水文地质学基础-绪论

1、水文地质学基础，绪论，一.概念： 1 .地下水：埋在地表以下不同深度的土层和岩石的缝隙中，运动的水。 2、水文地质学：研究地下水的科学，具体为地下水在周围环境(岩石圈、大气层、水圈、生物圈及人类活动)的影响下，研究其数量和质量的时空变化规律，并在此基础上，研究如何有效利用地下水、调节地下水消除缺陷。 水是人类生活和生产不可缺少的重大影响，地下水是水资源的重要组成部分，其主要功能有： 1、地下水是宝贵资源2、地下水是极其重要的生态环境因子3、地下水是非常活跃的地质营业力4、地下水是地球内部地质演化的信息载体，作为水文学和水文地质学、水文学和水文地质学的水文学是液体平衡和运动规律的响应广义上讲，两

2、者都是研究地球和水的科学，具体研究地球上各种水体的形成、循环和分布，探讨水体的化学和物理性质及其对环境的反应和与生物的关系。 广义水文单位的基础理论、应用。 基础理论水文学原理。 研究对象河流、湖泊、河口海岸、冰川、地下水文学等应用工程水文学，农业、森林、城市、环境水文学等，二.水文地质学在国民经济发展中的作用，一.地下水特征：1)水质好，分布广，供水持续时间长。 2 )地下水作为热介质地热。 3 )地下水中含有特殊成分的医疗矿泉水。 4 )地下水富集有用元素体地下水热液矿床。 5 )判断地下水能量传递信息水质的成因，寻找矿物。 6 )地下水水质差，缺乏碘元素、高氟。 7 )地下水是自然段水循

3、环的重要组成部分。 2、地下水应用上的利弊：1)是国民经济发展的重要水源。 a .人类的生活用水b .工业用水c .农业用水。 2 )地热的应用。 3 )矿水在医疗中的应用。 4 )地下水热液矿床的开发。 5 )农业上的土壤的沼泽化和盐碱化。 6 )采矿和各种地下工程中的地下涌水。 7 )地下水大量提取造成的地面沉降、沿岸海水入侵。 8 )地下水位的降低会引起土壤沙化。 9 )饮用不良水质和地下水有害人类健康。 10 )水资源的统一采购问题。 因此，地下水在国民经济中的应用，应该在明确地下水的分布和形成规律的基础上，寻找地下水源进行调查，进行水量水质评价。 地下水应该合理勘探和开发，达到兴利消

4、除缺点。 3 .目前世界水资源面临的问题1 .水资源危机2 .地下水资源污染3 .地下水开发相关的环境问题。地下水是宝贵的资源，供水水源的优点：分布广、动态小、干净、不易污染：陆地一半是干燥、半干旱地辖区的1/3耕地，2/3畜牧地辖区水源是城市供水不足，最近在有进一步增加趋势的世界，阿拉伯国家-进口雨水、中东的长期摩擦很明显， 水资源的缺乏严重制约着国民经济的永续发展，提出了中国西北的水资源短缺黑色剪影、中国耕地和农村用水、液体矿物和地下水高含盐类或稀有元素体、工业开采价值如四川自贡、三日式榻榻米纪岩层中的卤水，每次可以达到300g的医疗或健身功能的矿元素水疗所， 寻找天然矿泉水工厂、啤酒工厂

5、等特殊功能的水资源开发提取一定能量(热能、冷热)地下水的露头泉井，具有冬暖夏凉的特征，地球浅层是常温带保温作用，“冬灌夏用、夏灌冬用”地球是天然的热库，可以用于暖气等， 地下水是宝贵资源的有害例子：农业用水的不合理二次盐渍化、不统一开采、河西扩展的民勤县、绿州成为沙漠、过量开采地下水的地面沉降(上海、天津)、海水入侵、地面塌陷、地下水污染等。 地下水及其周围的环境、人、水、热、动是具有相互依存的内在联系的生物生存链，打破一个环节会引起正或负的种子文件回(报复)。 地下水利用带来的环境问题：沙化荒漠化不断推进，地下水利用带来的环境问题：上海地盘下沉，地下水利用带来的环境问题：地下水污染、地下水是

6、活跃的地质营业力，地下水是活跃的地质营业力地壳内能量， 水是诱发地震的地质灾害是地下水作用人工地震预报观测地下水地球是天然热库在地质循环和水文循环中传递地壳内部能量(热)的传递者，地下水是地球内部地质演化的信息载体，地下水是应力传递者，因向云同步流动而是地下水水位、水量、水温， 水化学等变化或异常可提供给埋藏的强溶剂：在地质循环和水文循环中化学成分溶解，并传至适当部位沉淀(沉淀):成矿如开采、找油、临震预报、地质进展，如上所述，地下水作为宝贵的自然资源，必须合理利用于一盏茶， 许多不利于工业农业生产和建设的因素四.水文地质学的发展和展望，1 .水文地质学的发展(四个时期)1)1856年在先的萌

7、芽时期：逐水挖掘供水井一大转变：太古人类逐水居住，最初仅利用地表水和泉水作为供水水源，后来挖掘供水井。 从按水居住到挖掘供水井是人类文明史的一大转变，从此人类活动的范围更广。 a .在中国发现的最早的供水井是浙江侑姚河姆渡井，成井距今约5700年。 河姆渡井深度仅为1.35m，但由200根以上的圆木支撑保护，结构精巧。 可以看出更原始的供水井出现得更早。 b .公元前7世纪，亚美尼亚有一个坎德拉。 坎德拉井是截取大规模地下水流向用水地点传递的地下水平廊道，竖井通向地面。 建设坎德拉井前必须对地下水的赋存条件有明确的概念。 c .公元前约200年的中国汉代为了在四川开采卤水，在坚硬的基岩上挖了深

8、度100米以上的自流井。由此可见，水文地质学已萌芽为实用技术科学。 地下水利用坎小盆友井，近3000年的历史，2)1856年至本世纪中叶的建立时期：欧洲第一次工业革命后，兴起了大工业，对水的需求增加，有要求修订供水井出水量。 这个时期是近代实验科学兴起的时期。 1856年，法国水力工程师西(HDarcy，18031858 )进行了水穿沙的室内实验，得到了砂中水的渗透速度与水力坡度的初级侧成正比。 这就是著名的达西定律。 达西定律为地下水定量核算提供了依据，为学科分支水文地质学奠定了基础。 1863年，法国乔伊(ADupuit，18041866 )提出地下水稳定井流式。 1886年，奥地利的福尔

9、希海默(PForchheimer，18521933 )描绘了地下水流网。 1935年，美国人泰斯利用地下水流动与导热的相似性，得到地下水不稳定井流方程泰斯方程，并向实用方向一头地地下水定量核算。 在这一时期，地下水订正采用了只求简单条件下的地下水流的解析法。 3) 20世纪中叶以前的发展时期：从上世纪40年代到六十年代，雅各(CEJacob )和汉图什(MSHantush )等研究了松散沉积物压力含水层的溢流现象，发现了原本认为不透水的“含水层”，实际上透水能力较弱的含水层及其本世纪六十年代土豆泥(JTth )还指出，即使对固结沉积岩盆地，如果时间尺度一盏茶过长，也会因地形控制的重力势而发生穿

10、层地下水流动。 荷兰的格伦等人发展了托特地下水流动系统科学，用于分析溶质运移的各种水文地质问题。 1954年，波顿(NSBoulton )发现了潜水位下降过程中非饱和带延迟释水的现象。 这进一步认识到饱和带地下水与非饱和带水的密切关系，促进了非饱和带水的研究。 1956年，斯特曼(RWStallman )开始将数值法应用于水文地质修正算法。 数值法需要进行大量的运算，成为适用它的制约。 在上个世纪的六十年代，华盛顿首次在水文地质数值模拟上引进了电子修正机。 以来，在各种复杂条件下水文地质问题的数学解决方法如雨后春笋般出现。 六零年代、同位素技术已被用于解决某些水文地质问题。 此后，数学地质方法

11、和遥感技术也开始引入水文地质学。 近年来，能够有效处理大量空间信息的修正计算机软件系统地理信息系统已经开始受到水文地质学者的关注并应用。 4 )转换时期：近30年来，更多的理论研究和实验模拟大大丰富了地下水理论，形成了地下水研究核心内容的转换。 特别是永续发展观的提出使水文地质学的发展转向了“地下水科学”。 围绕新技术、新手段应用于水文地质学、建立地下水资源概念，提出了地下水含水系统评价水资源、水资源统筹规划管理等理论研究。 2、水文地质学的未来研究是重点，以往多以地下水的宏命令现象的研究为重点，对其微观反应历程缺乏深入的研究，往往在反应历程上尚未进行研究，如果得不到正确的概念模型，则先建立数

12、学模型。 以后应着重于以下方面的研究：1)裂隙水和岩溶水供水反应历程的研究；2 )粘性土渗透反应历程的研究；3 )绷带水、盐转移机制的研究；4 )水文地球化学方面的研究；5 )地下水运动基本理论的发展：基于地下水水量转移规律的研究，进一步研究水质点运动、转移反应历程.3 .研究趋势综合地看水文地质学的发展，其研究趋势为：1)研究天然状态的地下水，更加重视研究人类活动影响下的地下水；2 )关于从饱和水带研究有限的含水层向包气带及隔水层发展的研究；3 )仅研究地壳表层从地下水向地球深层扩展的地下水理论研究、实验研究和技术方法的应用是水文地质学发展的三个重要方面，特别重视在理论指导下加强实验研究。

13、核心课题转移：寻找水水文地质学资源的生态环境。 视野扩展：含水层地下水系统水文生态环境技术社会系统。 目标变化：从当前问题向长期可持续发展的过渡。 内容扩展：从以地下水水量为主，兼顾水量和水质研究的狭义地下水，扩大到广义地下水，进而扩大到地下水圈。 思维方法变化：从地下水生成的角度，加强过程和反应历程的研究。 多学科交叉渗透成为主流：地下水科学与其他自然科学和社会科学交叉渗透，以多学科方式研究和处理问题。 服务方式的转变：将水文地质工作成果转化为生产力，已成为亟待解决的重大课题。 4、水文地质学目前的研究任务：在人类活动的干扰作用下正确预测地下水变化正确评价、开发、管理、保护地下水相关的生态环境成为当务之急，正确预测矿物开发的地下水问题，避免地下水涝害。 五、水文地质学分科、地质学和水文学交汇渗透形成的水文地质学，目前形成了一些分支学科。 基础学科包括水文地质学基础、地下水动力学、水文地球化学、水文地质调查方法、区域水文地质学等。 结合各种专业目的的水文地质学分支：供水水文地质学、矿床水文地质学