地下水水文地质调查与评价

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1、第二篇地下水水文地质调查与评价第一章地下水概论第一节自然界水循环与水的分布一自然界的水循环在自然界中水以固态液态气态分布在地球表面水体海洋湖泊河流沼泽冰川和大气圈大气水岩石圈土壤水地下水生物圈中由此组成了一个有机的相互联系的水圈自然界中的水并不是静止的在太阳辐射和重力的作用下不断地运动各种形态的水相互变换构成了如图11所示的水循环图11全球水循环示意图103海洋中的水分蒸发为水汽进入大气圈经过岩石圈表层以及生物圈再返回水圈如此循环不一水循环上限大致可达地面以上16km的高度即大气对流层下限可达到地面以下平均2km左右深度即地壳中空隙比较发育的部分海洋表面从

2、太阳获得能量水分通过蒸发逸入大气并通过大气环流扩散到海洋和陆地上空在一定条件下凝结并以降水形式回归到地球表面在陆地表面因降水产生径流或直接从地表汇流回归入海或通过地表层的蓄滞但最后回归入海这样就形成水在海洋和陆地间的循环运动通常把这种海陆之间的水循环称为大循环此外由海洋蒸发的水汽在空中凝结后直接又以降水的形式回落到海洋这种水循环称为海洋小循环还有在陆面上的部分降水在陆地表面形成水体以及植物截留通过土壤以及植被的蒸腾使陆地上的水分直接返回大气凝结后以降水的形式返回陆面这种水循环称为陆地小循环地表层蓄滞的那部分水运动过程十分复杂或直接流入海洋或在流动过程中再成

3、为地表水然后返回海洋也可能由一个地下水体转移到另一个地下水体中或在流动过程中多次地由地下水体转为地表水体以及由地表水体转入地下水体最终返回海洋3根据联合国1978年的统计资料参与全球动态平衡的循环水量为577万亿m仅占全球水储量的0.049﹪在水循环的过程中大气中的水汽主要来源于海洋的蒸发来自海洋的水汽约有15﹪被大气环流输送到陆地上空这些水汽形成陆地上降水量的89﹪另外11﹪的陆地上降水量来自陆地本身的蒸发所产生的水汽表11表11全球水循环状况3水量万亿m2分区面积万km降水径流蒸发世界海洋3610045847505世界陆地149001194772全球5

4、1000577577参与循环的水无论从地球表面到大气从海洋到陆地或从陆地到海洋都在经常不断地更替和净化自身地球上各类水体由于其储存条件的差异更替周期具有很大的差别表12列出了各种不同水体的更替刷期表12各种水体的更替周期104所谓更替周期指补给停止的条件下各类水从水体中排干所需要的时间一般可按下式进行估算式中T水的更替周期3qt单位时间内水体中参与循环的水量L3Qt某一时刻水体中储存的水量L/a33如大气水的储量为12.9万亿m全球从水面和地面平均每年有577万亿m的水蒸发到大气中由此大气水的平均更替周期为T=12.9/5773658d其他水体更替周期的估

5、算方式大体相同估算结果列在表12中由表12可见冰川深层地下水和海洋水的更替周期很长一般都在千年以上河水更替周期较短平均16d左右在各种水体中以大气水河川水和土壤水最为活跃因此在开发利用水资源过程中应该充分考虑不同水体的更替周期和活跃程度做到水资源的合理开发防止由于更替周期长或补给不及时造成水资源的枯竭二自然界的水量分布水圈中的水绝大部分以液态形式存在地壳表面低洼的海洋中海洋大致覆盖地球表面的71﹪其水量占地球总水储量的96.54﹪陆地面积占地球表面积的29﹪而水量仅占地球总水储量的3.46﹪陆地上的水大部分以固态形式存在于地球的南北两极及陆地的高山上或仍以

6、液态形式存储在地壳陆地部分上层即地下水或储存在陆地表面水体如河流湖泊等之中即陆面水在围绕地球的大气层中仍有部分的气态水即以水汽形式存在的大气水以及地球上一切动植物体内作为其组成部分存在的生物水根据联合国1977年的资料各部分的储量情况见表13如表13中所示地球水圈中水的总储量3为1385984.6万亿m即为存在于地球上各种介质中的总水量一般认为在一定历史时期内这个量不会变化但在各种介质中的水量在各年间会有一些变化即在分配上的变化因此表13中的数据被认为是一种多年平均的情况变化的原因就是因为存在着全球的水循环因各年气候条件不同在每年的水循环过程中降水径流和蒸

7、发各项的数值也会有一些变化地球上水的储量是巨大的但绝大部分还不能作为水资源供人类利用可供人类利用的淡水资源在数量上是极为有限的而且分布也极不均匀表14表示世界各大洲水资源分布状况由表14可见世界上水资源最丰富的大洲是南美洲其中尤以赤道地区水资源最为丰富相反热带和亚热带地区差不多只有陆地水资源总量的1﹪西伯利亚和加拿大北部地区因人口稀少故年人均值相当高澳大利亚的水资源并不丰富总量不多就各大洲的水资源相比较而言欧洲稳定的淡水量占其全部水量的43﹪非洲占45105﹪北美洲占40﹪南美洲占38﹪澳大利亚和大洋洲占25﹪表13地球水的储量表14世界各大洲水资源分布状

8、况106第二节地下水的类型及其特征赋存并运移于地表之下的岩石和土壤