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地下水基础知识大全地下水(ground water)，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/T 14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。
下面，随小桔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！目录：一、地下水的来源和赋存形式1. 地下水的来源2. 岩石中的孔隙和水分3. 岩石中水存在的形式4. 与水分的储存和运移有关的岩石性质二、地下水及其分类1. 基本概念2. 地下水分类三、包气带、饱水带、含水层与隔水层1. 基本概念2. 含水层类型划分3. 上层滞水和潜水4. 层间水（承压水）5. 潜水和承压水（层间水）比较一、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的比值熔岩率K：溶洞的体积Vk与岩石总体积V的比值3. 影响孔隙度大小的因素方体排列紧密，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。
地下水的类型与特征
地下水是埋藏在地表以下岩层或土层空隙（包括空隙、裂隙和孔洞等）中的水，主要是由大气降水和地表水渗入地下形成的。
在干旱地区，水蒸气也可以直接在岩石的空隙中凝成少量的地下水。
下面让我们看看地下水有哪些类型和特征吧。
一、地下水的类型
二、地下水的特征
地下水的分布及其广泛，密切地联系着人类的生活和经济活动的各个方面，可以说是一种宝贵的地下资源，所以，充分的了解地下水的相关知识能够使我们有效避开地下水的害处，充分利用它的好处，为人类造福！。
地下水的基本概念及其分类
地下水是存在于地下的井孔、洞穴、河床、砂岩等水体的水，也是地
壳中的水分，是自然界最重要的水源之一。
它与江河流域中的河流水等地
表水有很大差别，具有自治性，不受地表水资源影响，不易受到气候变化
的影响，是人类利用和保护水源的重要资源。
一般把地下水分为浅层地下水、深层地下水和超深层地下水三种：
1.浅层地下水：指地表以下0-100米，埋藏浅的渗水，其水层由泥砂
土统聚而成，又被称为自灌水或涌流水，由空气、降雨和渗漏。
2.深层地下水：指地下100-500米的深水，其水层由石英岩伴有大量
的洞穴，又被称为沉积渗水、压汞水或动力水，由于地层厚、孔隙度低、
矿物结构细小，其中的水流慢、水品质比较稳定、丰度较高，可以满足人
类的饮用、农业、工业等需求。
3.超深层地下水：指地下500米以下的深水，其岩石特征与深层地下
水相似，由于岩石层状及硬度高，水流缓慢，水源层状较薄，且丰度较低，很少被开发利用，主要用于科学研究。
上层滞水是由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。
自流水是埋藏较深的、流动于两个隔水层之间的地下水。
这种地下水往往具有较大的水压力，特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时，隔层中的水体要承受更大的水压力。
当井或钻孔穿过上层顶板时，强大的压力就会使水体喷涌而出，形成自流水。
地下水位指的是指地下含水层中水面的高程。
按埋藏条件，可分为浅层地下水和深层地下水两种。
含水层底板埋深小于50米的地下水为浅层地下水，含水层底板埋深大于150米的地下水为深层地下水按地下水的水力特征，可分为潜水和承压水两种。
潜水流出地面时就形成泉。
（一）按地下水的贮存埋藏条件分类1.包气带水类型划分结合水（分吸湿水、薄膜水）毛管水（分毛管悬着水与毛管上升水）重力水（分上层滞水与渗透重力水）2.饱水带水潜水承压水（分自流溢水与非自流溢水）（二）按岩土的贮水空隙的差异分类1.孔隙水2.裂隙水3.岩溶水将上述两种基本类型组合在一起，便可得到组合类型，如孔隙潜水、承压裂隙水等等。
（一）包气带水的特征与包气带的类型贮存在地下自由水面以上包气带中的水，称为包气带水。
包气带水包括吸湿水、薄膜水、毛细水、汽态水、过路的重力渗入水以及上层滞水。
1.包气带水的主要特征与饱和带中的地下水相比较，包气带水具有如下特征：一包气带含水率和剖面分布最容易受外界条件的影响，尤其是与降水、气温等气象因素关系密切，多雨季节，雨水大量入渗，包气带含水率显著增加；干旱月分，土壤蒸发强烈，包气带含水量迅速减少，致使包气带水呈现强烈的季节性变化。
二包气带在空间上的变化，主要体现在垂直剖面上的差异，一般规律是愈近表层，含水率的变化愈大，逐渐向下层，含水率变化趋于稳定而有规律。
三包气带含水率变化还与岩土层本身结构，岩土颗粒的机械组成有关，因为颗粒组成不同，使得岩土的孔隙大小和孔隙度发生差异，从而导致了含水量的不同。
赋存在地下岩土空隙中的水。
含水岩土分为两个带，上部是包气带，即非饱和带，在这里，除水以外，还有气体。
地下水1. 定义地下水是指地下岩石裂隙、空隙和孔隙中充满的水体，是地球表面水循环的一个重要组成部分。
在地球表面，地下水主要存在于不透水岩石的上下界面称为“水层” 或者“含水层”，在这些层中以孔隙水和裂隙水为主体。
2. 形成过程地下水的形成与降水有着密切的关系。
当降水发生时，一部分水分通过地表径流流入河流、湖泊和海洋等水体，而另一部分则渗入地下。
这些渗入地下的水分经过浸润和渗透作用，逐渐进入岩石裂隙、空隙和孔隙中，形成地下水。
3. 作用与重要性地下水在环境和人类的生产生活中起着重要的作用。
以下是地下水的几个重要作用：3.1. 构成水资源的重要组成部分地下水是重要的水资源之一，对于解决水资源短缺问题具有重要意义。
许多地区的农业灌溉、城市供水和工业生产等都依赖于地下水。
3.2. 维持地表水体和湿地的供水地下水是维持地表水体和湿地的重要水源。
地下水在河流、湖泊和湿地的孔隙中形成水体补给和水源补给，保持了这些水体的稳定供水。
3.3. 地下水的调蓄和调节作用地下水具有很好的调蓄和调节作用。
它可以在降水较多的季节蓄积，而在旱季释放，起到平衡水文系统的作用，在某种程度上缓解了干旱和洪涝等自然灾害。
3.4. 保持地下生态系统的平衡地下水对维持地下生态系统的平衡至关重要。
地下水为许多植物和动物提供生存的水源，同时也是地下洞穴、地下湖泊和地下河流等生态系统的重要组成部分。
4. 地下水的利用与管理为了更好地利用和管理地下水资源，需要采取一系列措施：4.1. 学习和研究地下水资源通过科学研究和调查，了解地下水资源的分布、储量和质量状况，为合理利用和管理地下水资源提供科学依据。
4.2. 制定地下水管理政策与法规建立科学、合理的地下水管理政策与法规，明确地下水资源的保护和利用原则，加强对地下水的监测、调控和管理。
4.3. 推广节水技术和措施通过推广节水技术和措施，减少地下水的使用量，提高水资源的利用效率和效益，以实现可持续利用地下水资源的目标。
什么是地下水？
地下水是存储在地下的可饮用水。
这些水资源可以被周围不渗水的岩石禁锢住，或因为周围的岩石、碎石和土壤等材料具有渗透性而不受禁锢。
地球上大约有20%的淡水资源是地下水，并且地下水占了全球饮用水量的很大一部分。
全世界50%的人口依赖地下水作为饮用水、洗澡、工业生产和其它应用的水源。
地下水的形成是由许多因素导致。
例如，降雨会被地面吸收并转变成地下水储存。
河流、小溪和湖泊的径流也影响地下水。
地下水的蓄水量还会因雪融和冰川融化而增加，并且有季节性变化，如春季多雨导致地下水量增加，秋季少雨使地下水量降低等。
当一种地下水可以作为人类持续性水源供应时，就被称为含水层（或蓄水层）。
许多人尝试寻找持续性含水层，因为这种地下水的水质比较好。
含水层的污染风险较小，是安全的饮用水。
但在非含水层，水会被化学物质、生物制剂、粪便和其它物质污染，因此不是理想的饮用水。
获取地下水的最常用方法之一是水井。
水井要钻到地下水中，通过加压让水升到表面，方便人们使用。
还可以像过去一样，将水桶放入井中提水。
另一个办法是通过泉涌获得地下水，这是周期性带有气泡的地下淡水。
在古代，定居点往往建在泉水旁边，这样能节省打井的费用。
有时候，水资源会枯竭。
这种情况发生在蓄水层耗尽，不能提供水时。
井钻的更深一些有时能解决问题。
另一方面，泉水或井水有可能在含水层恢复后重新填满。
在很多地方，废弃的井被视为一种安全隐患，因为缺乏维护会导致人和动物掉落未覆盖的井内。
目录1.软件介绍 (2)1.1GMS简介 (2)1.2Visual MODFLOW简介 (5)1.3Visual Groundwater简介 (5)1.4FEFLOW简介 (6)1.5Processing MODFLOW简介 (7)2.对比分析 (8)3.结论 (8)1.软件介绍1.1GMS简介地下水模拟系统(Groundwater Modeling System)，简称GMS，是美国Brigham Young University的环境模型研究实验室和美国军队排水工程试验工作站在综合已有地下水模型MODFLOW、MODPATH、MT3D、FEMWATER、RT3D、SEEP2D、SEAM3D、UTCHEM、PEST、UCODE、NUFT等地下水模型而开发的可视化三维地下水模拟软件包。
可进行水流模拟、溶质运移模拟、反应运移模拟；建立三维地层实体，进行钻孔数据管理、二维(三维)地质统计；可视化和打印二维(三维)模拟结果。
其图形界面用起来非常便捷。
由于GMS软件具有良好的使用界面，强大的前、后处理功能及优良的三维可视化效果，目前已成为国际上最受欢迎的地下水模拟软件。
(1)GMS各模块功能简介GMS由MODFLOW、MODPATH、MT3D、FEMWATER、SEEP2D、SEAM3D、RT3D、UTCHEM、PEST、UCODE、MAP、SUBSUR-FACECHARACTERIZATION、BoreholeData、TINs(Triangulated Irregular Nets)、Solid、GEO-STATISTICS等模块组成。
各模块的功能如下：MODFLOW是世界上使用最广泛的三维地下水水流模型。
专门用于孔隙介质中地下水流动的三维有限差分数值模拟，由于其程序结构的模块化、离散方法的简单化及求解方法的多样化等优点，已被广泛用来模拟井流、溪流、河流、排泄、蒸发和补给对非均质和复杂边界条件的水流系统的影响。
MODPATH是确定给定时间内稳定或非稳定流中质点运移路径的三维质点示踪模型。
在指定各质点的位置后，MODPATH可进行正向示踪和反向示踪，根据MODFLOW计算出来的流场，MODPATH可以追踪一系列虚拟的粒子来模拟从用户指定地点溢出污染物的运动。
这种追溯跟踪方法可以用来描述给定时间内井的截获区。
MT3D是模拟地下水中单项溶解组分对流、弥散和化学反应的三维溶质运移模型。
MT3D所模拟的化学反应包括平衡控制的线性和非线性吸附、一级不可逆衰变及生物降解。
模拟计算时，MT3D需和MODFLOW一起使用。
FEMWATER是用来模拟饱和流与非饱和流环境下的水流和溶质运移的三维有限元耦合模型，还可用于模拟咸水入侵等密度变化的水流和运移问题。
RT3D是模拟地下水中多组分反应的三维运移模型，适合于模拟自然衰减和生物恢复。
例如自然降解、重金属、炸药、石油碳氢化合物、氯化组分等污染物治理的模拟。
SEEP2D是用来计算坝堤剖面渗漏的二维有限元稳定流模型。
它可以用于模拟承压和无压流问题，也可以模拟饱和与非饱和带的水流，对无压流问题，模型可以只局限于饱和带。
根据SEEP2D的结果可以作出完整的流网。
SEAM3D是在MT3D模型基础上开发的碳氢化合物降解模型，可模拟多达27种物质的运移和相互作用。
它包含有NAPL(nonaqueous phase liquid，非水相)溶解包和多种生物降解包，NAPL溶解包用于准确地模拟作为污染源的飘浮状NAPL，生物降解包用于模拟包含碳氢化合物酶的复杂降解反应。
UTCHEM是模拟多相流和运移的模型，它对抽水和恢复的模拟很理想，特别适合于表面活化剂增加的含水层治理(SEAR)的模拟，是一个已经被广泛运用的成熟模型。
PEST和UCODE是用于自动调参的两个模块。
可在给定的观察数据及参数区内，自动调整参数，如渗透系数、垂直渗漏系数、给水系数、储水系数、抽水率、传导力、补给系数、蒸发率等，进行模型校正。
自动进行参数估计时，交替运用PEST或UCODE来调整选定的参数，并且重复用于MODFLOW，FEMWATER等的计算，直到计算结果和野外观测值相吻合。
NUFT是三维多相不等温水流和运移模型，它非常适合用来解决包气带中的一些问题。
MAP可使用户快速地建立概念模型。
在MAP模块下，以TIFF、JEPG、DXF等图文件为底图，在图上确定表示源汇项、边界、含水层不同参数区域的点、曲线、多边形的空间位置，点位置可以确定井的抽水数据或污染物点源，折线可以确定河流、排泄等模型边界，多边形可以确定面数据，如湖、不同补给区或水力传导系数区，快速建立起概念模型。
一旦确定了概念模型，GMS就自动建立网格，将参数分配到相应的网格并可对概念模型进行编辑。
SUB SURFACE CHARACTERIZATION(地质特征)被用来建立三角形不规则网(TINs)和实体(Solid)模型，显示钻孔数据。
钻孔数据(Borehole Data)用来管理样品和地层这两种格式的钻孔数据。
样品数据用来做等值面和等值线，推出地层。
地层数据用来建立TIN、实体和三维有限元网格。
TINs即三角不规则网络(Triangulated Irregular Net-works)，通常用来表示相邻地层的界面，多个TINs就可以被用来建立实体(Solid)模型或三维网格。
TINs是表示相邻地层单元界面的面，它是由钻孔内精选的地层界面组成的。
一旦建立了一组TINs，TINs就可以用来建立实体模型。
Solid被用来建立三维地层模型，任意切割剖面，产生逼真的图像。
GEOSTATISTICS(地质统计)模块提供了多种插值法(包括线性法、Clough-Techer法、反距离加权法、自然邻近法、克立格法和对数法等)，将已有的野外数据转化成可使用的数据类型，然后被作为输入值分配给模型。
可插入二维、三维点数据，产生等浓度面，从而图示化给出污染晕。
实体(Solid)是在不规则的三角形网络(TINs)建立完成后，通过一系列操作产生的实际地层的三维立体模型。
可以任意切割剖面，产生逼真的图像。
(2)GMS软件的优点GMS软件模块多，功能全，几乎可以用来模拟与地下水相关的所有水流和溶质运移问题。
同其它类软件相比，GMS软件除模块更多之外，各模块的功能也更趋完善。
主要优点如下：1)概念化方式建立水文地质概念模型。
进行地下水数值模拟时，一般包括建立水文地质概念模型、建立数学模型、求解数学模型、模型识别以及模型预报等几个步骤。
其中水文地质概念模型的建立是至关重要的一步，它是建立数学模型的基础，是整个模拟的前提。
使用GMS软件建立概念模型时，除了常用的网格化方式外，多了一种概念化方式。
概念化方式是先采用特征体(包括点、曲线和多边形)来表示模型的边界、不同的参数区域及源汇项等，然后生成网格，再通过模型转换，就可以将特征体上的所有数据一次性转换到网格相应的单元和结点上。
由于网格化方式要求对每个单元进行编辑，过程比较繁琐，因此通常只适合于创建一些简单的概念模型；而概念化方式是对实体直接编辑，且可以以文件形式来输入、处理大部分数据，而没有必要逐个单元地编辑数据，因此对于实际应用中比较复杂的问题，采用概念化方式更简便、快捷。
用这种方式建立起来的水文地质概念模型用不同的多边形来表示不同的参数值区域。
在随后的参数拟合过程中，即可直接对这些相应的多边形进行操作，而无需对此多边形内的每一个网格都重复进行同一操作。
2)前、后处理功能更强。
在前处理过程中，GMS软件可以采用MODFLOW等模块的输入数据并自动保存为一系列文件，以便在GMS菜单中使用这些模块时可方便而直接地调用，且实现了可视化输入。
同时MODFLOW等模块的计算结果又可以直接导入到GMS中进行后处理，实现计算结果的可视化。
GMS软件除了可直接绘制水位等值线图外，还可以浏览观测孔的计算值与观测值对比曲线以及动态演示不同应力期、不同时段水位等值线等效果视图。
1.2Visual MODFLOW简介Visual MODFLOW是综合已有的MOD-FLOW、MODPATH、MT3D、RT3D和WinPEST 等地下水模型而开发的可视化地下水模拟软件，可进行三维水流模拟、溶质运移模拟和反应运移模拟。
Visual MODFLOW最大的特点是易学易用。
合理的菜单结构、友好的界面和功能强大的可视化特征和极好的软件支撑使之成为许多地下水模拟专业人员选择的对象。
Visual MODFLOW分为输入模块、运行模块和输出模块。
这些模块之间紧密连接以建立或调整模型输入参数、运行模型、显示结果(以平面和剖面形式)。
输入模块作为建模之用。
地下水水流和(或)运移模型的输入数据文件的建立过程通常是最耗时、最繁琐的工作。
Visual MODFLOW的特别设计将模拟的复杂性降到最小，用户的工作效率达到最高。
输入模块包括网格设计、抽水井、参数、边界条件、质点、观察井、区段预算等。
运行模块可使用户选择、调整MODFLOW、MODPATH、MT3D和RT3D的运行时间，开始模型计算并进行模型校正。
模型校正既可用手工进行，也可用WinPEST自动进行。
WinPEST是PEST的WINDOWS版本。
输出模块可自动地阅读每次模拟结果，可输出等值线图、流速矢量图、水流路径图、区段预算和打印，并可借助Visual Groundwater软件进行三维显示和输出，如三维等值面和三维路径。
1.3Visual Groundwater简介Visual Groundwater是由加拿大Waterloo水文地质公司开发的地下数据和地下水模拟结果三维可视化与动画软件，是唯一的一个主要用于地下水模拟后处理的三维可视化软件包，它将图形技术与专业工具有效结合，用于处理、显示、动画包括地层、土壤污染带、地下水高程、地下水浓度、地下水模拟结果等在内的复杂的地下水表面数据。
将Visual Groundwater与模拟软件集成使用，就可以构建可视化功能强大的地下水模拟平台环境。
Visual Groundwater有一个钻孔数据管理系统，用于方便地输入和处理地形、地质、土壤化学，地下水高程以及地下水化学数据等。
数据可以采用直观的数据输入形式人工输入，也可以由ASCⅡ文件导入。
然后采用Natural Neighbor插值法将钻孔数据插值成三维网格数据，三维插值子程序还可以计算土壤和地下水的体积。
VGW转换器能够读入所有标准的Visual MODFLOW类型的数据文件以及来自其它地下水模拟软件的网格化的结果数据。
软件还提供了将不规则分布的三维数据转换成网格数据的功能。
强大的可视化能力是Visual Groundwater的根本特征。
它提供了一个屏幕交互环境来显示、操纵、解译二维和三维图形对象数据，这些对象数据包括外形对象、线对象、变形切片、体表面等。
