地下水资源及其基本特征
水文课后答案(整理版,理工用)
第五章 地下水概论1.什么是岩石的空隙性，自然界岩石的空隙有哪几种，各有什么特点，衡量指标是什么？答：（1）岩石的空隙性：构成地壳的岩石，无论是松散沉积物，还是坚硬的基岩，均存在着数量不等、大小不一、形状各异的空隙，没有空隙的岩石是不存在的。
（2）自然界岩石的空隙种类：松散岩石中的空隙、坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶隙。
①孔隙：松散岩石是由大小不等的颗粒组成的，在颗粒或者颗粒集合体之间普遍存在着孔隙衡量孔隙多少的定量指标称孔隙率，可表示为%100⨯=V V n n式中 n —岩石的孔隙率；n V —岩石中孔隙的体积；V —岩石的总体积②裂隙：存在于坚硬岩石中的裂缝状空隙称为裂隙。
坚硬岩石中的裂隙的长度、宽度、数量、分布及连通性等各地差异很大，与孔隙相比具有明显的不均匀性。
衡量裂隙多少的定量指标称为裂隙率，可表为%100⨯=V V n T T式中 nT —岩石裂隙率；T V —岩石中裂隙体积；V —岩石总体积；裂隙率的测定多在岩石出露处或坑道中进行。
量的岩石露头的面积F ，逐一测量该面积上裂隙长度L 和平均宽度b ，便按下式计算其裂隙率：%100⨯⨯=F b L n T③溶隙：可溶岩中的各种裂隙，在水流长期溶蚀作用下形成的一种特殊空隙称为溶隙或溶穴。
衡量溶隙多少的定量指标称为岩溶率。
可用下式表示%100⨯=V V K K K式中 K k —岩石岩溶率；K V —岩石中溶隙或溶穴的体积；V —岩石总体积；2.岩石中存在哪些形式的水？各有什么？各有什么特点？答：岩石中存在组成岩石矿物中的矿物结合水和存在于岩石空隙中的水。
矿物结合水：沸石水、结晶水和结构水。
空隙水：结合水、重力水、毛细水、固态水和气态水。
4.何谓含水层、含水带、含水岩组、含水岩系，他们在生产实践中有何用途？答：含水层是指能透过又能给出重力水的岩层，提供充分的水资源。
7.什么是潜水？有哪些特征？答：（1）潜水是埋藏于地下第一个稳定隔水层之上，具有自由表面的重力水。
浅谈水资源中地下水的分类及特征
浅谈水资源中地下水的分类及特征作者：江巍峰司瑞敏来源：《中国新技术新产品》2012年第08期摘要：在全球淡水资源的组成中，地下水占有重要地位。
由于地下水水质良好，分布广泛，便于就地开采利用，水量较稳定，故在全世界的总供水量中，地下水占有较大比例；而在干旱、半干旱地区，地下水则是主要的，甚至是唯一的可用水源。
关键词：地下水；分类；特征中图分类号：TV211.1+2地下水赋存于各种自然条件下，其形成条件不同，在埋藏、分布、运动、物理性质及化学成分等诸方面也各异。
为了便于研究和利用地下水，人们通过分析，将某些基本特征相同的地下水加以归纳合并，划分成简明的类型，这就是地下水的分类。
地下水的埋藏条件，是指含水层在地质剖面中所处的部位及受隔水层(或弱透水层)限制的情况。
据此可将地下水分为包气带水(包括土壤水和上层滞水)、潜水和承压水。
1 包气带地下水地表以下与地下水面以上，岩石空隙没有充满水，包含有空气，该带称为包气带。
包气带中的水包括土壤水和上层滞水。
1.1 土壤水土壤水是位于地表附近土壤层中的水，主要为结合水和毛细水，它主要靠降水入渗、水汽的凝结及潜水补给；大气降水向下渗透，必须通过土壤层，这时渗透水的一部分就保持在土壤层里，成为所谓田间持水量(即土壤层中最大悬挂毛细水含量)，多余部分呈重力水下渗补给潜水。
土壤水主要消耗于蒸发和植物蒸腾；土壤水的动态变化受气候的控制，故季节变化明显。
当潜水位浅时，土壤中的毛细水可以是支持毛细水，在气候干燥、地下水大量蒸发时，盐分不断积累在土壤表面，可使土壤盐渍化；气候潮湿多雨，土壤透水性不良，潜水位接近地表的地区可以形成沼泽。
当地下水位较深时，这部分毛细水多为悬挂毛细水。
土壤水对供水无意义，但对植物生长有重要作用。
1.2 上层滞水上层滞水是存在于包气带中，局部隔水层之上的重力水。
上层滞水的形成主要决定于包气带岩性的组合，以及地形和地质构造特征。
一般地形平坦、低凹或地质构造(平缓地层及向斜)有利汇集地下水的地区，地表岩石透水性好，包气带中又存在一定范围的隔水层，有补给水入渗时，就易形成上层滞水。
地下水赋存条件及分布特征 PPT
基座阶地
堆积阶地
侵蚀阶地
地下水赋存条件及分布特征
河谷平原的地下水分布
河漫滩二元结构:粗砾、砂砾中埋藏丰富得地下水。
阶地:潜水得埋藏特征受到地形得控制, 一级阶地富水性最好,水质好—地矿化度优质水,水量大,理想得供水水源地; 高阶阶地形成时间早,交接程度高,透水性差,汇水条件差,水量不充裕,水质变 化大(四阶)。
地下水赋存条件及分布特征
裂隙发育的岩石的地下水分布
三、构造裂隙水
脉状构造裂隙水 应力分布不均匀,岩体中张开性构造裂隙发育不均匀,且不连续, 互不沟通,表现为脉状构造裂隙水。 相邻井孔,穿过含水层得张开裂隙有水,否则没水; 不同构造裂隙系统中井孔,出水量相差悬殊;
地下水赋存条件及分布特征
裂隙发育的岩石的地下水分布
(3)垂直分带性
地下水赋存条件及分布特征
岩溶发育地区的地下水分布 (3)垂直分带性
位 置：地表以下、最高地下水位以上 岩溶垂直发育带 水流特征:垂直运动
岩溶特点:岩溶连同性差 位 置：地下水最高水位和最低水位之间 岩溶交替发育带 水流特征:水平、垂直两向流(分期) 岩溶特点:岩溶连通性较好
地下水赋存条件及分布特征
地下水赋存条件及分布特征
裂隙发育的岩石的地下水分布
三、断层带得水文地质意义
导水断层带就是有特殊水文地质意义得水文地质体,它可以 起到贮水空间、集水廊道与导水通道得作用。
当围岩本身裂隙不发育而仅断层带局部破碎时,断层角砾岩 及裂隙增强带 ,构成局部得带状贮水空间,钻孔或坑道揭露此类断 层时,初期涌水量及水压可能较大,但迅即衰减,以至干涸。
地下水赋存条件及分布特征
沧州地下水水文地质特征
沧州地下水水文地质特征1 自然地理、水文、气象1.1 地理位置沧州市地理坐标为北纬37°28′-38°57′，东经115°42′-117°51′，东西长187km，南北宽165km，总面积14056 km2（图1-1）。
图1-1 沧州市地理位置图沧州地处河北省东南，东临渤海，北靠京津，南与山东省及衡水市交界，西与保定市相连，与山东半岛及辽东半岛隔海相望。
距首都北京240km，距天津120km，距省会石家庄221km，处于环渤海中心地带，是河北省确定的“两环”（环京津、环渤海）开放一线地区，也是京津通往东部沿海地区的交通要冲。
沧州市设新华区、运河区2个区，辖泊头市、任丘市、黄骅市、河间市4个市，沧县、青县、东光县、海兴县、盐山县、肃宁县、南皮县、吴桥县、献县和孟村回族自治县10个县。
全市总人口680万。
1.2 气象沧州市属半干旱地区，暖温带半湿润大陆性季风气候特点，日照比较充足。
冬季受西伯利亚大陆性气团控制，寒冷干燥，春季受蒙古大陆性气团影响，降雨稀少，蒸发强烈，干燥多风；夏季受太平洋高压和西部或西南部低压影响，有时炎热干旱，有时暴雨倾盆；秋季易受高压控制，天高气爽，少雨干旱。
多年平均气温12.2℃，最高月平均气温为26.5℃(7月份)，历年极端最高气温43℃(1961年6月12日)。
最低月平均气温-4.3℃(1月)，历年极端最低气温-24.8℃(1972年1月26日)。
本区四季分明，季间温差变化显著。
多年平均日照时数2758.48小时，多年平均无霜期188天。
本区多年平均年降水量573.5mm，多年平均蒸发量1692.1mm，约为降水量的3倍。
降水特点为年内分布不均，年际变化大，6-9月份为汛期，汛期多年平均降雨量为449.6mm，约占多年平均降雨量的78.4%。
其余8个月降雨量只占21.6%，降水量自西向东呈逐渐增加趋势，相差100mm左右。
1.3水文沧州位于研究区东部，黑龙港河下游，地势由西向东略有倾斜，西部较高，地面高程在15m左右，东部沿海较低，一般地面高程2m左右。
工程地质基础—地下水
孔隙
岩石中的各种空隙 1.分选良好，排列疏松 的砂；2.分选良好，排 列紧密的砂
3.分选不良的，含泥、 砂的砾石；4.经过部分 胶结的砂岩
5.具有结构性孔隙的 粘土
6.经过压密的粘土
7.具有裂隙的岩石
8.具有溶隙及溶穴的可 溶岩
影响孔隙度大小的因素主要有：
颗粒排列方式 分选程度 胶结充填程度 结构及次生孔隙 分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙度愈大； 反之愈小；粘性土的孔隙度还取决于其结构及次生孔隙。
3.地貌条件：在不同的地貌部位对地下水的形成关系密切。 一般在平原、山前区易于储存地下水，形成良好的含水层； 在山区一般很难储存大量的地下水。
4.人为因素：大量抽取地下水，会引起地下水位大幅下降； 修建水库，可促使地下水位上升。
(2)水循环的类型 根据水分循环的路径和规模，可分为两种：
◆大循环——海陆之间的水分交换过程，也称为海 陆间循环。 ◆小循环——水仅在海洋或陆地内完成的循环过程。
潜水与地表水补给的关系
(a) 潜水补给河流 (b)河流补给潜水
(c)单侧补给
潜水与地表水之间的关系
练习题一
1.某地区潜水等水位线图见下图。试确定
①河水与潜水之间的补排关系；
②A、B两点间的平均水力坡降
（A、B两点距离近似为60m）
③若在C点处凿井，多深可见
潜水面？
承压水
充满两个隔水层之间的含水层中的重力水。 含水层分区：补给区、承压区、排泄区、自流区、隔水顶板、隔水底板
H2S ： 一般存在于深部地下水中，在微生物作用下由硫 酸盐还原而形成。局部浅层地下水含有较多的H2S，并呈酸 性，对混凝土具有侵蚀性。
CO2 ：主要来源于土壤中有机质氧化产生的CO2，还有大 气中的CO2。深层地下水的CO2含量较高。含CO2较高的地下 水具有侵蚀性，能腐蚀混凝土。
8 地下水资源量的计算和评价2
局部补偿疏干法的计算步骤
1、计算旱季（疏干）的最大允许开采量 （1）求uF
（2）求Q允开 （3）求V疏干
2、计算雨季（补偿）补给量
（1）根据抽水资料计算雨季水位回升速率 （2）计算雨季补给的总水量V补
（3）求全年的平均补给量Q补
（4）求雨季的补偿体积V补偿
补偿前一个 旱季的消耗量
局部补偿疏干法的计算步骤
地下水的允许开采量是地下水资源评价的中心 问题。由于水文地质条件不同，已有的水文地质资 料丰富程度不同，以及对计算成果要求的精度不同， 所以可以采用不同的计算方法。 目前已有的计算方法可归纳为：开采试验法、 水均衡法、解析法、数值法、相关分析法、水文分 析法、电模拟法等。条件选择 合理的布井方案，打探采结合孔(最好在旱季)， 井尽可能地按开采条件(开采降深和开采水量)进 行较长时间的抽水试验，根据抽水试验的结果确 定允许开采量，这种方法就是开采试验法。
（2）天然消耗量
天然消耗量：开采前或开采后按天然方式冲含 水层排出的水量， 单位m3/d。应当注意的是， 从开采前到开采后，天然消耗量是减少的。
蒸发量：降深增大，埋深增大，包气带厚度增大 越流排泄量：含水层水位下降，与越流层水头差减小 流出量：含水层水位下降，与下游水头差减小
开采量的组成
开采状态下的均衡方程式
试验外推法
该方法适用条件和要求与上面的方法基本 相同。其不同之处在于所评价的地区补给条件 良好，含水层的导水性强，单井的出水量大。 在供水水文地质勘探中，因抽水设备能力有限， 抽水量及抽水降深达不到供水期间的要求。这 时可进行不少于3次降深的抽水试验，根据Q-S 曲线，推断开采条件下的涌水量，这就是试验 外推法。由于补给量充足，推断的涌水量可作 为设计开采量。该方法主要适用于补给源充足， 而需水量较小的供水评价。
第八章 地下水的地质作用及地貌特征
③隔水层底板形状：若隔水底板向下凹陷， 特别是某些河谷盆地，在枯水季节，可形 成潜水湖，此时潜水面呈水平状；而在丰 水季节水面上升超出盆地边缘的隔水底板， 又可形成潜水流；隔水底板由于构造原因 形成阶梯陡坎，此时潜水面往往出现跌水 现象。
此外，人工抽取潜水，可使潜水面形成 一个以抽水井为中心的漏斗曲面。
（2）潜水
• 是埋藏在地表以下，第一个稳定的隔水层以上， 具有自由水面的重力水（见图）。潜水一般埋藏 在第四纪松散沉积物的孔隙中或出露地表的基岩 裂隙中，潜水的自由表面称潜水面；潜水面上任 一点至地面的距离称为潜水埋藏深度。潜水面上 任一点的海拔高度，称为该点的潜水位H。潜水 面至隔水底板的距离称为潜水含水层厚度。潜水 埋藏深度和含水层厚度各处不一，往往相差很大。
D．承压水的水质变化大，从淡水直到矿化很 高的卤水都有。如承压水的补给、径流与 排泄条件好，则矿化度往往比较低，水质 接近入渗的降水及地表水；如承压水的补 给、径流、排泄条件差，水循环缓慢，则 水从岩层中溶解得到的盐类就多，水的矿 化度相应升高。
2、颜色 地下水一般是无色透明的，它含某 些化合物或胶体物质之后呈现不同的颜色， 含钙、镁离子的水为微蓝色，含2价铁离子为 灰蓝色，含3价铁离子为褐黄色等。
3、透明度 地下水的透明度决定于水中所含 的盐类、悬浮物、有机质和胶体的数量 ，分 为四个等级：
透明（水柱高度大于60厘米）
微混浊（30～60㎝）
2、气体成分 3、胶体和有机质
4、pH值
酸性侵蚀
水的类别 强酸性水 弱酸性水 中性水 弱碱性水 强碱性水
PH值
<5
5-6.5
6.5-8
8-10
>10
第二节 地下水的类型及其特征
六盘水市主要地下水类型及特征
六盘水市主要地下水类型及特征祁芙前【摘要】六盘水市地下水类型主要为岩溶水,地下水资源较丰富,但是开发利用率较低,一些地方甚至存在水资源紧缺的情况,我单位从2013-2016年每年都有在六盘水市及周边县市抗旱打井的任务.本文分析了该区基本地质条件和地下水特征、影响因素,探讨了地下水的利用现状,提出了地下水开发利用的规划建议.【期刊名称】《资源信息与工程》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】2页(P77-78)【关键词】地下水岩溶水开发利用六盘水市【作者】祁芙前【作者单位】贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队,贵州六盘水553000【正文语种】中文【中图分类】P6411.1 气象水文六盘水市位于贵州西部，属中北亚热带高原山地季风湿润气候区，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，降水充沛，雨热同期，有明显的旱季和雨季之分。
根据六盘水气象局多年气象资料分析表明，年平均气温13～16 ℃，最高气温在7～8月，约32 ℃，最低气温在11月至次年2月，约-2 ℃，月平均最高温度19.9℃，月平均最低温度4.7 ℃，全年无霜期约240 d，年均相对湿度为79%；年平均降水量为1 363.39 mm，降水多集中在5～10月，降水量为1 173.77 mm，占全年降水量的86.09%，11月至次年4月降水量189.62 mm，仅占全年降水量的13.91%。
降水强度随季节的变化而变化，夏秋半年(雨季)降水多而集中，降水强度亦大，冬春半年(旱季)降水量少，降水强度亦小。
年日照时数1 555.6 h，日照率为35%，年均蒸发量为1 396 mm。
区内还有春旱、冰雹、倒春寒、秋风、霜冻、凝冻等灾害性气候，高原气候特点突出，立体气候特征显著。
7～9月为雨季，霜冻期较长。
长江流域和珠江流域横穿市境，其中长江流域占六盘水市总面积的20.6%。
六盘水市径流主要由降水形成，市境多年平均径流系数在0.43～0.59之间，年径流深在450～850 mm之间。
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7.2.2 包气带水
1.土壤水
? 位置：地表附近（0.5m 左右）土壤层中的水 ? 类型：结合水、毛管水 ? 补给来源：降水入渗、水汽凝结和地下潜水的补给
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----中间带 界于土壤水带的下界与毛细水带之间 中间水带的水分形式主要有气态水、结合水和毛管水
----毛管水带 自潜水面向上扩展，其厚度取决于岩土的性质和空隙
大小
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(2)饱和带
饱和带岩石的所有空隙空间均为水所充满，有重力水、结合 水：潜水和承压水
以上是地下水层次结构的基本模式 ,在具体的水文地质条件下 ,各地区 地下水的实际层次结构不尽一致 .有的层次可能充分发育 ,有的则不发育
7.1 地下水系统的组成与结构
7.1.1 地下水的存储空间
1.含水介质、含水层和隔水层
(1)含水介质： 自然界的岩石、土壤均是多孔介质，在他们的固体骨架间
存在着形状不一、大小不等的孔隙、裂隙或溶隙，其中有的含 水，有的不含水，有的虽然含水却难以透水。
通常把既能透水，又饱含水的多孔介质称为含水介质
(2)含水层： 指储存地下水，并在自然状态或人为条件下，能够流出地
(2)流线组合的复杂性和不稳定性
地下水流系统由众多的流线组合而成的复杂的动态系统 , 在系统内部不仅难以区别主流和支流 ,而且具有多变形和不 稳定性
(3)流动方向上的下降与上升的并存性
地下水流方向在补给区表现为下降,但在排泄区则往往
表现为上升
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2.地下水域
? 地下水域就是地下水系统的集水区域. ? 地下水域受岩性地质构造的控制,并以地下的隔水边界 及水流系统之间的分水界面为界 ,往往涉及很大深度,表现为立 体的集水空间 ? 与地表水流域相比,地下水域范围的变化要快速的多. ? 每一个地下水域在地表上均存在相应的补给区与排泄区, 其中,补给区由于地表水不断地渗入地下,地面常呈现干旱缺水 状态,而在排泄区则由于地下水的流出,增加了地面上的水量, 因而呈现相对湿润的状态
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7.1.3 地下水系统垂向结构
2.地下水不同层次的力学结构
（1）结合水： 分子力
（2）毛管水（岩土中的空隙小于 1mm）：重力和毛管 力 （3）重力水 : ? 发生渗透移动时，形成渗透重力水 ? 饱和带中的重力水：
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7.2 地下水的基本类型
7.2.1 地下水基本类型的划分
住重力水，并在水平方向上具有某种隔水边界 ? 良好的补给来源
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2.含水介质的空隙性和水理性
(1)含水介质的空隙性
空隙的多少、大小、均匀程度及其连通情况，直接决定了地 下水的埋藏、分布和运动特性 ? 松散沉积物颗粒之间的空隙称为孔隙 ? 坚硬岩石因破裂产生的空隙称为裂隙(成岩裂隙、构造裂隙等) ? 可溶性岩石中的空隙称为溶隙
渗透系数具有与渗透速度相同的量钢(m/d,cm/s). 渗透系 数K值小于0.001m/d的岩土,列入隔水层,≥ 0.001m/d的岩土 属透水层
渗透性好的岩层 ,一定能形成含水层 ?
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7.1.2 地下水流系统
1.地下水流系统的基本特征
(1) 空间上的立体性
地下水流系统往往自地表面起可直指地下几百米上千米 处,形成空间立体分布,并自上到下呈现多层次的结构
----孔隙率(孔隙度) 孔隙体积与包括孔隙在内的岩土体积之比 .它是反映含水
介质特性的重要指标,孔隙率只有孔隙数量多少的概念 ,并不说 明孔隙本身的大小
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----裂隙率 裂隙体积与包括裂隙在内的岩土体积之比 .与孔隙相比裂
隙的分布具有明显的不均匀性.
----岩溶率 溶隙的体积与包括溶隙在内的岩石体积之比 溶隙与裂隙相比较,在形状、大小等方面显得更加 千变万
来表示 容水度:岩土空隙能够容纳水量的体积与岩土总体积之比 容水度和空隙度的关系？
----持水性 饱和岩土在重力作用下释水时 ,在分子力和毛管力的作用
下,能在其空隙中保持一定水量的性能 ,用持水度来衡量. 持水度:饱和岩土经重力排水后所保持水的体积与岩石体
积之比. 岩石颗粒越细,空隙越小,持水度越大.
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----给水性
饱和岩土在重力作用下,能自由排出水的性能,用给水度来 衡量.
给水度:饱水岩土在重力作用下能排出水的体积与岩石体 积之比（给水度与容水度、持水度的关系？ ）
----透水性
在一定条件下,岩土允许水透过的能力,用渗透系数(K)表 示.岩石透水性能主要取决于岩石空隙的大小和连通程度 ,其次 才和空隙的多少有关.
下水的岩体。由于这类含水的岩体大多成层状，故名含水层。 如砂层、砂砾石层等。 第1页/共59页
ห้องสมุดไป่ตู้
(3)隔水层： 指那些既不能给出又不能透过水的岩层，或者它给出或透过
的水量都很少。如质地致密的火成岩、变质岩，以及孔隙细小的 页岩和粘土层均可成为良好的隔水层。
(4)构成含水层的条件： ? 储水空间（前提条件）：空隙 ? 储水构造：保存住地下水的地质构造，即下部有隔水层托
1.按地下水的储存条件分类
(1)包气带水
? 结合水(吸湿水、薄膜水)
? 毛管水（悬着毛管水、上升毛管水）
? 重力水（上层滞水、渗透重力水）
(2)饱和带水
? 潜水
? 承压水
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2.按岩石的储水空隙的差异分类 ?孔隙水 ?裂隙水 ?岩溶水(重庆市喀斯特水占地下水总量的 78% )
第14页/共59页
化
岩土的空隙，虽然为地下水提供了存在的空间， 但水能否自由的进出这些空间，以及岩土保持水的能 力，却与岩土表面控制水分活动的条件、性质有很大 的关系。这些与水分的储容、运移有关的岩石性质， 称为含水介质的水理性质
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(2)含水介质的水理性质（ 容水性、持水性、给水性、透水性 ）
----容水性 指在常压下岩土空隙能够容纳一定水量的性能 ,以容水度
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7.1.3 地下水系统垂向结构
1.地下水垂向层次结构的基本模式
自地表起至地下某一深度出现不透水层基岩为止 ,可区分为 包气带和饱和带两大部分
(1)包气带 ----土壤水带 从地表向下直到植物的主根带,厚度随土壤和植物类型 而变化.土壤水是农作物根系供水的来源.
土壤水带中的水分形式主要有 结合水、毛管水和一些过 路的性质的重力水。