緒論-水文地質(zhì)學(xué)課件

水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)。它研究與巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動相互作用下地下水水量和水質(zhì)的時空變化規(guī)律，并研究如何運(yùn)用這些規(guī)律去興利除害，為人類服務(wù)。地下水：賦存于地面以下巖石孔隙中的水。地下水的功能主要包括：資源、生態(tài)環(huán)境因子、災(zāi)害因子、地質(zhì)營力與信息載體。水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)。它研究與巖石圈、水圈、大氣圈、主要章節(jié)第一章地球上的水及其循環(huán)§1.地球上的水§2.自然界的水循環(huán)§3.與水循環(huán)有關(guān)的水文，氣象要素第二章巖石中的空隙與水分§1.巖石中的空隙§2.巖石中水的存在形式§3.巖石的水理性質(zhì)第三章地下水的賦存§1.透水層，含水層和隔水層§2.地下水分類§3.包氣帶及包氣帶水§4.潛水§5.承壓水第四章地下水運(yùn)動基本規(guī)律§1.重力水運(yùn)動的基本規(guī)律§2.流網(wǎng)§3.毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水運(yùn)動主要章節(jié)第一章地球上的水及其循環(huán)第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動第六章地下水化學(xué)成分及其形成作用§1.地下水的化學(xué)特征§2.地下水的溫度§3.地下水化學(xué)成分形成作用§4.地下水化學(xué)成分基本成因類型§5.地下水化學(xué)成分資料整理第七章地下水的補(bǔ)給與排泄§1.地下水的補(bǔ)給§2.地下水的排泄第八章地下水系統(tǒng)§1.地下水系統(tǒng)的概念§2.地下水含水系統(tǒng)§3.地下水流動系統(tǒng)第五章毛細(xì)現(xiàn)象與包氣帶水的運(yùn)動第九章地下水的動態(tài)與均衡§1.地下水的動態(tài)§2.地下水的均衡第十章孔隙水§1.洪積物中的地下水§2.沖積物中的地下水§3.黃土中的地下水十一章裂隙水§1.裂隙水的類型§2.裂隙介質(zhì)及其滲流§3.裂隙介質(zhì)研究方法十二章巖溶水§1.巖溶發(fā)育基本條件§2.巖溶水系統(tǒng)的演變§3.巖溶水特征第九章地下水的動態(tài)與均衡第十三章地下水資源資源特征、分類、供水意義第十四章地下水與環(huán)境過量開發(fā)與排除地下水、過量補(bǔ)充地下水、地下水污染第十五章水文地質(zhì)學(xué)研究方法常規(guī)研究方法、發(fā)展趨向第十三章地下水資源主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：1、地下水的賦存條件、特征、地層、巖石構(gòu)造等基礎(chǔ)地層的地質(zhì)條件。（二、三、十一、十二、十三章）2、地下水的形成條件和運(yùn)動特征（四、七、八章）3、地下水的水質(zhì)研究、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的研究（六章）4、地下水的動態(tài)規(guī)律研究（九章）5、地下水與環(huán)境的相互關(guān)系（十四章）6、地下水資源的開發(fā)利用與保護(hù)、規(guī)劃管理（十三章）主要學(xué)習(xí)內(nèi)容：緒言一、基本概念水文地質(zhì)學(xué)––––是研究地下水的科學(xué)。具體研究內(nèi)容：研究巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈，以及人類活動相互作用下，地下水水量和水質(zhì)的時空變化規(guī)律。目的是：運(yùn)用這些規(guī)律興利除害，為人類服務(wù)。地下水––––是賦存于地面以下巖石空隙中的水。地下水的功能主要包括：資源、生態(tài)環(huán)境因子、災(zāi)害因子、地質(zhì)營力與信息載體。緒言水對人類生活與生產(chǎn)起著不可或缺的重大影響地下水是水資源組成部分其主要功能（functions）為：1、地下水是一種寶貴的資源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)演變的信息載體水對人類生活與生產(chǎn)起著不可或缺的重大影響水是人類賴以生存的不可缺少的寶貴資源。地下水由于其水質(zhì)良好，分布廣泛，變化穩(wěn)定及便于利用，因此是理想的供水水源。在我國北方（華北、西北）地下水是主要的生活，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的供水水源。1．農(nóng)業(yè)方面：農(nóng)田灌溉：１kg小麥/1000～1500kg水；1kg皮棉/5000kg水。2．工業(yè)方面：１t鋼/25t水；１t化肥/2.5t水；１t紙/200t水；100萬千瓦的火電廠，需水1m3/s3．生活用水：城市居民用水；農(nóng)村居民用水。對于供水水源的地下水，必須查明其分布規(guī)律，評價其水量水質(zhì)––––供水水文地質(zhì)學(xué)。研究、評價水量→地下水動力學(xué)。研究、評價水質(zhì)→水文地球化學(xué)基礎(chǔ)。地下水是一種寶貴的資源水是人類賴以生存的不可缺少的寶貴資源。地下水由于其水質(zhì)良好地下水是一種寶貴的資源4．當(dāng)?shù)叵滤懈患承}類與元素時，便成為有工業(yè)價值的液體礦產(chǎn)––––工業(yè)礦水。5．具有一定醫(yī)療與保健作用的地下水––––礦水。建立礦泉療養(yǎng)院，生產(chǎn)瓶裝礦泉水。6．熱水與熱蒸汽是主要的載熱流體，利用它們可以地?zé)岚l(fā)電，建立溫室。7．地下水是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)（生態(tài)環(huán)境因子）。地下水天然動態(tài)平衡的破壞必然影響生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的天然平衡狀態(tài)。地下水是一種寶貴的資源4．當(dāng)?shù)叵滤懈患承}類與元素時，便地下水是一種寶貴的資源a)供水水源——優(yōu)點(diǎn)：分布廣，動態(tài)變小，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)展地下水是一種寶貴的資源a)供水水源——緒論-水文地質(zhì)學(xué)課件地下水是一種寶貴的資源b)液體礦產(chǎn)（liquidmining）地下水含鹽類或稀有元素，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（Naturalmineralwater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）地下水地下水的露頭──泉井，往往具有冬暖夏涼的特點(diǎn)，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，供取暖等用處地下水是一種寶貴的資源b)液體礦產(chǎn)（liquidmin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、不統(tǒng)一開采，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、動是個相互依存的有著內(nèi)在聯(lián)系的生物生存鏈，打破一個環(huán)節(jié)就會引起或正或負(fù)的反饋（報復(fù)）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)境的重要因地下水是極其重要的生態(tài)環(huán)境因子與地下水有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境問題1．農(nóng)業(yè)方面1）用水不當(dāng)，水利→水害（水位過高）

50年代末期，華北平原“以蓄為主”、“水不出田”，攔蓄降水與地表水，只灌不排，地下水位升高，蒸發(fā)加強(qiáng)，造成土壤積鹽→土壤次生鹽漬化。土壤鹽漬化––––土壤中含有過量的鹽分，影響作物的正常生長，甚至使作物枯死的現(xiàn)象。土壤次生鹽漬化––––由于灌溉不當(dāng)?shù)龋乖瓉碚５耐寥喇a(chǎn)生鹽漬化。濕潤地區(qū)的平原與盆地，由于天然或人為原因造成地下水位過淺，會產(chǎn)生原生或次生的土壤沼澤化。如江漢平原的某些地區(qū)。2）用水不當(dāng)，水利→水害（水位過低）同樣，過量開采，使淺層地下水位大幅度降低，會疏干原有的沼澤濕地，使水生植物與水禽等隨之消失，使原有的自然景觀遭到破壞。在干旱地區(qū)，淺層地下水位大幅度降低，綠洲→沙漠。地下水是極其重要的生態(tài)環(huán)境因子與地下水有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)2．城市建設(shè)方面過量開發(fā)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.土壤鹽漬化。4．地下水污染難以治理。生活污水的排放，不適當(dāng)?shù)氖褂没省⑥r(nóng)藥以及工業(yè)排放的大量廢水廢料等。5．地方病地下水中缺少某種人體必需的元素或過量富集某種元素而不宜飲用。缺碘地區(qū)：甲狀腺肥大；飲用高氟水：骨質(zhì)疏松癥。2．城市建設(shè)方面6．地下采礦或進(jìn)行各種地下工程需要排除地下水。突水事故，我國的開灤、峰峰、淄博等煤田。為了查明礦坑水的來源與涌入途徑，預(yù)測涌水量，進(jìn)行礦坑水的防治––––礦床水文地質(zhì)學(xué)。7．工程地質(zhì)問題由于地下水的參與，導(dǎo)致滑坡、水庫誘發(fā)地震、巖溶塌陷等。6．地下采礦或進(jìn)行各種地下工程需要排除地下水。緒論-水文地質(zhì)學(xué)課件地下水利用產(chǎn)生的環(huán)境問題：上海地面沉降地下水利用產(chǎn)生的環(huán)境問題：上海地面沉降緒論-水文地質(zhì)學(xué)課件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：水為誘發(fā)地震因素之一，地質(zhì)災(zāi)害的重要致災(zāi)因素之一為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)中傳輸?shù)貧?nèi)部的能（熱）量的傳輸者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?？梢蕴峁┞癫卦诘叵碌脑S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年至本世紀(jì)中葉的奠基時期，20世紀(jì)中葉至今的發(fā)展時期，21世紀(jì)的轉(zhuǎn)變時期萌芽時期：由逐水而居到鑿井取水----遠(yuǎn)古人類開始利用地表水與泉水作為供水水源，后來打井采用地下水。一大轉(zhuǎn)折奠基時期：1）1856年法國水利工程師達(dá)西（Darcy），通過水流在飽和沙層中的室內(nèi)試驗，得出了著名的達(dá)西定律（Darcy￠sLaw）：V=KJ達(dá)西定律的提出奠定了地下水定量計算的基礎(chǔ)。2）1863年法國學(xué)者裘布依(Dupuit），提出了地下水穩(wěn)定井流公式––––裘布依公式（見地下水動力學(xué)）。3）1935年美國學(xué)者泰斯（Theis）利用地下水流動與熱傳導(dǎo)的相似性，得出了地下水非穩(wěn)定井流方程––––泰斯公式（見地下水動力學(xué)）。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，1緒論-水文地質(zhì)學(xué)課件緒論-水文地質(zhì)學(xué)課件發(fā)展階段：提出了“越流”、“地下水含水系統(tǒng)”的概念，并將地下水流動系統(tǒng)理論用于分析各種水文地質(zhì)問題。雅可布（Jacob）、漢圖什（Hantush）提出了越流井流公式（見地下水動力學(xué)）。1954年，博爾頓（Boulton）通過研究潛水位下降過程中非飽和帶滯后釋水現(xiàn)象，提出了非飽和帶滯后釋水的潛水井流公式（見地下水動力學(xué)）。由于水環(huán)境的惡化，水文地質(zhì)學(xué)家長期注意的焦點(diǎn)：水量→水質(zhì)→溶質(zhì)遷移。發(fā)展階段：提出了“越流”、“地下水含水系統(tǒng)”的概念，并將地下發(fā)展階段進(jìn)展1）地下水定量計算方面

60年代以來，隨著電子計算機(jī)在水文地質(zhì)數(shù)值計算中的應(yīng)用，各種復(fù)雜的水文地質(zhì)問題的數(shù)學(xué)求解得到解決。數(shù)值法：a.有限元；b.有限差2）隨著地下水污染、海水入侵問題的不斷產(chǎn)生，發(fā)展了溶質(zhì)遷移理論和模型––––對流彌散方程。3）同位素技術(shù)方法用于解決水文地質(zhì)問題。4）在全球數(shù)字化過程中（數(shù)字地球），應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、遙感，即3S（GeographicalInformationSystem—GIS、GlobalPositioningSystem—GPS、RemoteSensing—RS）處理水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)。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)展趨勢發(fā)展階段進(jìn)展水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與趨勢——簡況水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展歷程：《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》05.第1期，51-56，張人權(quán)等核心課題轉(zhuǎn)移：找水水文地質(zhì)學(xué)→資源…→生態(tài)環(huán)境…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…思路的改變：從求從成生角度，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水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與趨勢——簡況水文地質(zhì)學(xué)發(fā)展歷程：《水文地質(zhì)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