影响地下水形成的气象、水文因素

  除了埋藏很深的古代封存水外，一般的地下水都参与现代水循环。因此，地下水的补给量、储存量与排泄量，以及地下水质的好坏，在很大程度上与当地的气象、水文因素密切相关。对地下水发生显著影响的气象、水文因素主要是降水，蒸发与水文网的分布。

 

  地下水的水质

 

  ⑴地下水的物理性质

 

  ①地下水的比重：地下水的比重决定于所含溶解盐分的含量，地下淡水的比重一般来说与化学纯水相同，其数值为1。溶解盐分含量很高的盐卤水，其比重均大于1。

 

  ②地下水的温度：地下水的温度与地下水的埋藏深度有关。浅埋的地下水温度受气温的影响，具有昼夜和季节变化的特点。温度有昼夜变化的地下水埋深在3一5米以内，即在日常温带以上；温度具有年变化特点的地下水埋深一般在50米以内，即在年常温带以上。年常温带以下的地下水温度则随深度的增加而升高，受地热增温率(温度每升高1时所需要增加的深度)控制。地壳的平均地热增温率为30～33米/，各地由于地质条件不同，地热增温率也不相同，在有地热异常存在的地区，地下水的温度则遵从地热增温率，而受异常热源的控制。根据地下水的温度可把地下水分为低于0的过冷水；0～20的冷水；20～42的温水；42～100的热水和大于100的过热水。

 

  ③地下水的颜色：地下水的颜色取决于它的化学成分与悬浮物。常见的地下水是无色的，但含硫化氢气体时，地下水就呈翠绿色，亚铁含量较高时呈灰蓝色，含锰的化合物时呈暗红色，含有较多氧化铁时则呈红色，含腐植质的沼泽水常呈黄褐色。这些化学成分的含量较低时，并不影响地下水的颜色。

 

  ④地下水的气味与口味：地下水一般是无气味无口味的，但有时也具有强度不同的气味，如地下水中富含硫化氢时则有强烈的臭鸡蛋味等。当地下水中某些离子含量增高时，则出现不同的味道(口味)。例如，富含氯化钠的地下水具咸味，富含氯化镁与硫酸镁时具苦味，富含硫酸钠的具涩味，含大量有机质的具甜味等。所以地下水的味道也与其化学成分有关。

 

  ⑤地下水的导电性：地下水的导电性取决于所含电解质的数量与性质，通常和水的含盐量有直接的关系。因为离子含量越多，离子价则越高，所以水的导电性也就越强。如高矿化度的咸水与低矿化度的淡水相比较，其导电性就大得多。

 

  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。仅当地下水与放射性矿床或放射性异常有关时，地下水才出现一定的放射性。

 

  ⑵地下水的化学成分

 

  ①地下水的主要化学成分:地下水不是化学纯水，它的化学成分很复杂，可以从中找到很多人所共知的元素，这些元素成分以离子、气体、分子和胶体状态存在。地下水中所含的化学成分及其富集情况，与这些元素成分的溶解度有直接的关系。例如，在地壳中分布最广的氧、钙、镁、钾、钠等在地下水中是常见的，而硅、铁等虽在地壳中有很广的分布，但其溶解度较低，在地下水中就不多见。氯在地壳中分布虽少，但在地下水中却常常富集起来，形成氯化物水型就是由它的溶解度决定的。地下水中分布最多的离子有CI－、SO42－、HCO32 一、Na＋、K＋、Ca22＋、及Mg2 + 。其次有H＋、NH4＋、Fe2 +、Fe3 +、Mn2 +、OH－、、NO3－、CO32－、及PO43－。以未离解(化合)的分子状态存在的有Fe 203、AI2O3、及H2SiO3等。地下水中常见的溶解气体成分为CO2、O2、N2、CH4、H2S、H2及Rn等。

 

  ②地下水的酸碱度(pH)：地下水的酸碱度是用氢离子浓度的对数值来表示的，即pH=-log[H＋]。在纯水中氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等，水呈中性反应。当水中H+浓度大于OH一浓度时，水呈酸性反应。而当水中H+浓度小于OH一浓度时，水则呈碱性反应。即[H＋]=10-7]时，pH=7，水呈中性。当[H＋] ＞10-7]时，pH＜7时，水呈酸性，当[H ＋ ] ＜10-7]时，pH＞7时，水呈碱性，通常根据pH值把地下水分为强 酸性(pH <5)、弱酸性(pH =5～7)、中性(pH = 7)、弱碱性( pH = 7～9)和强碱性(pH>9)五种。大多数地下水呈弱碱性反应，在硫化物矿床与煤田地区则见有酸性反应的水。

 

  ③地下水的硬度：地下水的硬度由水中的钙、镁离子构成。用每升水中钙、镁离子之和的毫克当量数来表示。我国一般采用德国度H°来表示，1德国度相当于1升水中含有10毫克的CaO或7.2毫克的MgO。1毫克当量硬度等于2.804德国度。即：H°＜4.2°为极软水；H°=4.2°～8.4°为软水；H°=8.4°～16.8°为微硬水H°=16.8～25.2°为硬水；H°＞25.2°为极硬水。

 

  ④地下水的总矿化度：地下水中所含离子、分子等盐类成分的总量称为总矿化度，用克/升来表示。总矿化度是评价地下水质的主要标志。根据它的大小，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)、盐水(10～50克/升)和卤水(>50克/升)五种。测定地下水总矿化度的方法是在110°C温度下把水蒸干，所得的干涸残余物(干残渣)的数量即是总矿化度值。

 

  ⑤地下水的侵蚀性：:地下水的侵蚀性主要是指对金属、混凝土等的侵蚀能力。当水的pH值低，水中含有溶解氧、游离硫酸、H2S、CO2及其他重金属硫酸盐时，即对金属产生强烈的侵蚀破坏作用。金属铁管受到侵蚀破坏，是由于铁臵换了水中的氢离子而引起的。地下水能够破坏混凝土，是因为具有侵蚀性的地下水能溶解和溶滤混凝土的某些成分，并在其中形成一些新化合物，一般分为碳酸侵蚀性(分解侵蚀性)、溶滤侵蚀性、硫酸浸蚀性(结晶侵蚀性)和镁侵蚀性四种。碳酸侵蚀性取决于水中侵蚀性CO2的含量，由于地下水中有游离的CO2存在，当与碳酸盐类接触时，如果游离CO2超过了化学反应平衡状态的含量时，就成为侵蚀性CO2并使碳酸盐发生溶解，于是就具有侵蚀性。溶滤侵蚀是由于碳酸钙溶解，并从混凝土内溶滤出氢氧化钙而产生的。当地下水中不存在侵蚀性CO2时，也可在HCO32－含量很少的情况下通过溶滤侵蚀作用破坏混凝土。硫酸侵蚀性是当SO42－含量高的地下水接触碳酸盐类时发生的一种侵蚀。它是由于SO42－与碳酸盐类中的一些组分产生化学作用而形成一种含有水硫酸盐的结晶使体积膨胀而发生的侵蚀破坏。例如在生成CaSO4〃2H2O时，其体积增大一倍；在生成MgSO4〃7H2O时，共体积增大约4倍。一般当水中CI－含量<10OD毫克/升、SO42－含量超过250毫克/升时，这种地下水就开始有了侵蚀性。镁侵蚀性是在水中含有大量镁离子时产生的。当它与混凝土接触时，表现为水中的MgCI2与混凝土中结晶的Ca(OH)2起交替反应而生成Mg(OH)2和易溶于水的CaCI2:而破坏了混凝土。