸發(fā)和植物蒸騰；土壤水的動(dòng)態(tài)變化受氣候的控制，故季節(jié)變化明顯。當(dāng)潛水位淺時(shí)，土壤中的毛細(xì)水可以是支持毛細(xì)水，在氣候干燥、地下水大量蒸發(fā)時(shí)，鹽分不斷積累在土壤表面，可使土壤鹽漬化；氣候潮濕多雨，土壤透水性不良，潛水位接近地表的地區(qū)可以形成沼澤。當(dāng)?shù)叵滤惠^深時(shí)，這部分毛細(xì)水多為懸掛毛細(xì)水。土壤水對(duì)供水無(wú)意義，但對(duì)植物生長(zhǎng)有重要作用。

1.2 上層滯水

上層滯水是存在于包氣帶中，局部隔水層之上的重力水。上層滯水的形成主要決定于包氣帶巖性的組合，以及地形和地質(zhì)構(gòu)造特征。一般地形平坦、低凹或地質(zhì)構(gòu)造(平緩地層及向斜)有利匯集地下水的地區(qū)，地表巖石透水性好，包氣帶中又存在一定范圍的隔水層，有補(bǔ)給水入滲時(shí)，就易形成上層滯水。松散沉積層、裂隙巖層及可溶性巖層中都可埋藏有上層滯水，但由于其水量不大，且季節(jié)變化強(qiáng)烈，一般在雨季水量大些，可做小型供水水源，而到旱季水量減少，甚至干枯。上層滯水的補(bǔ)給區(qū)和分布區(qū)一致，從當(dāng)?shù)亟邮芙邓虻乇硭霛B補(bǔ)給，以蒸發(fā)或向隔水底板邊緣進(jìn)行側(cè)向散流排泄。上層滯水一般礦化度較低，由于直接與地表相通，水質(zhì)易受污染。

2 潛水

2.1 潛水的埋藏條件和特征

潛水是埋藏于地表以下，第一個(gè)穩(wěn)定(區(qū)域)隔水層以上，具有自由水面的含水層中的重力水。潛水一般埋藏于第四系松散沉積物的孔隙中，以及裸露基巖的裂隙、溶穴中。潛水的自由表面稱為潛水面。從潛水面至地面的鉛直距離稱為潛水的埋藏深度(T)。潛水面上任一點(diǎn)的標(biāo)高稱該點(diǎn)的潛水位(H)。潛水面至隔水底板的鉛直距離稱潛水含水層的厚度(h)，它是隨潛水面的變化而變化的。

潛水的埋藏條件決定了潛水的以下特征:

潛水具有自由水面。因頂部沒(méi)有連續(xù)的隔水層，潛水面不承受靜水壓力，是一個(gè)僅承受大氣壓力作用的自由表面，故為無(wú)壓水。潛水在重力作用下，由高水位向低水位流動(dòng)。在潛水面以下局部地區(qū)存在隔水層時(shí)，可造成潛水的局部承壓現(xiàn)象。

潛水因無(wú)隔水頂板，大氣降水、地表水等可以通過(guò)包氣帶直接滲入補(bǔ)給潛水，故潛水的分布區(qū)和補(bǔ)給區(qū)經(jīng)常是一致的。

潛水的水位、水量、水質(zhì)等動(dòng)態(tài)變化與氣象水文、地形等因素密切相關(guān)，因此，其動(dòng)態(tài)變化有明顯的季節(jié)性、地區(qū)性。如降雨季節(jié)含水層獲得補(bǔ)給，水位上升，含水層變厚，埋深變淺，水量增大，水質(zhì)變淡；干旱季節(jié)排泄量大于補(bǔ)給量，水位下降，含水層變薄，埋深加大。濕潤(rùn)氣候、地形切割強(qiáng)烈時(shí)，易形成礦化度低的淡水；干旱氣候、低平地形時(shí)，常形成咸水。

潛水易受人為因素的污染。因頂部沒(méi)有連續(xù)隔水層且埋藏一般較淺，污染物易隨入滲水流進(jìn)入含水層，影響水質(zhì)。

潛水埋藏淺，補(bǔ)給來(lái)源充沛，水量較豐富，易于開發(fā)利用，是重要的供水水源。

2.2 潛水面的形狀及其影響因素

潛水面的形狀是潛水的重要特征之一，它一方面反映外界因素對(duì)潛水的影響；另一方面也反映潛水的特點(diǎn)，如流向、水力坡度等。

一般情況下，潛水面是呈向排泄區(qū)傾斜的曲面。潛水面的形狀和水力坡度受地形地貌，含水層的透水性、厚度變化及隔水底板起伏，氣象水文因素和人為因素等的影響。

自然狀態(tài)下，潛水面的起伏和地表的起伏大體一致，但較地形平緩。一般潛水的水力坡度很小，平原區(qū)常為千分之幾或更小，山區(qū)可達(dá)百分之幾或更大；這是因?yàn)椴煌貐^(qū)的水文網(wǎng)發(fā)育程度和切割程度不同，潛水的排泄條件也不同，排泄條件好的，潛水面坡度就大；反之則小。古凹地中埋藏的潛水，潛水面可以是水平的，當(dāng)潛水不能溢出古凹地時(shí)則成為潛水湖，能溢出時(shí)變?yōu)闈撍鳌?/p>

隔水底板凹陷處含水層變厚，潛水面變緩；隔水底板隆起處，潛水流受阻，含水層變薄，潛水面突起，甚至接近地表或溢出地表形成泉。在河流的上游地段，水文網(wǎng)下切至含水層時(shí)，潛水補(bǔ)給河水，潛水面向河流或沖溝傾斜；在河流的下游地段，河水位高于潛水，河水補(bǔ)給潛水，潛水面便傾向于含水層。在河間地帶，潛水面的形狀取決于兩河水位的關(guān)系，可以形成分水嶺；也可以向一方傾斜，由高水位河流向低水位河流滲透。

3 承壓水的特征和埋藏條件

3.1 承壓水的基本特征

充滿于兩個(gè)穩(wěn)定隔水層(弱透水層)之間的含水層中的水，稱為承壓水。當(dāng)這種含水層中未被水充滿時(shí)，其性質(zhì)與潛水相似，稱為無(wú)壓層間水。承壓含水層上部的隔水層(弱透水層)稱為隔水頂板，下部的隔水層(弱透水層)稱為隔水底板。頂?shù)装逯g的距離稱為含水層厚度(M)。鉆孔(井)未揭穿隔水頂板則見(jiàn)不到承壓水，當(dāng)隔水頂板被鉆孔打穿后，在靜水壓力作用下，含水層中的水便上升到隔水頂板以上某一高度，最終穩(wěn)定下來(lái)，此時(shí)的水位稱穩(wěn)定水位。鉆孔或井中穩(wěn)定水位的高程稱為含水層在該點(diǎn)的承壓水位或測(cè)壓水位(H2)。隔水頂板底面的高程稱為承壓水的初見(jiàn)水位(H1)，即揭穿頂板時(shí)見(jiàn)到的水面。隔水頂板底面到承壓水位之間的鉛直距離稱為承壓水頭或承壓高度(h)。承壓水位高出地表高程時(shí)，承壓水被揭穿后便可噴出地表而自流。各點(diǎn)承壓水位連成的面便是承壓水位面。

3.2 承壓水的埋藏條件

承壓水的形成首先決定于地質(zhì)構(gòu)造。在適宜地質(zhì)構(gòu)造條件下，無(wú)論是孔隙水、裂隙水或巖溶水均能形成承壓水。不同構(gòu)造條件下，承壓水的埋藏類型也不同。承壓水主要埋藏于大的向斜構(gòu)造、單斜構(gòu)造中。向斜構(gòu)造構(gòu)成向斜盆地蓄水構(gòu)造，稱為承壓盆地；單斜構(gòu)造構(gòu)成單斜蓄水構(gòu)造，稱為承壓斜地。

結(jié)束語(yǔ)

地下水是一種活躍的地質(zhì)營(yíng)力，自然條件下與周圍環(huán)境保持著綜合的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。過(guò)量開采地下水引起水位強(qiáng)烈下降，使原有的水均衡系統(tǒng)首先遭到破壞，隨之導(dǎo)致整個(gè)綜合平衡體系亦遭破壞，由此產(chǎn)生地面沉降等公害；開采后由于補(bǔ)給量的增大雖然可以達(dá)到漏斗穩(wěn)定，形成新的水量平衡，但已造成的不良后果卻是難以清除。因此在評(píng)價(jià)地下水資源時(shí)，不能一概而論地把降落漏斗能否達(dá)到新的平衡作為標(biāo)淮，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，尤其對(duì)于一些人口集中的大城市,必須把不產(chǎn)生地下水公害作為評(píng)價(jià)地下水資源的基本原則。

[1] 潘宏雨.水文地質(zhì)學(xué)概論[M].北京：地質(zhì)出版社.2009.

[2] 梁杏.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教程[M].北京：地質(zhì)出版社.2009.

[3] 區(qū)永和.水文地質(zhì)學(xué)概論[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社.1988.