绪论-水文地质学课件

水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。地下水：赋存于地面以下岩石孔隙中的水。地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力与信息载体。水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、水圈、大气圈、主要章节第一章地球上的水及其循环§1.地球上的水§2.自然界的水循环§3.与水循环有关的水文，气象要素第二章岩石中的空隙与水分§1.岩石中的空隙§2.岩石中水的存在形式§3.岩石的水理性质第三章地下水的赋存§1.透水层，含水层和隔水层§2.地下水分类§3.包气带及包气带水§4.潜水§5.承压水第四章地下水运动基本规律§1.重力水运动的基本规律§2.流网§3.毛细现象与包气带水运动主要章节第一章地球上的水及其循环第五章毛细现象与包气带水的运动第六章地下水化学成分及其形成作用§1.地下水的化学特征§2.地下水的温度§3.地下水化学成分形成作用§4.地下水化学成分基本成因类型§5.地下水化学成分资料整理第七章地下水的补给与排泄§1.地下水的补给§2.地下水的排泄第八章地下水系统§1.地下水系统的概念§2.地下水含水系统§3.地下水流动系统第五章毛细现象与包气带水的运动第九章地下水的动态与均衡§1.地下水的动态§2.地下水的均衡第十章孔隙水§1.洪积物中的地下水§2.冲积物中的地下水§3.黄土中的地下水十一章裂隙水§1.裂隙水的类型§2.裂隙介质及其渗流§3.裂隙介质研究方法十二章岩溶水§1.岩溶发育基本条件§2.岩溶水系统的演变§3.岩溶水特征第九章地下水的动态与均衡第十三章地下水资源资源特征、分类、供水意义第十四章地下水与环境过量开发与排除地下水、过量补充地下水、地下水污染第十五章水文地质学研究方法常规研究方法、发展趋向第十三章地下水资源主要学习内容：1、地下水的赋存条件、特征、地层、岩石构造等基础地层的地质条件。（二、三、十一、十二、十三章）2、地下水的形成条件和运动特征（四、七、八章）3、地下水的水质研究、物理性质、化学性质的研究（六章）4、地下水的动态规律研究（九章）5、地下水与环境的相互关系（十四章）6、地下水资源的开发利用与保护、规划管理（十三章）主要学习内容：绪言一、基本概念水文地质学––––是研究地下水的科学。具体研究内容：研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈，以及人类活动相互作用下，地下水水量和水质的时空变化规律。目的是：运用这些规律兴利除害，为人类服务。地下水––––是赋存于地面以下岩石空隙中的水。地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力与信息载体。绪言水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响地下水是水资源组成部分其主要功能（functions）为：1、地下水是一种宝贵的资源2、地下水是极其重要的生态环境因子3、地下水是一种很活跃的地质营力4、地下水是地球内部地质演变的信息载体水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响水是人类赖以生存的不可缺少的宝贵资源。地下水由于其水质良好，分布广泛，变化稳定及便于利用，因此是理想的供水水源。在我国北方（华北、西北）地下水是主要的生活，以及工农业生产的供水水源。1．农业方面：农田灌溉：１kg小麦/1000～1500kg水；1kg皮棉/5000kg水。2．工业方面：１t钢/25t水；１t化肥/2.5t水；１t纸/200t水；100万千瓦的火电厂，需水1m3/s3．生活用水：城市居民用水；农村居民用水。对于供水水源的地下水，必须查明其分布规律，评价其水量水质––––供水水文地质学。研究、评价水量→地下水动力学。研究、评价水质→水文地球化学基础。地下水是一种宝贵的资源水是人类赖以生存的不可缺少的宝贵资源。地下水由于其水质良好地下水是一种宝贵的资源4．当地下水中富集某些盐类与元素时，便成为有工业价值的液体矿产––––工业矿水。5．具有一定医疗与保健作用的地下水––––矿水。建立矿泉疗养院，生产瓶装矿泉水。6．热水与热蒸汽是主要的载热流体，利用它们可以地热发电，建立温室。7．地下水是生态环境系统中的一个子系统（生态环境因子）。地下水天然动态平衡的破坏必然影响生态环境系统的天然平衡状态。地下水是一种宝贵的资源4．当地下水中富集某些盐类与元素时，便地下水是一种宝贵的资源a)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a)供水水源——绪论-水文地质学课件地下水是一种宝贵的资源b)液体矿产（liquidmining）地下水含盐类或稀有元素，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b)液体矿产（liquidmin地下水是极其重要的生态环境因子地下水是影响生态与环境的重要因素之一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──即可以有益，也可以是有害的有害的例子：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）地下水是极其重要的生态环境因子地下水是影响生态与环境的重要因地下水是极其重要的生态环境因子与地下水有关的地质灾害与地质环境问题1．农业方面1）用水不当，水利→水害（水位过高）

50年代末期，华北平原“以蓄为主”、“水不出田”，拦蓄降水与地表水，只灌不排，地下水位升高，蒸发加强，造成土壤积盐→土壤次生盐渍化。土壤盐渍化––––土壤中含有过量的盐分，影响作物的正常生长，甚至使作物枯死的现象。土壤次生盐渍化––––由于灌溉不当等，使原来正常的土壤产生盐渍化。湿润地区的平原与盆地，由于天然或人为原因造成地下水位过浅，会产生原生或次生的土壤沼泽化。如江汉平原的某些地区。2）用水不当，水利→水害（水位过低）同样，过量开采，使浅层地下水位大幅度降低，会疏干原有的沼泽湿地，使水生植物与水禽等随之消失，使原有的自然景观遭到破坏。在干旱地区，浅层地下水位大幅度降低，绿洲→沙漠。地下水是极其重要的生态环境因子与地下水有关的地质灾害与地质环2．城市建设方面过量开发地下水，使地下水位大幅度下降，造成地面沉降。3．海水入侵

a.入侵地下淡水；b.土壤盐渍化。4．地下水污染难以治理。生活污水的排放，不适当的使用化肥、农药以及工业排放的大量废水废料等。5．地方病地下水中缺少某种人体必需的元素或过量富集某种元素而不宜饮用。缺碘地区：甲状腺肥大；饮用高氟水：骨质疏松症。2．城市建设方面6．地下采矿或进行各种地下工程需要排除地下水。突水事故，我国的开滦、峰峰、淄博等煤田。为了查明矿坑水的来源与涌入途径，预测涌水量，进行矿坑水的防治––––矿床水文地质学。7．工程地质问题由于地下水的参与，导致滑坡、水库诱发地震、岩溶塌陷等。6．地下采矿或进行各种地下工程需要排除地下水。绪论-水文地质学课件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：上海地面沉降绪论-水文地质学课件地下水是一种很活跃的地质营力地下水是一种很活跃的地质营力─地壳内能量、热量的传输者传递应力：水为诱发地震因素之一，地质灾害的重要致灾因素之一为地下水作用人工地震预报──观测地下水地球是个天然热库——在地质循环和水文循环中传输地壳内部的能（热）量的传输者地下水是一种很活跃的地质营力地下水是一种很活跃的地质营力─地地下水是地球内部地质演变的信息载体地下水是（地球内部地质演变的）信息载体由于是应力传递者，同时又是在流动——所以地下水水位，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强的溶剂：在地质循环和水文循环中化学组分溶解，传递到适宜的部位沉淀（沉积）：成矿。如：找矿、找油、地震预报、地质演变地下水是地球内部地质演变的信息载体地下水是（地球内部地质演变水文地质学的发展与趋势四个时期：1856年以前的萌芽时期，1856年至本世纪中叶的奠基时期，20世纪中叶至今的发展时期，21世纪的转变时期萌芽时期：由逐水而居到凿井取水----远古人类开始利用地表水与泉水作为供水水源，后来打井采用地下水。一大转折奠基时期：1）1856年法国水利工程师达西（Darcy），通过水流在饱和沙层中的室内试验，得出了著名的达西定律（Darcy¢sLaw）：V=KJ达西定律的提出奠定了地下水定量计算的基础。2）1863年法国学者裘布依(Dupuit），提出了地下水稳定井流公式––––裘布依公式（见地下水动力学）。3）1935年美国学者泰斯（Theis）利用地下水流动与热传导的相似性，得出了地下水非稳定井流方程––––泰斯公式（见地下水动力学）。水文地质学的发展与趋势四个时期：1856年以前的萌芽时期，1绪论-水文地质学课件绪论-水文地质学课件发展阶段：提出了“越流”、“地下水含水系统”的概念，并将地下水流动系统理论用于分析各种水文地质问题。雅可布（Jacob）、汉图什（Hantush）提出了越流井流公式（见地下水动力学）。1954年，博尔顿（Boulton）通过研究潜水位下降过程中非饱和带滞后释水现象，提出了非饱和带滞后释水的潜水井流公式（见地下水动力学）。由于水环境的恶化，水文地质学家长期注意的焦点：水量→水质→溶质迁移。发展阶段：提出了“越流”、“地下水含水系统”的概念，并将地下发展阶段进展1）地下水定量计算方面

60年代以来，随着电子计算机在水文地质数值计算中的应用，各种复杂的水文地质问题的数学求解得到解决。数值法：a.有限元；b.有限差2）随着地下水污染、海水入侵问题的不断产生，发展了溶质迁移理论和模型––––对流弥散方程。3）同位素技术方法用于解决水文地质问题。4）在全球数字化过程中（数字地球），应用地理信息系统、全球定位系统、遥感，即3S（GeographicalInformationSystem—GIS、GlobalPositioningSystem—GPS、RemoteSensing—RS）处理水文地质空间数据。转变时期：核心内容的转变，可持续发展观的提出，水文地质学的发展正向“地下水科学”的转变——发展趋势发展阶段进展水文地质学的发展与趋势——简况水文地质学发展历程：《水文地质工程地质》05.第1期，51-56，张人权等核心课题转移：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。目标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展…内容扩展：从地下水的水量为主，转向水量与水质的研究并重；从狭义地下水，扩大到广义地下水,乃至地下水圈…思路的改变：从求从成生角度，加强过程与机理研究…多学科交叉渗透成为主流：地下水科学与其它自然科学以及社会科学交叉渗透，以多学科方式研究与处理问题服务方式转变：…方式发生了很大改变，如何使水文地质工作成果转化为生产力，成为一个急需解决的重大课题水文地质学的发展与趋势——简况水文地质学发展历程：《水文地质水文地质学的发展与趋势—任务目前任务：§正确地预测在人类活动干预下地下水的变化§正确地评价、开发、管理与保护地下水