本文為2013年環境影響評價師考試《環境影響評價技術方法》教材第三章的水環境現狀調查與監測詳細闡述，希望本文能夠幫助您更好的全面學習2013年環境影響評價師考試的重點知識!

三、地下水的基本知識

1. 地下水的概念

地下水是指以各種形式埋藏在地殼空隙中的水，包括包氣帶和飽水帶中的水。 地下水也是參于自然界水循環過程中處于地下隱伏徑流階段的循環水。

地下水是儲存和運動于巖石和土壤空隙中的水，那么地下水必然要受到地質條件 的控制。地質條件包括巖石性質、空隙類型與連通性、地質地貌特征、地質歷史等。

地下水環境是地質環境的組成部分，它是指地下水的物理性質、化學成分和貯存空間及其由于自然地質作用和人類工程——經濟活動作用下所形成的狀態總和。

2. 地下水的埋藏條件

巖石和土體空隙既是地下水的儲存場所，又是運移通道。空隙的大小、多少、 連通性、充填程度及其分布規律決定著地下水埋藏條件。根據成因可把空隙區分為孔隙、裂隙與溶隙三種，并可把巖層劃分為孔隙巖層(松散沉積物、砂巖等)、裂隙巖層(非可溶性的堅硬巖層)與可溶巖層(可溶性的堅硬巖石)。孔隙巖層中的 空隙分布比裂隙可溶巖層均勻，溶隙一般比孔隙、裂隙巖層中的空隙規模大。這三 種空隙的大小分別以孔隙度、裂隙率與巖溶率表示，即某一體積巖石中孔隙、裂隙 和溶隙體積與巖石總體積之比，以百分數表示。

巖石空隙中存在著各種形式的水，按其物理性質可分為氣態水、吸著水、薄膜 水、毛細水、重力水和固態水。此外，還有存在于礦物晶體內部及其間的沸石水、結晶水與結構水。水文地質學所研究的主要對象是飽和帶的重力水，即在重力作用支配下運動的地下水。

巖石空隙是地下水儲存場所和運動通道。空隙的多少、大小、形狀、連通情況 和分布規律，對地下水的分布和運動具有重要影響。將巖石空隙作為地下水儲存場所和運動通道研究時，可分為三類，即：松散巖石中的孔隙，堅硬巖石中的裂隙和可溶巖石中的溶穴。

(1) 孔隙。松散巖石是由大小不等的顆粒組成的。顆粒或顆粒集合體之間的空隙，稱為孔隙。巖石中孔隙體積的多少是影響其儲容地下水能力大小的重要因素。 孔隙體積的多少可用孔隙度表示。孔隙度是指某一體積巖石(包括孔隙在內)中孔 隙體積所占的比例。

由于多孔介質中并非所有的孔隙都是連通的，于是人們提出了有效孔隙度的概 念。有效孔隙度為重力水流動的孔隙體積(不包括結合水占據的空間)與巖石體積 之比。顯然，有效孔隙度小于孔隙度。

松散巖石中的孔隙分布于顆粒之間，連通良好，分布均勻，在不同方向上，孔 隙通道的大小和多少都很接近。賦存于其中的地下水分布與流動都比較均勻。

(2) 裂隙。固結的堅硬巖石，包括沉積巖、巖漿巖和變質巖，一般不存在或只保留一部分顆粒之間的孔隙，而主要發育各種應力作用下巖石破裂變形產生的裂 隙。按裂隙的成因可分成巖裂隙、構造裂隙和風化裂隙。

成巖裂隙是巖石在成巖過程中由于冷凝收縮(巖衆巖)或固結干縮(沉積巖) 而產生的。巖漿巖中成巖裂隙比較發育，尤以玄武巖中柱狀節理最有意義。構造裂隙是巖石在構造變動中受力而產生的。這種裂隙具有方向性，大小懸殊(由隱蔽的 節理到大斷層)，分布不均一。風化裂隙是風化營力作用下，巖石破壞產生的裂隙，主要分布在地表附近。

裂隙的多少以裂隙率表示。裂隙率(K)是裂隙體積(R)與包括裂隙在內的 巖石體積(K)的比值，即或(V/F) 100%。除了這種體積裂隙率，還 可用面裂隙率或線裂隙率說明裂隙的多少。野外研究裂隙時，應注意測定裂隙的方向、寬度、延伸長度、充填情況等，因為這些都對地下水的運動具有重要影響。

堅硬基巖的裂隙是寬窄不等，長度有限的線狀縫隙，往往具有一定的方向性。只有當不同方向的裂隙相互穿切連通時，才在某一范圍內構成彼此連通的裂隙網 絡。裂隙的連通性遠較孔隙為差。因此，賦存于裂隙基巖中的地下水相互聯系較差。 分布與流動往往是不均勻的。

(3) 溶穴。可溶的沉積巖，如巖鹽、石膏、石灰巖和白云巖等，在地下水溶蝕 下會產生空洞，這種空隙稱為溶穴(隙)。溶穴的體積(Vk)與包括溶穴在內的巖 石體積(F)的比值即為巖溶率(&),即尤k=Fk/F或A：k= ( Vk/V) 100%。

溶的規模懸殊，大的溶洞可寬達數十米，高數十乃至百余米，長達幾至幾十 公里，而小的溶孔直徑僅幾毫米。巖溶發育帶巖溶率可達百分之幾十，而其附近巖 石的巖溶率幾乎為零。

可溶巖石的溶穴是一部分原有裂隙與原生孔縫溶蝕擴大而成的，空隙大小懸殊 且分布極不均勻。因此，賦存于可溶巖石中的地下水分布與流動通常極不均勻。

3.包氣帶和飽水帶

地表以下一定深度，巖石中的空隙被重力水所充滿，形成地下水面。地表與潛 水面之間的地帶稱為包氣帶;地下水面以下，土層或巖層的空隙全部被水充滿的地帶稱為飽水帶(圖3-19)。在包氣帶中，空隙壁面吸附有結合水，細小空隙中含有毛細水，未被液態水占據的空隙包含空氣及氣態水，空隙中的水超過吸附力和毛細 力所能支持的量時，空隙中的水便以過重力水的形式向下運動。上述以各種形式存 在于包氣帶中的水統稱為包氣帶水。包氣帶水來源于大氣降水的入滲，地表水體的滲漏，由地下水面通過毛細上升輸送的水，以及地下水蒸發形成的氣態水

4.含水層、隔水層與弱透水層

巖石中含有各種狀態的地下水，由于各類巖石的水力性質不同，可將各類巖石層劃分為含水層、隔水層和弱透水層。

含水層：指能夠給出并透過相當數量重力水的巖層或土層。構成含水層的條件，一是巖石中要有空隙存在，并充滿足夠數量的重力水;二是這些重力水能夠在巖石

空隙中自由運動。

含水層一般分為承壓含水層、潛水含水層。承壓含水層是指充滿于上下兩個隔 水層之間的地下水，其承受壓力大于大氣壓力。潛水含水層是指地表以下，第一個穩定隔水層以上具有自由水面的地下水。在承壓含水層強抽水形成的漏斗區域，或 地形切割嚴重的區域，有時承壓水水頭下降至承壓含水層的隔水頂板之下，這部分 承壓水就變成了無壓水，通常將這樣的含水層稱為無壓一承壓含水層。

隔水層：指不能給出并透過水的巖層、土層，如黏土、致密的巖層等。

含水層和隔水層是相對概念，有些巖層也給出與透過一定數量的水，介于含水 層與隔水層之間，于是有人提出了弱透水層(弱含水層)的概念。

弱透水層(弱含水層)：所謂弱透水層是指那些滲透性相當差的巖層，在一般的供排水中它們所能提供的水量微不足道，似乎可以看作隔水層;但是，在發生越流時，由于驅動水流的水力梯度大且發生滲透的過水斷面很大(等于弱透水層分布 范圍)，因此，相鄰含水層通過弱透水層交換的水量相當大，這時把它稱作隔水層就不合適了。松散沉積物中的黏性土，堅硬基巖中裂隙稀少而狹小的巖層(如砂質頁巖、泥質粉砂巖等)都可以歸入弱透水層之列。

嚴格地說，自然界中并不存在絕對不發生滲透的巖層，只不過某些巖層(如缺少裂隙的致密結晶巖)的滲透性特別低罷了。從這個角度說，巖層之是否透水(即 地下水在其中是否發生具有實際意義的運移)還取決于時間尺度。當我們所研究的某些水文地質過程涉及的時間尺度相當長時，任何巖層都可視為可滲透的。諾曼與 威瑟斯龐(Neuman and Witherspoon, 1969)曾經指出，有5個含水層被4個弱透 水層所阻隔，當在含水層3中抽水時，短期內相鄰的含水層2與4的水位均未變動 (圖3-20)。圖中所示a的范圍構成一個有水力聯系的單元。但當抽水持續時，最終影響將波及圖中b所示范圍，這時5個含水層與4個弱透水層構成一個發生統一水力聯系的單元。這個例子雖然涉及的是弱透水層，但對典型的隔水層同樣適用。

1. 地下水形成條件

指參與現代水循環的地下水補給、徑流、排泄條件而言，不涉及討論地下水首 次形成的地下水起源問題。地下水的形成必須具備兩個條件，一是有水分來源，二是要有貯存水的空間。它們均直接或間接受氣象、水文、地質、地貌和人類活動的 影響。

(1) 自然地理條件。氣象、水文、地質、地貌等對地下水影響最為顯著。大氣 降水是地下水的主要補給來源，降水的多寡直接影響到一個地區地下水的豐富程度。在濕潤地區，降雨量大，地表水豐富，對地下水的補給量也大，一般地下水也 比較豐富;在于旱地區，降雨量小，地表水貧乏，對地下水的補給有限，地下水量 一般較小。另外，干旱地區蒸發強烈，淺層地下水濃縮，再加上補給少，循環差， 多形成高礦化度的地下水。

地表水與地下水同處于自然界的水循環中，并且互相轉化，兩者有著密切的聯系。

除了降水對地下水的補給外，地表水對地下水也能起到補給作用，但主要集中在地表水分布區，如河流沿岸、湖泊的周邊。所以有地表水的地區地下水既可得到 降水補給，又可得到地表水補給，所以水量比較豐富，水質一般也好。

在不同的地形地貌條件下，形成的地下水存在很大差異。

地形平坦的平原和盆地區，松散沉積物厚，地面坡度小，降水形成的地表徑流 流速慢，易于滲入地下，補給地下水，特別是降水多的沿海地帶和南方，平原和盆 地中地下水廣而豐富。

在沙漠地區盡管地面物質粗糙，水分易于下滲，但因為氣候干旱，降水少，地 下水很難得到補給，許多巖層是能透水而不含水的干巖層。

黃土高原，組成物質較細，且地面切割劇烈，不利于地下水的形成，又加上位 于干旱半干旱氣候區，地下水貧乏，是中國有名的貧水區。

山區地形陡峻，基巖出露，地下水主要存在于各種巖石的裂隙中，分布不均。由于降水受海拔高度的影響，具有垂直分布規律，在高大山脈分布地區，降水充足, 地表水和地下水均很豐富，特別在干旱地區，這一現象表現更為明顯。位于中國干旱區腹部的祁連山、昆侖山、天山等，山體高大，攔截了大氣中的大量水汽，并有山岳冰川分布，成為干旱區中的“濕島”，為周圍地區提供大量的地表徑流，使位于山前的部分平原具有充足的地表水和地下水資源。

(2)地質條件。影響地下水形成的地質條件，主要是巖石性質和地質構造。巖

石性質決定了地下水的貯存空間，它是地下水形成的先決條件;地質構造則決定了 具有貯水空間的巖石，能否將水儲存住以及儲存水量的多少等特性。

除了一些結晶致密的巖石外，絕大部分巖石都具有一定的空隙。堅硬巖石中地 下水存在于各種內、外動力地質作用形成的裂隙之中，分布極不均勻;松散巖層中，地下水存在于松散巖土顆粒形成的孔隙之中，分布相對較為均勻。在一些構造發育、 斷層分布集中的地區，巖層破碎，各種裂隙密布，地下水以脈狀、帶狀集中分布在 大斷層及其附近。在構造盆地，由于基底是盆地式構造，其上往往沉積了巨厚的第四紀松散沉積物，再加上良好的匯水條件，多形成良好的承壓含水層，蘊藏著豐富 的自流水。

(1) 人類活動對地下水的影響。隨著社會的發展，人類對水資源的需求越來越大。統計資料表明，水資源的需求量是與社會進步和生活水平的提高成正比。美國、 英國等發達國家的人平均年用水量遠高于發展中國家。近年來，人類活動對地下水 的影響范圍和強度都在不斷加強，人類對地下水的幵釆量不斷增加，導致地下水位下降，引起一些大中城市地面沉降;沿海地區海水入侵地下水含水層;內陸平原地 下水位下降，地表植被衰退，土地荒漠化等。人類為調節徑流，大力興修水利，改 變了地下水的補給、徑流和排泄條件，破壞了天然狀態下的地下水平衡，如措施不當，則會產生土壤次生鹽潰化，破壞生態平衡，促使環境惡化。此外，人類生產和 生活排放的污水和廢料，進入地下含水層，造成地下水污染。

人類采取有計劃的措施對地下水進行合理而科學的開發和保護，則對促進地下 水的循環，改善地下水條件非常有益。如在一些引客水灌區，適當控制地表水灌溉量，增加地下水開釆，可降低地下水位，防治土壤鹽堿化。在一些因開釆過量而導 致地下水位大幅度下降，引起地面沉降的城市，采用人工回灌方法，可提高地下水 水位，控制地面沉降。在一些地質條件合適的地方，可將地表水引入地下，將水貯存在地下含水層中，增加地下水水量，形成“地下水庫”，在需要時抽取引用。

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（責任編輯：中大編輯）

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