供水水文地质课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,第三章,地下水的物理性质、化学成分与水质评价,概 述,1.1,地下水的物理性质,1.2,地下水的化学成分,1.3,地下水化学成分的形成与演变,1.4,地下水化学特征与人类健康,1.5,地下水水质评价,概 述,1、地下水不是化学纯水，地下水与环境自然地理、地质背景及人类活动长期相互作用，呈现出不同的物理性质和化学成分。,2、地下水所含有的各种成分对人类有着显著的害益差异，不同实际目的所利用的地下水，对其水质物理性质、化学成分和微生物种类和数量有不同的要求，因此，选择水源时必须根据生产和生活的需要对水源作出水质评价。,返回,1.1,地下水的物理性质,一、,水温,二、,颜色,三、,透明度,四、,气味,五、,味道,六、,导电性,七、,放射性,返回,1、影响因素：,地下水的温度主要受地温控制，影响地温的热源主要有太阳辐射热和地热。,2、地温变化规律：,地温从上到下可分三个带：,变温带01020m)：地温随昼夜季节变化,常温带：厚度1020m，地温一般略高于当地年平均气温1-2,增温带：按地热增温级温度每升高1所需要的深度，平均33m/)升高。,一、水温,3、H深度处地下水的温度 TH：,T,B,-,年常温带温度，；,h-,年常温带深度，,m；,G-,地热增温级，,m,。,4、地下水按水温分类：,类型,过冷水,冷水,温水,热水,过热水,水温，,100,返回,地下水一般无色，只有当水中含有某些离于成分、悬浮物或胶体成分时，才呈现不同的颜色。如：,有机质,黄色；硫化氢,翠绿色；氧化铁,浅红褐色；氧化亚铁,浅蓝绿色；硬水,浅蓝色。,地下水中色度的测定采用,铂钴标准比色法,。最低检测色度为5 度。测定范围:5 度50 度。,二、地,下水的颜色,返回,三地下水的透明度,地下水通常是无色透明的，当水中含有某种离子、胶体、有机质或悬浮物质时，透明度将降低。,透明度的野外分级：,3mm的粗线,返回,四、地下水的气味,(,嗅,),地下水的气味取决于水中所含的气体成分和有机物质的含量。地下水一般无气味，假设含有H2S气体，水有臭鸡蛋味，含Fe2+，水有铁腥味；含腐植质有腐草味或淤泥臭味。水中气味强弱程度和水温有关，一般在低温时气味不明显，假设将水加热至40-60时，气味显著，根据气味强度，可将地下水分为六级：,等级,气味强度,说明,等级,气味强度,说明,o,无,没有任何气味,显著,易于觉察，不加处理不能饮用,极微弱,有经验分析者能觉察,强,气味引人注意，不适饮用,弱,注意辨别时，一般人能觉察,极强,气味强烈扑鼻，不能饮用,返回,五、,味道,地下水的味道取决于水中所含的化学成分和气体成分。地下水一般淡而无味，假设含有较多的氯化钠，水具咸味；含较多的二氧化碳，水清凉可口，含碳酸钙、镁的水味美适口，称“甜水，假设含有较多的有机质或腐植质，水有腻人的土甜味，不宜饮用；合硫酸纳的水味涩，含氯化镁和硫酸镁较多的水味苦，且可引起呕吐和腹泻；含氧化铁的水具有铁锈味。,返回,六、,导电性,地下水的导电性取决于水中溶解的电解质的数量和性质，即取决于各种离子的含量和离子价。离子含量越多，价数越高，那么水的导电性越强。此外，温度也影响导电性。,返回,七、放射性,地下水的放射性取决于水中放射性物质的含量。大多数地下水都具有放射性，但其含量微弱。放射性矿床与酸性火成岩地区的地下水具有较高的放射性。水按放射性分级：,分级,水中放射气含量,（埃曼）,镭水中镭的含量,（,g/l),强放射性水,300,10,-9,中等放射性水,100300,10,-10,10,-9,弱放射性水,35100,10,-11,10,-10,注：氡的浓度一般用单位体积空气中所含的放射性活度来表示，其国际单位为贝可/升(,Bq/L)，,非国际单位有居里/升，艾曼。1居里/升=11010 艾曼=3.71010,Bq/L。,1,Bq=1,次衰变/秒,返回,1.2,地下水的化学成分,一、地下水的常见化学成分,1、,地下水中的主要气体,2、,地下水中主要离子成分,3、,其他化学成分,二、,地下水的化学成分的性质,三、地下水化学成分分析与按化学成分的分类,1、,地下水化学成分的分析与表示,2、,地下水按化学成分的分类,返回,1、地下水中的主要气体,地下水中常见的气体成分有O2、N2、CO2、H2S和CH4等，气体在地下水中的含量通常不高，每升水数毫克到数十毫克。但是它们能很好地反映地下水的形成环境温、压条件和地质条件，同时某些气体的含量会影响盐类在水中的溶解度以及其它化学反响。,返回,2、地下水中主要离子成分,地下水中含很多离子成分但是在水中分布最广、含量最多的主要有七种，即Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。它们是人们评价地下水化学成分的主要工程。次要离子有CO32-、NO3-、NO2-、OH-、H+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、PO43-等。,返回,3、地下水中的其他化学成分,1微量成分：如Br、I、F、Ba、Li、Sr、Se、Co、Mo、Cu、Pb、Zn、B、P、As等。它们来源于地球深部或海洋。微量元素对人体健康有明显的影响。2胶体化合物：地下水中分布最广的胶体化合物有Fe(OH)3、A1(OH)3和SiO2等及有机胶体。有机胶体分布较广，在气候炎热的沼泽地带含量较高。3有机物：地下水中常含一定数量的有机质。有机质是以碳、氢、氧为主的高分子化合物，其他成分尚有氮、磷、硫等。有机质中稳定的腐植酸主要以胶体形式存在于地下水中，局部呈悬浮状态的有机酸及特殊高分子腐植酸能溶于水成为真溶液，富集于土壤及沼泽水中，其含量从小于1mgL到数百mg/L，一般在10mgL左右。呈黄色、黑色及灰黑色，并有特殊的气味和味道。有机质的形成主要由于生物化学作用，由生物的排泄物或生物遗骸分解形成。4微生物：氧化环境：硫细菌、铁细菌等；复原环境：脱硫酸细菌等；污染水：致病细菌。,返回,二、地下水的化学成分的性质,1、,总矿化度,2、,酸碱度,3、,硬度,4、,侵蚀性,返回,1、总矿化度,总矿化度表示地下水中含盐量的多少，是表征水矿化程度的指标。它指地下水中所含各种离于、分子及化合物的总量，以g/L表示。它包括所有溶解状态和胶体状态的成分，但不包括游离状态的气体成分。,总矿化度可根据化学分析所得全部离子量、分子量及化合物量相加求得总含盐量。也可以在105110的温度下将水烘干所得的干涸剩余物表示总溶解固体。,总溶解固体TDS总含盐量-1/2HCO3-,地下水按总溶解固体分类：,地下水类型,TDS（g/l),地下水类型,TDS（g/l),淡水,50,咸水,310,返回,2、酸碱度,水的酸碱度取决于水中,H,+,浓度。水的酸碱度对人体健康和金属设备有重要影响。如,弱碱性水对人体健康有利,；地下水的,pH,值小于,4,时,，,对金属有剧烈的腐蚀作用,，矿井酸性水强烈腐蚀井下排水设备和管道，并污染环境。,地下水按酸碱度分类：,水的类型,pH,值,水的类型,pH,值,强酸性水,9,中性水,7,返回,3、硬度,硬度是由于水中含有Ca2+、Mg2+而具有的性质。硬度大的水对生活和工业用水都有不良的影响：硬度大的水味道差，且易引起肠胃不适，我国饮用水规定“不超过25度，用硬水洗衣使肥皂泡沫减少，煮菜、煮饭不易烧熟，锅炉用硬水易形成锅垢，甚至因不均匀导热引起锅炉爆炸，硬度大的水会影响印染、造纸等工业的质量。,总硬度：水中含Ca2+、Mg2+的总量称为总硬度。,暂时硬度：指水加热沸腾后，由于脱碳酸作用，而从水中失去的那局部Ca2+、Mg2+含量，主要为Ca2+、Mg2+的碳酸盐。,永久硬度：水加热沸腾后，仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量称为水的永久硬度，主要为Ca2+、Mg2+的硫酸盐和氯化物。,现阶段根据国家化学分析标准计量要求，硬度按mg/L以CaCO3计表示。,硬度1M mol/L=100mg/L以CaCO3计,硬度1度=17.9 mg/L以CaCO3计,地下水按硬度分类：,类别,硬度,（,mg/L，,以,CaCO,3,计）,类别,硬度,（,mg/L，,以,CaCO,3,计）,极软水,450,弱硬水,150300,返回,4、侵蚀性,地下水的侵蚀性主要表现为含,侵蚀性,CO,2,水对混凝土的侵蚀，,硫酸,对混凝土的侵蚀及,酸性水,对机械设备的侵蚀。,返回,1、地下水化学成分的分析与表示,当为饮用水水源勘察时，应根据饮用水水质标准GB5749-85的要求进行分析，分简分析和全分析两种。简分析多采用简易水质分析箱在现场进行分析。全分析一般是对简分析结果进行检验和补充，目的在于比较全面地了解区域地下水化学特征。通常是在简分析取样的根底上，选取有代表性的水样，在专门化验室进行化验。,简分析工程：除物理性质温度、颜色、透明度、嗅味、味道等外，还应定量分析以下各项：PH值、游离CO2、Cl-、SO4-、HCO3-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+及TDS-总矿化度等。,全分析工程：除简分析工程外，增加分析NH4+、Fe3+、Fe2+、CO32-、NO2-、NO3-、侵蚀性 CO2、耗氧量、H2S、H2SiO3，并计算总硬度、永久硬度和暂时硬度。此外，有时还需作专项分析，如增加分析细菌及有毒成分。,地下水的常用表示方法-库尔洛夫式：1、将阴、阳离子分别标示在横线上、下,按毫克当量百分数自大而小的顺序排列,小于10%的离子不予标示。2、横线前依次标示气体成分、特殊成分及矿化度(用M表示),单位均为g/L。3、横线后以字母t为代号,表示水温,单位为。4、式中各成分含量一律标于该成分符号的右下角,原子数那么移至右上角。即：阴离子成分原子数毫克当量百分数气体成分含量 特殊成分含量 M含量 t水温阳离子成分毫克当量百分数,例如某水样的库尔洛夫式为：,返回,舒卡列夫,的水化学类型分类,舒卡列夫的地下水化学类型分类是根据地下水中6种主要离子Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-，K+合并于Na+及矿化度划分的。具体步骤如下：,第一步，根据水质分析结果，将6种主要离子中含量大于25毫克当量的阴离子和阳离子进行组合，可组合出49型水，并将每型用一个阿拉伯数字作为代号见下表。,阴离子,阳离子,HCO,3,-,HCO,3,-,+,SO,4,2-,HCO,3,-,+,SO,4,2-,+,Cl,-,HCO,3,-,+,Cl,-,SO,4,2-,SO,4,2-,+,Cl,-,Cl,-,Ca,2+,1,8,15,22,29,36,43,Ca,2+,+,Mg,2+,2,9,16,23,30,37,44,Mg,2+,3,10,17,？,24,？,31,38,？,45,Na,+,+,Ca,2+,4,11,18,25,32,39,46,Na,+,+,Ca,2+,+,Mg,2+,5,12,19,26,33,40,47,Na,+,+,Mg,2+,6,13,20,27,34,41,48,Na,+,7,14,21,28,35,42,49,第二步，按矿化度M的大小划分为4组。,A组M1.5g/L；B组1.5M10g/L；,C组10M40g/L；D组M40g/L。,第三步，将地下水化学类型用阿拉伯数字149与字母A、B、C或D组合在一起的表达式表示。例如，1A型，表示矿化度M不大于1.5g/L的HCO3-Ca型水，沉积岩地区典型的溶滤水；49D型，表示矿化度大于40g/L的Cl-Na型水，该型水可能是与海水及海相沉积有关的地下水，或是大陆盐化潜水。,阴离子,阳离子,HCO,3,-,HCO,3,-,+,SO,4,2-,HCO,3,-,+,SO,4,2-,+,Cl,-,HCO,3,-,+,Cl,-,SO,4,2-,SO,4,2-,+,Cl,-,Cl,-,Ca,2+,1,8,15,22,29,36,43,Ca,2+,+,Mg,2+,2,9,16,23,30,37,44,Mg,2+,3