影響地下水形成的氣象、水文因素

  除了埋藏很深的古代封存水外，一般的地下水都參與現代水循環(huán)。因此，地下水的補給量、儲存量與排泄量，以及地下水質(zhì)的好壞，在很大程度上與當地的氣象、水文因素密切相關(guān)。對地下水發(fā)生顯著(zhù)影響的氣象、水文因素主要是降水，蒸發(fā)與水文網(wǎng)的分布。

 

  地下水的水質(zhì)

 

  ⑴地下水的物理性質(zhì)

 

  ①地下水的比重：地下水的比重決定于所含溶解鹽分的含量，地下淡水的比重一般來(lái)說(shuō)與化學(xué)純水相同，其數值為1。溶解鹽分含量很高的鹽鹵水，其比重均大于1。

 

  ②地下水的溫度：地下水的溫度與地下水的埋藏深度有關(guān)。淺埋的地下水溫度受氣溫的影響，具有晝夜和季節變化的特點(diǎn)。溫度有晝夜變化的地下水埋深在3一5米以?xún)?，即在日常溫帶以上；溫度具有年變化特點(diǎn)的地下水埋深一般在50米以?xún)?，即在年常溫帶以上。年常溫帶以下的地下水溫度則隨深度的增加而升高，受地熱增溫率(溫度每升高1時(shí)所需要增加的深度)控制。地殼的平均地熱增溫率為30～33米/，各地由于地質(zhì)條件不同，地熱增溫率也不相同，在有地熱異常存在的地區，地下水的溫度則遵從地熱增溫率，而受異常熱源的控制。根據地下水的溫度可把地下水分為低于0的過(guò)冷水；0～20的冷水；20～42的溫水；42～100的熱水和大于100的過(guò)熱水。

 

  ③地下水的顏色：地下水的顏色取決于它的化學(xué)成分與懸浮物。常見(jiàn)的地下水是無(wú)色的，但含硫化氫氣體時(shí)，地下水就呈翠綠色，亞鐵含量較高時(shí)呈灰藍色，含錳的化合物時(shí)呈暗紅色，含有較多氧化鐵時(shí)則呈紅色，含腐植質(zhì)的沼澤水常呈黃褐色。這些化學(xué)成分的含量較低時(shí)，并不影響地下水的顏色。

 

  ④地下水的氣味與口味：地下水一般是無(wú)氣味無(wú)口味的，但有時(shí)也具有強度不同的氣味，如地下水中富含硫化氫時(shí)則有強烈的臭雞蛋味等。當地下水中某些離子含量增高時(shí)，則出現不同的味道(口味)。例如，富含氯化鈉的地下水具咸味，富含氯化鎂與硫酸鎂時(shí)具苦味，富含硫酸鈉的具澀味，含大量有機質(zhì)的具甜味等。所以地下水的味道也與其化學(xué)成分有關(guān)。

 

  ⑤地下水的導電性：地下水的導電性取決于所含電解質(zhì)的數量與性質(zhì)，通常和水的含鹽量有直接的關(guān)系。因為離子含量越多，離子價(jià)則越高，所以水的導電性也就越強。如高礦化度的咸水與低礦化度的淡水相比較，其導電性就大得多。

 

  ⑥地下水的放射性：地下水在不同程度上或多或少地都具有一定的放射性，但一般地下水的放射性是非常低的。僅當地下水與放射性礦床或放射性異常有關(guān)時(shí)，地下水才出現一定的放射性。

 

  ⑵地下水的化學(xué)成分

 

  ①地下水的主要化學(xué)成分:地下水不是化學(xué)純水，它的化學(xué)成分很復雜，可以從中找到很多人所共知的元素，這些元素成分以離子、氣體、分子和膠體狀態(tài)存在。地下水中所含的化學(xué)成分及其富集情況，與這些元素成分的溶解度有直接的關(guān)系。例如，在地殼中分布最廣的氧、鈣、鎂、鉀、鈉等在地下水中是常見(jiàn)的，而硅、鐵等雖在地殼中有很廣的分布，但其溶解度較低，在地下水中就不多見(jiàn)。氯在地殼中分布雖少，但在地下水中卻常常富集起來(lái)，形成氯化物水型就是由它的溶解度決定的。地下水中分布最多的離子有CI－、SO42－、HCO32 一、Na＋、K＋、Ca22＋、及Mg2 + 。其次有H＋、NH4＋、Fe2 +、Fe3 +、Mn2 +、OH－、、NO3－、CO32－、及PO43－。以未離解(化合)的分子狀態(tài)存在的有Fe 203、AI2O3、及H2SiO3等。地下水中常見(jiàn)的溶解氣體成分為CO2、O2、N2、CH4、H2S、H2及Rn等。

 

  ②地下水的酸堿度(pH)：地下水的酸堿度是用氫離子濃度的對數值來(lái)表示的，即pH=-log[H＋]。在純水中氫離子濃度與氫氧根離子濃度相等，水呈中性反應。當水中H+濃度大于OH一濃度時(shí)，水呈酸性反應。而當水中H+濃度小于OH一濃度時(shí)，水則呈堿性反應。即[H＋]=10-7]時(shí)，pH=7，水呈中性。當[H＋] ＞10-7]時(shí)，pH＜7時(shí)，水呈酸性，當[H ＋ ] ＜10-7]時(shí)，pH＞7時(shí)，水呈堿性，通常根據pH值把地下水分為強 酸性(pH <5)、弱酸性(pH =5～7)、中性(pH = 7)、弱堿性( pH = 7～9)和強堿性(pH>9)五種。大多數地下水呈弱堿性反應，在硫化物礦床與煤田地區則見(jiàn)有酸性反應的水。

 

  ③地下水的硬度：地下水的硬度由水中的鈣、鎂離子構成。用每升水中鈣、鎂離子之和的毫克當量數來(lái)表示。我國一般采用德國度H°來(lái)表示，1德國度相當于1升水中含有10毫克的CaO或7.2毫克的MgO。1毫克當量硬度等于2.804德國度。即：H°＜4.2°為極軟水；H°=4.2°～8.4°為軟水；H°=8.4°～16.8°為微硬水H°=16.8～25.2°為硬水；H°＞25.2°為極硬水。

 

  ④地下水的總礦化度：地下水中所含離子、分子等鹽類(lèi)成分的總量稱(chēng)為總礦化度，用克/升來(lái)表示?？偟V化度是評價(jià)地下水質(zhì)的主要標志。根據它的大小，可以把地下水分成淡水(<1克/升)、微咸水(1～3克/升)、咸水(3～10}克/升)、鹽水(10～50克/升)和鹵水(>50克/升)五種。測定地下水總礦化度的方法是在110°C溫度下把水蒸干，所得的干涸殘余物(干殘渣)的數量即是總礦化度值。

 

  ⑤地下水的侵蝕性：:地下水的侵蝕性主要是指對金屬、混凝土等的侵蝕能力。當水的pH值低，水中含有溶解氧、游離硫酸、H2S、CO2及其他重金屬硫酸鹽時(shí)，即對金屬產(chǎn)生強烈的侵蝕破壞作用。金屬鐵管受到侵蝕破壞，是由于鐵臵換了水中的氫離子而引起的。地下水能夠破壞混凝土，是因為具有侵蝕性的地下水能溶解和溶濾混凝土的某些成分，并在其中形成一些新化合物，一般分為碳酸侵蝕性(分解侵蝕性)、溶濾侵蝕性、硫酸浸蝕性(結晶侵蝕性)和鎂侵蝕性四種。碳酸侵蝕性取決于水中侵蝕性CO2的含量，由于地下水中有游離的CO2存在，當與碳酸鹽類(lèi)接觸時(shí)，如果游離CO2超過(guò)了化學(xué)反應平衡狀態(tài)的含量時(shí)，就成為侵蝕性CO2并使碳酸鹽發(fā)生溶解，于是就具有侵蝕性。溶濾侵蝕是由于碳酸鈣溶解，并從混凝土內溶濾出氫氧化鈣而產(chǎn)生的。當地下水中不存在侵蝕性CO2時(shí)，也可在HCO32－含量很少的情況下通過(guò)溶濾侵蝕作用破壞混凝土。硫酸侵蝕性是當SO42－含量高的地下水接觸碳酸鹽類(lèi)時(shí)發(fā)生的一種侵蝕。它是由于SO42－與碳酸鹽類(lèi)中的一些組分產(chǎn)生化學(xué)作用而形成一種含有水硫酸鹽的結晶使體積膨脹而發(fā)生的侵蝕破壞。例如在生成CaSO4〃2H2O時(shí)，其體積增大一倍；在生成MgSO4〃7H2O時(shí)，共體積增大約4倍。一般當水中CI－含量<10OD毫克/升、SO42－含量超過(guò)250毫克/升時(shí)，這種地下水就開(kāi)始有了侵蝕性。鎂侵蝕性是在水中含有大量鎂離子時(shí)產(chǎn)生的。當它與混凝土接觸時(shí)，表現為水中的MgCI2與混凝土中結晶的Ca(OH)2起交替反應而生成Mg(OH)2和易溶于水的CaCI2:而破壞了混凝土。