地下水物理性质与化学成分.ppt

第二章 地下水的物理性质及化学成分 第一节 地下水的物理性质 一、地下水的温度 水温变化范围可达100℃以上。在寒带和多年积雪地带，浅层的地下水温可低达-5℃以下；在温带和亚热带的平原、丘陵区浅层地下水的年平均温度一般接近于当地年平均气温；在火山活动地区及地壳深处，地下水的温度很高，可超过100℃。如我国广东丰良地区在地下800m深处，打出了103.5℃的热水。 地下水温度的差异主要取决于地下水埋藏的地温条件。 按地温的分布状态分三带：变温带、常温带、增温带 1）变温带 位于地壳的最表层，其温度变化受太阳辐射热的控制。 本带厚度各地不一，从十几米到几十米变化，一般为15～20m。 特点具周期性变化：如昼夜变化、年变化及多年变化等。其温度的变化幅度随深度的增加而递减。此带地下水的温度具有周期性日变化和季节变化的特点。 2）常温带 指地温的年变化幅度＜0.1℃的地带。 一般年常温带的温度略高于当地年平均气温，在相当于海平面的地区约高0.8℃，在海拔200～500m的地区约高1～2℃。年常温带实质上是太阳辐射热与地球内热共同影响的热平均带。此带地下水的温度表现为周期性年变化的特点，地下水温度与当地年平均气温相近，水温变化幅度一般不超过1℃。 深度与地表温度的年变化幅度、岩石及土壤的物理性质、水文地质条件等因素有关。 3）增温带 温度受地球内热的影响。—般地，水温随深度增加而增高。 计算：水温根据地温梯度、年常温带深度及当地年平均气温，概算： （2-1） 式中 TH —H深度处地下水的温度，℃； t—当地年平均气温，℃； G—地温梯度，℃/100m。一般值为1.5～4℃/100m； H—地下水循环深度，m； h—年常温带的深度，m。 可反求出地下水循环的深度。 地温梯度随地区地质条件的不同而不同，如淮南煤田潘集井田、邯邢煤田的梧东井田以及平顶山煤田等，经大量钻孔证实，背斜轴部地温往往高于两翼。如平顶山煤田在背斜轴部的平均地温梯度为5～6℃/100m，向两翼逐渐降低；梧东井田断层上盘温度低于断层下盘，其地温值受到断层面的控制。不同地区的地温梯度变化于0.6～10℃/100m之间。 地下水的温度对地下水的化学成分有很大影响。水温增高，化学反应速度和溶解度也增高。如水温增高10℃时，水分子的扩散速度约增加20％，化学反应速度增加2～3倍。一般盐类在水中的溶解度随温度的增高而增大。 二、地下水的颜色 地下水一般是无色的 三、地下水的透明度 常见的地下水一般是透明的 透明度取决于:固体与胶体悬浮物的含量。 按透明度地下水分 四、地下水的嗅（气味）一般地下水是无嗅的 五、地下水的味（味道） 水中含盐分（各种物质，矿化度） 过低时水淡而无味， 过多时水不适口。 六、地下水的比重 地下水的比重近于1：取决于水中所含盐分的多少。当水中溶解了较多的盐分时，比重可达1.2～1.3。 地下水的导电性及放射性： 导电性取决于含电解质的数量与性质（即各种离子的含量与离子价），离子含量越多，离子价越高，则水的导电性就越强。 放射性取决于其中放射性物质的含量，地下水不同程度上或多或少地都具有放射性，但其含量一般极微，循环于放射性矿床的地下水其放射性相应增强。 （一）地下水中的主要离子成分 Cl-、SO42-、HCO3-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+这七种，占绝对优势 其决定地下水化学成分的基本类型和特点。 1.氯离子（Cl-） 分布很广，含量变化大，数mg/L至数百mg/L。 源于岩盐矿床和其它含氯化物的沉积岩的溶解， 其次来源于岩浆岩的一些含氯矿物如氯磷灰石（Ca5(PO4)3Cl）、方钠石（NaAISiO4NaCl）等矿物的风化溶滤。 此外废水、污水的渗入， 动物排泄物和动物尸体腐烂 一般在居民点、工业区及其附近，地下水中Cl-含量往往相应增高。 3.重碳酸根离子（HCO3-） HCO3-分布广，含量不高，一般＜1g/L。HCO3-是低盐量地下水的主要成分。 来源:碳酸盐类如石灰岩、白云岩或泥灰岩的溶解： CaCO 3 + H2O + CO 2 →Ca2+ +2HCO3- CaMg（CO3）2 +2H2O +2CO 2 →Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3- 阴离子中，由于氯化物的溶解度大，CI-含量随地下水中含盐量的增加而增大；而碳酸盐的溶解度很低，只有当水中存在CO2时才较易溶于水，所以HCO3-的含量一般不高。基于这个原因，常常将Cl-、HCO3-作为地下水含盐量多寡的标志。以Cl- 为主要成分的地下水，其含盐量较高，为