《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》緒言

1、Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)位課程Company Logo教 材教 材：水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)-王大純等，95版 實驗講義：水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書學(xué)時數(shù)： 46講課：38實驗：8Company Logo緒言0.1 地球上的水與水資源0.2 地下水的功能（作用）0.3 水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展與展望0.4 水文地質(zhì)學(xué)分科及其與它學(xué)科關(guān)系0.5水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容IntroductionCompany Logo0.1 地球上的水與水資源：水的分布 根據(jù)水的分布狀況與存在狀態(tài)，可以將地球上的水分為兩大部分：淺部水分布：從大氣圈到地殼上半部的范圍。存在狀態(tài)：有氣、液、固三

2、態(tài)，以液態(tài)為主，且水以分子（H2O）形式存在。深部水分布：主要分布在地殼下部至下地幔的這一范圍。存在狀態(tài)：水主要以一種壓密的氣水溶液形式存在，而且已電離成H+、OH- ，甚至于H+、O2-。Company Logo0.1 地球上的水與水資源：量的概念地球上淺部水及所占比例水體種類億 km3%淡水億 km3%海洋水13.3896.5400陸地地表水0.24251.750.241769.0陸地地下水0.23701.710.108330.92陸地土壤水0.000160.0010.0001550.05大氣水0.0001290.00090.0001290.04陸地生物水0.0000110.000010.

3、0000110.003總儲量13.85981000.3503100Company Logo 冰凍積雪0.1 地球上的水與水資源：淡水冰川積雪地下水河湖水淡水2.5%咸水97.5%Company Logo0.1 地球上的水與水資源：再生資源利用自然資源有兩種方式：不可再生資源： 如果某種資源的存量大到足以保證上百年的需要，而且在資源耗竭以后，可以開發(fā)替代資源。礦產(chǎn)資源是典型的不可再生資源。可再生資源： 如果某種資源的再生速率高于人們的消費速率，就可以保證永續(xù)利用。 可再生資源是永遠(yuǎn)不會耗竭的。 淡水資源的主體是可再生的Company Logo0.1 地球上的水與水資源：重要性水自然界存在，自然屬

4、性 不斷循環(huán)運動 良好的溶劑，重要載體 水具有能量 水人類生存、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少，社會屬性 生命之源，是地球系統(tǒng)的“血液” 旱災(zāi)、水災(zāi)、水污染，對人類發(fā)展不協(xié)調(diào) 水資源可再生，水資源有價值（價值規(guī)律） 水資源管理不當(dāng)，成為社會不穩(wěn)定因素之一Company Logo0.1 地球上的水與水資源：我國水資源概括中國的大氣降水與水資源分帶中國的人口密度與分省人均淡水資源我國是世界上最缺水的國家之一人均水資源占有量僅為世界平均值的1/4Company Logo800400200501200300020001600120080060040020050中國的大氣降水南北變化東西變化Company Log

5、o22781139 570全國平均值全國平均值的一半全國平均值的四分之一人均淡水資源M3339460386445219820911501889414111320483603345298112501875139126683029181237545153062878254424801107409029812010我國各省人均淡水資源Company Logo0.2 地下水的功能（作用）概念：水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)研究地下水與周圍環(huán)境（巖石圈、生物圈、水圈、大氣圈以及人類活動）相互作用時水質(zhì)、水量的時空變化規(guī)律。研究如何利用上述規(guī)律興利避害為人類服務(wù)。地下水：指賦存在地面以下巖石空隙中的水。目前

6、廣義的地下水還包括巖石骨架中的水。 地下水是水資源組成部分Company Logo0.2 地下水的功能（作用）地下水的主要功能（functions）有： 1、地下水是一種寶貴的資源（resource）2、地下水是極其重要的生態(tài)環(huán)境因子3、地下水是一種很活躍的地質(zhì)營力4、地下水是地球內(nèi)部地質(zhì)演變的信息載體Company Logo0.2.1 地下水是一種寶貴的資源a) 供水水源 優(yōu)點： 分布廣，動態(tài)變化小，潔凈，不易污染 據(jù)報道：陸地一半為干旱、半干旱地區(qū)1/3耕地，2/3牧區(qū)水源不足城市供水不足，近來更有增加趨勢 世界上，阿拉伯國家-進(jìn)口雨水，中東的長期摩 擦一是石油，二是水 80年代以來，我國

7、城市缺水總體也愈來愈嚴(yán)重，很顯然：水資源的欠缺嚴(yán)重制約著國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展Company Logo我國西北缺水剪影Company Logo我國西北缺水剪影Company Logo60%全國60%的耕地全部或部分使用地下水灌溉95%全國95以上的農(nóng)村飲用地下水我國耕地與農(nóng)村用水Company Logob) 液體礦產(chǎn)（liquid mining） 地下水高含鹽類或稀有元素，開發(fā)提煉具有工業(yè)開采價值如四川自貢，三疊紀(jì)巖層中的鹵水，每升達(dá)300g之多 醫(yī)療或健身功能的礦泉水（Natural mineral water）療養(yǎng)院，天然礦泉水廠，啤酒廠等尋找特殊功能的水資源 開發(fā)提取一定的能量（熱能，冷能

8、）地下水地下水的露頭泉井，往往具有冬暖夏涼的特點，地球淺層是常溫帶保溫作用，起到“冬灌夏用，夏灌冬用”地球是個天然熱庫可以供熱，供取暖等用處0.2.1 地下水是一種寶貴的資源Company Logo0.2.2 地下水是極其重要的生態(tài)環(huán)境因子地下水是影響生態(tài)與環(huán)境的重要因素之一地下水的變化往往會打破原有的生態(tài)平衡 ，使環(huán)境發(fā)生變化即可以有益，也可以是有害的有害的例子：農(nóng)業(yè)用水不當(dāng)?shù)拇紊}漬化、沼澤化和荒漠化，不統(tǒng)一開采造成河西走廓的民勤縣綠州變沙漠，過 量開采地下水地面沉降（上海、天津）、海水入侵、地面塌陷、地下水污染等 地下水與其周圍的環(huán)境，人、水、熱是個相互依存的有著內(nèi)在聯(lián)系的生物生存鏈，打

9、破一個環(huán)節(jié)就會引起或正或負(fù)的反饋（報復(fù)）Company Logo地下水利用產(chǎn)生的環(huán)境問題：沙化荒漠化加重Company Logo地下水利用產(chǎn)生的環(huán)境問題：上海地面沉降城市防洪設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)降低，外灘防洪擋水墻越筑越高Company Logo地下水利用產(chǎn)生的環(huán)境問題：地下水污染地下水污染主要分布在城區(qū)附近和地表水污染嚴(yán)重的地區(qū)Company Logo0.2.3 地下水是一種很活躍的地質(zhì)營力 地下水是一種很活躍的地質(zhì)營力 地殼內(nèi)能量、熱量的傳輸者傳遞應(yīng)力：水可誘發(fā)地震，地質(zhì)災(zāi)害是地下水作用人工地震預(yù)報觀測地下水地球是個天然熱庫在地質(zhì)循環(huán)和水文循環(huán)中，地下水是傳輸?shù)貧?nèi)部能（熱）量的傳輸者Company

10、Logo0.2.4 地下水是地球內(nèi)部地質(zhì)演變的信息載體地下水是（地球內(nèi)部地質(zhì)演變的）信息載體由于是應(yīng)力傳遞者，同時又是在流動所以地下水水位，水量，水溫，水化學(xué)等的變化或異常可以提供埋藏在地下的許多信息強(qiáng)的溶劑：在地質(zhì)循環(huán)和水文循環(huán)中化學(xué)組分溶解，傳遞到適宜的部位沉淀（沉積）：成礦如找礦、找油、地震預(yù)報、地質(zhì)演變 Company Logo0.3 水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與趨勢 四個時期：1856年以前的萌芽時期，1856年至20世紀(jì)中葉的奠基時期，20世紀(jì)中葉21世紀(jì)初的發(fā)展時期， 21世紀(jì)的轉(zhuǎn)變時期萌芽時期：人類由逐水而居到鑿井取水-人類文明一大轉(zhuǎn)折奠基時期：1856年，達(dá)西定律-地下水定量計算奠定了

11、水文地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)發(fā)展時期：二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)后，科學(xué)技術(shù)推動生產(chǎn)力迅猛發(fā)展以及人口的急劇增長泰斯非穩(wěn)定流理論提出，對地下水資源量的認(rèn)識革命計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在地下水模擬、規(guī)劃管理等推進(jìn)轉(zhuǎn)變時期：核心內(nèi)容的轉(zhuǎn)變，可持續(xù)發(fā)展觀的提出水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展正向“地下水科學(xué)”的轉(zhuǎn)變發(fā)展趨勢坎兒井Company Logo地下水的利用坎兒井，近3000年歷史地下水位主 井-廊 道豎 井灌溉農(nóng)田山區(qū)-山前隔水層含 水 層Company Logo0.3 水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與趨勢簡況 趨勢：核心課題轉(zhuǎn)移：找水水文地質(zhì)學(xué)資源水文地質(zhì)學(xué)生態(tài)環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)視野擴(kuò)展：含水層地下水系統(tǒng)水文-生態(tài)環(huán)境技術(shù)-社會系統(tǒng)。目標(biāo)改變：由當(dāng)前的

12、問題轉(zhuǎn)向長期的可持續(xù)發(fā)展內(nèi)容擴(kuò)展：從地下水的水量為主，轉(zhuǎn)向水量與水質(zhì)的研究并重；從狹義地下水，擴(kuò)大到廣義地下水,乃至地下水圈Company Logo0.3 水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與趨勢簡況 趨勢：思路的改變：從成生角度，加強(qiáng)過程與機(jī)理研究多學(xué)科交叉滲透成為主流：地下水科學(xué)與其它自然科學(xué)以及社會科學(xué)交叉滲透，以多學(xué)科方式研究與處理問題服務(wù)方式轉(zhuǎn)變：方式發(fā)生了很大改變，如何使水文地質(zhì)工作成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，成為一個急需解決的重大課題 Company Logo0.3 水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與趨勢任務(wù) 目前任務(wù)：正確地預(yù)測在人類活動干預(yù)下地下水的變化正確地評價、開發(fā)、管理與保護(hù)地下水資源保護(hù)與地下水有關(guān)的生態(tài)環(huán)境，

13、成為當(dāng)務(wù)之急正確地預(yù)測礦產(chǎn)開發(fā)的地下水問題，避免地下水害。Company Logo預(yù)測地下水的污染與保護(hù)措施2005年11月吉林中石化爆炸，100余噸硝基苯進(jìn)入松花江，導(dǎo)致哈爾濱城市供水系統(tǒng)癱瘓4天，11月27日恢復(fù)供水,市700余萬人經(jīng)歷了用水危機(jī)。全城380余井，成為城市供水主源，城市應(yīng)急系統(tǒng)緊急打井（地下水）調(diào)用純凈水應(yīng)急2005.11.26日污染高峰過哈爾濱城市Company Logo防范煤礦特大突水事故2005年事故特點2005年，死亡10人以上事故13起，總?cè)藬?shù)357人同期上升160%、233.6%；占總特大事故20.5%鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦水害事故多，84.6%老空水是水害的主要水源老空透水

14、69.2%底版透水15.4%巖溶突水15.4%Company Logo0.4 水文地質(zhì)學(xué)分科及與它學(xué)科關(guān)系水文地質(zhì)學(xué)的分支學(xué)科 地質(zhì)學(xué)與水文學(xué)交叉滲透形成的水文地質(zhì)學(xué)目前已形成了若干分支學(xué)科：作為基礎(chǔ)性的學(xué)科有：水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 、 水文地球化學(xué) 、 地下水動力學(xué)和水文地質(zhì)調(diào)查方法等。與各種專業(yè)結(jié)合形成的水文地質(zhì)分支有：供水水文地質(zhì)學(xué)，礦床水文地質(zhì)學(xué)，古水文地質(zhì)學(xué)，同位素水文地質(zhì)學(xué)，環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)等。Company Logo0.4 水文地質(zhì)學(xué)分科及與它學(xué)科關(guān)系與水文地質(zhì)學(xué)有關(guān)的其它學(xué)科 地質(zhì)學(xué) 由于地下水是賦存在地面以下巖石空隙之中的，因此，地下巖石是地下水存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，由此應(yīng)看出：地質(zhì)學(xué)是水

15、文地質(zhì)研究的基礎(chǔ)。 氣象學(xué)，水文學(xué)氣象學(xué)研究大氣降水，水文學(xué)研究地表水，水文地質(zhì)學(xué)研究地下水，由于三水間存在極為密切的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。因此，水文地質(zhì)學(xué)的研究離不開氣象學(xué)、水文學(xué)的研究。Company Logo0.4 水文地質(zhì)學(xué)分科及其與它學(xué)科關(guān)系與水文地質(zhì)學(xué)有關(guān)的其它學(xué)科 數(shù)學(xué)、水力學(xué)、流體力學(xué) 地下水是一種流體，時刻處于運動狀態(tài)，因此其運動規(guī)律的研究離不開數(shù)學(xué)、水力學(xué)、流體力學(xué)。 其它新技術(shù)方法如：遙感技術(shù)（區(qū)域水文地質(zhì)研究中常用），電子技術(shù)，同位素技術(shù)，GiS技術(shù)；數(shù)學(xué)地質(zhì)方法，系統(tǒng)論，信息論，耗散結(jié)構(gòu)理論。 Company Logo緒言0.1 地球上的水與水資源0.2 地下水的功能（作用）0.3 水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展與展望0.4 水文地質(zhì)學(xué)分科及其與它學(xué)科關(guān)系0.5水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程內(nèi)容IntroductionCompany Logo0.5 課程內(nèi)容本課主要內(nèi)容一、水