泉的水文地質意義有哪些
① 地下水環境同位素的水文地質意義
為了研究塔里木盆地地表水與地下水的形成、轉化與演變規律，在塔里木盆地採集地表水、地下水水樣共計94組，其中δD-δ18 O為94個，由中國地質科學院礦產資源研究所測試；3 H為89個，由中國核工業地質研究所測試；14C為17個，由北京大學14 C試驗室測試。測試結果見表2-1。並收集前人不同時期在塔里木盆地所做的地下水和地表水同位素測試成果。
表2-1 塔里木盆地環境同位素測試結果一覽表
續表
續表
在對每個流域地表水和地下水環境同位素值進行分析的基礎上，對不同流域同位素值域特徵進行對比研究，塔里木盆地環境同位素區域水文地質意義主要有以下幾點。
一、現代水與古水的δD、δ18O特徵及意義
1969年，丹斯加爾德對格陵蘭北部世紀營一根長1390m的冰心進行了氧同位素研究，得到如下結論:8000a以來δ18 O值變化不大，說明8000a以來氣候相差不多；距今10000～60000a的最後一次冰期內，δ18 O值平均比現在低10％左右。
盆地中的大中型河流，如和田河、葉爾羌河、喀什噶爾河、阿克蘇河、開都河、迪那河、克里雅河等流域，古地下水的同位素值與現代水相差無幾。說明盆地在不同氣候條件下降水而形成的水體的環境同位素δD與δ18 O變化不明顯，反映了水資源形成區在冰期和冰後期氣溫相差不大，推測是新構造運動使山體隆升，山區冰後期的高程高於冰期的高程，同一位置因高程變化產生的氣溫變化彌合了氣候的變化，使山區冰後期的氣溫與冰期氣溫相近，現代山區氣溫與距今10000a年大致相同，山區降水的同位素值變化不明顯。這是盆地環境同位素共同的特徵之一，難以運用δD與δ18 O的關系區別古水（冰期）與現代水（冰後期）。
二、環境同位素的流域特點
盆地地表水與地下水樣點在環境同位素δD與δ18 O的關系圖上（圖2-6、圖2-7、圖2-8），沿全球降水線，從右上方到左下方依次劃分為A域、B域、C域。A域以和田河流域為代表，包括皮山河到且末河一帶諸多河流域，發源於中昆侖山；B域以阿克蘇河和開都河為代表，包括發源於天山北麓的渭干河和迪那河流域；C域以葉爾羌河和喀什噶爾河流域為代表，包括發源於盆地西南部的河流域。根據新疆上空的水分來源，主要來自西風氣流，其次為北風氣流，說明區域環境同位素值分布特徵不是大氣環流作用形成的，而是降水形成區山脈高程效應的反映。位於中國與克什米爾地區之間的喀喇昆侖山為第四紀以來強烈上升運動形成的，上升量超過3000m，位於中巴之間的喬戈里峰海拔8611m，為世界第二高峰，其北坡的冰雪融水正是葉爾羌河的重要補給來源，與葉爾羌河流域樣點位於δD-δ18 O關系圖的左下方的C域是吻合的；昆侖山地勢西高東低，皮山以西為西昆侖山，有7000m以上的高峰3處，6000～7000m的山峰7處；皮山至且末間為中昆侖山，主脈向南略呈弧形突出，有6000m以上的高峰8處，主要河流有和田河、克里雅河、尼雅河、牙通古孜河等，樣點位於A域；而位於溫宿縣境的天山山脈最高峰---托木爾峰海拔7435.28m，是阿克蘇河的發源區，其樣點位於B域；河流發源山區的地勢特徵正好說明了不同流域環境同位素值的分布特徵，它為區域地下水補給來源的分析奠定了基礎。圖2-7沙漠腹地地下水水域位於昆侖山中段發育的河流域樣點的蒸發線上，說明沙漠腹地地下水主要來源於南部山區河流的補給。
圖2-6 和田河流域δD-δ18 O的關系
圖2-7 葉爾羌河流域δD-δ18 O的關系
圖2-8 喀什噶爾河流域δD-δ18 O的關系
三、阿克蘇河流域
潛水和承壓自流水環境同位素具有圈套特徵（圖2-9），而且承壓自流水碳-14年齡約6230a左右，同屬於和現代氣候相同的氣候形成的。正好反映了阿克蘇河流域在水文地質上是河槽窪地，不完全具備山前傾斜平原水文地質特徵，其徑流量大，地下水循環交替迅速，即使承壓自流水循環速度也遠大於其他河流域承壓自流水循環速率，這是阿克蘇河流域特定的水文、地質條件決定的，在西北內流盆地中是一個特例。阿克蘇河流域承壓地下水具有較好的開發潛力，但也需要進一步論證，要珍惜開發，並加以保護。
圖2-9 阿克蘇河流域δD-δ18 O的關系
四、喀什噶爾河流域
喀什市區和疏勒縣第一至第三承壓水14C年齡在3000～4000a之間，其下游的伽師承壓水14 C年齡為16000～19000a。在δD與δ18 O的關系圖（圖2-8）上，喀什承壓水域位於伽師承壓水域的左下方，現在的河水樣點位於二者之間，伽師縣西克爾水庫樣點位於現代河水的蒸發線上。值得注意的是，TDS與δ18 O的關系圖上，西克爾水庫水樣點也正好位於出山河水的蒸發線上，其斜率為0.33～0.40（圖2-17），不僅說明正處於6月的庫水不僅遭受過蒸發，而且TDS增長完全是由蒸發作用而形成的（沿途和水庫中的蒸發）。另外我們推測伽師承壓水域是在略早於現代氣候條件下形成的，是比喀什承壓水更古老的古水。
五、開都-孔雀河流域
孔雀河流域地下水和地表水雖然都位於焉耆盆地地表水與地下水的蒸發線上（圖2-10），但地下水的蒸發遠小於地表水的蒸發，而且位於雨水線附近，說明孔雀河部分地下水，尤其是飲用水源來自當地河流的入滲，蒸發程度較輕；來自孔雀河地表水灌溉形成的地下水經受蒸發的程度較高。
圖2-10 開都河-孔雀河流域δD-δ18 O的關系
六、塔里木河
河水樣點主要位於源流河水的蒸發線上，隨著沿途路徑增加而不斷蒸發，樣點沿蒸發線由左下方向右上方移動（圖2-18）。
七、塔里木盆地地下水的氚值特徵
和田河以西和西部、北部的河流溢出帶以上潛水和泉集河水均含氚，說明地下水是1952年以來補給的，補給條件好，地下水循環交替快；溢出帶以下，淺層水也含氚，主要接受現代河水和灌溉水的補給；深層承壓水和自流水一般不含氚，由於混層采井使部分深層水樣含少量的氚（也有部分誤測的可能），14C年齡說明承壓水各地循環交替速度不同，是4000～24000年間補給形成的。
圖2-11 迪那河流域δD-δ18 O的關系
圖2-12 克里雅河流域δD-δ18 O的關系
八、南部山區諸小河流域環境同位素具有兩個特徵
非洪水期，昆侖山北麓小型河流下游的泉（集河）水含氚量均很少（表2-2），表明是1952年以前補給的。一般來說，山前沖洪積扇的戈壁礫石帶滲透性好、地下水徑流速度快，而泉集河水不含氚則預示著該地帶處在山前凹陷內，含水層厚度巨大，調節能力強，地下水儲存量豐富，是十分理想的地下水庫。洪水期，出山口河水才能徑流至溢出帶下游，補給下游地下水。但由於洪水徑流通過溢出帶的時間短暫，很容易被不含氚的泉集河水置換，所以泉集河水一般不含氚；每個小型河流溢出帶以下一定范圍內地下水樣點位於各自河水的蒸發線上，說明在一定范圍內其地下水平行向北運動，互不交匯。
圖2-13 塔里木盆地環境同位素δD-δ18 O的關系
圖2-14 塔里木盆地各種水體δD-δ18 O的關系
圖2-15 塔里木盆地周邊沖積平原地下水δD-δ18 O的關系
圖2-16 渭干河流域δD-δ18 O的關系
九、深層基岩水與第四紀含水層的關系
前人對盆地腹地深度大於3000m的各層系（寒武系至古近系）的407個油田水樣進行了分析測試，結果表明，其TDS在22～320g/L之間，平均達152g/L，遠高於海水的鹽度35g/L，為鹵水級。其中塔中石炭系油田水的TDS最低，在22～120g/L之間，平均84g/L；古近系最高，多為190～200mg/L（圖2-20）。
圖2-17 皮山河流域TDS和δ18 O的關系
圖2-18 塔里木盆地地表水δD-δ18 O的關系
表2-2 昆侖山北麓部分小型河流溢出帶泉（集河）水氚含量
圖2-19 塔克拉瑪干沙漠腹地地下水δD-δ18 O的關系
圖2-20 塔里木盆地基岩水與焉耆盆地第四紀孔隙水δD-δ18 O的關系
圖2-19反映了沙漠區淺層地下水（1000m深度之內）與盆地深部油田水的δD-δ18 O關系。塔中地區石炭系（E水域）和盆地邊緣古近-新近系油田水（F水域）分別位於C域與D域之間，表明它們曾受過強烈的蒸發或與圍岩的同位素交換。KT2、GS2孔和表層地下水樣品均位於大氣降水線附近，沒有表現出明顯的蒸發跡象。特別是KT2孔的取樣深度達800m，表明深部油田水並沒有對它產生影響。
根據上述結果，我們認為深層油田水處於高度封閉的滯留狀態，與上部鬆散沉積層地下水之間基本沒有聯系，但局部地區是否存在沿斷裂構造向上部運移的現象，目前尚無勘探資料證實。
十、塔克拉瑪干沙漠表層地下水的氚值特徵
塔中沙漠腹地淺層地下水氚值變化很大，主要取決於降水與取樣的時間。本區因核試驗影響，大氣降水含氚量很高。由於降水僅可能對窪地表層地下水產生補給，且在強烈蒸發作用下很快返回大氣圈，所以沙漠腹地表層地下水一般不含氚。我們在沙漠區的野外工作時間一般在雨季，同位素樣品採集位置除石油勘探臨時供水井外，多為探坑，而探坑只能在地下水位埋藏較淺的窪地內開挖，因而雨後一段時間內採集的個別樣品氚值較高，但不能由此說明大氣降水對沙漠地下水的補給量很大。
② 泉域環境水文地質問題淺析
張國建
（河南省水文地質工程地質勘察院，新鄉，453002）
摘要本文是在分析大量前人相關資料的基礎上，通過1∶5萬綜合水文地質調查、地下水動力場調查、物探、抽水試驗、水質化驗等工作，基本查清了泉域的水文地質條件，確定了泉域邊界及性質，查明了泉水的補徑排條件，著重分析了影響小南海泉泉水流量減小的自然和人為因素。
關鍵詞小南海泉域泉流量降水紅旗渠地下水開采
安陽市地處河南省北部的洹河沖積扇中上部，是豫北重要工業城市，目前已形成以冶金、電力、電子、輕工、紡織、醫葯等門類齊全的工業體系，隨著經濟的發展，對水資源的需求日益增強。小南海泉作為安陽市的主要供水水源之一，經彰武水庫調蓄後，供安鋼、電廠、化肥廠等企業以及萬金灌區灌溉用水，同時也是市區生活用水的主要規劃水源地，由於泉域內打井、挖煤、開礦等現象嚴重，水文地質條件發生很大變化，植被受到破壞，生態環境日趨惡化，泉出水量逐年減少，20世紀70年代8.03m3/s,80年代5.62m3/s,90年代4.48m3/s,2000年7月份以前，天氣持續乾旱，南海泉流量僅1.95m3/s，使安陽市出現嚴重水荒，對安陽市的工農業生產構成嚴重威脅。
1區域水文地質條件概述
小南海泉於太行山隆起帶與華北平原沉降帶之間的過渡地帶，西起林州西山大斷裂，東至湯西大斷裂，中間所夾持的地塊，是一個自西向東成階梯式逐級降落的構造斷塊。由西向東大致可分為三個相對獨立的水文地質單元；以林州西山大斷裂為界，斷裂西為太古界變質岩、震旦系石英岩狀砂岩組成的基岩區水文地質單元；基岩區水文地質單元東側為寒武系、奧陶系碳酸鹽岩組成的岩溶水文地質單元，此單元局部出露有侵入的閃長岩並在林州盆地及窪地帶覆蓋有新生界沉積物，以近南北向延伸的奧陶系與石炭、二疊系地層接觸為界，有劃分出以石炭、二疊系及第三系地層中礫岩、砂岩、灰岩及相對隔水的泥岩、頁岩組成的碎屑沉積岩水文地質單元。
區域性深大斷裂不僅控制了水文地質單元的分布，而且也控制了岩溶地下水泉域系統的邊界，並把岩溶地下水系統，分割為若干個系統。如林州西山大斷裂，是東盤寒武系、奧陶系與西盤太古界對接，構成岩溶水的隔水邊界，並把本岩溶水系統與山西長治辛安泉域岩溶水系統分割開。在本工作區東部的斷層束，是西盤奧陶系與東盤石炭、二疊系對接，構成岩溶水的東部阻水邊界，來自西部的岩溶水受沙泥岩的阻擋，在河谷中低窪地帶集中排泄出地層形成岩溶大泉。工作區從南至北依次可分為四個岩溶水子系統，即：石門寺泉域、許家溝泉域、珍珠泉域，各泉之間多以地下水分水嶺邊界、地表水分水嶺邊界以及地層阻水邊界分割開來。
調查確定小南海泉域面積為934.6km2，其北部以侵入岩隔水邊界為主，東部以地層阻水邊界為主，南部以地下水嶺邊界為主，西部以地表分水嶺（斷層隔水）邊界為主。
2泉流量的分析與確定
小南海泉泉水全部匯入彰武水庫，供安陽鋼廠、電廠工業生產及農業灌溉利用，根據對已有資料的分析整理，泉流量有明顯減小的趨勢這些資料根據南海水庫出庫流量、彰武水庫入庫、出庫流量是依據庫水位——泄量關系曲線查得，進庫流量是依據水量平衡原理進行還原計算而得，由於難以准確計算庫區滲漏、庫區淤積以及閘門控制誤差，因而計算精度受到一定限制。在分析整理原始數據時還發現，當彰武水庫出庫流量較大時，入庫流量的計算偏差更大，考慮以上因素，在利用數據方面首先採用「最小二乘法」捨去異常值，並逐日對兩水庫的出庫流量以及降水量進行對比，選擇兩水庫出庫流量相對穩定或未放水又無降雨的時段的彰武水庫進庫流量或與南海水庫出庫流量的差值做為泉水該日流量，取平均彰武水庫入庫值做為月流量，並根據月流量取平均值做為當年平均流量。由於影響流量數值因素較多，故本次所計算的泉流量值與實際值難免存在差異，但總的變化趨勢與實際情況相符。
3影響泉流量大小的因素分析
經過本次調查和前人資料的綜合分析，影響泉流量大小的主要控制因素有以下幾點。
3.1自然因素
3.1.1降水
降水對泉流量影響主要表現在兩個方面，一是通過滲入補給泉域地下水，再以地下徑流方式匯集到小南海泉群溢出；二是通過地表產流匯集到洹河，通過流量大小滲漏補給泉域地下水。
因降水年際與內變化不同，對泉流量大小的影響也各異，年際降水量的大小變化，因泉域地下水自身的調蓄作用，主要影響小南海泉的年均值變化，而年內降水的變化，又導致泉流量在年內的差異。
3.1.2洹河
洹河流經本區長度約50km，在水磨石至卸甲平段河水漏失嚴重，洹河漏失水量是南海泉地下水的主要補給源。洹河水來源有二：一是降水產流；二是接收紅旗渠退水，持續補給泉域地下水。根據前人和本次調查實測資料推測，洹河漏失量也是南海泉流量大小的主要因素。
3.2人為因素
3.2.1地下水開采
隨著泉域內社會經濟的發展，人工開采地下水量逐年增加，尤其是90年代以後，人工開采地下水量激增，勢必襲奪部分泉流量。南海泉流量呈現三個台階，與此對應，人工開采地下水也表現出三個台階，具體數據見表1。
表1泉流量與人工開采地下水量對應表
因此，現狀地下水開采量是泉流量大小的主要控制因素，從發展趨勢看，地下水開采對泉流量的影響將越來越嚴重。
3.2.2紅旗渠引水量
紅旗渠引濁彰河水入林州，一方面通過渠道滲漏和渠灌回滲直接補給泉域地下水，另一方面退水到洹河，間接以河道滲漏方式補給地下水，從表2也可以看出，在泉流量的三個平台中，紅旗渠引水量的變化趨勢也比較明顯。
3.2.3泉群溢出區一帶開山採石對泉的溢出也會造成一定影響
4影響泉流量因子權重分析
4.1影響泉流量因子選擇
從以上分析不難看出影響泉流量大小的因子主要有四個：降水量、地下水開采量、紅旗渠引水量及洹河漏失量。其中洹河漏失量主要通過降水產流（洪）和紅旗渠退水作為漏水源，又與二者關系密切。相對二者而言，洹河漏失量僅是一種間接影響因素，因此，可以將降水量、地下水開采量與紅旗渠引水量作為影響泉流量大小的控制因子。
4.2泉流量時段選擇
從表1可以明顯看出，泉流量大小呈現三個台階，分別對應三個時段，即1976年以前、1977～1989年、1990年以後，為便於下文計算，選取資料時段為1971～1976年、1977～1989年、1990～2003年。各時段泉流量、降水量、地下水人工開采量與紅旗渠引水量數據見表2。
表2各時段數據一覽表
4.3泉流量影響因子權重分析
泉流量影響因子權重分析採用灰色系統理論進行多變數相關分析，多變數相關分析是水文地質分析中常遇到的問題，其目的是從多個因素中找出它們與因素相關程度的優劣。在研究事物之間的關聯性時，灰色系統理論把事物（因素）的過去和現在的行為效果以時間序列作為分析的基礎，從中發掘出規律性來，為對主因素的判斷，提出了「關聯度」這一變化值來確定不同時間、不同因子對泉流量大小影響的權重。
4.3.1關聯度分析的方法原理
設有m個與母因素（X0）有一定關聯作用的子因素（X1,X2，…，Xm），它們都至少有n個同期動態觀測值，其值簡稱序列。
母序列：｛X0（i）}i=1,2，…，n
子序列：｛Xk（i）}k=1,2，…，m
i=1,2，…，n
為了進行比較，將它們進行標准化處理，令：
標准化X0（i）,Xk（i），於是在t0X坐標繫上有折線，｛X0（i）｝,｛Xl（i）｝，…，｛Xk（i）｝…，它們在l軸上都有一定的長度。若是這些折線有公共交點（稱參考點），則第k條子線l時刻與母線在同一時刻的距離Δ0k（l）=｛|X0（l）-Xk（l）|｝，是衡量它們在該時刻關聯性的基本依據。顯然，Δ0k（l）愈小，子線與母線在l時刻的關聯性愈好。序列在時刻t=l到t=n的關聯性用關聯系數表示：
地質環境經濟論文集.第2輯
ξ0k（i）——第k條子線與母線X。在i時刻的關聯系數，其值滿足0≤ξ0k≤1，ξ0k愈近於1，它們的關聯性愈好。
Δmin，Δmax——第m子線在區間[1,n]的距離Δ0k（i）的最小值和最大值。
顯然若參考點選在某時刻（1），則有Δmin=0，其中令Δ0k（min）=min{|X0（i）—Xk（i）|）
Δ0k（max）=max{|X0（i）—Xk（i）|）
Δmin=min｛Δ0k（min）｝
Δmax=max｛Δ0k（max）｝
ξ——正實數，取經驗數，其值大小影響各時刻[1,n]關聯系數的序。本文取ξ＝0.5，於是第k條子線與母線在[l,n]關聯度記為G0k且
4.3.2應用數據
根據現有資料考慮，有三個因子的影響：第一個因子是紅旗渠引水量，第二個因子是泉域內地下水開采量，第三個因子是泉域內降雨量。
現設定矩陣[xij]i=1,2,3,4
j=1,2，…，13
[xij]——母因素，歷年泉流量；
[xki]——子因素，k=2是紅旗渠歷年引水量
k=3是泉域內地下水歷年開采量
k=4是泉域內年降雨量。
4.3.3計算結果
計算積結果見表3。
表3各時段關聯系數表
註：X2——紅旗渠引水量，X3——地下水開采量，X4——降水量。
5泉流量減小原因綜合分析
從上述泉流量影響因子權重分析結果可以看出，在第一、二時段，泉流量的大小與其正相關因子降水量和紅旗渠引水量的大小關系密切，負相關因子人工開采量僅佔次要位置，結合表2，第二時段泉流量變化的原因主要是人工開采量的增加和引水量的減少。
第三時段（1990～2003年）與第二時段相比，降水量差異不大，但是人工開采量增大，紅旗渠引水量顯著變小，而是兩者在該時段有上升為泉流量的主要影響因子，因此，泉流量減小也就是必然後果了。而在開采量中，礦坑排水對泉涌水量減小影響更為明顯。
6結論
綜合上述分析結果：在現階段，泉流量減小的主要原因是人工開采地下水的增大和紅旗渠引水量的減少。近階段隨著人工開采地下水量增加，已經成為影響泉流量大小的主要因素。
③ 水文地質基本知識
(一)地下水的形成和分類
1.地下水的形成
自然界中的水以氣態,液態和固態的形式存在於大氣圈、水圈和岩石圈中。大氣水、地表水和地下水並不是彼此孤立存在的,它們之間實際處於不斷運動,相互轉化的過程之中,這一過程稱為自然界中的水循環(圖1-12)。按其循環范圍和途徑的不同,分為大循環和小循環。
地下水的形成就是水的循環過程中水通過滲透和水汽的凝結作用而形成的。由大氣降水和地表水滲入地下形成的地下水稱為滲入水。其方式是大氣降水通過岩石的空隙向下滲入形成地下水,地表水是通過岩土空隙在地表水柱壓力和毛細力作用下滲入地下形成地下水。此外,在大氣中含有的水汽和岩石空隙中的水汽在溫度降低達到飽和時,就開始凝結成水滴,當水滴匯聚起來就成為地下水。我們把水汽凝結而形成的地下水稱為凝結水。而且我們還得出這樣的結論:地下水的來源主要來自大氣降水的滲入,地下水是水資源的重要組成部分,雖然能不斷得到補給,但它並非取之不盡用之不竭,如果不合理使用,水資源儲量將會減少乃至出現枯竭。
圖1-12 自然界中水的循環示意圖
①含水層;②隔水層;③大循環;④小循環
2.地下水的分類
地下水按含水層性質分為孔隙水、裂隙水和岩溶水三類。
(1)孔隙水
埋藏在孔隙岩層中的地下水稱為孔隙水。孔隙水廣泛分布於第四系鬆散沉積物中,如洪積、沖積、坡積、風積和海相沉積等岩層中。在堅硬和半堅硬的岩石中也有少量分布。孔隙水由於存在於岩土的孔隙中,因此孔隙的分布、大小、形狀、排列等,直接影響著孔隙水,這也就取決於鬆散沉積物的岩性、分布等特點。孔隙水具有如下特點:
1)孔隙水存在於岩土孔隙中,因此各種類型的具有孔隙的鬆散沉積物,都可以賦存孔隙潛水或孔隙承壓水。因此掌握沉積物的沉積規律、特徵,是尋找該含水層和初步評價含水層以及選擇供水施工工藝和供水結構設計的重要依據。
2)鬆散岩土孔隙發育,分布密集且均勻,相互連通,呈層狀分布,具有統一的水動力聯系,所以孔隙水一般呈層流運動。很少見到透水性突變等特徵。
3)由於鬆散沉積物具有不同的成因類型,它們所分布的地貌也不同,因此可形成不同類型的孔隙水,它們的均勻性也各有差異。
4)孔隙水的補給來源主要是大氣降水,在特定條件下,地表水也可成為重要的補給來源之一,在條件適宜的地方,深部裂隙水或岩溶水也可補給孔隙水。
5)孔隙水一般常存在於地殼表層,多以潛水形式出現,這對水源地勘察和供水井施工帶來便利,同時對采礦帶來一定的影響。
(2)裂隙水
埋藏和運動於基岩裂隙中的地下水稱為裂隙水。基岩的裂隙是地下水的儲藏和運動的場所,裂隙的發育程度和聯通性直接影響著裂隙水的分布和富集。因此,研究基岩的裂隙具有重要而實際的意義。基岩裂隙按其成因可分為成岩裂隙、構造裂隙和風化裂隙三種類型。裂隙水的埋藏和分布很不均勻,主要受地質構造、岩性及地貌等因素的控制。按埋藏條件和含水層產狀,可將裂隙水分為三種類型;面狀裂隙水、層狀裂隙水和脈狀裂隙水。
1)面狀裂隙水:賦存於各種基岩表部的風化裂隙中,某些巨大的交叉斷裂帶也屬這一類。這種裂隙水上部一般沒有連續分布的隔水層,具有潛水的特徵。風化裂隙廣泛分布,均勻密集,彼此連通構成面狀分布的網狀裂隙體系,因而構成統一水動力系統,具有統一的水面,屬面狀裂隙水或似層狀裂隙水。
2)層狀裂隙水:是指聚集於成岩裂隙及區域構造裂隙中的水。其埋藏和分布常有一定的呈層性,這種水稱為層狀裂隙水。由於各種裂隙交織相通,構成了具有統一地下水水面的網狀系統,因此,其埋藏和分布常具成層性。
3)脈狀裂隙水(帶狀裂隙水):是指埋藏和運動於構造斷裂帶或岩漿侵入接觸帶的水,常呈帶狀或脈狀分布。這種水由於受斷裂影響,往往補給源較遠,循環深度大,水量、水位較穩定。一般具有統一的地下水力聯系,有些地段可具承壓性。是良好的供水水源。脈狀裂隙水對礦床的開采、鑽探及地下洞穴工程,常常造成巨大的困難和威脅,有時可突然造成涌水事故。
(3)岩溶水
貯存和運動於岩溶中的地下水稱為岩溶水。岩溶水的分布較孔隙水和裂隙水有更大的不均勻性。它主要發育在石灰岩地區。由於水流對可溶性岩石(石灰岩、白雲岩、石膏、鉀鹽、石鹽等)以化學溶蝕為主,機械破碎為輔的一種特殊的地質作用,產生了特殊的地質現象(如石芽、溶溝、溶洞、石林、峰林、地下暗河等),將這種作用稱為岩溶作用,將這種現象稱為岩溶現象或岩溶形態,將這種地表岩溶現象,稱為地表岩溶。由此可見,地下岩溶是岩溶水貯存和運動的場所。因而它與孔隙水、裂隙水相比,具有獨特的埋藏、分布和運動條件。岩溶含水層水量往往比較豐富,常可作大型供水水源。
在岩溶地區采礦和勘探時,要仔細研究岩溶的發育規律,以防造成損失。
地下水也可按埋藏條件,分為上層滯水、潛水和承壓水三類。
1)上層滯水。存在於包氣帶中局部隔水層上面的重力水叫作上層滯水(圖1-13)。一般分布不廣,是降水或地表水下滲時,被局部隔水層或弱透水層所阻而存積起來的地下水。這種水與季節和氣候有直接聯系。濕潤季節或雨後出現,乾旱季節或雨後不久即消失。補給區與分布區相一致。上層滯水一般只能作小型或暫時性供水水源。由於它距地表近,易被污染,如作飲用時要加以注意。防範水質污染。
圖1-13 上層滯水和潛水示意圖
aa'—地面;bb'—潛水面;cc'—隔水層面;OO'—基準面;h1—潛水埋藏深度;h—含水層高度;H—潛水位
2)潛水。埋藏在地表以下第一個穩定的隔水層以上,具有自由水面的重力水。潛水的自由水現稱為潛水面如圖1-13所示;潛水面至地表的距離稱為潛水的埋藏深度(h1);潛水面上任一點的標高(H)稱為潛水位;潛水面至隔水板頂面的距離稱為含水厚度(h)。潛水的基本特點是:潛水面上部,一般無穩定隔水層存在,因此潛水具有自由的水面,不承受靜水壓力屬無壓水。在重力作用下,潛水由較高處向低處流動;通常大氣降水、地表水經過包氣帶直接滲入而補給潛水,所以大多數情況下,潛水的分布區就是補給區,二者完全一致;潛水動態(水位、水質、水量等)受氣候影響隨季節性變化。如雨季,降水充沛,潛水獲得補給量較多,致使潛水面上升,埋藏深度變小。因而呈現季節性變化;由於潛水埋藏較淺,易污染,易於取用。常為民用水源及工農業供水水源。
3)承壓水。充滿於兩個隔水層之間的地下水叫作承壓水(圖1-14)。當這種含水層未被水充滿時,其性質與潛水相似,稱為無壓層間水。由於承壓水具有隔水頂板,因而它具有與潛水不同的特點,承壓水的特點是:承壓水具有承壓性能,當鑽孔揭穿到含水層後,在靜水壓力作用下,初見水位與穩定水位不一致,穩定水位高於初見水位。當水能溢出地表時,可形成自流,這種水頭稱正水頭。如果承壓水頭不能流出地表,這種水頭稱負水頭;承壓水分布區與補給區不一致,且往往補給區小於承壓區,因承壓水具有隔水頂板,使承壓含水層不能自隔水頂板上部的地表直接接受補給。補給區往往處於承壓區一側,位於地形較高的含水層出露的位置。排泄區位於地形較補給區低的位置;承壓水自補給區流入承壓區再向低處排泄,故承壓水的水量、水質、水溫等受氣候影響較小,隨季節變化不大,且顯得穩定;承壓水受地表污染少,它是最具戰略價值的水源地。
圖1-14 承壓盆地構造圖
a—補給區;b—承壓區;c—排泄區1—隔水層;2—含水層;3—噴水鑽孔;4—不自噴鑽孔;5—地下水流向;6—靜止水位;7—泉;H—承壓水頭厚度(m);M—含水層厚度(m)
(二)含水層及水文地質單元
1.含水層
地殼中的岩層有的含水,有的不含水,有的雖然含水(結合水、毛細水)但不能透水。我們把不透水且不含水的岩土層稱為隔水層。透水的而又飽含重力水的岩土層稱為含水層。
作為含水層必須是具備下列基本條件。
(1)岩層要有儲存地下水的空間
岩土層要能含水,首先是在岩土層中必須要有儲存地下水的空間(空隙),外部的水才能進入岩土層把水儲存起來,並能在其中運動,才有可能成為含水層。由此可知,岩層具有空隙是含水層形成的先決條件,也是確定含水層存在的重要標志。
(2)要有儲存地下水的地質條件
岩層有了空隙,雖然是含水層形成的首要條件,但它不是唯一的條件。同時,必須是具備一定的有利於地下水聚集和儲存的地質條件,才能構成含水層。
(3)要有一定的補給水量
有了容水的空隙岩土層和有利蓄水的地質條件,並不一定有豐富的地下水,還必須具備充足的補給水量,才能使具有一定地質條件的空隙岩土層有水而構成含水層。有一定的補給水量不僅是形成含水層的一個重要條件,更重要的是關繫到含水層水量的多少及其保證程度的一個主要因素。
2.水文地質單元
由水文地質要素(補給區、排泄區、含水層、隔水層等)組一個統一而完整的水文地質結構(單位),稱為水文地質單元。一個水文地質單元可包括若干個蓄水構造,或者只有一個蓄水構造。研究水文地質單元才能揭示地下水的產生和發展變化規律,才能確切地認識、保護和合理地開發利用地下水資源。
補給區是指地下水接受水源補給的地區。它一般位於地形的相對高處或相對於排泄區的高處。
排泄區是指排泄地下水的地段,它一般處於地形的相對低處。河流、泉、某些斷層都可以成為地下水的排泄通道。
④ 水文地質調查的目的、任務、重要性及類型
水文地質調查工作的目的就是運用各種技術方法和手段揭示一個地區的水文地質條件，掌握地下水的形成、賦存、運動特徵、水質、水量變化規律。水文地質調查的任務是為國民經濟建設、發展規劃或工程項目設計提供水文地質資料。
水文地質調查是一項復雜而重要的工作。其復雜性是因為地下水具流動性，水質、水量隨時空變化，而且所使用的勘查方法種類較多。其重要性主要是：①認識來源於實踐。人們對一個地區水文地質條件的認識，對各項生產建設中所提出水文地質問題的解答，都要通過各種水文地質調查來完成，即水文地質資料來源於調查。一切水文地質生產和科學研究成果質量的高低和結論的正確與否，主要決定於佔有資料的多少及其是否正確可靠。②水文地質調查與勘探（勘查）是一項費用高、工期長的工作，如果勘探工程布置不當，或不按規范（程）的技術要求進行，其後果將是既浪費勘查費用，又不能提供工程設計所需的水文地質資料；如果據其得出錯誤的結論，將會給工程建設、國家財產、生產環境等諸多方面造成巨大的損失。
水文地質調查工作，按其目的、任務和調查方法的特點，可分為三類：
（1）區域性水文地質調查。是指中小比例尺的綜合性水文地質調查，亦稱綜合水文地質調查。其調查目的主要是為國民經濟建設和某項國民經濟的遠景規劃提供水文地質依據。有時，這種調查也可能是為某項專門性的水文地質調查任務（如城市供水、礦山排水、環境水文地質調查等），提供區域性的水文地質背景資料。如一些大型供水項目，為提出幾個可能的水源地比較方案，或為查明水源地的補給范圍、補給來源、補給邊界位置和性質，皆需進行區域性的水文地質調查工作。區域性水文地質調查的主要任務是，概略查明區域性宏觀的水文地質條件，特別是區域內地下水的基本類型及各類地下水的埋藏分布條件，地下水的水量及水質的形成條件，以及地下水資源的概略數量。區域性水文地質調查的范圍一般較大，可以是數百、數千平方千米。具體范圍視任務需要而定，可以是某個自然單元，一個或數個較大的水文地質單元，也可以是某個行政區域，多是按國際地形圖幅進行的，調查圖件的比例尺，一般小於1：10萬。
（2）專門性水文地質調查。專門水文地質調查是為專門目的或某項生產建設而進行的調查工作。其調查的目的是為其提供所需的資料，有時，為了進行地下水某方面的科學研究（如城市供水、礦山排水、環境水文地質等），也要開展專門性水文地質調查。專門性水文地質調查的任務是：較詳細地查明調查區的水文地質條件，解決所提出的生產問題，為工程建設項目或其他專門目的提供水文地質資料和依據。
專門性水文地質調查的范圍，視工程項目的規模或科研的需要而定。例如，供水水文地質調查的范圍，要根據需水量的大小來確定，一般應包括水源地在開采條件下可能的補給范圍；礦床水文地質調查的范圍，應根據礦井在最大疏干深度條件下可能補給礦坑（井）的補給范圍來確定；環境水文地質調查的范圍，至少應把地下水污染區和污染源包括在內。專門水文地質調查的比例尺，一般要求大於1：5萬。
（3）地下水動態和均衡監測。任何類型的水文地質調查和研究工作，在定性或定量評價水文地質條件時，都需要地下水動態和均衡方面的資料，因此，都應進行地下水動態和均衡的監測。地下水動態和均衡要素監測工作的持續時間，有長有短。如為區域或專門性水文地質調查提供地下水動態、均衡資料的監測工作，則可僅在某一段時間內進行，一般只要求1～2年；如果為國民經濟建設長遠規劃和綜合目的（包括地下水資源管理及保護）而進行的監測工作，則是長期性的。
隨著地下水資源的大規模開發利用，與地下水有關的環境地質問題越來越多。因此，地下水動態與均衡的監測其意義日顯重要。監測項目主要包括：地下水位、水量、水質、水溫、環境地質項目等。
⑤ 地下水功能中屬性及意義
地下水功能的屬性是指從地下水資源及其環境系統的整體角度出發，反映地下水所發揮作用或效能的特性。地下水功能可持續評價包含3類10個屬性，其中資源功能類屬性4個，分別為資源佔有性、資源再生性、資源調節性和資源可用性；生態功能類屬性4個，分別為景觀環境維持性、水環境關聯性、植被環境維持性和土地環境關聯性；地質環境功能類屬性2個，分別為地質環境穩定性和地下水系統衰變性。
1.地下水的資源佔有性
資源佔有性是指評價分區或單元的各種地下水資源量在相應系統中佔有的狀況。在資源佔有性中，具體指標包括區外補給資源佔有率、區內補給資源佔有率、儲存資源佔有率和可利用資源佔有率等。
2.地下水的資源再生性
資源再生性是指地下水資源補給與更新能力的狀況。在資源再生性中，具體指標包括補給與儲存資源、可利用資源、開采量和降水的關系指數。
3.地下水的資源調節性
資源調節性是指地下水位對降水、補給和開採的響應狀況。在資源調節性中，具體指標包括地下水位變差與補給、開采和降水的關系指數。
4.地下水的資源可用性
資源可用性是指地下水資源可被合理利用能力的狀況。在資源可用性中，具體指標包括地下水可利用資源模數、地下水可用儲存資源模數、地下水質量指數和地下水資源開采程度。
5.地下水的景觀環境維持性
景觀環境維持性是指水文景觀環境維持性的簡稱，它是指地下水對地表濕地、湖泊環境、獨特水文地質景觀（如月牙泉等）維持的作用狀況。在景觀環境維持性中，具體要素指標包括湖沼環境與地下水關聯度、景變指數與地下水關聯度。
6.地下水的水環境關聯性
水環境關聯性是指自然地表水體環境質量與地下水系統關聯性的簡稱，它是指地下水對地表濕地或湖泊環境質量的作用狀況。在水環境維持性中，具體指標包括水環境礦化與地下水關聯度、地表水體環境氮磷指變與地下水關聯度。
7.地下水的植被環境維持性
植被環境維持性是指地下水系統對陸表植被生態系統生存和發展的作用狀況。在植被環境維持性中，具體指標包括草場變化與地下水關聯度、天然植被變化和人工綠洲變化與地下水關聯度。
8.地下水的土地環境關聯性
土地環境關聯性是指地下水系統對土地質量變化的作用狀況。在土地環境關聯性中，具體指標包括土地沙化、土地鹽漬化和土地質量變化與地下水的關聯度。
9.地下水的地質環境穩定性
地質環境穩定性是指地下水變化對地質環境穩定性的作用狀況。在地質環境穩定性中，具體要素指標包括地面沉降與地下水關聯度、累計開采量與彈性釋水系數、水位埋深與彈性釋水系數和累計沉降量與同期水位降幅比等。
10.地下水的地下水系統衰變性
地下水系統衰變性是指地下水變化對其系統補給、更新或質量等的作用狀況。在地下水系統衰變性中，具體指標包括地下水質量與水位關聯度、泉變化與地下水關聯度、海咸侵與地下水關聯度和地下水補給變率與水位變差比等。
⑥ 學習水文地質學有什麼意義
研究各種元素在地下水中的遷移和富集規律，利用這些規律探討地下水的形專成和起源、屬地下水污染形成的機制和污染物在地下水中的遷移和變化、地下水與礦產形成和分布的關系，尋找金屬礦床、放射性礦床、石油和天然氣，研究礦水的形成和分布等。合理開發利用並保護地下水資源，按含水系統進行科學管理。為農田提供灌溉水源進行水文地質研究,為沼澤地和鹽鹼地的土壤改良，防治次生土壤鹽鹼化等問題進行水文地質論證。
⑦ 水文地質概念
下面這個看看.
根據和XX學之間的一般情況,把"是研究......的科學"這幾個字去掉,應該就可以用了~~~
水文地質學是研究地下水的數量和質量隨空間和時間變化的規律，以及合理利用地下水或防治其危害的學科。
在不同環境中地下水的埋藏、分布、運動和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況，可為科學地利用或防治地下水提供根據。水文地質學對地下水的研究，著重自然歷史和地質環境的影響，同主要用水文循環和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學關系密切，只是研究的側重點稍有不同。
水文地質學發展簡史
人們早在遠古時代就已打井取水。中國已知最古老的水井是距今約5700年的浙江餘姚河姆渡古文化遺址水井。古波斯時期在德黑蘭附近修建了坎兒井，最長達26公里，最深達150米。約公元前250年，在中國四川，為采地下鹵水開鑿了深達百米以上的自流井。中國漢代鑿龍首渠，是一種井、渠結合的取水建築物。在利用井泉的過程中，人們也探索了地下水的來源。法國帕利西、中國徐光啟和法國馬略特，先後指出了井泉水來源於大氣降水或河水入滲。馬略特還提出了含水層與隔水層的概念。
1855年，法國水力工程師達西，進行了水通過砂的滲透試驗，得出線性滲透定律，即著名的達西定律，奠定了水文地質學的基礎。1863年，法國裘布依以達西定律為基礎，提出計算潛水流的假設和地下水流向井的穩定流公式。1885年，英國的張伯倫確定了自流井出現的地質條件。奧地利福希海默在1885年制出了流網圖並開始應用映射法。
19世紀末20世紀初，對地下水起源又提出了一些新的學說。奧地利修斯於1902年提出了初生說。美國萊恩、戈登和俄國安德魯索夫在1908年分別提出在自然界中存在與沉積岩同時生成的沉積水。1912年德國凱爾哈克提出地下水和泉的分類，總結了地下水的埋藏特徵和排泄條件。美國邁因策爾於 1928年提出了承壓含水層的壓縮性和彈性。他們為水文地質學的形成作出了重要貢獻。
泰斯於1935年利用地下水非穩定流與熱傳導的相似性，得出了地下水流向水井的非穩定流公式即泰斯公式，把地下水定量計算推進到了一個新階段。20世紀中葉，蘇聯奧弗琴尼科夫和美國的懷特在水文地球化學方面作出了許多貢獻。到第二次世界大戰結束時，在地下水的賦存、運動、補給、排泄、起源以至化學成分變化、水量評價等方面，均有了較為系統的理論和研究方法。水文地質學已經發展成為一門成熟的學科了。
20世紀中葉以來，合理開發、科學管理與保護地下水資源的迫切性和有關的環境問題，越來越引起人們的重視。同時，人們對某些地下水運動過程有了新的認識。1946年起，雅可布和漢圖什等論述了孔隙承壓含水層的越流現象。英國博爾頓和美國的紐曼分別導出了潛水完整井非穩定流方程。
由於預測地下水運動過程的需要，促進了水文地質模擬技術的發展。20世紀30年代開展了實驗室物理模擬。40年代末發展起來的電網路模擬，到50～60年代在解決水文地質問題中得到應用。
由於電子計算機技術的發展，70～80年代，地下水數學模擬成為處理復雜的水文地質問題的主要手段。同時，同位素方法在確定地下水平均貯留時間，追蹤地下水流動等研究中得到應用。遙感技術及數學地質方法也被引進，用以解決水文地質問題。對於地下水中污染物的運移和開采地下水引起的環境變化，引起廣泛的重視。20世紀60年代以來，加拿大的托特提出了地下水流動系統理論，為水文地質學的發展開拓了新的發展前景。
水文地質學基本內容
水文地質學是從尋找和利用地下水源開始發展的，圍繞實際應用，逐漸開展了理論研究。目前已形成了一系列分支。
地下水動力學是研究地下水的運動規律，探討地下水量、水質和溫度傳輸的計算方法，進行水文地質定量模擬。這是水文地質學的重要基礎。
水文地球化學是水文地質學的另一個重要基礎。研究各種元素在地下水中的遷移和富集規律，利用這些規律探討地下水的形成和起源、地下水污染形成的機制和污染物在地下水中的遷移和變化、地下水與礦產形成和分布的關系，尋找金屬礦床、放射性礦床、石油和天然氣，研究礦水的形成和分布等。
供水水文地質學是為了確定供水水源而尋找地下水，通過勘察，查明含水層的分布規律、埋藏條件，進行水質與水量評價。合理開發利用並保護地下水資源，按含水系統進行科學管理。
礦床水文地質學是研究采礦時地下水湧入礦坑的條件，預測礦坑涌水量以及其他與采礦有關的水文地質問題。
農業水文地質學的內容主要包括兩方面，一方面為農田提供灌溉水源進行水文地質研究；另一方面為沼澤地和鹽鹼地的土壤改良，防治次生土壤鹽鹼化等問題進行水文地質論證。
地熱是一種新的能源，如何利用由地下熱水或熱蒸汽攜至地表的地熱能，用來取暖、溫室栽培或地熱發電等，以及地下熱水的形成、分布規律，以及勘察與開發方法等，是水文地熱學的研究內容。
區域水文地質學是研究地下水區域性分布和形成規律，以指導進一步水文地質勘察研究，為各種目的的經濟區劃提供水文地質依據。
古水文地質學是研究地質歷史時期地下水的形成、埋藏分布、循環和化學成分的變化等。據此，可以分析古代地下水的起源與形成機制，闡明與地下水有關的各種礦產的形成、保存與破壞條件。
地下水的形成和分布與地質環境有密切聯系。水文地質學以地質學為基礎，同時又與岩石學、構造地質學、地史學、地貌學、第四紀地質學、地球化學等學科關系密切。工程地質學是與水文地質學是同時相應發展起來的，因此兩者有不少內容相互交叉。
地下水積極參與水文循環，一個地區水循環的強度與頻率，往往決定著地下水的補給狀況。因此，水文地質學與水文學、氣象學、氣候學有密切關系，水文學的許多方法也可應用於水文地質學。地下水運動的研究，是以水力學、流體力學理論為基礎的，並應用各種數學方法和計算技術。
水文地質學的發展趨勢是：由主要研究天然狀態下的地下水，轉向更重視研究人類活動影響下的地下水；由局限於飽水帶的含水層，擴展到包氣帶及「隔水層」；由只研究地殼表層地下水，擴展到地球深層的水。
預計今後的水文地質研究，在下列方面將有突破：裂隙水與岩溶水運動機制和計算方法；地下水中污染物和溫度運移機制和計算方法；粘性土的滲透機制；包氣帶水鹽運移機制；水文地球化學和同位素水文地質學，地下水數學模型；地球深層水文地質。
⑧ 水文地質測繪的意義
水文地質圖是水來文地自質測繪的重要成果之一，包括：實際材料圖、地質圖、綜合水文地質圖（見彩圖）、地下水化學圖、地貌圖、第四紀地質圖、地下水等水位線及埋藏深度圖、地下水開發利用規劃圖等。其中前四項是基本的。其他圖件的編制可根據工作目的和工作實際需要進行取捨。
⑨ 在水文地質中什麼叫接觸泉
首先，接觸泉是下降泉的一種。下降泉是指由潛水或上層滯水補給的泉。接觸泉是指地形切割，切割達到含水層隔水「底」板時，地下水被迫從兩層接觸處出露形成泉。
⑩ 煤礦水文地質模擬的重要意義
據有關數據表明，自2002年起到2008年，一次性能源消費連續增長，其增幅超過2.4%。而國際石油價格也在一路攀升，許多國家不得不調整能源使用結構，逐漸降低石油消費比例，轉而提高煤炭比重。
煤炭行業是我國國民經濟的支柱產業，是關系國計民生的基礎性行業，在國民經濟中具有重要的戰略地位。煤炭作為中國工業化進程的主要能源基礎，對整個國家的經濟發展起著舉足輕重的作用。進入「十一五」規劃期，中國的「富煤貧油少氣」的能源儲備特徵和進入「重化工業主導型」經濟發展階段的特點，決定了在較長時期內，煤炭是我國一次能源消費結構中佔主導地位的格局將長期保持不變。結合中國經濟發展的實際情況和國際形勢，國家發改委在《能源發展「十一五」規劃》中進一步決定和明確了「堅持節約優先、立足國內、煤為基礎、多元發展」的能源方針，提出「2010年中國煤炭消費量佔一次能源消費總量的66%」。
據國家統計局的數據，2008年煤炭一次消費增長5.8%，佔全球增長的2/3以上。為此我國不斷加大投入，增加煤炭產量，到2008年原煤產量達到了27.93億噸，同比增長10.6%。
圖1 我國煤炭生產與消費情況
如此巨大的需求，就需要不斷加大煤炭資源勘探和開發。我國各省、市、自治區，除上海和香港、澳門特別行政區外，都有煤炭產出，但分布不均。特點是西多東少、北富南貧，相對集中。煤炭資源總量中，分布在大興安嶺太行山雪峰山一線以西的12個省(市、自治區)佔有總資源的89%，保有儲量的87%;而該線以東的20個省(市，自治區)，僅占總資源量的11%，總保有儲量的13%。按各省(市，自治區)統計，資源量最多的前十名依次是新疆(16210億t)、內蒙古(12053億t)、山西(6830億t)、陝西(2922億t)、寧夏(1991億t)、甘肅(1905億t)、貴州(1866億t)，共計47108億t，占總資源量的93.11%。依保有探明儲量排序，前十名依次為山西(2578億t)、內蒙古(2247億t)、陝西(1619億t)、新疆(952億t)、貴州(524億t)、寧夏(309億t)、安徽(245億t)、雲南(242億t)、河南(227億t)和山東(227億t)，共計9558億t，占保有儲量的95.34%。
我國煤的種類齊全，從褐煤到無煙煤，各個煤化階段的煤都有賦存，能為各工業部門提供冶金、化工、氣化和動力等各種用途的煤源。其中煉焦用煤佔25.4%，無煙煤和貧煤佔17.2%，褐煤佔13%。低變質的煙煤(長焰煤，不黏煤，弱黏煤等)佔42.5%，低變質煙煤不僅數量大，且煤質好，是煤炭資源中的一大優勢煤類。其中大同的弱黏煤，神府和東勝的不黏煤，灰分、硫分很小，被譽為天然精煤。
在開采實踐中，我國煤礦生產中事故頻發，百萬噸死亡率是美國的近200倍，是南非的30倍，是印度的12倍。煤礦突水是礦井五大災害之一，嚴重影響生產安全並造成重大的經濟損失。例如1984年6月2日，范各庄礦2171綜采工作面，揭露隱伏導水陷落柱，奧陶系岩溶強含水層的高壓水經陷落柱潰入礦井，高峰期突水量達2053m3/min，造成范各庄、呂家坨二礦淹沒，林西停產，唐家莊、趙各庄礦減產，直接經濟損失數億元。據國家煤礦安全監察局的資料統計顯示，受當時煤炭市場低迷影響，1995～2000年全國煤礦水害事故總體上呈逐年下降的趨勢;而2000～2005年，水害事故總體上呈現逐年上升的趨勢(如表1)。突水僅次於瓦斯事故，已成為名副其實的煤礦第二殺手。並且，突水造成的直接經濟損失一直列在各類煤礦災害之首;過去20年間，有250多對礦井被水淹沒，直接經濟損失高達350多億元。
表1 2000～2006年間煤礦重特大突水事故統計
注:引自「973計劃」:煤礦突水機理與防治基礎理論研究。
嚴重的水害和復雜的水文地質條件還使大量的煤炭儲量無法開采。據統計，北方石炭系—二疊系是我國主要含煤岩系之一，其預測儲量佔全國預測儲量的26%，保有儲量4097億t，佔全國保有儲量53.8%。但北方一些主要煤礦區，受岩溶水威脅的煤炭資源達160億t以上，僅河北、河南、山東、江蘇、安徽及渭北等地區，礦井保有儲量384.5億t中受水威脅的煤炭儲量達149.71億t，佔37%(武強等，1995)。受水威脅的礦井中煤炭大多煤質好，在國民經濟建設中具有重要的戰略地位。因此對礦井水文地質規律、礦井地下水運動模擬的研究，對於解放我國東部受水威脅的煤炭資源，提高資源回收率具有重要的指導意義。
隨著煤礦生產技術的發展，資源開采強度增強、礦井深度不斷延伸，多數礦井面臨更為復雜的水文地質條件，煤礦水害威脅日趨嚴重，產生了一系列的水環境問題，具體如下:
1.采礦對區域地下水位及流場的影響
對我國來講，煤炭生產以深部開采佔大多數。為了維持采礦的正常進行，採煤工作面的橫向和縱向的發展以及工業城市生活用水的迅猛增加，必須大量開采地下水或將工作面周圍的水、潛在的水排出，這導致礦井排水量逐年加大，排水費用也逐年增多，地下水位急劇下降。相應地，所形成的地下水降落漏斗范圍和幅度越來越大，地下水的流場也發生了明顯的變化。作為我國特殊現象的汲水井也因為地下水位的大幅度下降而基本消失。自1975～1995年間，河北省煤礦開采區的地下水位急劇下降，其中淺層地下水位由平均5.88m降至11.88m，而深層地下水位則由平均7.37m下降到30.25m，形成了十餘個大小不等的降落漏斗。
在我國典型的大水礦區如焦作、峰峰和開灤等，這種情況尤其嚴重。例如在焦作礦區，1952年排水量僅1.501m3/s，地下水位為105m;1965年礦坑排水量為4.96m3/s，地下水位為93m，地下水位比1952年下降了12m;1978年礦坑排水量增加到5.55m3/s，地下水水位大約在85m左右;1982年礦坑排水量為8.463m3/s，地下水位為83m，並在電廠崗庄水源地大規模集中開采區形成多邊形枕狀漏斗;1993年礦坑排水量增加，使得地下水位急劇下降，平均地下水位為71m，最低水位位於崗庄水源地，為62.08m。在短短的40年時間里，地下水位下降幅度達43m左右，大大增加了取水的費用，也加速了生態環境的惡化。由於礦坑排水改變了孔隙水的補、徑、排方式，目前孔隙水主要接受大氣降水、城市排污及礦坑排水滲漏補給，而礦坑排水近山前地段孔隙水基本疏干，其埋深在60m以下，形成了空前的疏干區。作為焦作礦區的大礦之一，九里山礦附近形成了孔隙水降落漏斗，焦作市城區造紙廠、化工一廠及平原光學儀器廠等單位單井涌水量減少，化工一廠有多口井報廢，其造紙廠用水量急劇下降，生產用水緊張。
2.采礦對周圍河川徑流的影響
由於煤層淺埋藏區煤礦采空范圍擴大，采空區星羅棋布，其引發的裂縫(董兆祥，1997)，甚至地面塌陷范圍也逐漸擴大，造成了周邊河川徑流量大量減小，在個別區域甚至出現河流斷流的情況，農業灌溉和部分城市的生活用水受到嚴重影響。西山礦區的西山冶峪溝董茹站以上的流域，面積達18.9km2，在不同時段流域平均降水量與實測河川徑流量的關系見圖2所示。
圖2 西山礦區流域不同時段流域平均降水量與實測河川徑流量的關系
3.煤礦排渣對水源的污染
采礦的排渣主要是各種矸石。對煤礦來說，煤矸石是煤礦採掘和洗選加工過程中排出的廢渣。它的排放量與煤的埋藏條件、開采方式等因素有關。煤矸石是由灰分高、發熱量低的炭質煤岩和少量煤塊組成，其主要成分為碳、氫、氧、硫、鐵、鋁、硅、鈣等常量元素和鎘、鉻、砷、鉛、汞、銅、錳、氟等痕量有毒元素(劉國昌，1998;張憶晉，1990;國家環保局監督理司，1992;程勝高，1999;中國環境科學學會，1984)。目前，由於利益的驅使，小煤窯這個頑疾屢禁不止，礦山千瘡百孔，烏煙繚繞。在採掘和洗煤過程中排出的煤矸石都未經過處理，直接排放在水溝、山坡和平川。煤矸石長期露天堆放，經日曬雨淋、風化侵蝕，天長日久便發生自燃，釋放出大量的有害氣體，嚴重地影響了礦區及周圍的大氣質量，進而污染了大氣降水。一部分有害元素經雨水或地表水的淋濾作用，給地下水造成嚴重污染。在我國大型露天煤田———神木的石圪台礦區，這種情況更為嚴重。在對該礦的環境調查過程中，發現在該礦周圍分布著許多大小不一的小煤窯。這些煤窯只追求效益，對煤層不全采(留有大量不好採的煤)，大大浪費了煤炭資源，同時其分選更是浪費驚人，將其認為賺不了錢的許多可利用的煤塊丟在道路兩旁和河道里。經過長期的風吹日曬，淋濾的水直接排到河道和滲到地下含水層中，使地表水和地下水受到嚴重的污染。據群眾反映，以前河裡的水非常清澈，可以直接飲用，而現在卻變成了黑乎乎的污水。
煤矸石自燃是一種普遍現象，這在神木的石圪台礦區也非常典型。青煙縷縷隨處可見，對環境的污染相當嚴重，主要是硫、碳、氮、氧化物和煙塵對大氣的污染。被污染的大氣通過降水，間接地污染靠大氣降水補給的地表水和地下水。
4.采礦對礦區外圍水源的影響
隨著煤礦開采深度的不斷增大，排水量也在不斷增加。疏干區形成相對低壓帶，破壞了原來的地下水系統循環和存儲條件，在一定的水文地質條件下，地下水有可能穿透原有的相對隔水層而發生突水災害。
資料表明，太原西山地區岩溶水在構造裂隙的綜合作用下，形成統一的水動力系統，具有一致的補給徑流和排泄條件。一旦發生突水，勢必要影響整個系統的補、徑、排條件，從而使原有的排泄點流量減少，礦區外水源受到嚴重威脅。根據晉祠水源保護辦公室調查的結果，風峪溝內鄉鎮小煤窯採煤排水很大程度地影響著晉泉出水量。
在我國有著悠久采礦歷史的唐山，其問題就更加明顯。據有關資料，唐山市的大部分礦坑排水、生活污水以及工業廢水沒有經過處理或處理不達標就直接排放，對周圍水質造成較為嚴重的污染。比較突出的是陡河市區段，其酚含量超過國家標準的173倍，氰化物含量超標6倍，而且還出現了鎘和氟的污染區。
隨著西部大開發政策的實施，在西部國民經濟中占重要地位的神府煤田的煤炭生產對生態環境的影響也被逐漸重視起來。特別是在缺水的西部，如何保護好水源已成為最迫切的問題。經測定在沿烏蘭木倫河上游和下游分布的補連、大柳塔和敏蓋兔3個礦點中CODMn，NO3-N等成分的含量呈遞增趨勢。另外從各河、溝、川大量的水分析結果看，無論是枯水期和平水期，其水質幾乎都超出地表水二級標准。經分析認為，產生以上後果的原因主要歸結為烏蘭木倫河兩岸及溝岔分布有比較密集的煤礦點，礦坑排水、工業設施附屬廠及生活排污對烏蘭木倫河造成重復污染。盡管有些有害元素和離子未超標，卻已經有超標的發展趨勢。
多年來礦業工作者一直致力於地下水方面的研究工作，但由於我國煤礦地質條件(尤其是構造條件)非常復雜，開采方式各異，再加上生產技術、探測技術、監測技術水平的限制，礦井突水事故時有發生。因此，煤礦地下水模擬技術的研究是我國乃至世界的重大難題，對其研究將對我國受水威脅的煤礦安全開采和水環境的保護有著重要的意義。