一,泉水叮咚响 泉既是地下水的天然露头,那么活动于地下的水又是如何形成的呢 为 什么总流不完呢 要想明白其中的奥秘,得讲清以下三个问题:首先是作为 地下水补给来源的自然界中水的循环,其次是形成地下水必要条件的岩石的 含水性和透水能力;第三是地下水的储存与出露状况,及其分布的基本规律. 自然界中的水自地球分离出来后,就以气态,液态和固态等形式赋存于 天空,地表及地下,分别称之为大气水,地表水和地下水.据科学家估算, 地球上水的总量约为 1.45×10 立方米.其中地表水约为 1.39×l0 立方米, 广泛分布在地球表面的海洋,江湖和高山及极地的固态冰雪,尤以海洋居首 位,约占总水量的 97.3%;地下水约为 0.9×l0 立方米,约占总水量的 0.61 %,存身于地表以下的地层中,地表水和地下水脉络相通,组成了地球的一 个水圈.存身于天空中的大气水最少,约为 1.4×l0 立方米,约占总水量的 0.001%,以水蒸气的状态飘浮在大气中.另有 2%以上的水,以固态冰雪的 形式分布于高山及极地. 随着温度和压力诸条件的改变,水会发生同态,液态,气态相互间的转 化.在太阳辐射热作用下,水自江河湖海的水面,岩石土壤的表面和植物的 叶面,不断地由液(或固)态转变为人眼不易觉察的水汽进入大气,这就是 蒸发过程(水自植物叶面的蒸发称为蒸腾).蒸发形成的水汽,徐徐上升到 天空,地表温度较高官含水汽的空气在上升过程中,随着与地面距离增加, 气温不断下降,其中水蒸气就凝结出小水滴,小冰晶,形成云雾.在适当的 条件下,这些小水滴或冰晶互相碰撞,结合成大水滴或大冰晶,在重力驱使 下,迅速降落.降落途中,如遇到热空气上升,冰晶能变成水滴,又可能会 部分或全部变为蒸气.而降落到地球表面的水滴或者冰晶,就是我们见到的 雨或雪,称为大气降水. 大气降水降落到地表以后,一部分以地表径流形式,顺着无数条细小的 沟溪从高处向低处流动,汇入江河,注入海洋:一部分就地蒸发,返回大气 中,可再次形成降水,还有一部分渗入地下,存在于土壤或岩石的空隙中, 成为地下水.地下水中部分留在表层的土壤里,或被蒸发,或被植物吸收后 而蒸腾返回大气,部分以地下径流形式,或直接排入地表的江河湖海里,或 在流动过程中遇到地形低凹处及地面裂缝等以泉的形式出露,转变为地表 水,再度汇入沟溪江何,归 流湖海.这些汇入海洋或直接下落于海洋的大气降水,又会再度蒸发,周而 复始,大气水,地表水,地下水这样不停地相互转化,不断迁徒,成为一个 自然界水体的大循环.而把海洋内部和描地内部自身的循环称为小循环.正 是自然界的水循环作用,使地下水成为一种能经常得到补偿的资源,泉口才 能源源不断地向外涌水.同理,江河溪流也是因地下水和大气降水的不断补 给,才昼夜不息,世代奔流;海洋水也不断变为气体,所以尽管无数条江河 千万年的注入,都不满不溢,并且提供了形成大气降水水汽的主要来源. 大气降水渗入作用使地下水得到补给,从高水位向低水位流动,然后在 适当的地点涌出地表成为泉.在地下水循环过程中,其首要条件是地表岩石 或松散堆积物中存在空隙,没有空隙,大气降水降到地表后既无法下渗,又 不能透水流动.岩石空隙包括孔隙,裂隙,洞穴.岩石颗粒与颗粒之间或颗 粒——结合体之间的空隙叫孔隙.松散的岩石(砂,砂砾层等),孔隙很发
育,孔隙的大小和均匀性取决于岩石的颗粒大小及其均匀分选程度.比较均 匀的砂或砾石层的孔隙度为 30—35%;砂和砾石混合,孔隙度减小为 15—20 %;均匀的粘土,孔隙度可超过 50%.至于已经固结成岩石的坚硬岩石(如 石灰岩,花岗岩等),孔隙较少又不连通,却有裂隙或洞穴发育.裂隙,洞 穴多且宽,长,深,彼此连通,张开性好而未被细小物质充填,富水性强, 反之就弱.在山地区域,我们会常见到岩石裂缝中有水滴出,流出,有的沿 岩层层面流出,有的沿裂隙流出,这就是裂隙水或称泉水. 地下水资源多少,不单单只看岩石的空隙条件,还要看岩石空隙的大小 及其连通状况,岩石的透水能力等状况.如粘土的孔隙度高达 60%,但因孔 隙细小,透水性极差:砂子的孔隙度约为粘土的一半,但有较强的透水性能. 岩石的透水性能,通常用渗透系数表示,单位是米/昼夜(24 小时).根据 岩石的渗透系数,将岩石的透水性能分为五类(见表 1):当岩石的渗透系 数小于 0.001 米/昼夜, 称不透水层或隔水层. 其固体颗粒粒径越大, 越均一, 连通性越好,富水性越强."面面砂(粉砂》,娃娃泥(粘质砂土),有水 仅够小桶提,细流砂(细砂),小米砂(中砂),有水可够水车拉;高粱砂 (粗砂),石馒头(卵石),水足可供机器抽."这顺口俚语不正说明了地 下水形成的地表岩石和松散堆积物条件. 表 1 各种岩石的渗透系数表
透水性 强透水岩石 透水岩石 弱透水岩石 微透水岩石 不透水岩石 渗透系数(米/昼夜) K > 10 K = 10 - 1 K = 1 - 0.01 K = 0.01 - 0.001 K < 0.001 代表性岩石 砾石,粗砂,溶洞发育的岩石 砂,裂隙发育的岩石 细砂,亚砂土,裂隙发育较差的岩石 粉砂,亚粘土,砂质页岩等 粘土,淤泥,无裂隙的致密状页岩等

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