供水水文地質(zhì)PPT演示課件

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地下水的物理性質(zhì)、化學(xué)成分與水質(zhì)評(píng)價(jià),,,,概 述 1.1 地下水的物理性質(zhì) 1.2 地下水的化學(xué)成分 1.3 地下水化學(xué)成分的形成與演變 1.4 地下水化學(xué)特征與人類健康 1.5 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià),概 述,1、地下水不是化學(xué)純水，地下水與環(huán)境（自然地理、地質(zhì)背景及人類活動(dòng)）長期相互作用，呈現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)和化學(xué)成分。 2、地下水所含有的各種成分對(duì)人類有著顯著的害益差異，不同實(shí)際目的所利用的地下水，對(duì)其水質(zhì)（物理性質(zhì)、化學(xué)成分和微生物種類和數(shù)量）有不同的要求，因此，選擇水源時(shí)必須根據(jù)生產(chǎn)和生活的需要對(duì)水源作出水質(zhì)評(píng)價(jià)。,返回,1. 1 地下水的物理性質(zhì),一、水溫 二、顏色 三、透明度 四、氣味 五、味道 六、導(dǎo)電性 七、放射性,返回,1、影響因素： 地下水的溫度主要受地溫控制，影響地溫的熱源主要有太陽輻射熱和地?zé)帷? 2、地溫變化規(guī)律： 地溫從上到下可分三個(gè)帶： 變溫帶（0—10~20m)：地溫隨晝夜季節(jié)變化 常溫帶：厚度10~20m，地溫一般略高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?-2℃ 增溫帶：按地?zé)嵩鰷丶?jí)（溫度每升高1℃所需要的深度，平均33m/℃)升高。,一、水溫,,3、H深度處地下水的溫度（ TH ）：,TB-年常溫帶溫度，℃；h-年常溫帶深度，m；G-地?zé)嵩鰷丶?jí)，m ／ ℃ 。,4、地下水按水溫分類：,,返回,地下水一般無色，只有當(dāng)水中含有某些離于成分、懸浮物或膠體成分時(shí)，才呈現(xiàn)不同的顏色。如： 有機(jī)質(zhì)—黃色；硫化氫—翠綠色；氧化鐵—淺紅褐色；氧化亞鐵—淺藍(lán)綠色；硬水—淺藍(lán)色。 地下水中色度的測(cè)定采用鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法。最低檢測(cè)色度為5 度。 測(cè)定范圍:5 度～50 度。,二、地下水的顏色,返回,（三）地下水的透明度,地下水通常是無色透明的，當(dāng)水中含有某種離子、膠體、有機(jī)質(zhì)或懸浮物質(zhì)時(shí)，透明度將降低。 透明度的野外分級(jí)：,,（3mm的粗線）,返回,四、地下水的氣味(嗅),地下水的氣味取決于水中所含的氣體成分和有機(jī)物質(zhì)的含量。地下水一般無氣味，若含有H2S氣體，水有臭雞蛋味，含F(xiàn)e2+，水有鐵腥味；含腐植質(zhì)有腐草味或淤泥臭味。水中氣味強(qiáng)弱程度和水溫有關(guān)，一般在低溫時(shí)氣味不明顯，若將水加熱至40-60℃時(shí)，氣味顯著，根據(jù)氣味強(qiáng)度，可將地下水分為六級(jí)：,返回,五、味道,地下水的味道取決于水中所含的化學(xué)成分和氣體成分。地下水一般淡而無味，若含有較多的氯化鈉，水具咸味；含較多的二氧化碳，水清涼可口，含碳酸鈣、鎂的水味美適口，稱“甜水”，若含有較多的有機(jī)質(zhì)或腐植質(zhì)，水有膩人的土甜味，不宜飲用；合硫酸納的水味澀，含氯化鎂和硫酸鎂較多的水味苦，且可引起嘔吐和腹瀉；含氧化鐵的水具有鐵銹味。,返回,六、導(dǎo)電性,地下水的導(dǎo)電性取決于水中溶解的電解質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)，即取決于各種離子的含量和離子價(jià)。離子含量越多，價(jià)數(shù)越高，則水的導(dǎo)電性越強(qiáng)。此外，溫度也影響導(dǎo)電性。,返回,七、放射性,地下水的放射性取決于水中放射性物質(zhì)的含量。大多數(shù)地下水都具有放射性，但其含量微弱。放射性礦床與酸性火成巖地區(qū)的地下水具有較高的放射性。水按放射性分級(jí)：,注：氡的濃度一般用單位體積空氣中所含的放射性活度來表示，其國際單位為貝可/升(Bq/L)，非國際單位有居里/升，艾曼。1居里/升=1×1010 艾曼=3.7×1010 Bq/L。1Bq=1次衰變/秒,返回,1.2 地下水的化學(xué)成分,一、地下水的常見化學(xué)成分 1、地下水中的主要?dú)怏w 2、地下水中主要離子成分 3、其他化學(xué)成分 二、地下水的化學(xué)成分的性質(zhì) 三、地下水化學(xué)成分分析與按化學(xué)成分的分類 1、地下水化學(xué)成分的分析與表示 2、地下水按化學(xué)成分的分類,返回,1、地下水中的主要?dú)怏w,地下水中常見的氣體成分有O2、N2、CO2、H2S和CH4等，氣體在地下水中的含量通常不高，每升水?dāng)?shù)毫克到數(shù)十毫克。但是它們能很好地反映地下水的形成環(huán)境（溫、壓條件和地質(zhì)條件），同時(shí)某些氣體的含量會(huì)影響鹽類在水中的溶解度以及其它化學(xué)反應(yīng)。,返回,2、地下水中主要離子成分,地下水中含很多離子成分．但是在水中分布最廣、含量最多的主要有七種，即Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。它們是人們?cè)u(píng)價(jià)地下水化學(xué)成分的主要項(xiàng)目。次要離子有CO32-、NO3-、NO2-、OH-、H+、NH4+、Fe2+、Fe3+、Mn2+ 、PO43-等。,返回,3、地下水中的其他化學(xué)成分,（1）微量成分：如Br、I、F、Ba、Li、Sr、Se、Co、Mo、Cu、Pb、Zn、B、P、As等。它們來源于地球深部或海洋。微量元素對(duì)人體健康有明顯的影響。（2）膠體化合物：地下水中分布最廣的膠體化合物有Fe(OH)3、A1(OH)3和SiO2等及有機(jī)膠體。有機(jī)膠體分布較廣，在氣候炎熱的沼澤地帶含量較高。（3）有機(jī)物：地下水中常含一定數(shù)量的有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)是以碳、氫、氧為主的高分子化合物，其他成分尚有氮、磷、硫等。有機(jī)質(zhì)中穩(wěn)定的腐植酸主要以膠體形式存在于地下水中，部分呈懸浮狀態(tài)的有機(jī)酸及特殊高分子腐植酸能溶于水成為真溶液，富集于土壤及沼澤水中，其含量從小于1mg／L到數(shù)百mg/L，一般在10mg／L左右。呈黃色、黑色及灰黑色，并有特殊的氣味和味道。有機(jī)質(zhì)的形成主要由于生物化學(xué)作用，由生物的排泄物或生物遺骸分解形成。（4）微生物：① 氧化環(huán)境：硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等；②還原環(huán)境：脫硫酸細(xì)菌等；③ 污染水：致病細(xì)菌。,返回,二、地下水的化學(xué)成分的性質(zhì),1、總礦化度 2、酸堿度 3、硬度 4、侵蝕性,返回,1、總礦化度,總礦化度表示地下水中含鹽量的多少，是表征水礦化程度的指標(biāo)。它指地下水中所含各種離于、分子及化合物的總量，以g/L表示。它包括所有溶解狀態(tài)和膠體狀態(tài)的成分，但不包括游離狀態(tài)的氣體成分。 總礦化度可根據(jù)化學(xué)分析所得全部離子量、分子量及化合物量相加求得（總含鹽量）。也可以在105—110℃的溫度下將水烘干所得的干涸殘余物表示（總?cè)芙夤腆w）。 總?cè)芙夤腆w（TDS）≈總含鹽量-1/2HCO3- 地下水按總?cè)芙夤腆w分類：,返回,2、酸堿度,水的酸堿度取決于水中H+濃度。水的酸堿度對(duì)人體健康和金屬設(shè)備有重要影響。如弱堿性水對(duì)人體健康有利；地下水的pH值小于4時(shí)，對(duì)金屬有劇烈的腐蝕作用，礦井酸性水強(qiáng)烈腐蝕井下排水設(shè)備和管道，并污染環(huán)境。 地下水按酸堿度分類：,返回,3、硬度,硬度是由于水中含有Ca2+、Mg2+而具有的性質(zhì)。硬度大的水對(duì)生活和工業(yè)用水都有不良的影響：硬度大的水味道差，且易引起腸胃不適，我國飲用水規(guī)定“不超過25度”，用硬水洗衣使肥皂泡沫減少，煮菜、煮飯不易燒熟，鍋爐用硬水易形成鍋垢，甚至因不均勻?qū)嵋疱仩t爆炸，硬度大的水會(huì)影響印染、造紙等工業(yè)的質(zhì)量。 總硬度：水中含Ca2+、Mg2+的總量稱為總硬度。 暫時(shí)硬度：指水加熱沸騰后，由于脫碳酸作用，而從水中失去的那部分Ca2+、Mg2+含量，主要為Ca2+、Mg2+的碳酸鹽。 永久硬度：水加熱沸騰后，仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量稱為水的永久硬度，主要為Ca2+、Mg2+的硫酸鹽和氯化物。 現(xiàn)階段根據(jù)國家化學(xué)分析標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量要求，硬度按mg/L（以CaCO3計(jì)）表示。 硬度1M mol/L=100mg/L（以CaCO3計(jì)） 硬度1度=17.9 mg/L（以CaCO3計(jì)）,地下水按硬度分類：,返回,4、侵蝕性,地下水的侵蝕性主要表現(xiàn)為含侵蝕性CO2水對(duì)混凝土的侵蝕，硫酸對(duì)混凝土的侵蝕及酸性水對(duì)機(jī)械設(shè)備的侵蝕。,返回,1、地下水化學(xué)成分的分析與表示,當(dāng)為飲用水水源勘察時(shí)，應(yīng)根據(jù)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-85）的要求進(jìn)行分析，分簡分析和全分析兩種。簡分析多采用簡易水質(zhì)分析箱在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析。全分析一般是對(duì)簡分析結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)和補(bǔ)充，目的在于比較全面地了解區(qū)域地下水化學(xué)特征。通常是在簡分析取樣的基礎(chǔ)上，選取有代表性的水樣，在專門化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)。 簡分析項(xiàng)目：除物理性質(zhì)（溫度、顏色、透明度、嗅味、味道等）外，還應(yīng)定量分析以下各項(xiàng)：PH值、游離CO2、Cl-、SO4-、HCO3- 、K+、Na+、Ca2+、Mg2+及TDS-總礦化度等。 全分析項(xiàng)目：除簡分析項(xiàng)目外，增加分析NH4+ 、Fe3+ 、 Fe2+ 、 CO32- 、NO2- 、NO3- 、侵蝕性 CO2 、耗氧量、H2S、 H2SiO3 ，并計(jì)算總硬度、永久硬度和暫時(shí)硬度。此外，有時(shí)還需作專項(xiàng)分析，如增加分析細(xì)菌及有毒成分。,地下水的常用表示方法--庫爾洛夫式：　　1、將陰、陽離子分別標(biāo)示在橫線上、下, 按毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)自大而小的順序排列, 小于10%的離子不予標(biāo)示。　　2、橫線前依次標(biāo)示氣體成分、特殊成分及礦化度(用M表示), 單位均為g/L。　　3、橫線后以字母t為代號(hào), 表示水溫, 單位為℃ 。　　4、式中各成分含量一律標(biāo)于該成分符號(hào)的右下角, 原子數(shù)則移至右上角。即：　　陰離子成分原子數(shù)毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)　　氣體成分含量 特殊成分含量 M含量 t水溫℃　　陽離子成分毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù) 例如某水樣的庫爾洛夫式為：,返回,舒卡列夫的水化學(xué)類型分類,舒卡列夫的地下水化學(xué)類型分類是根據(jù)地下水中6種主要離子（Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-、Cl-，K+合并于Na+）及礦化度劃分的。具體步驟如下： 第一步，根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，將6種主要離子中含量大于25％毫克當(dāng)量的陰離子和陽離子進(jìn)行組合，可組合出49型水，并將每型用一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字作為代號(hào)（見下表）。,第二步，按礦化度（M）的大小劃分為4組。 A組——M≤1.5g/L；B組——1.5＜M≤10g/L； C組——10＜M≤40g/L；D組——M＞40g/L。 第三步，將地下水化學(xué)類型用阿拉伯?dāng)?shù)字（1～49）與字母（A、B、C或D）組合在一起的表達(dá)式表示。例如，1—A型，表示礦化度（M）不大于1.5g/L的HCO3-Ca型水，沉積巖地區(qū)典型的溶濾水；49—D型，表示礦化度大于40g/L的Cl-Na型水，該型水可能是與海水及海相沉積有關(guān)的地下水，或是大陸鹽化潛水。,返回,1.3 化學(xué)成分的形成和演變,一、原始成分的影響 地下水大都來源于大氣降水、 地表水和凝結(jié)水補(bǔ)給，繼承了各種補(bǔ)給源的原始成分。 二、水文地球化學(xué)作用 1、溶濾作用：巖石中的可溶部分被溶解轉(zhuǎn)入地下水； 2、蒸發(fā)濃縮作用：地下水中的含鹽量相對(duì)增加； 3、離子的交換和吸附作用：地下水與巖石之間發(fā)生物質(zhì)交換； 4、脫硫酸作用：在有機(jī)物和脫硫酸細(xì)菌作用下，硫酸鹽被分解成H2S和HCO3-； 5、脫碳酸作用：在溫度升高、壓力降低的情況下CO2自水中逸出并形成碳酸鹽沉淀。 三、人類活動(dòng),返回,三 人類活動(dòng)對(duì)地下水化學(xué)成分影響,人類活動(dòng)通過改變地下水形成條件而改變地下水的化學(xué)成分，表現(xiàn)在：① 濱海地區(qū)過量開采地下水引起海水入侵。② 不合理的打井采水使咸水運(yùn)移。③ 干旱半干旱地區(qū)不合理地引入地表水灌溉，會(huì)使淺層地下水位上升，引起大面積次生鹽漬化，并使淺層地下水變咸。④ 原來分布有地下咸水的地區(qū)，通過挖渠打井，降低地下水位，減少蒸發(fā)量，可使地下水淡化。⑤ 在地下咸水分布區(qū)，引來區(qū)外淡的地表水，合理補(bǔ)給地下水，也可使地下水變淡。 此外，工農(nóng)業(yè)廢水的排放也可直接污染地下水。,返回,一、地方病 當(dāng)?shù)叵滤谧匀唤绲倪\(yùn)動(dòng)中過多地集中了某些有害物質(zhì)或缺乏某些對(duì)人體必需的物質(zhì)時(shí)，都會(huì)形成為一種地區(qū)性的病害--地方病，常見的地方病有： 1、大脖子病（甲狀腺腫）。病因：缺碘 2、大骨節(jié)?。ㄜ浌墙M織病變）和克山?。ㄐ募〔∽儯?。病因：主要觀點(diǎn)：（1）生存環(huán)境中缺Ca、S、Se等元素；（2）飲用水中金屬元素Cu、Pb、Zn、Ni、Mo、Mn等含量過多；（3）飲用水中含過量的腐殖酸。 3、齲齒病。病因：缺氟 4、斑釉齒、氟骨病。病因：氟中毒,1.4 地下水化學(xué)特征與人類健康,二、研究表明其他一些常見病也與飲用水有一定關(guān)系：如飲用軟水的城市心血管病死亡率高，飲用硬水的城市心血管病死亡率低。高血壓癥、腦溢血癥死亡率高的地區(qū)多為酸性硅質(zhì)水；當(dāng)SiO2含量高于20mg/L時(shí)可促使癌癥的高發(fā)，足夠的鈣對(duì)“抵御”癌癥有明顯的作用，胃癌的分布與酸性軟水區(qū)有關(guān)，蘇格蘭皮膚癌的發(fā)病率高與飲用水中As高有關(guān)，太行山中南部的食管癌高發(fā)區(qū)與飲用“死水”（用旱井、澇池、坑塘等貯存的雨水）有關(guān)。 而含適量某些成分的地下水有醫(yī)療價(jià)值。如飲用含鋰的水可減少動(dòng)脈硬化及降低精神錯(cuò)亂的患病率。 三、飲用被重金屬（汞、鎘、鉛、鉻、釩、鈷、鋇等）和難分解有機(jī)物（多氯聯(lián)苯、有機(jī)農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等）污染的地下水輕則身體出現(xiàn)不適，重則致命。,返回,1.5 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià),一、地下水水質(zhì)的概念 二、評(píng)價(jià)依據(jù) 三、評(píng)價(jià)指標(biāo) 四、地下水分類 五、評(píng)價(jià)方法 六、評(píng)價(jià)的一般步驟 七、供水水質(zhì)評(píng)價(jià) 1、生活飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià)；2、飲用天然礦泉水水質(zhì)評(píng)價(jià)；3、工業(yè)用水水質(zhì)評(píng)價(jià)；4、農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)評(píng)價(jià),返回,一、地下水水質(zhì)的概念,地下水水質(zhì)是地下水對(duì)人類生活及生產(chǎn)活動(dòng)用水要求的適宜程度。地下水水質(zhì)的好壞不僅取決于其本身的物理性質(zhì)、化學(xué)組成及生物特性，而且與其具體用途有關(guān)。,返回,二、評(píng)價(jià)依據(jù),地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)依據(jù)為GB／T 14848-1993《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。或根據(jù)用水目的選擇相應(yīng)的用水標(biāo)準(zhǔn)。,返回,三、評(píng)價(jià)指標(biāo) 《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》涉及指標(biāo)共39項(xiàng)，其中： 感官性狀指標(biāo)4項(xiàng)：色、嗅和味、渾濁度、肉眼可見物； 細(xì)菌學(xué)指標(biāo)2項(xiàng)：總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)； 放射性指標(biāo)2項(xiàng)：總a放射性、總B放射性； 有機(jī)組分指標(biāo)4項(xiàng)：揮發(fā)性酚類、陰離子合成洗滌劑、滴滴涕、六六六； 一般化學(xué)指標(biāo)和無機(jī)組分指標(biāo)28項(xiàng)：pH值、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、鐵、錳、氟化物、硝酸鹽、鋅等。 其中規(guī)定為水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（20項(xiàng)）為：pH值、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)性酚類、氰化物、砷、汞、鉻(六價(jià))、總硬度、鉛、氟、鎘、鐵、錳、總?cè)芙夤腆w、高錳酸鹽指數(shù)、硫酸鹽、氯化物、大腸菌群，以及反映地區(qū)主要水質(zhì)問題的其他項(xiàng)目。同時(shí)還明確規(guī)定了參加地下水水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)的項(xiàng)目應(yīng)不少于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，但不包括細(xì)菌學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。,返回,四、地下水水質(zhì)分類 《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》還參照了生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)最高要求，根據(jù)地下水各指標(biāo)的含量特征，將地下水水質(zhì)分為五類，不同的類別反映了不同的水質(zhì)狀況和該類別水體的主要用途。,返回,1、單因子評(píng)價(jià)方法 2、綜合評(píng)價(jià)方法 （1）綜合指數(shù)法 （2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 （3）模糊綜合評(píng)判法 （4）灰色聚類法,五、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法,返回,1、確定評(píng)價(jià)范圍 2、通過水質(zhì)監(jiān)測(cè)查明地下水的物理性質(zhì)、化學(xué)成分、衛(wèi)生條件和變化規(guī)律。檢驗(yàn)方法，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5750《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》執(zhí)行。監(jiān)測(cè)頻率不得少于每年二次(豐、枯水期)。 3、選擇評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法 4、總結(jié)評(píng)價(jià)結(jié)果,六、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)的一般步驟,返回,地下水質(zhì)量分類指標(biāo),返回,1、單因子評(píng)價(jià)方法,表2 三個(gè)地區(qū)水質(zhì)狀況,表1 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),返回,(1) 綜合指數(shù)法,1、首先進(jìn)行各單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)，劃分組分所屬質(zhì)量類別。,2、對(duì)各類別按下表分別確定單項(xiàng)組分（不包括細(xì)菌學(xué)指標(biāo)）評(píng)價(jià)分值Fi。,,3、計(jì)算各單項(xiàng)組分評(píng)分值Fi的平均值,,,4、按下式計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F,,5、根據(jù)F值，按下表規(guī)定劃分地下水質(zhì)量級(jí)別，再將細(xì)菌學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)類別注在級(jí)別定名之后。如“優(yōu)良(Ⅱ類)”、“較好(Ⅲ類)”。,要求：參加評(píng)分的項(xiàng)目，應(yīng)不少于本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，但不包括細(xì)菌學(xué)指標(biāo)。,返回,生活飲用水水質(zhì)評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)依據(jù)：生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-85） 評(píng)價(jià)指標(biāo)：1、感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)；2、毒理學(xué)指標(biāo)；3、細(xì)菌學(xué)指標(biāo)；4、放射性指標(biāo)； 制定生活飲用水評(píng)價(jià)指標(biāo)的原則： 1、水的感官性狀良好。2、水中所含化學(xué)物質(zhì)及放射性物質(zhì)不得危害人體健康。3、水中不得含有病原微生物。,返回,作業(yè) 10,一、 名詞 解釋 1、總?cè)芙夤腆w(TDS)；2、地下水的總硬度 二、簡答題 1、舒卡列夫分類法是如何按化學(xué)成分對(duì)地下水進(jìn)行分類的？ 2、大骨節(jié)病與克山病的可能病因有哪些 ？ 3、生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)一般包括哪幾方面的指標(biāo)？,