地下水是指广泛埋藏在地表以下的各种状态的水。
大气降水降落到地表后,其中一部分下渗到松散堆积物中、岩层裂缝中与洞穴中,并在其中储存起来,成为地下水。
1.隐藏在地下的水流
地下水主要来源于大气降水,因此地下水量的多少、地下水位高低的变化主要与大气降水量及其变化有重要的联系。
我国西部内陆干旱地区山前地带也埋藏有地下水,这是由于附近高山冰川积雪夏季融化,潜入地下而形成的。
地下水形成的基本条件是:首先,地表岩石或松散堆积物要有空隙、裂隙或洞穴,以利于降水下渗;其次,应有相应的地质构造(如向斜构造)和地貌条件(如盆地),它决定了地下水的储存与出露状况;最后,大气降水多少、含水层厚度与面积,则决定着地下水的储量。
2.层次分明的地下水
严格来说地下水分为很多种,但主要的还是两种:潜水和承压水。
(1)潜水
潜水是指埋藏在第一个隔水层之上的地下水,通常所见到的地下水多半是潜水,主要由降水和地表水入渗补给,潜水流出地面时就形成泉。
由于潜水充满岩石或松散堆积物所有空隙,因而有统一的自由水面,称为潜水面。人工打井,就是打到潜水面以下。潜水面因降水量多少、降水季节变化、水位高低等而有升降变化。潜水埋藏深度则因地而异。
例如,在河流、湖泊附近,潜水埋藏很浅,并随河湖水位变化而变化,有相互补给关系;我国内陆盆地山前地带埋藏较深,一般在数十米。黄河下游是地上河,河床高于两岸地面,所以两岸潜水经常得到河水的补给。
(2)承压水
承压水是指充满于上、下两个隔水层之间的含水层,并承受一定压力的地下水。它在一定条件下可自行喷出地表,所以承压水又叫自流水或喷泉。
承压水是在岩层、岩石性质、地质构造以及地貌等因素相互配合下形成的,其中以向斜构造、盆地地貌等最重要。
例如,我国四川盆地、山东淄博盆地等,都属于承压水盆地。济南有泉城之称,就是由承压水构造而形成的,它在山区接受大气降水补给,在城区则以上升泉的形式涌出地表。
承压水结构可分为补给区、承压区和排泄区。承压区承受水头压力,选择一定部位,打穿上面隔水层,地下水即自行流出地表。
在多数情况下,承压水埋藏较深,封存条件较好,循环交替过程较长,水质较好,一般不受气象水文条件的影响,因而水量也相当稳定。承压水水量的大小与补给区水源多少、承压区面积和含水层厚度密切相关。
3.和人类息息相关的地下水
据科学家估算,全世界的地下水总量多达1.5亿立方千米,几乎占地球总水量的十分之一,比整个大西洋的水量还要多!
地下水与人类的关系十分密切,井水和泉水是我们日常使用最多的地下水。不过,地下水也会造成一些危害。
例如,地下水过多会引起铁路、公路的塌陷,淹没矿区坑道,形成沼泽地等。地下水有一个总体平衡问题,所以不能盲目和过度开发,否则容易形成地下空洞、地层下陷等问题。
地下水可作为居民生活用水、工业用水和农田灌溉用水的水源。地下水具有给水量稳定、污染少的优点。含有特殊化学成分或水温较高的地下水,还可用作医疗、热源、饮料和提取有用元素的原料。在矿坑和隧道掘进中,可能发生大量涌水,给工程造成危害。在地下水位较浅的平原、盆地中,潜水蒸发可能引起土壤盐渍化;在地下水位高,土壤长期过湿,地表滞水地段,可能产生沼泽化,给农作物造成危害。
地下水的排泄主要有泉、潜水蒸发、向地表水体排泄、越流排泄和人工排泄等几种。其中,泉是地下水天然排泄的主要方式。
4.陆地与水之间的相互关系
大气降水是河流水和陆地水最主要的补给,以大气降水为主要补给的河流,其径流变化与大气降水的特点密切相关;冰川对河流的补给是单方面的,并且河流径流的变化与气温关系密切,因为气温的高低决定冰川融水的多少,也就决定了河流径流量的大小;湖泊水和地下水与河流水的补给则是属于相互补给的关系。