固态水（地下水基础知识）地下水(groundwater)，是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准《水文地质术语》(gb/t14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。
下面，随小编一起轻松愉快去了解地下水来源、分类、特点、隔层水和含水层！受益匪浅！
一、地下水的来源和赋存形式
|一、地下水的来源
1.渗入水
2.沉积水
3.再生水
4.初生水
5.有机成因水
|二、岩石中的孔隙和水分
1.岩石中的孔隙：孔隙、裂隙和溶孔
2.有关孔隙度的几个基本概念
孔隙：组成松散岩石颗粒或颗粒集合体之间的间隙；
裂隙：应力作用下坚硬岩石破裂变形产生的。可分为成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙；
溶孔（洞）：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞；
孔隙度φ：某一体积v岩石中孔隙体积vn所占比例
φ=vn/v
裂隙率kr：裂隙体积vr与包括裂隙在内的岩石体积v的比值
kr=vr/v
熔岩率k：溶洞的体积vk与岩石总体积v的比值
k=vk/v
3.影响孔隙度大小的因素
颗粒的排列方式：立方体排列紧密，孔隙度大；四面体排列，松散，孔隙度大;
颗粒分选程度：分选好，孔隙度大；分选差，颗粒大小悬殊，细小颗粒充填于粗大颗粒之间，孔隙度降低;
颗粒形状：颗粒形状不规则--排列松散--孔隙度大粘性土的结构和次生孔隙：带电粘粒--聚合--结构孔隙--孔隙度增大--次生孔隙（虫洞、根孔、干裂缝）发育--孔隙度增大。
孔隙的特点
4.岩石中的各种裂隙
1-分选良好，排列酥松的砂；2-分选良好，排列紧密的砂；3-分选不良的，排列紧密的砂；4-经过部分胶结的砂岩；5-具有结构性孔隙的黏土；6-经过压缩的黏土；7-具有裂隙的岩石；8-具有溶的可溶岩
|三、岩石中水存在的形式
1.气态水：以水蒸气的形式储存在地下的水；
2.固态水：指岩石中温度在0℃以下的重力水。即以冰的形态出现的重力水，常分布在季节性和永久性结冰的地区；
3.结合水：指受固体表面的引力大于水分子自身重力，束缚于固态表面，不能在自身重力影响想运动的那部分水。
强结合水：以单独的水分子状包围在岩石颗粒表面的水。
特点：
a.水分子排列紧密，不能流动；
b.密度大，2.0,在零下78℃时尚不能结冰；
c.没有溶解能力，不能溶解盐类；
d.不受重力作用，不传递导静水压力，不导电；
e.很难用机械的方法把它与颗粒分开，只有当空气中饱和差很大或105℃才能将他们分开；
f.具有极大的粘滞性和弹性。
弱结合水（薄膜水）：结合水的外层，由于分子力而粘附在岩土颗粒上的水。在饱水带中，能传递静水压力，静水压力大于结合水的抗剪强度时能够运移。
特点：
a.水分子排列不如结合水规则和紧密，水分子离岩石颗粒表面越远，结合力越小；
b.外层被植物吸收利用；
c.不受重力支配，不能导电、不能传递静水压力；
d.密度和普通水差不多，具有极大的粘滞性；
e.有较低的溶解岩能力。
4.重力水（自由水）：在重力作用下能自由运动的地下水称为重力水。
特点：内层重力--层流运动--外层重力水--易转为紊流运动
5.毛细水：在岩石毛细孔隙中或孔道狭窄部分的水。
毛细水类型：
支持毛细水：地下水面支持下存在的（附着水面上的），随地下水升降而升降；
悬挂毛细水：是细粒层次与粗粒层次交互成层时，在一定条件下，由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层中保留下的与地下水面不相连接的毛细水；
支持毛细水和悬挂毛细水
孔角毛细水：是悬留于包气带中颗粒接触点上毛细水。
6.岩石骨架中的水：保存于矿物结晶格架中，已成为矿物组成部分的水。
岩石骨架中的水分类：
结晶水：当矿物中的水组成比例固定不对称结晶水。
如石膏（
)、芒硝(
);
费石水：当所含水比例可变且易脱出时称费石水。
如蛋白质（
）、方沸石(
);
结构水：以oh或h的形成参与矿物组合，彼此结合紧密。只有当矿物结构破坏后，并加热到400℃至500℃时才能分离出来的，这种水成为结构水。如水铝石（
）、白云母（
）。
|四、与水分的储存和运移有关的岩石性质
1.基本概念
容水度：指岩石完全饱水时，所容纳的最大的水体积与岩石总体积比值。一般说来容水数值上与孔隙度相当。孔隙体积的多少可用孔隙来表示;
重量含水量（wg）：指松散岩石孔隙中所含水的重量（gw）与干燥岩石重量（gs）的比值。wg=gw/gs*100%;
体积含水量（wv）：指含水的体积（vw）与包括孔隙在内的岩石体积（v）比值。wv=vw/v*100%;
持水度（wn）：指饱和岩石在重力作用下释水后，岩石中保持的水的体积与岩石体积之比。wn=岩石保持水的体积（vr）/岩石的总体积（v）*100%;
给水度：指地下水位下降一个深度，单位水平面积岩石柱体在重力作用下释放的水的体积。
2.影响岩石给水度的因素：
水位下降速率大--给水度小（释水滞后效应）
3.影响岩石透水度的因素：
决定透水性好坏的主要因素是空隙大小，空隙直径愈小，透水性愈差。
当孔隙直径小于两倍结合水厚度时，在寻常条件下就不透水。
只有在孔隙大小相等的前提下，孔隙度才对岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。
二、地下水及其分类
|一、基本概念
1.广义地下水：赋存于地面以下岩石孔隙中的水；
2.狭义地下水：赋存于饱水带岩石孔隙中的水；
3.地下水埋藏条件：含水岩层在地质剖面中所处的部位及受隔水层限制的情况下。
|二、地下水分类
1.按埋藏条件可分：
上层滞水
潜水
承压水（层间水）
三、包气带、饱水带、含水层与隔水层
|一．基本概念
1.包气带：地下水面以上，分为土壤水带、中间带和毛细水带；
2.饱水带：地下水面以下；
3.含水层：起着阻隔水透过作用的细小的岩层，称为隔水层；孔隙细小的岩层（如致密黏土、页岩）含的几乎是结合水，结合水在寻常条件下是不能移动吃的，这类岩层。
4.隔水层：一起着阻隔水透过作用的细小的岩层，称为隔水层。空隙细小的岩层（如致密黏土、页岩）含的几乎是结合水，结合水在寻常条件下是不能移动的，这类岩层实际上起着阻隔水透过的作用，所以是隔水层。
|二．含水层类型划分
|三．上层滞水和潜水
1.上层滞水：当包气带中存在局部隔水层时，在局部隔水层上积聚具有自由水面的自由水。
上层滞水、潜水和层间层
1.隔水层；2.透水层；3.饱水部分；4.潜水面；5.层间水测试面；6.泉（上升泉）；7.井水.实线表示井壁不进水；a.上层潜水；b.潜水；c.层间水
2.潜水：饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水称为潜水。潜水没有隔水顶板，或只有局部的隔水顶板。
3.潜水面：潜水的水面为自由水面，称为潜水面。
从潜水面到隔水底版的距离为潜水含水层厚度（h）;
潜水面到隔水底板的距离为潜水含水层厚度（t）。
潜水流动方向：潜水通常在重力作用下由水头高的地方向水头低的地方径流；
1.砂；2.含水砂；3.黏土；4.泉；h.潜水厚度；aa.潜水面；bb.隔水底板
4.潜水的排泄方式
径流排泄：径流到适当地形处，以泉、渗流等形式泄出地表或汇入地表水。
蒸发排泄：通过包气带入大气。
5.潜水面的变化
潜水直接通过包气带与大气圈及地表水圈发生联系。所以气象、水文因素的变动对它的影响比较明显。
丰水季节（年份）：补给量>排泄量，则潜水面上升，含水厚度上升，埋藏深度变浅；
干旱季节：排泄量>补给量，潜水面下降，含水层厚度变薄，埋藏深度加大。因此，潜水的动态有明显的的季节性的变化。
6.潜水面的形状
可以是水平、倾斜、抛物线或各种形状组合。最常见的潜水面形状为倾斜的曲面。受重力影响，潜水由潜水面高出向低处渗流形成“潜水流”（或称潜流），向地处的低凹地区（如河谷、冲沟）等排泄。
7.潜水面的表示方法
剖面图：按一定比例，在有代表性的剖面线上绘制的水文地质剖面图，其中，应表示出潜水位、含水层、隔水层厚度、岩性及其变化等。
根据等水头线图求潜水流向及水力梯度
1.砂；2.含水砂；3.黏土；4.泉；h.潜水厚度；aa.潜水面；bb.隔水底板
平面图：即潜水势（头）和潜水等水势（头）线图
潜水等水势（头）线图的用途：
a.确定潜水流向
b.确定水力坡度
水力坡度是指指单位渗透途径（水平距离）上的水头损失。或者说，水力坡度是沿渗透途径的水头降与渗透途径长度的比值：i=h/i
i--水力坡度，无因次量
h--渗透途径上两点的水位差（或落差）
i--渗透途径上两点的水平距离
8.潜水流量和流速的测定
自然界中潜水运动缓慢，一般作层流运动，其运动规律服从达西定律，即潜水的运动速度与水力坡度成正比。
v=ik
v--渗流速度，cm/s或m/d
i--水力坡度，无因次量
k--渗透系数，cm/s或m/d
渗透系数取决于岩性、流体性质（密度、粘度）、外界条件（温度、压力）
|四、层间水（承压水）
1.隔水层；2.含水层；3.地下水测试面；4.地下水流向；5.泉（上升泉）;6.钻孔（虚线部分为进水部分）7.自喷孔；8.大气降水补给；h.与含水层顶面压力相当的高度；m.含水层
1.层间水（承压水）
特点：
有稳定的隔水顶板和底板，没有自由水面，水体承受净水压力；
与外界联系较差，水位、水量、水质等受气候因素的影响较小，富水性好的承压含水是理想的供水水源；
具有补给区、承压企业区和排泄区；
地下水体充满整个含水层，否则是潜水。
2.最适宜形成承压水的两种地质构造
向斜盆地
单斜地层
a.透水层和隔水层相间分布的承压斜地
b.含水层发生变相或尖灭形成的承压斜地
c.含水层被断层所阻形成承压斜地
d.侵入体阻截承压斜地
3.水头
正水头：测压水位高于该点的地形高层；
负水头：测压水位低于该点的地形高层。
