水文地质学绪论

水文地质学〔工程水文地质学〕教材与参考书水文地质学〔工程地质专业〕任天培水文地质学根底王大纯等地质出版社地下水动力学陈崇希等中国地质大学出版社水文地球化学沈照理地质出版社专门水文地质学房佩贤地质出版社地下水流数值模拟陈崇希地质出版社水文地质手册工程地质及水文地质戚筠俊中国水利水电出版社工程渗流力学及应用苑莲菊等中国建材工业出版社教材及参考书目教学目的《水文地质学》是工程地质、水文地质、土木工程和建筑工程〔岩土工程方向〕等与地下水有关的专业必修课；通过课程学习，能够使大家系统掌握水文地质学中的根本概念和根本理论，初步掌握评述具体工程问题的水文地质条件、并进行水文地质分析、计算的根本技能，为学习后继的专业课程及今后的工作打下根底。其次，能够运用所学知识，对与地下水有关的水文地质、工程地质、环境地质问题进行分析的根本方法和技能。课程安排：总课时40〔学分2.5〕，讲课36+实验4先修课程：数学、化学等数理根底课程，以及地质学根底、地貌与第四纪地质学、水力学、构造地质学、岩石学等。

课堂要求

1.按时上、下课，不迟到，不早退

2.认真听讲、做好笔记

课后要求

1.课前预习、课后复习

2.认真做好作业成绩

1.形式：闭卷考试

2.成绩：考试50%+作业40%+出勤10%

课程要求Question1：为何开设水文地质课程？《工程水文地质学》在岩土工程、工程勘察专业中是一门以地下水〔主要是重力水〕为研究对象的专业根底课程。它主要研究地下水的赋存与运动的规律，地下水的物理性质、化学成分，供排水工程中对地下水的定量计算，提供评价岩土的工程地质条件及论证工程措施中所需要的水文地质方面的依据。环境生态用水商业用水工业用水居民生活农业用水地下水用途畜牧业用水公共用水采矿用水新观点：VirtualWaterTrade〔世界水贸易〕供水工程新疆吐鲁番坎儿井中国汉代凿龙首渠自贡盐井浙江余姚河姆渡古文化抗旱涝工程抗旱涝工程从2023年开始，云南已经遭遇三年连旱。严重干旱已经造成云南235万亩农作物受旱，144.1万人、82.7万头大牲畜饮水困难，其中昆明约有48万人、23万头大牲畜饮水困难、30条河道断流、89座水库干涸、95万机电井出水缺乏。滇南的红河哈尼族彝族自治州蓄水总量目前仅约3.7亿立方米，占方案蓄水量的51.13%，全州农作物受旱面积超过100万亩，因旱直接经济损失达5.93亿元。向家坝电站坝顶高程线大峡谷温泉向家坝水电站地热开发利用工程邦腊掌大滚锅深埋隧道、矿井等地下工程涌突水地基工程中的地下水2023-6-17，连天暴雨后，重庆市内环高速上界立交高管处外，一片汪洋。高速路除防护栏等在水面上画出一条条优美弧线外，数百米长的一段路已藏身水底。过往车辆在“湖〞两端排出两道长线。大量的地下水冒出地面涌入真武山隧道中，冲出两米多高2023-7-3“欢送到成都来看海〞山区地质灾害：

崩、滑、流地下水开发引起的环境问题70年代以来，由于城市的迅速开展，城市供水量的日益增加，因过量开采地下水产生的环境地质问题(或负环境效应、或地质灾害)，如水量枯竭(表现为地下水位持续下降、大泉流量日减等)，地面变形(如地面沉降、岩溶塌陷、地裂缝等)、水质恶化(如海水入侵等)以及生态环境恶化等，引起人们广泛的重视，促进了水文地质学的开展，成为环境水文地质工作中的重要内容。

5年0.5年地下水污染1年沼泽化与盐渍化1975-19801980-19951995-2000肃宁沧州黄骅19721972-19759.2148.6669.9990.4195.69沧州市深层水位降落漏斗

地裂缝地下水动力学课程组

地面沉降在我国无论是在北方还是在南方，对岩溶塌陷都进行了深入的研究，对岩溶塌陷的类型、特征、形成条件与形成机制进行了系统的分析和总结，提出了具体的防治措施，个别研究者还对岩溶塌陷的预测进行了尝试性研究。

岩溶塌陷海水入侵沿海地区海水入侵问题，在辽宁的大连、山东的莱州、龙口、烟台和青岛以及广西的北海等地开展了详细的勘查研究。在治理对策方面，提出了调整开采量、人工回灌、设置隔水帷幕等措施，除了调整滨海含水层地下水的开采量外，其它治理措施在国内付诸实践的并不多见。

天津市地面沉降天坑Theansweris:水文地质与工程地质、岩土工程密不可分！Question2：水文地质是什么？Question3：如何应用水文地质理论分析问题？Question4：

？Question5：

？0.绪言教学目的：〔1〕掌握水文地质学的研究对象、内容；〔2〕掌握地下水的作用；〔3〕了解水文地质学科开展现状〔4〕了解水文地质与工程地质的关系〔1〕水文地质学的概念、研究内容〔2〕水文地质学的开展简史〔3〕水文地质学的学科分类〔4〕水文地质学的开展趋势〔1〕水文地质学的概念

——Hydrogeoloy水文学+地质科学水文学(hydrology)是地球物理学和自然地理学的分支学科。研究存在于大气层中、地球外表和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布，以及与环境及人类活动之间相互的联系和作用地质学(geology)：地质学是对地球的起源、历史和结构进行研究的学科。主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，并涉及水圈、大气圈、生物圈。水汽输送蒸发

降水蒸发降水植物蒸腾湖地表径流地下径流海洋下渗水文学研究内容研究存在于大气层中、地球外表和地壳内部各种形态水在水量和水质上的运动、变化、分布，以及与环境及人类活动之间相互的联系和作用气流运动地质学研究内容主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史。水文地质学的研究对象

地下水：埋藏和运动于地表以下不同深度的土层和岩石空隙中的水〔地表以下约10Km范围〕。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。地下水是一种很活泼的地质营力传递应力水库诱发地震等通过观测地下水动态监测预报地震地下水的作用会加剧地质灾害的发生，如滑坡地下水是一种很活泼的地质营力

——地壳内能量、热量及化学组分的传输者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，同时又在流动——

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〕：

这一结果〔和信息〕可以指导找矿、找油，或研究地震和地质演变〔1〕水文地质学的概念水文地质学是一门研究地下水的科学。研究地下水的形成、分布、埋藏和运动规律，研究地下水与自然界水体间的相互关系，及地下水的物理性质、化学成分、气体成分和水量等内容；同时还研究如何合理开发利用地下水，以及如何有效地防治和消除地下水的危害。水文地质学是一门年青的科学，来源于地质学，直到二十世纪初，由于近代自然科学的开展，促使水文地质学向前开展为一门多分支的综合性科学。水文地质学在中国的开展也就是五十来年，最初在中国武汉的中国地质大学、西安的长安大学、长春的吉林大学、华北大学，成都地质学院等五所高校中有此学科。〔2〕水文地质学的开展简史四个时期：1856年以前的萌芽时期，1856年至20世纪中叶的奠基时期，20世纪中叶至今的开展时期，21世纪的转变时期。萌芽时期：由逐水而居到凿井取水——大转折奠基时期：1856年，达西定律出现，标志可进行地下水渗流的定量计算〔奠定了水文地质学的根底〕开展阶段：二次世界大战后，科学技术推动生产迅猛开展及人口急剧增长泰斯非稳定流理论提出，对地下水资源量的认识—革命计算机技术的开展，在地下水模拟、规划管理等推进转变时期：核心内容的转变，可持续开展观的提出水文地质学的开展正向“地下水科学〞的转变——坎儿井开展趋势地下水的利用——坎儿井，近3000年历史研究历史河母渡井卓筒井5700年达西(HenryDarcy)裘布依〔J.Dupuit)1856-地下水定量计算1863－地下水稳定流理论鸠斯(E.Suess)莱恩〔A.C.Lane)&戈登〔W.C.Gordon)1902－地下水起源－岩浆起源1908－地下水起源－埋藏水1907－1919－水汽冷凝〔列别捷夫A.ф.лебедев〕1930－潜水化学分带〔伊里因B.C.илЬин)伊格纳托维奇〔H.K.игнатοвич〕－自流盆地水化学分带奥弗琴尼科夫〔A.M.Οвчинников)－水文地球化学1912凯尔哈克〔K.Keihack)—地下水和泉分类1923迈因策尔〔O.E.Meinzer)－总结美国地下水描述地下水起源、运动、水质、水量近代研究1935－泰斯〔C.V.Theis)热传导理论－地下水向井的非稳定流1940‘-1960’－雅可比(C.E.Jacob)与汉什图(M.S.Hantush)－承压含水层越流现象1960‘－华尔顿(W.C.Walton)计算机数值模拟远古研究现代研究古雅典－坎尔井1509－1589普莱西〔B.Palissy)-井泉与河水1608－1680帕劳尔特(P.Perrault)马里奥特(Mariotte)(1602-1684)－井泉与大气降水的关系地下水的形成和分布与地质环境有密切联系。水文地质学以地质学为根底，同时又与岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、第四纪地质学、地球化学等学科关系密切。工程地质学是与水文地质学是同时相应开展起来的，因此两者有不少内容相互交叉。地下水积极参与水文循环，一个地区水循环的强度与频率，往往决定着地下水的补给状况。因此，水文地质学与水文学、气象学、气候学有密切关系，水文学的许多方法也可应用于水文地质学。地下水运动的研究，是以水力学、流体力学理论为根底的，并应用各种数学方法和计算技术。水文地质学根底水文地球化学地下水动力学专门水文地质学工程水文地质专题相关学科：水文学、水力学、地质学、构造地质学、地貌学等。〔3〕水文地质学科分类林学钰,<现代水文地质学>〔3〕水文地质学的学科分类

水文地质学是从寻找和利用地下水源开始开展的，围绕实际应用，逐渐开展了理论研究。目前已形成了一系列分支。

地下水动力学是研究地下水的运动规律，探讨地下水量、水质和温度传输的计算方法，进行水文地质定量模拟。这是水文地质学的重要根底。

水文地球化学是水文地质学的另一个重要根底。研究各种元素在地下水中的迁移和富集规律，利用这些规律探讨地下水的形成和起源、地下水污染形成的机制和污染物在地下水中的迁移和变化、地下水与矿产形成和分布的关系，寻找金属矿床、放射性矿床、石油和天然气，研究矿水的形成和分布等。供水水文地质学是为了确定供水水源而寻找地下水，通过勘察，查明含水层的分布规律、埋藏条件，进行水质与水量评价。合理开发利用并保护地下水资源，按含水系统进行科学管理。

矿床水文地质学是研究采矿时地下水涌入矿坑的条件，预测矿坑涌水量以及其他与采矿有关的水文地质问题。

农业水文地质学的内容主要包括两方面，一方面为农田提供灌溉水源进行水文地质研究；另一方面为沼泽地和盐碱地的土壤改进，防治次生土壤盐碱化等问题进行水文地质论证。地热是一种新的能源，如何利用由地下热水或热蒸汽携至地表的地热能，用来取暖、温室栽培或地热发电等，以及地下热水的形成、分布规律，以及勘察与开发方法等，是水文地热学的研究内容〔地源热泵和地温空调〕。

区域水文地质学是研究地下水区域性分布和形成规律，以指导进一步水文地质勘察研究，为各种目的的经济区划提供水文地质依据。

古水文地质学是研究地质历史时期地下水的形成、埋藏分布、循环和化学成分的变化等。据此，可以分析古代地下水的起源与形成机制，说明与地下水有关的各种矿产的形成、保存与破坏条件。水文地质学系统结构含水层性质水动力性质岩性构造地貌补给水压力排泄孔隙介质裂隙介质岩溶介质双重介质地下水水量子系统地下水水质子系统水文地球化学重力地层径流应力〔4〕水文地质学的开展趋势“当代水文地质学开展趋势与对策〞《水文地质工程地质》2005.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开展…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效劳方式转变：…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开展趋势——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、管理与保护地下水资源§保护与地下水有关的生态环境，成为当务之急§正确地预测矿产开发的地下水问题，防止地下水害§。。。预测地下水的污染与保护措施调用纯净水应急2005.11.26日污染高峰过哈尔滨城市全城380余井，成为城市供水主源，城市应急系统启动并紧急打井〔开采地下水〕

2005年11月吉林中石化爆炸，100余吨硝基笨进入松花江，导致哈尔滨城市供