水文学与水文地质学课件教学配套课件杨维第一章绪论
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2024年水文地质学课件-(含)
水文地质学课件-(含附件)水文地质学课件一、引言水文地质学是研究地下水的科学，它涉及到地下水资源的形成、分布、运动、化学成分以及与岩石、土壤等地质体的相互作用。
水文地质学对于理解和管理地下水资源具有重要意义，特别是在干旱和半干旱地区。
本课件旨在介绍水文地质学的基本概念、原理和方法，以及其在实际应用中的重要性。
二、水文地质学的基本概念2.含水层和隔水层：含水层是指能够储存和传递地下水的岩石或土壤层，而隔水层则是指不能储存和传递地下水的岩石或土壤层。
含水层和隔水层的分布和性质对于地下水的流动和储存具有重要影响。
3.地下水流动：地下水流动是指地下水在岩石和土壤中的运动过程。
地下水的流动受到重力、压力差和地质构造等因素的影响，其流动速度较慢，通常以米/天或米/年为单位。
4.地下水循环：地下水循环是指地下水从地表水体、降水等水源进入地下，经过流动、储存和排泄等过程，最终返回地表水体的循环过程。
地下水循环对于维持水资源平衡和生态系统的健康具有重要意义。
三、水文地质学的研究方法1.地下水勘探：地下水勘探是指通过地质调查、地球物理勘探、钻探和试验等方法，了解地下水的分布、性质和储量等信息。
地下水勘探是水文地质学研究的基础，对于水资源开发和利用具有重要意义。
2.地下水模拟：地下水模拟是指利用数学模型和计算机技术，模拟地下水的流动、传输和化学反应等过程。
地下水模拟可以帮助预测地下水的动态变化，为水资源管理和决策提供科学依据。
3.地下水监测：地下水监测是指通过监测井、水位计、水质分析等手段，对地下水的水位、水质、水温等参数进行长期观测和分析。
地下水监测可以帮助了解地下水的现状和变化趋势，为水资源管理和保护提供依据。
四、水文地质学的应用1.水资源开发和管理：水文地质学可以为水资源开发和管理提供科学依据，包括确定水源的位置和储量、评估水资源的可持续性、优化水资源配置等。
2.环境保护和治理：水文地质学可以帮助解决环境污染问题，包括地下水污染的监测和治理、废物处置场的选择和管理等。
水文学与水文地质学(ppt 122页)
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§1—4 水文现象的特性
1、水文现象时程变化的
周期性 随机性
的对立统一
2、水文现象地区分布的
相似性 特殊性
的对立统一
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§1—5 水文学的研究方法
成因分析法
数理统计法
地理综合法
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第二章 水文学的一般
概念与水文测验
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长江南京附近八卦洲 分汊型河段
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顺直型河段
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2、河流横断面
有单式断面 和复式断面
（1）横断面 —— 与水流方向正交的断面
1>基本河槽 —— 枯水期水主流槽通或过枯的水部河分槽
2>洪水河槽 —— 洪水期被洪河水漫淹滩没或的河部滩分
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图2—3河流横断面图示
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可在适当比例
的地图上量得
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计算：
s z1 z2 l
其中：Ｚ１、Ｚ２ ——若为河面高程差，则 s 为 河面比降 ； 若为河底高程差，则 s 为 河底比降。
如果一条河流各段比降不同，一般 可用分段计算法，求得平均比降。
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（1）*纵比降计算式：
6—31式 （p186）
特点
断面变大， 流速骤减，极易形成沙洲
或三角洲。
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五、分水线及流域 1、有关概念：
流域 —— 指河流的集水区域。凡降落在该流域的 水最终都将汇入该条河流中。
分水线 —— 即流域四周的边界线。地势最高 点的连线。
水文地质学基础ppt课件
3.2.2 概念的相对性
定义中的模糊概念—“相当水量，微不足道，较大水力梯度”等
严格的“是与非”的逻辑思维，在很多情况下是相对的和模糊 的概念相对性的意义：
从实际应用角度来看划分的相对性——相当水量
满足需要就可以了。如在某处一口井出水量80m3/d，作为1万人的
供水，非含水层；作为饮料厂、装瓶生产则为含水层。又如一个小 泉水流量0.11/s≈8.6m3/d，大厂——非，村用——是。
地下水污染地下水污染地下水污染主要分布在城区附近和地表水污染严重的地区地下水污染主要分布在城区附近和地表水污染严重的地区心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的1012020自然界的水循环自然界的水循环心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的1012020自然界的水循环自然界的水循环心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的1012020第二章岩土中的空隙和水a分选好的高孔隙度沉积b分选差的低孔隙度沉积c分选好的高孔隙度卵石沉积d分选好的矿物充填沉积e岩体溶解空隙f岩体裂隙21岩土中的空隙孔隙度是指某一体积岩石包括孔隙在内中孔隙体积所占的比例心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的1012020心脑血管病是世界卫生组织总干事讲过只要采取预防措施就能减少一半的死亡也就是说一半的死亡完全是可以预防的1012020裂隙
全国60%的耕地 全部或部分使用地下水灌 溉
全国95％以上的农 村饮用地下水
95%
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8
农村饮用地下水 饮用其它水
水文地质学第一章ppt课件
地下水的运动
地下水在重力作用下由高处向低处运 动，同时受地质构造、地貌、气候等 因素的影响。
地下水的补给、径流与排泄
地下水的补给
主要通过大气降水、地表 水渗入等方式进行补给。
地下水的径流
地下水在补给区接受补给 后，沿一定路径向排泄区 运动。
地下水的排泄
地下水通过泉水、蒸发、 人工开采等方式排泄到地 表或大气中。
本课程的学习目标与要求
学习目标
掌握水文地质学的基本概念、原理和方法，具备分析和解决水文地质问题的能 力。
学习要求
认真听讲，积极思考，按时完成作业和实验报告，注重理论与实践相结合。
02
地球的水圈与水循环
地球的水圈组成与特点
水圈的组成
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等。
水圈的特点
连续而不均匀，不断循环运动，与大气圈、生物圈、岩石圈等相互作用。
透水性
01
指岩石允许水透过的能力，用渗透系数表示。
给水性
02
指岩石在重力作用下能释放出一定水量的性质，用给水度表示。
透水性与给水性的关系
03
透水性好的岩石，其给水性一般也较好，但两者并非完全对应。
岩石的持水性与释水性
持水性
指岩石在饱水状态下保持水分的能力。
释水性
指岩石在失水状态下释放水分的性质。
持水性与释水性的关系
利用卫星或航空遥感影像，解译 区域水文地质条件。
水文地质试验的类型与实施
抽水试验
通过抽水设备在钻孔中进行抽水，观测地下水位变化，计算水文 地质参数。
注水试验
向钻孔中注入水，观测注水量和地下水位变化，判断含水层富水 性。
压水试验
通过一定压力将水压入钻孔中，观测压水量和地下水位变化，评 估含水层渗透性。
地下水在重力作用下由高处向低处运 动，同时受地质构造、地貌、气候等 因素的影响。
地下水的补给、径流与排泄
地下水的补给
主要通过大气降水、地表 水渗入等方式进行补给。
地下水的径流
地下水在补给区接受补给 后，沿一定路径向排泄区 运动。
地下水的排泄
地下水通过泉水、蒸发、 人工开采等方式排泄到地 表或大气中。
本课程的学习目标与要求
学习目标
掌握水文地质学的基本概念、原理和方法，具备分析和解决水文地质问题的能 力。
学习要求
认真听讲，积极思考，按时完成作业和实验报告，注重理论与实践相结合。
02
地球的水圈与水循环
地球的水圈组成与特点
水圈的组成
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等。
水圈的特点
连续而不均匀，不断循环运动，与大气圈、生物圈、岩石圈等相互作用。
透水性
01
指岩石允许水透过的能力，用渗透系数表示。
给水性
02
指岩石在重力作用下能释放出一定水量的性质，用给水度表示。
透水性与给水性的关系
03
透水性好的岩石，其给水性一般也较好，但两者并非完全对应。
岩石的持水性与释水性
持水性
指岩石在饱水状态下保持水分的能力。
释水性
指岩石在失水状态下释放水分的性质。
持水性与释水性的关系
利用卫星或航空遥感影像，解译 区域水文地质条件。
水文地质试验的类型与实施
抽水试验
通过抽水设备在钻孔中进行抽水，观测地下水位变化，计算水文 地质参数。
注水试验
向钻孔中注入水，观测注水量和地下水位变化，判断含水层富水 性。
压水试验
通过一定压力将水压入钻孔中，观测压水量和地下水位变化，评 估含水层渗透性。
水文学课件：绪论
2010年56月，非 洲国家争 夺尼罗河， 埃及和苏 丹命脉遭 多国挑战
“石油战争”硝烟未散 亚洲“水战争”风波又
中国网 时间： 2009-08-26
印
印度存心卡三国
度
“脖子”—巴基斯
河
坦、孟加拉国、尼
流
泊尔,都和印度之间 有用水争端。
域
水
反污中国要“断
系 示
流” :印度媒体一 再炒作中国开发利 用西藏水资源，声
都市水文学 新技术：随机水文学、模糊水文学、遥感水文学、同位素水文
学…
3、水文学的体系
水文学的地理研究方向——地理水文学 (Geographical Hydrology) 把水体作为一个地理要素来研究，同时更注 意水体与其它地理要素特别是与人类活动的 关系。
特点：宏观性、综合性、区域性
4、水文学的研究方法
参考网站：
(1) 中国水文信息网： / (2) 中国可持续发展信息网水文水资源共享网站： / (3) 中国水网： (4) 中国水星： (5) 中国环保网： /
水文学
成都
水多
2015广西洪涝 2012北京暴雨洪涝 2011重庆洪涝灾害
湖 泊 水 污 染
水脏 2005年松花江水污染
黄河变红
黄河河水浑浊
水浑
绪
论
1、水文学的研究对象 2、水文现象的主要特点 3、水文学的体系 4、水文学的研究方法 5、教学内容的安排
1、水文学的研究对象
水文学(hydrology)---研究地球上水的性 质、分布、循环、运动变化规律及其与地 理环境、人类社会之间相互关系的科学。
意
称这可能成为比中
图
印领土争端更严重
的“战略问题”。
《水文地质学》ppt课件(2024)
01
02
03
04
水均衡法
通过计算区域水均衡要素，评 估地下水资源量。
解析法
利用数学物理方程描述地下水 运动，通过解析解计算资源量
。
数值法
建立地下水数值模型，模拟地 下水运动过程，评估资源量。
综合法
结合多种方法，综合考虑地质 、水文、气象等因素，进行综
合评价。
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地下水资源开发利用现状及问题
定义
研究地下水的分布、形成、运动 、化学和物理性质及其与周围环 境的相互关系的科学。
特点
综合性、区域性、实践性、预测 性。
4
水文地质学研究意义
水资源评价与合理开发
为水资源评价提供科学依据，指导水资源的合 理开发和利用。
工程地质问题
研究地下水对工程建筑物的影响，预测和防治 工程地质问题。
环境地质问题
物探
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应用地球物理勘探方法，如电法、磁 法、重力法等，间接推断地下水的分
布和埋藏条件。
钻探
利用钻探设备向地下钻进，获取岩芯 、水样等资料，揭示地下水的赋存状 态。
化探
通过采集和分析地下水、地表水、土 壤和岩石等样品中的化学元素和化合 物，了解水文地球化学特征。
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水文地质图编制和成果表达
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8
地下水循环过程
01
02
03
地下水的补给
大气降水、地表水、凝结 水等通过包气带下渗，成 为地下水的补给来源。
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地下水的径流
在重力作用下，地下水由 高处向低处流动，形成地 下径流。
地下水的排泄
通过泉、人工开采、蒸发 等方式排泄到地表或大气 中。
水文学与水文地质学(ppt 122页)
(b)
(c)
(a)
直段横比降及水内环流现象
a)直段河道螺旋流：原因是横向与垂线流速不均匀。
b)退水时河道螺旋流：退水时，河中水位下降快，两岸退水慢，水流
一面向下游流动，一面向河道集中，且呈两螺旋流，横断面呈凹形水面。
c) 涨水时河道螺旋流：涨水时，河中央上涨较快，断面呈中高岸低的
“水2拱02”0/1/形15 ，且呈两螺旋流。
或三角洲。
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五、分水线及流域 1、有关概念：
流域 —— 指河流的集水区域。凡降落在该流域的 水最终都将汇入该条河流中。
分水线 —— 即流域四周的边界线。地势最高 点的连线。
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流域面积 ——流域分水线所包围的面积。
闭合流域 ——地面分水线与地下分水线所重合的流域。 非闭合流域 ——地面分水线与地下分水线
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（2）横比降 —— 指水面的横向比降。 1> 产生横比降的原因 ： 地球自转产生的偏转力； 河流弯道处所受离心力； 流速分布的不均匀性。
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F
F
地球自转偏力作用：地球由西向东自转，其自转偏力将
造成自北向南流动的河流右岸受冲刷；自南向北流动的
河流左岸受冲刷。
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凹岸水深大，水质好， 是取水口的最佳位置。
弯段横比降及水内环流现象
a)弯段河道螺旋流 b)重力与离心力作用 c)断面单环流现象
20d20)/1断/15面冲淤现象 e)平面河流呈蜿蜒曲折平面形态
38
涨水时水流冲刷两岸，故常出现崩岸， 泥沙向河中搬运；退水时，河中受冲刷， 泥沙向两岸搬运而淤积。
地质大水文地质学课件第1章 绪论
这些地质灾害与地质环境问题严重地危及了人 民的生命财产安全，大大降低了我们的生活质量， 极大地增加了社会经济发展的成本。可见，地下水 与其周围的环境，是相互依存的、有着内在联系的 统一体，打破一个环节就会引起或正或负的反馈( 报复)。因此，与地下水有关的地质灾害与地质环 境问题都需要水文地质学知识来解决！
>>过量补充地下水→地下水位升高→土地的次生盐渍化、次 生沼泽化；
>>地下水位下降导致的粘土压密释水释放有害离子、化肥农 药的不适当使用、废弃物的无序排放──地下水恶化、污染；
>>地下水位的变动会破坏其与周围岩土构成的统一的力学平 衡，而产生某种效应──地面沉降与地裂缝、岩溶塌陷、地下 洞室垮塌或突水、滑坡、岩崩、水库诱发地震、渗透变形。
1.1.1 研究任务
水文地质学──是研究地下水的科学。 它的任务是研究与岩石圈、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分布特征和迁移转化规律， 并研究如何运用这些特征和规律去兴利除害，为人类服务。
1.1.2 与其它学科的关系
(Ⅰ)是地质学的一门分支学科； (Ⅱ)必需具备气象学、水文学、水力学的基础知识； (Ⅲ)地球化学是水文地质学的基础学科； (Ⅳ)需要物理学、数学、信息科学等相关知识。
教学目的与任务：
本课程是地质学(地质调查)专业的专业选修 课，主要任务是为后续的专业课奠定有关现代水 文地质学的基本概念、基本原理。通过该课程的 学习，学生能够正确理解水文地质学的基本概念 、基本原理，在此基础上能够初步掌握解决水文 地质问题的分析方法与思路。
使用教材：
张人权、梁 杏，等编著.水文地质学基础(第六版)，北京：地 质出版社，2011.
第一章 绪 论
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课堂表现
40%
测验与作业
50%
出勤（纪律）
10%
参考书
● 参考书： 1.工程水文学. 叶守泽主编. 水利电力出版社 2005 2.水文学. 黄廷林.马学尼编 中国建筑工业出版社 2002
3.工程水文学. 王燕生主编. 水利电力出版社 1992
4.水文学. 雒文生主编. 中国建筑工业出版社 5.水文学. 黄锡荃主编. 高等教育出版社 6.工程水文学. 魏永霞主编. 水利电力出版社
研究时段 古水文学、现代水文学
工程水文学
工程水文学 (Engineering hydrology)：
应用于实际工程的水文学。包括有关控制或利 用河川径流所建造的工程，其规划、设计、施工与 运行管理所需要的水文学的知识。
学习的主要任务
二、水文现象特点与研究方法 1.特点:
时程变化 — 周期性与随机性 地区分布 — 相似性与特殊性
各形式的水所占比例
▲ 存在于自然界中不同形式的水所占比例
海洋 13.5亿 97.4%
图中单位为：km3
陆地 3598万 <2.6%
大气 1.3万 <0.001%
地下水 820万
冰盖和冰 川
2750万
河川资源
航航运运
水水资资源源
河河川川 资资源源
淡淡水水 养养殖殖
水水能能 资资源源
我国的河川和海洋都蕴藏着丰富的资源，有待于我们去综合开发和 利用。所有的这些水资源的开发利用，都需要我们进行相应的工程建 设，水文学是我们利用地球丰富水资源的基础。
特
点
：随 机 性
周 期 性
相 似 性
特 殊 性
研究方法
2. 研究方法：
确定性规律 偶然性规律 区域性规律
成因法 概率与 数理统计 地理综合法
主要任务
b观测
c整理 分析
主要 任务
a收集
d掌握
二、水文现象特点及
三、水文学与专业关系
四. 本学科的科学研究方向
五、水文学发展简史（自学）
六、本课考核方式
2001 2002 2005
7.工程水文学. R. K. 林斯雷等著，刘光文等译.
水利出版社 1981
E-mail End
研究对象 应用范围
河流水文学、湖泊水文学、沼泽水文学、冰川水文学、河口 海岸水文学、水文气象学、地下水文学、海洋水文学和水资 源学等
工程水文学、农业水文学、土壤水文学、森林水文学、城市 水文学、生态水文学等
工作方式 水文测验学、水文调查学、水文实验学
研究地域 区域水文学、全球尺度水文学（大尺度水文学）
水文与水文地质学 Hydrology & Hydrogeology
章节介绍
Hydrology
目录
第一章 绪论
第二章 水文学基本知识
第三章 水文统计基本原理与方法
第四章 河川径流情势特征值分析与计 算
第五章 小流域暴雨洪峰流量的计算
绪论
第一章 绪论 （Introduction） 一、水文学及其研究对象 二、水文现象特点与研究方法 三、水文学在专业中的应用
海洋或陆地的局部水文循环
※ 陆地小循环
水是再生资源
水是再生资源： 水体 更新周期(a)
水体
永久积雪
9700
沼泽水
海水
2500
土壤水
地下水
1400
河流
湖泊水
17
大气水
全球河流储水量： 2120 km3 年入海径流量： 47000 km3
更新周期(a)
5 1
?d
8d
水资源：全球水量中可为人类生存、发展所利用的水量，主要是 指逐年可以得到更新的那部分淡水量——年平大气
长江图
河流
Yangtze River
6300 // 5380km
黄河口
The mouth of Yellow River
沼泽图
黄河入海口湿地生态系统
沼泽图
沼泽(Swamp)
湖泊图
湖泊
冰川图
冰川 ( Iceberg )
地下水图
地下水
贵州安顺 地下暗河 (River of underground )
▲ 水文现象（hydrological phenomena）:
Evapotranspiration Precipitation Infiltration Runoff（Surface Runoff
Subsurface Runoff）
循环分类
分类：大循环（Long cycle）
海陆之间的水文循环
小循环（Short cycle）
泉水图
地下水
泉 Spring
水循环图
、冰雹、霰
霰图
霰: 一种白色不透明、近似球形米粒的固体颗粒。
由于天空气团上升、气层较不稳定的条件形成的一种天气 现象。
水循环定义
2. 水循环（Hydrological cycle）:
存在于地球上各种水体中的水，在太阳辐射与地 心引力的作用下，以蒸发、降水、入渗和径流方式进 行的往复交替的运动过程，称为水文循环或水循环。
葛洲坝
3. 研究对象：
河川径流（Rivers）
水污染图
水保护图
科学技术以前所未有的速度和 规模迅猛发展，增强了人类改造自 然的能力，但不能盲目乐观。
地球图
3月22日
6月5日
环境日图标
水文学分类
4. 水文学分类
分类依据
划分的分类与分支学科
研究方法
动力水文学、系统水文学、计算水文学、水文统计学、随机 水文学、地理水文学、同位素水文学、数字水文学等
一、
Chapter 1 Introduction
一、水文学及研究对象 1. 水文学 (hydrology )：
研究水在自然界循环过程中所产生的各种现象及其 变化规律的科学。
或：研究自然界中水体形成、分布、循环和与环境相 互作用规律的一门科学。
自然界水
Introduction
地下水
大气
海洋
自然界 中的水