水文地质学课件ppt版 01gzj 绪论 20120416

FundamentalsofHydrogeolo

水文地质学基础学时：40学分：2教材

教材：《水文地质学基础》-王大纯等，95版《水文地质学基础》-张人权等，09版学时数：40

讲课：34（含机动与总结学时数）实验：6（3次）水文地质学基础

绪论第一章地球上的水及其循环第二章岩石中的空隙与水分第三章地下水赋存第四章地下水运动的基本规律第五章毛细现象和包气带水的运动第六章地下水的化学成分及其形成作用第七章地下水的补给与排泄第八章地下水系统第九章地下水的动态与均衡第十~十二章孔隙水,裂隙水,岩溶水第十三章地下水资源第十四章地下水与环境第十五章水文地质学研究方法绪言——Introduction0.1课程的目的与内容0.2地球上的水与水资源0.3地下水的功能（作用）0.4地下水与水文地质学0.5水文地质学的发展与趋势

掌握水文地质学的基本概念和原理，并用于分析水文地质现象：系统地获得地下水形成、埋藏、交替循环等方面理论知识；掌握水文地质学的基本概念、基本原理和基本知识；培养综合分析各种水文地质问题和解决实际问题的基本能力。拓宽水文地质学知识，重点了解与地下水有关的水文过程和地下水环境；懂得地下水运动的基本运动规律和基本水化学特征，为后续课程奠定基础。课程的目的课程的主要内容教学：通过课堂教学与室内实验，主要传授水文循环及其影响因素，地下水及其功能，岩石的空隙类型及其中的地下水类型，地下水运动的基本规律---达西定律和包气带地下水运动的规律，地下水形成的化学作用及水化学分析表示方法，地下水的补给与排泄，地下水系统，地下水动态与均衡，孔隙水、裂隙水和岩溶水的基本特征，地下水资源，地下水与环境，水文地质学研究方法。实验：给水度与持水度试验、达西试验、毛细上升高度试验课程成绩总成绩：包括平时成绩和期末考试成绩；平时成绩：占总成绩的20~30%，由出勤率、实验成绩组成；期末考试成绩：占总成绩的70~80%。地球上的水与水资源水

地球表层的水

(Water)是由地球内部逸出的，经过35亿年的积聚和演变，逐渐形成今天的水圈（Hydrosphere）。水是无色透明的液体，是地球上生命的源泉和生命赖以生存和发展的必需物质。地球上现有13.86×108km3的水，以液态、固态和气态分布于地面、地下和大气中，形成地表水(surfacewater)、地下水(Groundwater)和大气水(atmosphericwater)，其中淡水(freshwater)仅占2.53%。地球上的水与水资源水

（据：中国大百科全书）平均展开，达到2700m厚海水占97.212％冰川占2.15％地下水占0.615％其余占0.023％0.023％的水中包括大气水、湖泊、河流、生物……，其中湖泊占0.0169％（淡水湖0.0092％，咸水湖0.0077％）所以，我们通常看到的水是占的比例非常小的地球上的水与水资源：量的概念地球上的水及所占比例淡水占全球水量的2.527%根据某网站的介绍Comparisonoftheamountoffreshwaterinstorage.陆地上的淡水储量分配状况示意图地球上的水与水资源：可再生资源利用自然资源有两种方式：

§不可再生资源：如果某种资源的存量大到足以保证上百年的需要，而且在资源耗竭以后，可以开发替代资源矿产资源是典型的不可再生资源

§可再生资源：如果某种资源的再生速率高于人们的消费速率，就可以保证永续利用。可再生资源是永远不会耗竭的淡水资源的主体是可再生的地球上的水与水资源：重要性水——自然界存在，具有自然属性

§不断循环运动

§良好的溶剂，重要载体

§水具有能量水——人类生存、社会经济发展不可或缺，具有社会属性

§生命之源，是地球系统的“血液”

§旱灾、水灾、水污染，对人类发展不协调

§水资源可再生，但，水资源有价值（价规律）

§水资源管理不当，成为社会不稳定因素之一

我国水资源概况

我国是世界上最缺水的13个国家之一人均水资源占有量仅为世界平均值的1/4大气降水与水资源分带我国各省人均淡水资源地下水的功能和作用宝贵的资源（与其它资源的不同）重要的生态&环境要素（资源、污染、生态、灾害等）地质营力信息载体水文地质学与地下水供水水源——

优点：分布广，动态变小，洁净，不易污染据报道：陆地一半为干旱、半干旱地区1/3耕地，2/3牧区水源不足城市供水不足，近来更有增加趋势世界上，阿拉伯国家-进口雨水，中东的长期摩擦一是石油，二是水80年代以来，我国城市缺水总体也愈来愈严重，很显然：水资源的欠缺严重制约着国民经济的可持续发展地下水是一种宝贵的资源

我国西北缺水剪影我国耕地与农村用水液体矿产（liquidmining）地下水高含盐类或稀有元素，开发提炼具有工业开采价值：如四川自贡，三叠纪岩层中的卤水，每升达300g之多；山东省潍北平原，地下卤水是宝贵的盐业资源医疗或健身功能的矿泉水（Naturalmineralwater）疗养院，天然矿泉水厂，啤酒厂等—寻找特殊功能的水资源开发提取一定的能量（热能，冷能）地下水地下水的露头──泉井，往往具有冬暖夏凉的特点，地球浅层是常温带─保温作用，起到“冬灌夏用，夏灌冬用”地球是个天然热库可以供热，供取暖等用处地下水是一种宝贵的资源

地下水是极其重要的生态与环境因子

因而也是一种灾害因子生态与环境因子地下水是生态与环境系统中一个敏感的子系统，是极其重要的生态与环境因子，地下水的变化往往会影响生态与环境系统的天然平衡状态。灾害因子土壤盐渍化、沼泽化、土地沙化、海/咸水入侵、地面沉降、水质恶化、水质污染、地方病、矿坑突水、滑坡、岩溶塌陷、渗透变形均与地下水有关。地下水的开发利用──既可以有益，也可以有害有害的例子：农业用水不当的次生盐渍化、不统一开采，河西走廓的民勤县，绿州变沙漠过量开采地下水──地面沉降（上海、天津）、海水入侵，地面塌陷，地下水污染等地下水与其周围的环境，人、水、热、动是个相互依存的有着内在联系的生物生存链，打破一个环节就会引起或正或负的反馈（报复）地下水的变化往往会打破原有的生态平衡，使环境发生变化

地下水利用产生的环境问题：沙化荒漠化加重地下水利用产生的环境问题：上海地面沉降地下水利用产生的环境问题：地下水污染地下水是一种很活跃的地质营力地下水为良好溶剂参与岩浆、变质、矿床、岩溶、成壤、风化、油气迁移，在地球演变中起重要作用。矿床：油气、金属（金铁）、非金属（铝土矿）岩溶：水的积极参与（水岩相互作用）成壤：生命需要水……地下水可以充当

应力传递者水库导致地下水位抬升从而诱发地震；地下水可促生滑坡；排除地下水可造成地面沉降等；地下水是

地壳内能量、热量的传输者地球是个天然热库——在地质循环和水文循环中，地下水是地壳内部的能（热）量的传输者地下水是一种很活跃的地质营力地下水是（地球内部地质演变的）信息载体地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息；地下水是强的溶剂：在地质循环和水文循环中化学组分溶解，传输到适宜的部位沉淀（沉积）成矿利用地下水可以找矿、找油、地震预报、地质演变研究人工预报地震──观测地下水预报地震、圈定隐伏矿体、恢复古水文地质条件、储能（冷热水）、地下浸滤、渗滤循环。地下水是地球内部地质演变的信息载体水文学

水文学是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。据《水文基本术语和符号标准》（GB/T50095-98），水文学是研究存在于地球上的大气中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科，包括水体的形成、循环和分布，水体的化学成分、生物、物理性质以及它们对环境的效应等。

Hydrologyisthescienceofwatersoftheearth,theiroccurrence,distribution,andcirculation;theirphysicalandchemicalproperties;andtheirreactionwiththeenvironment,includinglivingbeings.概念水文学的历程（发展阶段）（1）萌芽时期（远古~1400年）:原始的水文观测。（水位观测、流量和泥沙测量、雨量观测），水文经验的积累，水文地理学的早期发展，水文循环概念的萌发（2）奠基时期（约1400~1900年）：水文仪器的发明使水文观测进入了科学的定量观测阶段。水文科学体系的形成（3）应用水文学兴起时期（1900~1950年）：在观测方法，理论体系和研究领域等方面继续取得新成就，水文要素的深入研究，水文计算和水文预报方法的改进（4）现代水文学时期（1950~现在）新技术的运用（水文数学模型的发展、水文预报、历史洪水调查与水文计算、河流泥沙计算、地下水模型、水面蒸发模型和水质模型），水文实验和研究的发展，水资源和人类活动的水文效应研究的兴起与发展水文学的分支河流水文学(riverhydrology,potamology)湖泊水文学(lakehydrology,limnology)沼泽水文学(swamphydrology)冰川水文学

(glacialhydrology)雪水文学(snowhydrology,cryology)水文气象学(hydrometeorology)地下水水文学(groundwaterhydrology)区域水文学(regionalhydrology)海洋水文学(oceanology)……，……地下水指赋存于地面以下岩石空隙中的水（非饱和带水、饱和带水）

。狭义上指赋存于地下水面以下饱和含水层中的水。Groundwateristhewatercontainedininterconnectedporeslocatedbelowthewatertableinanunconfinedaquiferorlocatedinaconfinedaquifer.概念Howgroundwateroccursinrocks.Naturalandartificialrechargeofanaquifer.水文地质学水文地质学是研究地下水的科学。研究地下水水量和水质时空演化规律，地下水的合理开发利用等。水文地质学是研究地下水的形成和分布、物理及化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。水文地质学是研究地质物质及地质过程与水的相互关系的科学，是研究地下水的科学。Hydrogeologyisthestudyoftheinterrelationshipsofgeologicmaterialsandprocesseswithwater,especiallygroundwater.概念学科体系水文地质学是地质学的一个分支（why?）水文地质学也称为地下水水文学，是水文学的一个分支（why?）水文地质学是地质学与水文学所形成的交叉学科，而由于两者不同，形成相对独立的一门学科体系。地质学水文学基础学科水文地质学学科体系基础学科水文地质学基础地下水动力学水文地球化学应用学科供水水文地质学矿床水文地质学农田供水水文地质学油田水文地质学工程水文地质学……地热地质学生态环境水文地质学土壤改良水文地质学环境地质学灾害地质学技术学科计算水文地质同位素水文地质RS、GIS……发展历史萌芽时期（1800年以前）浙江余姚：河姆渡井，距今5700多年亚美尼亚：坎儿井，公元前7世纪，我国新疆至今用坎儿井四川自贡：坚硬岩石中开凿深井，开采卤水奠基时期（1800-1945）：1856年：Darcy定律，随之-Dupuit公式（1863）等稳定流地下水流公式1935年：Theis公式，开创了地下水非稳定流计算发展阶段（1945-1970）：二次大战后经济的发展，对地下水资源的开发利用大大增多，随之产生一系列地下水环境问题，促使水文地质学发展：越流理论、地下水流系统、电网络、地下水数值模型、地下水管理等。现代化阶段（1970-现在）主要特点：新理论、新技术和新方法用于于水文地质学领域，计算机技术、环境同位素技术、系统理论和方法、数学等学科的发展、……转变时期：核心内容的转变，可持续发展观的提出；

HenryDarcy(1803-1858)

CharlesVernonTheis

(1900-1987)

CharlesEdwardJacob(1914-1970)著名水文地质科学家核心课题转移：找水水文地质学→资源…→生态环境…视野扩展：含水层→地下水系统→水文-生态环境→技术-社会系统