地下水

地下水由于埋藏于地下巖土的空隙之中可以流動(dòng)的水體，因而其分布、運(yùn)動(dòng)和水的性質(zhì)，要受到巖土的特性以及貯存它的空間特性的深刻影響。與地表水系統(tǒng)相比，地下水系統(tǒng)顯得更為復(fù)雜多樣，并表現(xiàn)出立體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

含水介質(zhì)、含水層和隔水層

自然界的巖石、土壤均是多孔介質(zhì)，在它們的固體骨架間存在著形狀不一、大小不等的孔隙、裂隙或溶隙，其中有的含水，有的不含水，有的雖然含水卻難以透水。通常把既能透水，又飽含水的多孔介質(zhì)稱(chēng)為含水介質(zhì)，這是地下水存在的首要條件。 所謂含水層是指貯存有地下水，并在自然狀態(tài)或人為條件下，能夠流出地下水來(lái)的巖體。由于這類(lèi)含水的巖體大多呈層狀、故名含水層，如砂層、砂礫石層等。亦有的含水巖體呈帶狀、脈狀甚至是塊狀等復(fù)雜狀態(tài)分布，對(duì)于這樣的含水巖體可稱(chēng)為含水帶、含水體或稱(chēng)為含水巖組。

對(duì)于那些雖然含水，但幾乎不透水或透水能力很弱的巖體，稱(chēng)為隔水層，如質(zhì)地致密的火成巖、變質(zhì)巖，以及孔隙細(xì)小的頁(yè)巖和粘土層均可戌為良好的隔水層。實(shí)際上，含水層與隔水層之間并無(wú)一條截然的界線，它們的劃分是相對(duì)的，并在一定的條件下可以互相轉(zhuǎn)化。如飽含結(jié)合水的粘土層，在尋常條件下，不能透水與給水，成為良好的隔水層；但在較大的水頭作用下，由于部分結(jié)合水發(fā)生運(yùn)動(dòng)，粘土層就可以由隔水層轉(zhuǎn)化為含水層。

含水介質(zhì)的空隙性與水理性

1.含水介質(zhì)的空隙性 含水介質(zhì)的空隱性是地下水存在的先決條件之一。空隙的多少、大小、均勻程度及其連通情況，直接決定了地下水的埋藏、分布和運(yùn)動(dòng)特性。通常，將松散沉積物顆粒之間的空隙稱(chēng)為孔隙，堅(jiān)硬巖石因破裂產(chǎn)生的空隙稱(chēng)裂隙，可溶性巖石中的空隙稱(chēng)溶隙（包括巨大的溶穴，溶洞等）。

1）孔隙率（n）又稱(chēng)孔隙度，它是反映含水介質(zhì)特性的重要指標(biāo)，以孔隙體積（Vn）與包括孔隙在內(nèi)的巖土體積（V）之比值來(lái)表示，即n　=　Vn/V×100%?？紫堵实拇笮?，取決于巖土顆粒本身的大小，顆粒之間的排列形式、分選程度以及顆粒的形狀和膠結(jié)的狀況等。必須指出，孔隙率只有孔隙數(shù)量多少的概念，并不說(shuō)明孔隙本身的大?。纯紫堵蚀蟛⒉槐硎究紫兑泊螅?。孔隙的大小與巖土顆粒粗細(xì)有關(guān)，通常是顆粒粗則孔隙大，顆粒細(xì)則孔隙小。但因細(xì)顆粒巖土表面積增大，因而孔隙率反而增大，如粘土孔隙率達(dá)到45—55%；而礫石的平均孔隙率只有27%。

2）裂隙率（KT）裂隙率即裂隙體積（VT）與包括裂隙在內(nèi)巖石體積（V）之比值：KT　=　VT/V×100%。與孔隙相比裂隙的分布具有明顯的不均勻性，因此，即使是同一種巖石，有的部位的裂隙率KT可能達(dá)到百分之幾十，有的部位KT值可能小于1%。

3）巖溶率（KK）溶隙的多少用巖溶率表示，即溶隙的體積（Vk）與包括溶隙在內(nèi)的巖石體積（V）之比值：K　k　=　Vk/V×100%。溶隙與裂隙相比較，在形狀、大小等方面顯得更加千變?nèi)f化，小的溶孔直徑只幾毫米，大的溶洞可達(dá)幾百米，有的形成地下暗河延伸數(shù)千米。因此巖溶率在空間上極不均勻。

綜上所述，雖然裂隙率（KT）、巖溶率（Kk）與孔隙率（n）的定義相似，在數(shù)量上均說(shuō)明巖土空隙空間所占的比例。但實(shí)際意義卻頗有區(qū)別，其中孔隙率具有較好的代表性，可適用于相當(dāng)大的范圍；而裂隙率囿于裂隙分布的不均勻性，適用范圍受到極大限制；對(duì)于巖溶率（Kk）來(lái)說(shuō)，即使是平均值也不能完全反映實(shí)際情況，所以局限性更大。

2.含水介質(zhì)的水理性質(zhì) 巖土的空隙，雖然為地下水提供了存在的空間，但是水能否自由的進(jìn)出這些空間，以及巖土保持水的能力，卻與巖土表面控制水分活動(dòng)的條件、性質(zhì)有很大的關(guān)系。這些與水分的貯容、運(yùn)移有關(guān)的巖石性質(zhì)，稱(chēng)為含水介質(zhì)的水理性質(zhì)，包括巖土的容水性、持水性、給水性、貯水性、透水性及毛細(xì)性等。

1）容水性指在常壓下巖土空隙能夠容納一定水量的性能，以容水度來(lái)衡量。容水度（Wn）定義為巖土容納水的最大體積Vn與巖土總體積V之比，即Wn=Vn/V×100%。由定義可知，容水度Wn值的大小取決于巖土空隙的多少和水在空隙中充填的程度，如全部空隙被水充滿，則容水度在數(shù)值上等于孔隙度；對(duì)于具有膨脹性的粘土，充水后其體積會(huì)增大，所以容水度可以大于孔隙度。

2）持水性飽水巖土在重力作用下排水后，依靠分子力和毛管力仍然保持一定水分的能力稱(chēng)持水性。持水性在數(shù)量上用持水度表示。持水度Wr定義為飽水巖土經(jīng)重力排水后所保持水的體積Vr和巖土總體積V之比。即Wr=Vr/V×100%，其值大小取決于巖土顆粒表面對(duì)水分子的吸附能力。在松散沉積物中，顆粒愈細(xì)，空隙直徑愈小，則同體積內(nèi)的比表面積愈大，Wr，愈大。

3）給水性 指飽水巖土在重力作用下能自由排出水的性能，其值用給水度（μ）來(lái)表示。給水度定義為飽水巖土在重力作用下，能自由排出水的體積Vg和巖土總體積V之比，即μ=Vg/V×100%。

由上述3個(gè)定義可知：巖土持水度和給水度之和等于容水度（或孔隙度），即Wn=Wr+μ或n　=　Wr+μ。式中n為孔隙度。

4）透水性 指在一定條件下，巖土允許水通過(guò)的性能。透水性能一般用滲透系數(shù)K值來(lái)表示。其值大小首先與巖土空隙的直徑大小和連通性有關(guān)，其次才和空隙的多少有關(guān)。如粘土的孔隙度很大，但孔隙直徑很小，水在這些微孔中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不僅由于水與孔壁的摩阻力大而難以通過(guò)，而且還由于粘土顆粒表面吸附形成一層結(jié)合水膜，這種水膜幾乎占滿了整個(gè)孔隙，使水更難通過(guò)。透水層與隔水層雖然沒(méi)有嚴(yán)格的界限，不過(guò)常常將滲透系數(shù)K值小于0.001米/日的巖土，列入隔水層，大于或等于此值的巖土屬透水層。

5）貯水性 上述巖土的容水性和給水性，對(duì)于埋藏不深、厚度不大的潛水（無(wú)壓水）來(lái)說(shuō)是適合的，但對(duì)于埋藏較深的承壓水層來(lái)說(shuō)，往往存在明顯的誤差。主要原因是在高壓條件下釋放出來(lái)的水量，與承壓含水介質(zhì)所具有的彈性釋放性能以及來(lái)自承壓水自身的彈性膨脹性有關(guān)。通常，埋藏愈深，承壓愈大則誤差愈大。因而需要引入貯水性概念。承壓含水介質(zhì)的貯水性能可用貯水系數(shù)或釋水系數(shù)表示，其定義為：當(dāng)水頭變化為一個(gè)單位時(shí)，從單位面積含水介質(zhì)柱體中釋放出來(lái)的水體積，稱(chēng)為釋水系數(shù)（s），它是一個(gè)無(wú)量綱的參數(shù)。大部分承壓含水介質(zhì)的s值大約從10-5變化到10-3。

蓄水構(gòu)造

所謂蓄水構(gòu)造，是指由透水巖層與隔水層相互結(jié)合而構(gòu)成的能夠富集和貯存地下水的地質(zhì)構(gòu)造體。一個(gè)蓄水構(gòu)造體需具備以下3個(gè)基本條件，第一，要有透水的巖層或巖體所構(gòu)成的蓄水空間；第二，有相對(duì)的隔水巖層或巖體構(gòu)成的隔水邊界；第三，具有透水邊界，補(bǔ)給水源和排泄出路。 不同的蓄水構(gòu)造，對(duì)含水層的埋藏及地下水的補(bǔ)給水量、水質(zhì)均有很大的影響。尤其在堅(jiān)硬巖層分布區(qū)，首先要查明蓄水構(gòu)造，才能找到比較理想的地下水垂直分布結(jié)構(gòu)源。這類(lèi)蓄水構(gòu)造主要有：?jiǎn)涡毙钏畼?gòu)造、背斜蓄水構(gòu)造、向斜蓄水構(gòu)造、斷裂型蓄水構(gòu)造、巖溶型蓄水構(gòu)造等。在松散沉積物廣泛分布的河谷、山前平原地帶，有人根據(jù)沉積物的成因類(lèi)型，空間分布及水源條件，區(qū)分為山前沖洪積型蓄水構(gòu)造、河谷沖積型蓄水構(gòu)造、湖盆沉積型蓄水構(gòu)造等。

一類(lèi)水質(zhì)：水質(zhì)良好。地下水只需消毒處理，地表水經(jīng)簡(jiǎn)易凈化處理（如過(guò)濾）、消毒后即可供生活飲用者。

二類(lèi)水質(zhì)：水質(zhì)受輕度污染。經(jīng)常規(guī)凈化處理（如絮凝、沉淀、過(guò)濾、消毒等），其水質(zhì)即可供生活飲用者。

三類(lèi)水質(zhì)：適用于集中式生活飲用水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚(yú)類(lèi)保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)。

四類(lèi)水質(zhì)：適用于一般工業(yè)保護(hù)區(qū)及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)。

五類(lèi)水質(zhì)：適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。超過(guò)五類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水體基本上已無(wú)使用功能

地下水作為地球上重要的水體，

與人類(lèi)社會(huì)有著密切的關(guān)系。地下水的貯存有如在地下形成一個(gè)巨大的水庫(kù)，以其穩(wěn)定的供水條件、良好的水質(zhì)，而成為農(nóng)業(yè)灌溉、工礦企業(yè)以及城市生活用水的重要水源，成為人類(lèi)社會(huì)必不可少的重要水資源，尤其是在地表缺水的干旱、半干旱地區(qū)，地下水常常成為當(dāng)?shù)氐闹饕┧?。?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，70年代以色列國(guó)75%以上的用水依靠地下水供給，德國(guó)的許多城市供水，亦主要依靠地下水；法國(guó)的地下水開(kāi)采量，要占到全國(guó)總用水量1/3左右；像美國(guó)，日本等地表水資源比較豐富的國(guó)家，地下水亦要占到全國(guó)總用水量的20%左右。中國(guó)地下水的開(kāi)采利用量約占全國(guó)總用水量的10—15%，其中北方各省區(qū)由于地表水資源不足，地下水開(kāi)采利用量大。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，1979年黃河流域平原區(qū)的淺層地下水利用率達(dá)48.6%，海、灤河流域更高達(dá)87.4%；1988年全國(guó)270多萬(wàn)眼機(jī)井的實(shí)際抽水量為529.2億立方米，機(jī)井的開(kāi)采能力則超過(guò)800億立方米。

問(wèn)題的另一面，由于過(guò)量的開(kāi)采和不合理的利用地下水，常常造成地下水位嚴(yán)重下降，形成大面積的地下水下降漏斗，在地下水用量集中的城市地區(qū)，還會(huì)引起地面發(fā)生沉降。此外工業(yè)廢水與生活污水的大量入滲，常常嚴(yán)重地污染地下水源，危及地下水資源。因而系統(tǒng)地研究地下水的形成和類(lèi)型、地下水的運(yùn)動(dòng)以及與地表水、大氣水之間的相互轉(zhuǎn)換補(bǔ)給關(guān)系，具有重要意義。?

包氣帶水指潛水面以上包氣帶中的水，這里有吸著水、薄膜水、毛管水、氣態(tài)水和暫時(shí)存在的重力水。包氣帶中局部隔水層之上季節(jié)性地存在的水稱(chēng)上層滯水。

潛水是指存在于地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層上面、具有自由水面的重力水。它主要由降水和地表水入滲補(bǔ)給。 承壓水是充滿于上下兩個(gè)隔水層之間的含水層中的水。它承受壓力，當(dāng)上覆的隔水層被鑿穿時(shí)，水能從鉆孔上升或噴出。按含水空隙的類(lèi)型，地下水又被分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。孔隙水是存在于巖土孔隙中的地下水，如松散的砂層、礫石層和砂巖層中的地下水。裂隙水是存在于堅(jiān)硬巖石和某些粘土層裂隙中的水。巖溶水又稱(chēng)喀斯特水，指存在于可溶巖石（如石灰?guī)r、白云巖等）的洞隙中的地下水。

地下水是一個(gè)龐大的家庭。據(jù)估算，全世界的地下水總量多達(dá)1.5億立方公里，幾乎占地球總水量的十分之一，比整個(gè)大西洋的水量還要多！?

根據(jù)地下埋藏條件的不同，地下水可分為上層滯水、潛水和承壓水三大類(lèi)。

上層滯水是由于局部的隔水作用，使下滲的大氣降水停留在淺層的巖石裂縫或沉積層中所形成的蓄水體。

潛水是埋藏于地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層上的地下水，通常所見(jiàn)到的地下水多半是潛水。當(dāng)?shù)叵滤鞒龅孛鏁r(shí)就形成泉。

承壓水（自流水）是埋藏較深的、賦存于兩個(gè)隔水層之間的地下水。這種地下水往往具有較大的水壓力，特別是當(dāng)上下兩個(gè)隔水層呈傾斜狀時(shí)，隔層中的水體要承受更大的水壓力。當(dāng)井或鉆孔穿過(guò)上層頂板時(shí)，強(qiáng)大的壓力就會(huì)使水體噴涌而出，形成自流水。?

地下水雖然埋藏于地下，難以用肉眼觀察，但它象地表上河流湖泊一樣，存在集水區(qū)域，在同一集水區(qū)域內(nèi)的地下水流，構(gòu)成相對(duì)獨(dú)立的地下水流系統(tǒng)。

基本特征

地下水流系統(tǒng)的基本特征

在一定的水文地質(zhì)條件下，匯集于某一排泄區(qū)的全部水流，自成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的地下水流系統(tǒng)，又稱(chēng)地下水流動(dòng)系。處于同一水流系統(tǒng)的地下水，往往具有相同的補(bǔ)給來(lái)源，相互之間存在密切的水力聯(lián)系，形成相對(duì)統(tǒng)一的整體；而屬于不同地下水流系統(tǒng)的地下水，則指向不同的排泄區(qū)，相互之間沒(méi)有或只有極微弱的水力聯(lián)系。 此外，與地表水系相比較，地下水流系統(tǒng)具有如下的特征：

1.空間上的立體性 地表上的江河水系基本上呈平面狀態(tài)展布；而地下水流系統(tǒng)往往自地表面起可直指地下幾百上千米深處，形成空間立體分布，并自上到下呈現(xiàn)多層次的結(jié)構(gòu)，這是地下水流系統(tǒng)與地表水系的明顯區(qū)別之一。2.流線組合的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性 地表上的江河水系，一般均由一條主流和若干等級(jí)的支流組合而成有規(guī)律的河網(wǎng)系統(tǒng)。而地下水流系統(tǒng)則是由眾多的流線組合而成的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)部不僅難以區(qū)別主流和支流，而且具有多變性和不穩(wěn)定性。這種不穩(wěn)定性，可以表現(xiàn)為受氣候和補(bǔ)給條件的影響呈現(xiàn)周期性變化；亦可因?yàn)殚_(kāi)采和人為排泄，促使地下水流系統(tǒng)發(fā)生劇烈變化，甚至在不同水流系統(tǒng)之間造成地下水劫奪現(xiàn)象。

3.流動(dòng)方向上的下降與上升的并存性 在重力作用下，地表江河水流總是自高處流向低處；然而地下水流方向在補(bǔ)給區(qū)表現(xiàn)為下降，但在排泄區(qū)則往往表現(xiàn)為上升，有的甚至形成噴泉。

除上述特點(diǎn)外，地下水流系統(tǒng)涉及的區(qū)域范圍一般比較小，不可能象地表江河那樣組合成面積廣達(dá)幾十萬(wàn)乃至上百萬(wàn)平方公里的大流域系統(tǒng)。根據(jù)托思的研究，在一塊面積不大的地區(qū)，由于受局部復(fù)合地形的控制，可形成多級(jí)地下水流系統(tǒng)，不同等級(jí)的水流系統(tǒng)，它們的補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)在地面上交替分布。

集水區(qū)域

地下水域就是地下水流系統(tǒng)的集水區(qū)域。它與地表水的流域亦存在明顯區(qū)別，地表水的流動(dòng)主要受地形控制，其流域范圍以地形分水嶺為界，主要表現(xiàn)為平面形態(tài)；而地下水域則要受巖性地質(zhì)構(gòu)造控制，并以地下的隔水邊界及水流系統(tǒng)之間的分水界面為界，往往涉及很大深度，表現(xiàn)為立體的集水空間。如以人類(lèi)歷史時(shí)期來(lái)衡量，地表水流域范圍很少變動(dòng)或變動(dòng)極其緩慢，而地下水域范圍的變化則要快速得多，尤其是在大量開(kāi)采地下水或人工大規(guī)模排水的條件下，往往引起地下水流系統(tǒng)發(fā)生劫奪，促使地下水域范圍產(chǎn)生劇變。

通常，每一個(gè)地下水域在地表上均存在相應(yīng)的補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)，其中補(bǔ)給區(qū)由于地表水不斷地滲入地下，地面常呈現(xiàn)干旱缺水狀態(tài)；而在排泄區(qū)則由于地下水的流出，增加了地面上的水量，因而呈現(xiàn)相對(duì)濕潤(rùn)的狀態(tài)。如果地下水在排泄區(qū)以泉的形式排泄，則可稱(chēng)這個(gè)地下水域?yàn)槿颉?/p>

2013年6月，環(huán)保部公布2012年環(huán)境公報(bào)，六成地級(jí)以上城市空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，新標(biāo)準(zhǔn)納入PM2.5達(dá)標(biāo)率降低。對(duì)于2012年全國(guó)環(huán)境質(zhì)量狀況，環(huán)保部表示總體保持平穩(wěn)，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻：超過(guò)30%的河流和超過(guò)50%的地下水不達(dá)標(biāo)；空氣質(zhì)量方面，325個(gè)地級(jí)城市中，有59.1%的城市不符合新的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，113個(gè)環(huán)保重點(diǎn)城市的不達(dá)標(biāo)率更是達(dá)到76.1%。

PM2.5相關(guān)指標(biāo)下降

公報(bào)稱(chēng)，我國(guó)污染物總量排放均有所下降。環(huán)保部強(qiáng)制要求減排的四項(xiàng)污染物，和廢水相關(guān)的化學(xué)需氧量和氨氮，均較去年有所減少，和廢氣相關(guān)二氧化硫和氮氧化物，也比上一年降低。

在2011年，和PM2.5關(guān)系密切的氮氧化物排放總量當(dāng)年有所上升，環(huán)保部曾解釋這與該指標(biāo)剛剛增加，尚未達(dá)到減排節(jié)點(diǎn)有關(guān)。去年，全國(guó)氮氧化物的排放量也開(kāi)始全面下降。

但是，排放的廢水廢氣減少，不代表環(huán)境質(zhì)量改善。根據(jù)《公報(bào)》，2012年，全國(guó)325個(gè)地級(jí)市及以上城市，如果用新的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)衡量，達(dá)標(biāo)城市比例僅40.9%，113個(gè)環(huán)保重點(diǎn)城市的達(dá)標(biāo)率更是只有23.9%。

農(nóng)村飲用水源受污染

對(duì)于水環(huán)境，環(huán)保部稱(chēng)“質(zhì)量不容樂(lè)觀”，針對(duì)全國(guó)798個(gè)村莊的農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量試點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，農(nóng)村飲用水源和地表水受到不同程度污染。

此外，環(huán)保部認(rèn)為，農(nóng)村環(huán)境問(wèn)題日益顯現(xiàn)，突出表現(xiàn)為工礦污染壓力加大，生活污染局部加劇，畜禽養(yǎng)殖污染嚴(yán)重等。

2012年，環(huán)保部批復(fù)了240個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)，涉及總投資近1.4萬(wàn)億元，其中基礎(chǔ)設(shè)施和民生工程有79個(gè)，約占總投資的一半，有24個(gè)項(xiàng)目被退回環(huán)評(píng)，不予審批或暫緩審批，涉及總投資1000多億元。

2013年世界環(huán)境日中國(guó)主題為“同呼吸 共奮斗”，重點(diǎn)關(guān)注以防治PM2.5為重點(diǎn)的大氣污染防治工作。

水環(huán)境

在198個(gè)城市4929個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，優(yōu)良-良好-較好水質(zhì)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)比例為42.7%，較差-極差水質(zhì)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)比例為57.3%。農(nóng)村地區(qū)的水環(huán)境問(wèn)題更為嚴(yán)重，試點(diǎn)村莊飲用水源地的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅77.2%，地下水飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅70.3%。地表水達(dá)標(biāo)率只有64.7%。

點(diǎn)評(píng)：人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長(zhǎng)馬中表示，水污染與污水排放量過(guò)大有關(guān)，雖然目前國(guó)家對(duì)廢水的化學(xué)需氧量和氨氮進(jìn)行了控制，但總量控制目標(biāo)依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于環(huán)境承載能力，“每年降百分之幾的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠”。

如前所述，地下水流系統(tǒng)的空間上的立體性，是地下水與地表水之間存在的主要差異之一。而地下水垂向的層次結(jié)構(gòu)，則是地下水空間立體性的具體表征。典型水文地質(zhì)條件下，地下水垂向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的基本模式。自地表面起至地下某一深度出現(xiàn)不透水基巖為止，可區(qū)分為包氣帶和飽和水帶兩大部分。其中包氣帶又可進(jìn)一步區(qū)分為土壤水帶、中間過(guò)渡帶及毛細(xì)水帶等3個(gè)亞帶；飽和水帶則可區(qū)分為潛水帶和承壓水帶兩個(gè)亞帶。從貯水形式來(lái)看，與包氣帶相對(duì)應(yīng)的是存在結(jié)合水（包括吸濕水和薄膜水）和毛管水；與飽和水帶相對(duì)應(yīng)的是重力水（包括潛水和承壓水）。以上是地下水層次結(jié)構(gòu)的基本模式，在具體的水文地質(zhì)條件下，各地區(qū)地下水的實(shí)際層次結(jié)構(gòu)不盡一致。有的層次可能充分發(fā)展，有的則不發(fā)育。如在嚴(yán)重干旱的沙漠地區(qū)，包氣帶很厚，飽和水帶深埋在地下，甚至基本不存在；反之，在多雨的濕潤(rùn)地區(qū)，尤其是在地下水排泄不暢的低洼易澇地帶，包氣帶往往很薄，甚至地下潛水面出露地表，所以地下水層次結(jié)構(gòu)亦不明顯。至于象承壓水帶的存在，要求有特定的貯水構(gòu)造和承壓條件。而這種構(gòu)造和承壓條件并非處處都具備，所以承壓水的分布受到很大的限制。但是上述地下水層次結(jié)構(gòu)在地區(qū)上的差異性，并不否定地下水垂向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的總體規(guī)律性。這一層次結(jié)構(gòu)對(duì)于人們認(rèn)識(shí)和把握地下水性質(zhì)具有重要意義，并成為按埋藏條件進(jìn)行地下水分類(lèi)的基本依據(jù)。

地下水在垂向上的層次結(jié)構(gòu)，還表現(xiàn)為在不同層次的地下水所受到的作用力亦存在明顯的差別，形成不同的力學(xué)性質(zhì)。如包氣帶中的吸濕水和薄膜水，均受分子吸力的作用而結(jié)合在巖土顆粒的表面。通常，巖土顆粒愈細(xì)小，其顆粒的比表面積愈大，分子吸附力亦愈大，吸濕水和薄膜水的含量便愈多。其中吸濕水又稱(chēng)強(qiáng)結(jié)合水，水分子與巖土顆粒表面之間的分子吸引力可達(dá)到幾千甚至上萬(wàn)個(gè)大氣壓，因此不受重力的影響，不能自由移動(dòng)，密度大于1，不溶解鹽類(lèi)，無(wú)導(dǎo)電性，也不能被植物根系所吸收。 薄膜水 又稱(chēng)弱結(jié)合水，它們受分子力的作用，但薄膜水與巖土顆粒之間的吸附力要比吸濕水弱得多，并隨著薄膜的加厚，分子力的作用不斷減弱，直至向自由水過(guò)渡。所以薄膜水的性質(zhì)亦介于自由水和吸濕水之間，能溶解鹽類(lèi)，但溶解力低。薄膜水還可以由薄膜厚的顆粒表面向薄膜水層薄的顆粒表面移動(dòng)，直到兩者薄膜厚度相當(dāng)時(shí)為止。而且其外層的水可被植物根系所吸收。當(dāng)外力大于結(jié)合水本身的抗剪強(qiáng)度（指能抵抗剪應(yīng)力破壞的極限能力）時(shí)，薄膜水不僅能運(yùn)動(dòng)，并可傳遞靜水壓力。

毛管水 當(dāng)巖土中的空隙小于1毫米，空隙之間彼此連通，就象毛細(xì)管一樣，當(dāng)這些細(xì)小空隙貯存液態(tài)水時(shí)，就形成毛管水。如果毛管水是從地下水面上升上來(lái)的，稱(chēng)為毛管上升水；如果與地下水面沒(méi)有關(guān)系，水源來(lái)自地面滲入而形成的毛管水，稱(chēng)為懸著毛管水。毛管水受重力和負(fù)的靜水壓力的作用，其水分是連續(xù)的，并可以把飽和水帶與包氣帶聯(lián)起來(lái)。毛管水可以傳遞靜水壓力，并能被植物根系所吸收。

重力水 當(dāng)含水層中空隙被水充滿時(shí)，地下水分將在重力作用下在巖土孔隙中發(fā)生滲透移動(dòng)，形成滲透重力水。飽和水帶中的地下水正是在重力作用下由高處向低處運(yùn)動(dòng)，并傳遞靜水壓力。

綜上所述，地下水在垂向上不僅形成結(jié)合水、毛細(xì)水與重力水等不同的層次結(jié)構(gòu)，而且各層次上所受到的作用力亦存在差異，形成垂向力學(xué)結(jié)構(gòu)。

地下水體系作用勢(shì)

所謂“勢(shì)”是指單位質(zhì)量的水從位勢(shì)為零的點(diǎn)，移到另一點(diǎn)所需的功，它是衡量地下水能量的指標(biāo)。根據(jù)理查茲（Richards）的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)勢(shì)能（Φ）是隨距離（L）呈遞減趨勢(shì)，并證明勢(shì)能梯度（-dΦ/dL）是地下水在巖土中運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。地下水總是由勢(shì)能較高的部位向勢(shì)能較低的方向移動(dòng)。

地下水體系的作用勢(shì)根據(jù)其力源性質(zhì)，可分為重力勢(shì)、靜水壓勢(shì)、滲透壓勢(shì)、吸附勢(shì)等分勢(shì)，這些分勢(shì)的組合稱(chēng)為總水勢(shì)。

1.重力勢(shì)（Φg）指將單位質(zhì)量的水體，從重力勢(shì)零的某一基準(zhǔn)面移至重力場(chǎng)中某給定位置所需的能量，并定義為Φg=Z，式中Z為地下水位置高度。具體計(jì)算時(shí)，一般均以地下水位的高度作為比照的標(biāo)準(zhǔn)，并將該位置的重力勢(shì)視為零，則地下水位以上的重力勢(shì)為正值，地下水面以下的重力勢(shì)為負(fù)值。

2.靜水壓勢(shì)（Φp）連續(xù)水層對(duì)它層下的水所產(chǎn)生的靜水壓力，由此引起的作用勢(shì)稱(chēng)靜水壓勢(shì)，由于靜水壓勢(shì)是相對(duì)于大氣壓而定義的，所以處于平衡狀態(tài)下地下水自由水面處?kù)o水壓力為零，位于地下水面以下的水則處于高于大氣壓的條件下，承載了靜水壓力，其壓力的大小隨水的深度而增加，以單位質(zhì)量的能量來(lái)表達(dá)，即為正的靜水壓勢(shì)，反之，位于地下水面以上非飽和帶中地下水則處于低于大氣壓的狀態(tài)條件下。由于非飽和帶中有閉蓄氣體的存在，以及吸附力和毛管力的對(duì)水分的吸附作用，從而降低了地下水的能量水平，產(chǎn)生了負(fù)壓效應(yīng)，稱(chēng)為負(fù)的靜水壓勢(shì)，又稱(chēng)基模勢(shì)。

3.滲透壓勢(shì)（Φ0）又稱(chēng)溶質(zhì)勢(shì)，它是由于可溶性物質(zhì)在溶于水形成離子時(shí)，因水化作用將其周?chē)乃肿游⒆髯呦蚺帕?，并部分地抑制了巖土中水分子的自由活動(dòng)能力，這種由溶質(zhì)產(chǎn)生的勢(shì)能稱(chēng)為溶質(zhì)勢(shì)，其勢(shì)值的大小恰與溶液的滲透壓相等，但兩者的作用方向正好相反，顯然滲透壓勢(shì)為負(fù)值。

4.吸附勢(shì)（Φa）巖土作為吸水介質(zhì)，所以能夠吸收和保持水分，主要是由吸附力的作用，水分被巖土介質(zhì)吸附后，其自由活動(dòng)的能力相應(yīng)減弱，如將不受介質(zhì)影響的自由水勢(shì)作為零，則由介質(zhì)所吸附的水分，其勢(shì)值必然為負(fù)值，這種由介質(zhì)吸附而產(chǎn)生的勢(shì)值稱(chēng)為吸附勢(shì)。或介質(zhì)勢(shì)。

5.總水勢(shì) 總水勢(shì)就是上述分勢(shì)的組合，即Φ=Φg+Φp+Φ0+Φa，但處于不同水帶的地下水其作用勢(shì)并不相等。

地下水與人類(lèi)的關(guān)系十分密切，井水和泉水是我們?nèi)粘Ｊ褂米疃嗟牡叵滤?。不過(guò)，地下水也會(huì)造成一些危害，如地下水過(guò)多，會(huì)引起鐵路、公路塌陷，淹沒(méi)礦區(qū)坑道，形成沼澤地等。同時(shí)，需要注意的是：地下水有一個(gè)總體平衡問(wèn)題，不能盲目和過(guò)度開(kāi)發(fā)，否則容易形成地下空洞、地層下陷等問(wèn)題。

賦存在地下巖土空隙中的水。含水巖土分為兩個(gè)帶，上部是包氣帶 ，即非飽和帶 ，在這里，除水以外，還有

氣體。下部為飽水帶，即飽和帶。飽水帶巖土中的空隙充滿水。狹義的地下水是指飽水帶中的水。地下水可開(kāi)發(fā)利用，作為居民生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉用水的水源。地下水具有給水量穩(wěn)定、污染少的優(yōu)點(diǎn)。含有特殊化學(xué)成分或水溫較高的地下水，還可用作醫(yī)療、熱源、飲料和提取有用元素的原料。在礦坑和隧道掘進(jìn)中，可能發(fā)生大量涌水，給工程造成危害。在地下水位較淺的平原、盆地中，潛水蒸發(fā)可能引起土壤鹽漬化；在地下水位高，土壤長(zhǎng)期過(guò)濕，地表滯水地段，可能產(chǎn)生沼澤化，給農(nóng)作物造成危害。地下水中分布最廣的是鉀、鈉、鎂、鈣、氯、硫酸根和碳酸氫根7 種離子。地下水中各種離子、分子和化合物的總量稱(chēng)總礦化度 ，總礦化度小于1克/升的 ，稱(chēng)淡水，1～3克/升的 ，稱(chēng)微水，3 ～ 10克/升的，稱(chēng)咸水 ，10～50克/升的，稱(chēng)鹽水，大于 50 克/升的，稱(chēng)鹵水。地下水中鈣、鎂、鐵、錳、鍶、鋁等溶解鹽類(lèi)的含量稱(chēng)硬度，含量高的硬度大，反之硬度小。

絕大多數(shù)地下水的運(yùn)動(dòng)屬層流運(yùn)動(dòng)。在寬大的空隙中，如水流速度高，則易呈紊流運(yùn)動(dòng)。地下水主要有降水入滲、灌溉水入滲、地表水入滲補(bǔ)給，越流補(bǔ)給和人工補(bǔ)給。在一定條件下，還有側(cè)向補(bǔ)給。地下水的排泄主要有泉、潛水蒸發(fā)、向地表水體排泄、越流排泄和人工排泄。泉是地下水天然排泄的主要方式。

多種污染源作用下，我國(guó)淺層地下水污染嚴(yán)重且污染速度快。2011年，全國(guó)200個(gè)城市地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，“較差—極差”水質(zhì)比例55%，并且與2010年比15.2%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)在變差。

根據(jù)國(guó)土資源部十年的調(diào)查，197萬(wàn)平方公里的平原區(qū)，淺層地下水已不能飲用的面積達(dá)六成。地下水形勢(shì)已刻不容緩。按環(huán)保部等部門(mén)制定的規(guī)劃，到2020年，對(duì)典型地下水污染源實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控。

2000年-2002年國(guó)土資源部進(jìn)行了全國(guó)地下水資源評(píng)價(jià)，按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，37%已是不能飲用的類(lèi)、類(lèi)水。

2011年，全國(guó)共200個(gè)城市開(kāi)展了地下水質(zhì)監(jiān)測(cè)，其中“較差—極差”水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)比例為55%。與2010年相比，15.2%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)在變差。

根據(jù)2000年-2002年國(guó)土資源部的全國(guó)地下水資源評(píng)價(jià)，全國(guó)195個(gè)城市監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，97%的城市地下水受到不同程度污染，40%的城市污染趨勢(shì)加重；北方17個(gè)省會(huì)城市中16個(gè)污染趨勢(shì)加重，南方14個(gè)省會(huì)城市中3個(gè)污染趨勢(shì)加重。