自然地理因素包括地形、气象、水文及植被等方面。由于各地区自然地理条件不同，决定了一个地区地下水的形成条件和变化规律，使各地区的地下水具有独特的性质。下面着重介绍气象因素和水文因素对地下水的形成和变化的影响。
自然界中水循环的重要环节———蒸发、降水，都与大气的物理状态密切相关。气象要素包括气温、气压、风向、风力、湿度、蒸发和降水等这些决定大气物理状态的因素。这种大气的物理状态称为天气。而某一地区天气的多年平均状态(用气象要素的多年平均值来表示)称为该地区的气候。气象和气候因素对水资源的形成与分布具有重要影响。对地下水的形成而言，虽然变化缓慢的气候因素起着极为重要的影响作用，但变化迅速的气象要素，则对地下水发生着显著的影响。这其中以降水、蒸发及气温的影响最大。
1.气温
大气具有一定的温度称为气温。一切复杂的天气变化，主要是气温条件不同而引起的。气温的变化会直接影响地下水温度的变化，水温变化会使地下水中的气体成分发生变化。例如由于温度的增高，气体活跃性增大，一部分气体就要从水中逸出，从而减少地下水中气体成分的含量;水中气体含量的降低，又会引起地下水化学成分的变化。此外，由于热力增加，地下水蒸发作用加强，水量就减少，水的浓度增加。
2.湿度
大气中水汽的含量称为空气湿度。大气中水汽含量变化不定，占空气总量的0.01%～4%，其中70%分布在0～3.5km的高度内。
水汽具有重量，所以有压力，因此，表示空气中水汽含量多少可以用重量或压力表示。湿度分为绝对湿度和相对湿度两种。
绝对湿度:为某一地区某一时刻空气中水汽的含量。采用重量单位时，以1m3空气中所含水汽克数(g/m3)表示，表示符号为m;用压力单位时，为空气中所含水汽分压相当于水银柱高度的毫米数或以毫巴表示，表示符号为e。
空气中绝对湿度变化很大，主要受气温、地表面性质等因素的影响。在温暖地带和辽阔水面或潮湿土壤上空，绝对湿度较大。在气温低的地区，空气绝对湿度则很小。
空气中可容纳水汽的数量和温度有密切关系，温度越高，可容纳的水汽数量越多;反之越少。某一温度下，空气中所能容纳的最大水汽数量，称为该温度下的饱和水汽含量。同样也可用重量单位或压力单位表示，两种情况分别用符号M和E表示。不同温度下的饱和水汽含量，见表1－2。
表1－2 不同温度下的饱和水汽含量
绝对湿度只能说明某一时刻空气中水汽含量的多少，而不能说明空气中的水分是否达到饱和，因此，又有相对湿度的概念。
相对湿度:绝对湿度与饱和水汽含量之比为相对湿度(r)。即
普通水文地质学
尽管空气绝对湿度不变，当气温下降时，则相对湿度增加。当相对湿度达到100%时，说明空气中水汽已达到饱和状态。空气中水汽达到饱和时的气温称为露点。当气温低于露点以下时，多余的水汽就要凝结发生降水。
3.降水
当空气的温度低于露点时，空气中多余的水汽就要凝结，以液态或固态形式降落到地表称为降水。气象部门用雨量计测定降水量，以某一地区某一时期的降水总量平铺于地面得到水层高度的毫米数表示。如某地区年降水量为1000mm，即表示降落在该地区的水量平铺在该区水平面积上，该水层高度为1000mm。
降水是水循环的主要环节之一，一个地区降水量的大小，决定了该地区水资源的丰富程度，对地下水资源的形成具有重要影响。大气降水渗入地下，对地下水的补给最为普遍，它是地下水最重要的来源。大气降水补给作用的强弱主要取决于两个方面:一是大气降水(特别是降雨、降雪)的强度、延续时间;另一方面是当地的入渗条件，如包气带的岩性和厚度、地形、植被等。如单位时间内所降下的雨量(降雨强度)大，延续时间长，则可能补给的地下水量就多;当入渗条件好，如地表岩土透水性好，地形平坦，植被良好，则入渗作用就强，补给地下水就多。
不同类型的降雨对地下水的补给是不一样的。
暴雨:历时短而强度大。按气象部门的惯例，当日降雨量大于50mm或12h降雨量大于30mm的降雨称为暴雨。这种雨一般笼罩面积不大，降雨过程短，一般说来降雨大部分来不及渗入地下而变为地表径流流走，而且往往强烈冲刷地表，甚至改变地表原来的结构。但在平坦的裸露砂砾石层地区和植被覆盖较好的地区，仍然可有相当多的水渗入地下。
细雨:历时不久，雨量小，雨滴小。这种雨往往一边下，一边极易蒸发，对地下水补给的意义不大。
淫雨:历时久，强度小，笼罩面积大，在地表条件适当时，这种雨可以大量地补给地下水，对地下水的补给具有很大的意义。
暴淫雨:历时久，平均强度大，常常酿成地面的洪涝灾害，它对地下水的影响也是显著的，它常常破坏原有的地表结构，对矿坑和某些工程带来威胁。
在分析大气降水的补给作用时，不但要考虑绝对的降水量，还应考虑降水的性质(如延续时间、强度)，降水形式(液态、固态)和降水的类型等。在水文地质调查时，应收集降水的月平均、年平均及多年平均资料。
4.蒸发
水在常温下，由液态变为气态进入大气的过程称为蒸发。自然界的蒸发可以在水面、岩石土壤表面和植物的枝叶上进行。所以根据蒸发性质的不同，可分为水面蒸发、土面蒸发和叶面蒸发三种。蒸发量仍以水层厚度毫米数表示。
(1)水面蒸发
水面蒸发是指在一个地区，一定时间内地表水体表面水分的蒸发。其蒸发量的大小用水面蒸发皿来测定，其值以蒸发度表示，它表示一个地区蒸发能力的大小。
水面蒸发量的大小受许多因素影响，它与蒸发面的温度、空气饱和差、风速、气压等有关。蒸发面的温度越高，饱和差越大，风速越大，气压越低，则蒸发速度越快，蒸发量越大。
(2)土面蒸发
土面蒸发是指在一个地区，一定时间内土壤表面水分的蒸发。土面蒸发量除了气温、饱和差、风速、气压外，还与地下水的埋藏条件、土壤性质有关。一般当地下水埋藏较浅时，由于土壤毛细作用，将地下水吸至地表，蒸发量加大;埋藏较深，蒸发量就小。土壤颗粒越细，土壤层经常保持的水分就多，则蒸发量就大。
(3)叶面蒸发
叶面蒸发是指在一个地区，一定时间内某种植物叶面水分的蒸发，其蒸发过程称为蒸腾(蒸散)。
必须注意，气象部门提供的蒸发量，只能说明蒸发的相对强度(蒸发度)，它不代表实际的蒸发水量。
最后介绍气压与地下水的关系和潮湿系数的概念。
大气的质量施加于地面的压力称为气压，常用毫米水银柱高度表示。在标准状态下的气压为760mmHg高度，即约相当于105Pa。
各地气压的差异引起空气流动，冷暖空气交锋，形成降雨。我国东部由于受季风的影响，故降雨大多集中于夏季，而冬季寒冷干燥。气压变化可影响地下水位升降，从而引起泉水流量变化。如气压下降，泉水流量有增高的现象。
潮湿系数(KB)是指一个地区的年降水量(X)与年蒸发度(Z)(水面蒸发值)的比值。
普通水文地质学
潮湿系数的大小反映了一个地区水分的丰缺和气候的干湿特性。KB越大，说明地区水量越丰富;反之，则蒸发越强烈，水分越缺乏。前者有利于地下水的形成，而后者不利于地下水的形成。地区的潮湿程度与潮湿系数的关系如下:
普通水文地质学
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