现代水文地质学课件

小循环是指发生于海洋与大气之间，或陆地与 大气之间的水分交换过程。小循环又称内部循环， 前者又可称为海洋小循环，后者称陆地小循环。
水文地质学及水资源概述
水循环示意图
水循环示意图
水文地质学及水资源概述
3.水循环与水资源开发利用
水文大循环系统决定着水资源的宏观域分布。在 水文大循环控制下，我国水资源具有分带性。控制 或影响我国水资源分带性的大循环主要有四个系统：
饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水， 称作潜水。
3）承压水 充满于两个隔水层之间的含水层中的水，称为承
压水。
水文地质学的基础学科及其研究内容
上层滞水、潜水及承压水 a.上层滞水；b.潜水；c.承压水 1--隔水层；2--含水层；3--地下水位；4--泉；5--承压含水层测压水头高度
水文地质学的基础学科及其研究内容
入水头低的含水层的现象也是越流。
2）顶托：
3.地下水的径流
地下水在岩土空隙中的流动过程称为径流。因水 头差或水压差产生。地下水径流的影响因素：
水文地质学的基础学科及其研究内容
（1）含水层空隙性--空隙大且发育→快，否则 慢。
（2）地下水的埋藏条件--无压流动和承压流动。 （3）补给量--大小→快、慢。 （4）地形--地下水水力坡度与地形坡度相关。 （5）地下水化学成分--粘滞性大→流速慢。 （6）人为因素--人工开采、矿坑排泄加速径流 速度。
水文地质学的基础学科及其研究内容
（3）流动方向上的下降与上升的并存性 在重力作用下，地表江河水流总是自高处流向低 处；然而地下水流方向在补给区表现为下降，但在 排泄区则往往表现为上升，有的甚至形成喷泉。 （4）地下水流系统的区域范围一般比较小。
3.地下水类型
（1）按地下水埋藏条件划分 1）上层滞水 包气带中局部隔水层之上具有自由水面的重力水。 2）潜水
水文地质学及水资源概述
2.地球上水循环
水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、 地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结 降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转 换和周而复始运动的过程。
自然界的水循环根据其循环途径分为大循环和 小循环。
大循环发生于全球海洋与陆地之间的水分交换 过程，又称外循环。
水文地质学及水资源概述
一、水文地质学及水资源概述
（一）水文地质学概述 1.水文地质学研究对象
水文地质学是一门研究地下水的科学。即研究地 下水的赋存条件、形成条件、水量和水质时空的变 化规律、水资源开发利用以及水与环境关系的一门 科学。水文地质学的研究对象：
（1）地下水赋存条件 （2）地下水资源形成条件及运动特征的研究 （3）地下水的水质 （4）地下水动态规律的研究 （5）地下水与环境的研究 （6）地下水资源的开发利用、保护和科学管理
水文地质学及水资源概述
（二）水循环与水资源
地球上各种水体的储量
水文地质学及水资源概述
（二）水循环与水资源
1.地球水储量与分布 地球71%的面积被水覆盖，水的总体积约为 13.86×108亿m3,其中： 海洋水体积约占97.410%； 冰帽和冰河水体积约占1.984%； 地下水约占0.592%，占淡水储量的30.1%； 湖泊水体积约占0.007%； 土壤水体约占0.005%； 大气中水蒸气约占0.001%。 淡水总量0.350×108亿m3，可利用淡水储量约 占全球水总储水量1%。
水文地质学及水资源概述
2.地下水资源的社会特性
地下水资源的社会特性主要是指地下水资源在开 发利用过程中表现出来的商品性，资源的不可替代 性及环境的特性。 （1）资源的商品性（利用的多样性）
地下水一旦被开发利用，就成为商品。与其它 商品一样，其利用价值也遵循市场经济的价值规律。 地下水资源的商品性决定了其使用价值，使其具有 利用的多样性。 （2）资源的不可替代性
4.地下水补给、径流、排泄条件的转化
水文地质学的基础学科及其研究内容
3）岩溶水 在可溶性岩石（如石灰岩、白云岩、石膏等）的 溶隙中贮存、运动的地下水称岩溶水。岩溶水有如 下基本特征：第一，分布上的不均匀性；第二，地 下径流动态不稳定；第三，地表径流与地下径流， 无压流与有压流相互转化。
（二）地下水的循环
地下水系统的补给、径流、排泄无限往复运动称 为地下水的循环。
水文地质学及水资源概述
①1856年法国水力学家达西（Henry Darcy）实验 得出达西层流运动定律；
②1863年法国水力学家裘布衣（Jubs Dupuit）提 出地下水稳定流理论；
③1934年苏联卡明斯基出版《地下水动力学》； ④1935年泰斯(Theis)提出地下水非稳定流理论。
（6）地下水水质或水化学理论 --水文地球化学理论
水文地质学的基础学科及其研究内容
3）重力水： 重力水在重力作用下，能够自
由流动。井泉取用地下水，皆为 重力水，重力水是水文地质学的 主要研究对象。
（3）含水层与隔水层 1）包气带及饱水带
地表以下一定深度上，岩石 土）中的空隙被重力水所充满， 形成地下水面。 Ⅰ.地下水面以上称为包气带。 包气带中，空隙壁面吸附有结合 水，细小孔隙中含有毛细水，并 有气态水和空气。 Ⅱ.地下水面以下称为饱水带。 饱水带岩石空隙全部被液态水充 满，水体是连续的、可发生连 续运动。 包气带与饱水带
水文地质学及水资源概述
（一）水文地质学概述
2.水文地质学创立过程 水文地质学是一门比较年轻的科学。 （1）19世纪末随着工业化革命发展起来 （2）20世纪20-30年代形成一门独立的科学 （3）水文地质学的理论基础
--关于地下水起源和地下水赋存的地质条件 的研究 （4）水文地质学最早关注的问题 --地下水和地质条件的关系 （5）地下水运动理论研究 --地下水稳定流理论；地下水非稳定流理论
★ 《地球科学》、《地学前缘》、《水文地质工程 地质》、《现代地质》、《水利学报》、《水科 学进展》、《Ground Water》等杂志。
讲授内容
1.水文地质学及水资源概述。 2.水文地质学的基础学科及其研究内容。 3.水文地质学的应用学科及其研究内容。 4.水文地质勘查技术与研究方法。 5.20世纪水文地质学重要研究领域。 6.21世纪水文地质学科学展望。
①现代水文地球化学始于1910年北美学者Clarke； ②1920年苏联格拉西莫夫出版《俄国的矿水》； ③1948年苏联苏宁提出地下水化学类型分类； ④1953年苏联阿列金出版《水文化学原理》--水 文地球化学正式形成的标志。
水文地质学及水资源概述
3.水文地质学学科分类
水文地质学按其知识内容和知识用途，分为四类： （1）水文地质学的基础理论 主要研究地下水形成条件、埋藏分布和地下水的 运动规律。 （2）水文地质学的应用理论 主要阐明应用水文地质学的基本理论去解决供水、 矿床疏干等具体问题的理论和方法。 （3）水文地质勘查技术理论方法 主要是专门阐述地下水的调查、勘探、试验、取 样分析和动态均衡的研究方法。 （4）地下水资源管理理论 主要阐明地下水的科学利用和管理方法。
水资源是一种特殊商品。其特殊性在于其他物 质可以有替代品，而水则是人类生存和发展必不可 少的物质。 （3）资源的环境特性（利、害的两重性）
水文地质学的基础学科及其研究内容
二、水文地质学的基础学科研究内容
（一）地下水系统的组成与结构 1.岩石的空隙特征和地下水储存空间
（1）岩石的空隙性 岩石的空隙性是地下水储存场所和运动通道，空 隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对 地下水的分布和运动具有重要影响。岩石空隙分为 三类： 1）孔隙
水文地质学及水资源概述
（三）地下水资源的基本特征
地下水资源，作为自然的产物，具有天然水的特 征和运动规律，表现出自然本质的一面，即自然的 属性；作为资源在开发利用过程中，与社会、经济、 科学技术发生联系，表现出参与人类活动的社会特 征，即社会的属性。
1.地下水资源的自然特性
地下水资源的自然属性，可概括为五个方面。 （1）资源的系统性 （2）储量的有限性（可恢复性） （3）资源的循环性（流动性） （4）资源的调节性 （5）时空分布的不均匀性
（2）按含水介质的空隙性质划分 1）孔隙水 孔隙水是指埋藏于松散岩石（土）孔隙中的重力 水。 孔隙水主要贮存于第四纪和第三纪未胶结的松散 岩土层中。含水层内孔隙水水力联系密切，地下水 具有统一水面，其透水性、给水性的变化较小，孔 隙水的运动大多呈层流状态。 2）裂隙水 裂隙水是指存在于坚硬岩石裂隙中的地下水。裂 隙水的埋藏、分布与运动规律，主要受岩石的裂隙 类型、裂隙性质、裂隙发育的程度等因素控制。裂 隙水具有如下特征： 第一，裂隙水埋藏与分布极不均匀； 第二，裂隙水的动力性质比较复杂； 第三，基岩裂隙的发育具有明显的分带性。
（1）太平洋水文循环系统。主要影响我国东南 沿海地区，造成降水充沛，水资源丰富。
（2）印度洋水文循环系统。主要影响我国西南 地区，导致该地区水资源丰富。
（3）北冰洋水文循环系统。主要影响我国西北 地区，造成降水稀少，水资源贫乏。
（4）鄂霍次克海水循环系统。主要影响我国东 北地区，导致降水较多，水资源相对丰富。
水文地质学的基础学科及其研究内容
2.地下水流动系统
在一定的水文地质条件下，汇集于某一排泄区的 全部水流，自成一个相对独立的地下水流动系统， 又称地下水流动系。
处于同一水流系统的地下水，往往具有相同的补 给来源，相互之间存在密切的水力联系，形成相对 统一的整体。地下水流动系统具有如下的特征：
（1）空间上的立体性 地下水流系统自地表面起可直指地下几百上千米 深处，形成空间立体分布，并自上到下呈现多层次 的结构。 （2）流线组合的复杂性和不稳定性 地下水流系统是由众多的流线组合而成的复杂的 动态系统，在系统内部难以区别主流和支流，而且 具有多变性和不稳定性。 不稳定性表现为受气候和补给条件的影响呈周期 性变化；开采和人为排泄亦促使地下水流系统发生 剧烈变化，甚至在不同水流系统之间发生水力联系。