[理学]5地下水的物理化学性质
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地球上水的化学性质人所共知,养鱼(虾)就是养水。
现连载一些关于水的文章,希望对大家有帮助。
地球上水的化学性质一、天然水的化学成分天然水经常与大气、土壤,岩石及生物体接触,在运动过程中,把大气、土壤、岩石中的许多物质溶解或挟持,使其共同参与了水分循环,成为一个极其复杂的体系。
目前各种水体里已发现80多种元素。
天然水中各种物质按性质通常分为三大类:1)悬浮物质粒径大于100纳米(10-7米)的物质颗粒,在水中呈悬浮状态,例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。
悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味。
有的细菌可致病。
2)胶体物质粒径为100—1纳米的多分子聚合体,为水中的胶体物质。
其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物。
有机胶体主要是腐殖酸。
3)溶解物质粒径小于1纳米的物质,在水中成分子或离子的溶解状态,包括各种盐类、气体和某些有机化合物。
天然水中形成各种盐类的主要离子是K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子还有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等微量元素;水中溶解的气体有O2、CO2、N2,特殊条件下也有H2S、CH4等。
总之,无论哪种天然水,八种主要离子的含量都占溶解质总量的95—99%以上。
天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度。
各种溶解质在天然水中的累积和转化,是天然水的矿化过程。
二、天然水的矿化过程地壳中含有87种化学元素,目前在天然水中基本都已发现。
这些元素在天然水中的含量与岩石圈的平均组成相差很大。
多种化合物溶于水,又随着水文循环一起迁移,经历着不同环境,其数量、组成及存在形态都在不断变化。
这个过程受到两方面因素的制约:一是元素和化合物的物理化学性质;二是各种环境因素,如天然水的酸碱性质、氧化还原状况、有机质的数量与组成,以及各种自然环境条件等。
天然水的主要矿化作用如下:1)溶滤作用土壤和岩石中某些成分进入水中的过程称溶滤作用。
水文地质水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。
水文地质学是研究地下水的科学。
它主要是研究地下水的分布和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,地下水资源及其合理利用,地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。
随着科学的发展和生产建设的需要,水文地质学又分为区域水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。
近年来,水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透,又形成了若干新领域。
一、课程性质《水文地质学》是地质工程专业一门必修的专业基础课。
课程的主要任务是培养大家从水文循环的基本原理出发,获得水文地质学的基础知识和基本研究方法,能初步运用所学知识解决工程地质工作中与地下水有关的问题,要求大家掌握地下水形成、分布和运移规律,地下水的动态与均衡以及水化学相关问题;了解该领域目前研究状况及与其他学科的关系。
为今后从事与地下水有关的实际工作或科学研究打下基础。
《水文地质学》是地质学的一个分支,是研究地下水(Groundwater)的一门学科,它是对地质环境中地下水的发生、运动及其水化学特性上的研究。
主要研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律去兴利除害,为人类服务。
二、课程研究对象1.概念地下水(groundwater):赋存并运移于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;下部为饱水带,即饱和带,饱水带岩土中的空隙充满水。
狭义的地下水是指饱水带中的水。
2.地下水利:①分布广泛,便于就地开采使用;②洁净、不易被污染,水质普遍较优;③不占用地表空间;④动态比较稳定;⑤供水量受气候变化影响较小,具有较大到调蓄能力等。
害:①不合理的灌溉可造成次生盐碱化;②过量开采,可造成:在沿海地区,海水入侵,水质恶化;地面沉降,使区内建筑物失去稳定;不同含水层之间诱发水力联系,产生水的混合作用,使水质恶化;岩溶区地面塌陷;③其它,如矿坑涌水、基础及边坡的稳定问题等。
第1章单元测试5、地下水与地表水之间往往具有比较密切的水力联系。
答案:C第2章单元测试1、两个相邻的含水层之间一定存在一个绝对隔水层。
答案:椎弓板之间2、包气带中的岩石空隙未被水充满且是固、液、气三相介质并存。
答案:潜水4、岩土中空隙类型包括哪些()答案:对8、地下水的水位常以海拔高度表示,也相同于埋深。
答案:冲刷、溶蚀9、地下水根据埋藏条件分为:()答案:紊流、层流13、地下水排泄方式有哪些?答:包括蒸发和向地表水、相邻含水层地下水径流、()、()答案:泉水排泄、向地表水排泄、蒸发排泄和人工排泄等14、水循环的主要环节有哪些?答案:冷冻水循环泵15、地下水的研究热点有与环境和生态有关的非饱和带水、与计算机有关的定量描述与数值模拟、大数据应用以及与生态有关的()和()、()、()。
答案:紊流、层流16、水文地质学的未来发展趋势:主要有:向精准化、定量化、数字化、可视化发展,向()发展,向()发展,将()作为重点,进入大数据时代。
答案:地球物理学、气象学、地理学、植物学17、地下水的补给来源有:降水、()、相邻含水层地下水径流、()、灌溉、()等。
答案:大气降水,地表水,凝结水18、水文地质学的研究对象主要为岩土空隙中的重力水。
答案:地球物理学、气象学、地理学、植物学19、在第四系土层中可以容易找到孔隙。
答案:钟乳石、河流相金矿、河流相砂、青海湖湖成铁矿20、在我国华北奥陶系地层存在的空隙类型为:()答案:×21、在我国华北侏罗系地层存在的空隙类型为:()答案:×第3章单元测试1、孔隙水一般埋藏较浅,不可能是承压水。
答案:重力水和毛细水2、潜水是指地表以下具有自由表面的含水层中的水。
答案:感觉潜能、表达潜能、创造潜能、计算潜能3、潜水含水层厚度是指潜水面到隔水底板的距离,是一个可以变化的量。
答案:错7、承压含水层厚度是指含水层顶底的距离,是一个可以变化的量。
答案:错8、承压水的水化学性质变化较大,矿化度一般要高点,可以保留“古老”的水。