地下水水文学
环境科学中的地下水水文学
环境科学中的地下水水文学地下水是指地下自然存在的水体，在地质层中沉积了数万年，具有大量的储量和慢速流动的特点。
它是人类生产和生活中不可或缺的水源，对于地球生态系统的平衡也起着重要的作用。
因此，研究地下水的水文学是环境科学中一个至关重要的领域。
一、地下水水文学的基本概念地下水水文学是土地水文学的重要分支，其研究对象是地下水的水文过程。
地下水的获取和分布与地质情况和气候环境等因素有关。
地下水水文学主要研究地下水的产生、流动和储存等过程。
它的基本概念包括水文循环、地下水流动、地下水资源评价等。
水文循环是指自然界中水在不同介质之间的流动过程，包括地表径流、蒸发、植物蒸腾和地下水的流动等。
地下水流动是指地下水在不同地质层之间的渗透和流动过程。
地下水资源评价是指对地下水资源进行分布、储量、质量和可利用性等方面的评价和分析。
二、地下水水文学的研究内容1、地下水的水文循环地下水水文学的研究重点之一是地下水的水文循环。
地下水是水文循环的重要组成部分，它通过渗透和地下水流动等过程参与地表水循环，并与河流、湖泊和海洋等水体相互作用，对地表水资源的稳定和平衡起着重要的调节作用。
2、地下水的分布和储量地下水是储藏在地下岩石或土壤中的水体，在自然地质条件下形成。
地下水的分布和储量与地质、气候和人类活动等因素有关。
地下水储量的评估是地下水水文学的另一个重要研究内容，其目的是对不同地区地下水储量进行科学的评估和合理的利用。
3、地下水流动和污染地下水流动是地下水水文学的另一个重要研究内容，其研究对象是地下水的流动规律以及不同地质层和水文单元之间的相互作用。
地下水污染是指地下水中存在有害物质，如重金属、化学药品和有机物等，导致地下水质量下降和污染环境的一种形式。
地下水的流动和污染研究对于保护地下水资源和预防地下水污染具有重要的意义。
三、地下水水文学的应用1、地下水资源开发利用地下水是重要的水资源，对于满足人类的生产和生活需要起着至关重要的作用。
地下水水文学
4.含有特殊矿物的地下水有很好的医疗性能。
5.地下水赋存在“地下水库”中，具有多年调 节性，可保障枯水季节和枯水年份的供水。
地下水储存
地下水定义：
埋藏于土壤岩石（岩土）的孔隙、裂隙 和溶隙（统称空隙）中各种不同形态的水， 统称为地下水。
可见，毛细水 在地下水与大气水、 地表水相互转化过
毛细管 悬着水
地表
包 气 带
程中起着重要的作 用和影响。
支持 毛管带
地下水
重力水：
是受重力作用而能自由运动的那一部分 水，具有一般液态水性质，如可以在重力作 用下产生水流运动，能传递压力等，因此， 重力水不易保持在土壤上层，是形成地下水 的重要来源。
孔隙度（％） 45－55 40－50 35－40 30－40 30－35 30－40 20－35 1－10
2）裂隙
主要存在固结的坚硬岩石中。固结的坚 硬的岩石，一般不存在或只保留一部分颗粒 间的空隙，而发育各种成因形成的裂缝状空 隙，称为裂隙。
裂隙按其成因可分为三种类型：
风化裂隙 成岩裂隙 构造裂隙
地下水水文学
Groundwater
各国饮用水中地下水的比例
美国 50% 欧洲 65% 墨西哥 75 % 中国 70%
丹麦 100% 荷兰 59% 西班牙 24 % 日本 22%
相对于其它水源，地下水有许多优点
1.地下水在形成的过程中， 受到包气带和含水 层的过滤、净化，水质一般较好。
2.地下水的水温受气温的影响很小，年内变化 幅度小。
颗粒尺度 （mm）
2~5 1~2 0.5~1 0.2~0.5 0.1~0.2 0.05~0.1
地下水水文学研究及其环境影响评价
地下水水文学研究及其环境影响评价地下水是一种生态系统中至关重要的自然资源，与陆地表层流域水文过程密切相关。
地下水受降雨、蒸发、渗漏等因素的影响，由地层及地形特征所限制，具有较高的自举性和延迟性。
此外，人为干预也会对地下水的水文形态产生重大影响。
因此，地下水水文学研究及其环境影响评价显得尤为重要。
一、地下水水文学研究地下水水文学研究的核心是对地下水的数量和分布规律，以及在不同地质条件下的水文过程进行深入的分析和研究。
地下水水文学的研究对象涉及到自然界和人类生活中几乎所有的领域，例如水源地的保护、水资源的合理利用、地下水矿产资源的开发等等。
在地下水水文学研究中，进行水文测量是必不可少的步骤。
通过许多不同的技术手段，如探井法、电极法、可控源法等等，可以获得地下水深度、渗透率、水位变化等关键参数。
此外，采用遥感技术也可以帮助人们获取地下水水文信息。
例如，通过卫星遥感图像对地表温度进行监测，可以揭示地下水运动的水文特征。
二、地下水水文学的环境影响评价地下水水文学的研究不仅涉及到科学和技术领域，还具有社会和环境领域的重要意义。
随着人口和经济的增长，地下水资源也不断受到污染和过度挖掘的威胁，加强对其环境影响的评价显得尤为重要。
地下水水文学的环境影响评价可以从水源保护、水文过程调控、水资源管理等层面进行分析。
对于水源保护，应该注重人类活动对地下水质量的影响，例如工业废水的排放、农业面源污染等等。
在水文过程调控方面，需要考虑工程控制对地下水运动的影响，例如地下水补给系统的设计、地下水开发对地表水流和生态环境的影响等等。
在水资源管理方面，应该综合考虑地下水与地表水的互动关系，明确适当地调控地下水开发和利用的总量和速率。
三、结论地下水水文学是生态系统中非常重要的一个分支，促进其研究对于维护生态环境、合理利用水资源具有重要意义。
从水文学角度出发，对地下水进行科学、系统的研究有助于了解其运动特征及分布规律，进而推动其保护和管理。
学科是水文地质学,也称地下水水文学。
学科是水文地质学，也称地下水水文学。
水文地质学，也称地下水水文学，是研究地下水在地球系统中的循环和分布规律以及与地下水有关的地质现象的学科。
它主要研究地下水的形成、储存、运动和补给，以及地下水与地质构造、地下水污染、地下水与地表水之间的相互作用等问题。
水文地质学的主要研究内容包括以下几个方面：
1. 地下水循环：研究地下水的形成、补给和排泄过程，以及地下水与大气、地表水和土壤水之间的相互作用关系。
2. 地下水储存：研究地下水在不透水层和含水层中的储存形式、储量和分布规律，以及地下水库的形成和演化过程。
3. 地下水运动：研究地下水的流动原理、流速和流向，以及地下水流动对地质构造和地表地貌的影响。
4. 地下水补给：研究地下水的补给源、补给途径和补给量，以及补给过程对地下水质量的影响。
5. 地下水污染：研究地下水受到污染的原因、途径和影响，以及地下水污染治理和保护的方法和技术。
水文地质学在水资源开发利用、环境保护和地质工程等方面具有重要的应用价值，对于维护地球上的水资源安全和生态环境的平衡起着重要作用。
地下水水文学
地下水水文学
Groundwater Hydrology
讲授：肖长来 吉林大学环境与资源学院 水文水资源系 2004年9月
7.1地下水的补给 7.2 地下水的排泄 7.3 地下水径流 7.4 地下水补给、径流与排泄对地下水水质的影响 提要 要求掌握地下水补给来源（降水、地表水、凝结水 等）、地下水排泄途径（泉、泄流、蒸发、蒸腾等）、地 下水径流特征的基本概念、基本理论和基本方法；地下水 补给与排泄对地下水水质的影响；人类活动对地下水水量 水质的影响。
7.1地下水的补给
（2）山区降水入渗补给量的确定 可通过测定地下水的排泄量反求其补给量，包括河川基流 量（泉流量）、潜流量、开采量、蒸发量等，可以通过基流切 割法确定河川基流量。山区入渗系数为 a= Qg/(F·Pr·103) 式中Q ---- 年地下水排泄量（m3/a），余同上。
7.1地下水的补给
7.1地下水的补给
地下水积极参与水循环，与外界交换水量、能量、热量和 盐量。补给、排泄与径流决定着地下水水量和水质的时空分布。 根据地下水循环位置，可分为补给区、径流区、排泄区。 径流区是含水层中的地下水从补给区至排泄区的流经范围。 水文地质条件是地下水埋藏、分布、补给、径流和排泄条 件、水质和水量及其形成地质条件等的总称。 补给（ recharge）是指含水层或含水系统从外界获得水量 的过程。地下水补给来源主要有大气降水、地表水、凝结水、 相邻含水层之间的补给以及人工补给等。 Groundwater recharge is the inflow to a ground water reservoir. GW 补给区（recharge area）是含水层出露或接近地表接受大 气降水和地表水等入渗补给的地区。
地下水水文学原理
地下水水文学原理地下水水文学原理是研究地下水运动规律和地下水系统特征的学科，它是地下水水文学的基础。
地下水是地壳中的一种重要水体，它以独特的方式在地下流动，对地球的水循环起着至关重要的作用。
地下水水文学原理主要包括地下水的形成、补给、运动、贮存和排泄等方面。
首先，地下水是由地表降水、地下渗漏和地下水补给等因素共同作用形成的。
地球上的降水经过渗透、入渗等过程，逐渐渗入地下，形成地下水。
其次，地下水的运动是由水头差驱动的，即水从高压区向低压区流动。
地下水的运动速度相对较慢，通常为米/年或厘米/年级别。
地下水的运动路径主要受到岩石裂隙、孔隙度、渗透性等因素的影响。
地下水的贮存主要以含水层为主，它是地下水的主要贮存介质。
最后，地下水排泄主要是通过泉水、井水和地下水渗漏等方式将地下水排泄到地表。
地下水水文学原理的研究对于水资源的合理利用和地下水环境的保护具有重要意义。
通过对地下水的水文学原理的研究，可以预测地下水资源的分布和变化规律，为地下水开发利用提供科学依据。
同时，地下水水文学原理的研究还可以揭示地下水与地表水之间的相互作用关系，为水资源的综合管理和保护提供科学依据。
地下水水文学原理的研究方法主要包括野外观测和实验室试验两种。
野外观测是通过建立地下水观测井和监测站等设施，定期对地下水位、水质、渗漏量等进行观测和记录。
实验室试验则是通过模拟实验室条件，模拟地下水运动和贮存等过程，研究地下水的水文学原理。
这些研究方法的应用可以提供大量的实地观测数据和实验数据，为地下水水文学原理的研究提供可靠的依据。
地下水水文学原理的研究还涉及到一些重要的概念和参数。
其中，水头是地下水水文学中的关键概念之一，它是指地下水的势能。
水头差是地下水运动的驱动力，水头差越大，地下水运动越快。
另外，渗透率是衡量岩石渗透性的重要参数，它反映了地下水在岩石中传导的能力。
孔隙度则是衡量岩石中含水空间的能力，它是地下水贮存的重要因素。
地下水水文学原理是研究地下水运动规律和地下水系统特征的学科。
地下水水文学课件
在地下水面以 上，毛管水影响到的 范围内称作支持毛管 带或毛管水活动层， 毛管水高度随土壤性 质不同而不同。
毛细管 悬着水
地表
包 气 带
支持 毛管带
地下水
第十九页，本课件共有139页
松散岩土毛细管上升高度
岩土名称
细砂砾岩 极粗砂 粗砂 中砂 细砂 淤泥
颗粒尺度 （mm）
2~5 1~2 0.5~1 0.2~0.5 0.1~0.2 0.05~0.1
当承压含水层上复附加压力时，与之保持平衡的是
：含水层骨架对它的反作用力’；
❖承压水作用在隔水顶板上的水压力P。
当抽水后，承压水头下降了H，即承压水压力降
低了rH，则会发生如下的反应：
隔水顶板
H
承压含水层
第三十五页，本课件共有139页
P ’
P ’
（1）空隙度发生变化 由于上复的荷载没有变化，则原来由水压力承
毛细管 悬着水
地表
包 气 带
支持 毛管带
地下水
第二十一页，本课件共有139页
重力水：
是受重力作用而能自由运动的那一部分水， 具有一般液态水性质，如可以在重力作用下产生 水流运动，能传递压力等，因此，重力水不易保 持在土壤上层，是形成地下水的重要来源。
第二十二页，本课件共有139页
2）气态水 气态水指以水蒸气状态存在于非饱和含水岩
岩土允许水体透过本身的性能称为透水性。
岩土的透水性主要取决于岩土空隙的大小、形状 、数量及联通性。
度量岩土透水性的指标是渗透系数。渗透系数愈
大，表明岩土的透水性愈强；反之，则愈弱。 （后 述）
第三十七页，本课件共有139页
4．含水层及隔水层
1）含水层：
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地下⽔⽂学地下⽔⽔⽂学1 ⾃然界⽔的分布、循环与均衡⾃然界⽔均衡 (water equilibrium)⽔分循环三要素：蒸发(Z)、降⽔(X)和径流(Y)⽔均衡：在⼀定时间、⼀定区域内，⽔分循环的三要素之间的数量关系⽔均衡原理：对于任⼀地区(系统)，在任⼀时间内，收⼊的⽔量与⽀出的⽔量之间的差额必等于其蓄⽔量的变化。
在海洋：Z 0=X 0 + Y在陆地：Z c =X c - Y全球： Z 0 + Z c = X 0 + X c⽔在岩⼟中的赋存形式液态⽔结合⽔：受到固相表⾯的吸引⼒⼤于其⾃⾝重⼒的那部分⽔重⼒⽔：距离固相表⾯更远的、能在重⼒下运移的那部分⽔⽑细⽔：松散岩⼟中细⼩孔隙通道构成⽑细管，在⽑细⼒的作⽤下，地下⽔沿着细⼩孔隙上升到⼀定⾼度，这种既受重⼒⼜受⽑细⼒作⽤的⽔。
⽀持⽑细⽔悬挂⽑细⽔孔⾓⽑细⽔⽓态⽔固态⽔其它：矿物结合⽔(沸⽯⽔、结晶⽔、结构⽔)与⽔分贮存、运移有关的岩⼟性质容⽔性：岩⼟能容纳⼀定⽔量的性能,常⽤含⽔率表⽰。
含⽔率θ：单位体积岩⼟中所含⽔的体积(water content; mositure content)容⽔度(water capacity) C w ：岩⼟完全饱和时所容纳的最⼤⽔体积与岩⼟总体积之⽐。
在数值上，⼀般与孔隙度(裂隙率、溶隙率)相等，但对于有膨胀性的岩⼟，由于充⽔后体积扩⼤，其容⽔度可⼤于孔隙度饱和度(saturation) S ：含⽔率与容⽔度的⽐值。
S =1表⽰饱和，0== 式中—体积含⽔率--含⽔体积 —包括孔隙在内的岩⼟总体积 --重量含⽔率--含⽔的重量 --⼲燥岩⼟的重量持⽔性(moisture retention)：含⽔岩⼟在重⼒作⽤下释⽔时，由于固体颗粒表⾯的吸附⼒和⽑细⼒的作⽤，使在其空隙中能保持⼀定⽔量的性能持⽔度R e ：指饱⽔岩⼟在重⼒作⽤下，经过2—3天释⽔后，岩⼟空隙中尚能保持的⽔体积与岩⼟总体积之⽐，这时的岩⼟含⽔率也称为⽥间持⽔率。
地下水水文学
体积含水率
重量含水率
⑴ 土壤重量含水率W（Weight ratio）：
Mw M Ms W 100% 100% Ms Ms
式中，
Va Vw V
Ma
Mw
M
Mw～土壤中水的重量, g；
Ms ～土壤中干土重量, g； M ～土壤的湿重， M=Ms+Mw
Vs
Ms
土壤三相图
⑵ 土壤容积含水率（Volumetric ratio）
田间持水量fc （Field Capacity）:
指土壤中所能保持的毛细管悬着水的最大 量。当土壤含水量超过田间持水量时，超过的 部分不能为毛细管力所维持，则成为自由重力 水。 田间持水量是土壤水分运动性发生明显变 化的重要标志，是划分土壤持水或下渗的重要 参数，对水文学及在农业生产上都具重要意义。 水文学中田间持水量常以符号fc 表示。
指依靠土壤中毛细管（一般指 d<1mm 的空 隙称毛细管）的吸引力（毛管力）而被保持在 土壤孔隙中的水分。所受的吸力为6.25～0.08大 气压。 毛管水按其是否与地下水潜水面有联系又分为：
毛管上升水/毛管支持水
毛管悬着水
毛管上升水/毛管支持水
从地下水面上升由毛管力吸附而存于土壤 毛细孔隙中的水，故其与地下水有水力联系。 在地下水面以 上，毛管水影响到 的范围内称作支持 毛管带或毛管水活 动层，毛管水高度 随土壤性质不同而 不同。
当承压含水层上复附加压力 时，与之保持平 衡的是：含水层骨架对它的反作用力’； 承压水作用在隔水顶板上的水压力P。 当抽水后，承压水头下降了 H，即承压水压 力降低了rH，则会发生如下的反应：
隔水顶板
P ’
H
承压含水层
地下水水文学重点
一．地下水水文学1自然界水的存在位置：岩石圈、水圈、生物圈，主要分布在岩石圈。
2水文循环：（大循环、小循环）地球浅部层圈中的水，即大汽水、地表水、地壳浅部地下水的相互交替。
（速度较快、途经较短），动力主要为太阳辐射、地球引力。
3地质循环：地球浅部层圈水与深部层圈水之间的相互交换过程4自然界的水均衡：在一定的时间、区域内，水分循环三要素（蒸发、降水、径流），之间的数量关系。
全球水均衡：ZM +ZC=XM+XC5地下水存在岩土的孔隙中，孔隙是一个控制因素。
孔隙性（孔隙的大小、形状、分布特点以及连同情况），分为三类（松散沉积物的空隙、坚硬不可溶岩石中的空隙、可溶性岩石中的空隙）6孔隙度：松散岩土的孔隙主要表现为空袭的多少与大小。
大小取决于排列情况与分选程度。
一定体积的孔隙体积与该岩土总体积之比（n=VN/V），孔隙度的大小与颗粒大小无关。
7.孔隙三种分类的差异表1-38.水的岩土存在形式图1-89水体的岩理性质：（容水性、给水性、持水性、透水性）容水性：岩土具有容纳一定水量的性质。
容水度：（S）是指岩土中所能容纳的最大的水体积与岩土总体积之比。
给水性：饱水岩土在重力作用下能自由排出一定水量的性质。
给水度：（）是指饱水岩土在重力作用下释放水的体积与岩土总体积之比。
（给水度的大小与岩性、初始地下水埋深以及地下水位下降速度）。
持水性：是指饱水岩土在重力作用下，推出重力水后仍能保持一定水量的性质。
持水度：（Sr）是指饱水岩土在重力释水后，仍能保持水量与岩土总体积之比。
透水性：岩土允许重力水透过的能力。
透水性是影响水量的重要因素，岩土孔隙的大小、多少、连通性直接影响透水性。
渗透系数：（K）表征岩土透水量的指标。
10岩层给水性和透水性能的好坏分类：含水层、隔水层（弱透水层）。
含水层：能够透过并且给出相当数量水的岩层。
隔水层不能透过或不能给出水。
11含水层具备条件：储水空间（孔隙愈大、数量愈多、连通性愈好，透水性愈好）、储层地下水的地质构造条件、良好的补给来源。
地下水水文学重点
1、地下水水文学：研究地下水的形成与转化、分布与运动、动态预报与资源评价，以及系统规划与系统管理的学科2、自然界水循环的大循环、小循环，水循环三要素大循环：海陆之间一一全球性气候控制小循环：海洋内或陆地内一一局部气象因素控制水循环三要素蒸发、降水和径流3、岩土的空隙分类，液态水的三种存在形式分类：孔隙裂隙溶隙根据分子受力状况分为结合水、重力水和毛细水4、容水性（容水度）、持水性（田间持水量）、给水性（给水度）三者定义及关系容水度：岩土完全饱和是所容纳的最大水体积与岩土总体积之比田间持水率：饱和岩土在重力作用下，经过2-3天释水后，岩土空隙中尚能保持的水体积与岩土总体积之比，此时含水率称为田间持水率。
给水度：饱水岩土在重力作用下所释出的水体积与岩土总体积之比。
给水度=容水度--持水度，给水度=饱和含水率--田间持水率5、含水层，隔水层，含水系统含水层——能透过并给出相当数量水的岩层隔水层一一不能透过和给出水，或透过和给出水的数量很小的岩层含水系统一一松散岩土中，地下水呈连续均匀的层状分布，但坚硬岩石中的裂隙及可溶岩石中的溶隙，地下水非为层状分布，将这样的含水岩体称之为含水系统。
6、包气带水、上层滞水的定义；潜水、承压水的定义及特征包气带水——地下水面以上，岩土空隙未充满液态水，与大气相连通，称为包气带，赋存其中的水，称之为包气带水。
上层滞水一一包气带局部隔水层上部积聚具有自由水面的重力水潜水——地表以下埋藏在饱水带中第一个具有自由水面的重力水承压水一一充满于两个隔水层之间的含水层中具有静水压力的重力水。
7、根据等水压线图确定承压水头、埋藏深度，判断成井的适宜性8洪积扇分带及洪积物分布规律（洪积扇分为三带砂砾石带粗粒沉积交错过渡带粘性细土带）从山前到平原：地形坡度由陡变缓，岩性由粗变细，透水性由强变弱赋存其间的地下水：含水量由多变少，潜水埋深由大变小，承压水水头由小变大水化学：含盐量低的HC03 含盐量高的S04、Cl9、黄土湿陷性，不同黄土地貌的富水性能黄土是干燥气候下的产物，见水后往往下沉，称为黄土的湿陷性黄土塬：地下水丰富10、裂隙水分类：风化裂隙水成岩裂隙水构造裂隙水构造裂隙主要影响因素：主要受岩性和构造应力控制导水断层的意义：①贮水空间②集水廊道③导水通道的作用。
《地下水水文学实验》课件
2 应用前景
随着科技的发展，地下水水文学实验在未来的应用前景仍然广阔，值得广大科学家去深 入研究和探讨。
参考文献
管理地下水水源可持续利用的环境政策建构：
肖雷, 金光杰
潜水泵在地下水排水治理中的应用：
地下水水文学实验的目的
定义
地下水水文学实验是通过实 地或室内实验，来检验和确 定地下水源、成因、补给、 流动、贮存等水文特征的试 验研究。
研究对象
地下水水文学实验的研究对 象以及实验内容相对比较具 体，包括取样、水位观测、 水质分析等。
意义
地下水水文学实验不仅能为 地下水的开采利用提供依据， 同时也可以为工程建设提供 可靠的基础数据。
地下水水文学实验的流程
实验前准备
实验过程
地下水水文学实验前的准备比较 重要，包括取样点的确定、钻孔、 顶管等设备准备等。
地下水水文学实验包括取样、水 位观测、水质分析等等，整个流 程需要按照规范进行。
数据处理及分析
地下水水文学实验的结果需要进 行一系列的统计分析和数据处理， 以得到更为准确的数据，并通过 多个数据进行对比。
《地下水水文学实验》 PPT课件
本课程详细介绍了地下水的基础知识以及地下水水文学实验的方法、流程、 结果及应用。让你轻松掌握地下水水文学实验的核心知识。
地下水基础知识介绍
1
概念
地下水是指地表下面的水分。
2
分类
根据埋深、成因、水文特征分类等多个角度，地下水可分为不同类型。
3
分布
地下水分布广泛，随时随地都可能存在。
唐卫, 程德武, 郑煜曜
地下水水文学
4．含水层及隔水层
1）含水层：
是指能够透过并给出相当数量水的岩层。 故符合含水层定义的有二个条件： 储存有水； 水可以在其中运移。
2）隔水层（不透水层）：
可以储存有水但是不能透过和给出水，或 透过和给出水的数量很小的岩层。
划分含水层和隔水层的标志并不在于岩 层是否含水，关健在于所含水的运动性质。
薄膜水的特点：
薄膜水主要受分子引力和静电引力作用（为 31～6.25大气压），与液态水的性质基本相似，
在引力作用下能以湿润的方式，从水膜厚处向水
膜薄处缓慢移动，即从土壤湿润的地方向干燥的 地方运移，属于非饱和土壤水运动研究的范畴。
当薄膜水达到最大厚度时的土壤含水量成为
最大薄膜水含水量。多余的水分子在重力和毛细
2）裂隙
主要存在固结的坚硬岩石中。固结的坚 硬的岩石，一般不存在或只保留一部分颗粒 间的空隙，而发育各种成因形成的裂缝状空 隙，称为裂隙。 裂隙按其成因可分为三种类型：
风化裂隙
成岩裂隙
构造裂隙
衡量裂隙的体积多少的指标以裂隙率 nf 表示， 即
nf
Vf V
100%
式中，Vf ~ 岩石中裂隙的体积； V ~ 岩石总体积（包括裂隙在内）。
V
VP n 100% V
式中，n ~ 岩土的孔隙度； V ~ 包括孔隙在内的岩土体积； VP ~ 岩土中孔隙的体积。
VP
Ma
Mw
M
Vs
Ms
土壤三相图
常见岩土的孔隙度
岩土名称 粘土 粉土 中、粗粒混合砂 均匀砂 细、中粒混合砂 砾石 砾石与砂 页岩 孔隙度（％） 45－55 40－50 35－40 30－40 30－35 30－40 20－35 1－10
地下水水文学重点
地下水水文学重点1、地下水水文学:研究地下水的形成与转化、分布与运动、动态预报与资源评价，以及系统规划与系统管理的学科2、自然界水循环的大循环、小循环，水循环三要素大循环：海陆之间——全球性气候控制小循环：海洋内或陆地内——局部气象因素控制水循环三要素蒸发、降水和径流3、岩土的空隙分类，液态水的三种存在形式分类：孔隙裂隙溶隙根据分子受力状况分为结合水、重力水和毛细水4、容水性（容水度）、持水性（田间持水量）、给水性（给水度）三者定义及关系容水度：岩土完全饱和是所容纳的最大水体积与岩土总体积之比田间持水率：饱和岩土在重力作用下，经过2-3天释水后，岩土空隙中尚能保持的水体积与岩土总体积之比，此时含水率称为田间持水率。
给水度：饱水岩土在重力作用下所释出的水体积与岩土总体积之比。
给水度=容水度--持水度，给水度=饱和含水率--田间持水率5、含水层，隔水层，含水系统含水层——能透过并给出相当数量水的岩层隔水层——不能透过和给出水，或透过和给出水的数量很小的岩层含水系统——松散岩土中，地下水呈连续均匀的层状分布，但坚硬岩石中的裂隙及可溶岩石中的溶隙，地下水非为层状分布，将这样的含水岩体称之为含水系统。
6、包气带水、上层滞水的定义；潜水、承压水的定义及特征包气带水——地下水面以上，岩土空隙未充满液态水，与大气相连通，称为包气带，赋存其中的水，称之为包气带水。
上层滞水——包气带局部隔水层上部积聚具有自由水面的重力水.潜水——地表以下埋藏在饱水带中第一个具有自由水面的重力水承压水——充满于两个隔水层之间的含水层中具有静水压力的重力水。
7、根据等水压线图确定承压水头、埋藏深度，判断成井的适宜性8洪积扇分带及洪积物分布规律(洪积扇分为三带砂砾石带粗粒沉积交错过渡带粘性细土带)从山前到平原：地形坡度由陡变缓，岩性由粗变细，透水性由强变弱赋存其间的地下水：含水量由多变少，潜水埋深由大变小，承压水水头由小变大水化学：含盐量低的HCO3 含盐量高的SO4、Cl9、黄土湿陷性，不同黄土地貌的富水性能黄土是干燥气候下的产物，见水后往往下沉，称为黄土的湿陷性黄土塬：地下水丰富10、裂隙水分类：风化裂隙水成岩裂隙水构造裂隙水构造裂隙主要影响因素：主要受岩性和构造应力控制导水断层的意义：①贮水空间②集水廊道③导水通道的作用。
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潜水等水位线图----1.编图目的及意义 编图目的及意义 潜水等水位线图
地层厚度变化的影响
潜水等水位线图----1.编图目的及意义 编图目的及意义 潜水等水位线图
（ 7 ） 可根据等水位线图布置地下水引排工程和开 挖深度。 挖深度。 a. 开采井群及排水沟等要垂直地下水流向布置。 开采井群及排水沟等要垂直地下水流向布置。 b.可根据地下水埋藏深度适当确定排水沟的开挖 b.可根据地下水埋藏深度适当确定排水沟的开挖 深度。 深度。
地下水化学成分形成的分析 习题二 地下水化学成分形成的分析 1. 实习目的 根据已有的水文地质资料的分析， 根据已有的水文地质资料的分析 ， 掌握研究区潜水 化学成分形成条件及其分带规律。 化学成分形成条件及其分带规律。
地下水化学成分形成的分析 习题二 地下水化学成分形成的分析 2. 吐鲁番盆地概况 2.1 地形地貌 吐鲁番盆地概况--吐鲁番盆地是东天山中一个十分密闭的山间盆地。 吐鲁番盆地是东天山中一个十分密闭的山间盆地。顺山势东 西延长达1250km，南北宽60 80km 四周为山地环绕， 1250km 60一 km。 西延长达1250km，南北宽60一80km。四周为山地环绕，山体主 要由 下古 生 界 变质砂 岩 、 结晶片 若及 千 枚岩 组 成 ， 高 度约 要 由 下 古生 千枚岩 3500-4000m 以上， 4000m 以上有万年积雪。 3500-4000m 以上 ， 在 4000m 以上有万年积雪 。 整个盆地的地势 是从北向南倾斜，飞博格多山麓一带高度600 700m 600是从北向南倾斜，飞博格多山麓一带高度600-700m，火焰山北 麓为300 300m 火焰山南麓为0m 盆地中央部分低于海平面， 麓为300m，火焰山南麓为 m，盆地中央部分低于海平面，最低 处偏于盆地南缘艾丁湖的东南岸标高为-75. 处偏于盆地南缘艾丁湖的东南岸标高为-75.4m。 盆地的中部有火焰山褐皱带，它把盆地分隔成南北两部分， 盆地的中部有火焰山褐皱带，它把盆地分隔成南北两部分， 加深了盆地自然条件南北分异的特点。 加深了盆地自然条件南北分异的特点。火焰山以南至觉罗塔恪 山的北麓， 新生代地层以自南向北倾的单斜构造出现， 山的北麓，中、新生代地层以自南向北倾的单斜构造出现，其 上堆积了巨厚的冲积一洪积层。 上堆积了巨厚的冲积一洪积层。
层次 厚度 2.0 18.0 2.0 7.0 9.0 4.0 2.0 1.0 3.0 9.0 1.5 岩性描述 坡积，亚粘土 细粒及中粒石英砂 粘土 坡积，亚粘土 细粒及中粒石英砂 粘土 坡积，亚粘土 细粒及中粒石英砂 细粒及中粒石英砂 细粒及中粒石英砂 粘土
潜水等水位线图编制
潜水等水位线图编制
地下水水文学
Groundwater Hydrology
吉林大学环境与资源学院 水文水资源系 2005年10月 2005年10月
地下水水文学习题
习题一 潜水等水位线图的编制 习题二 潜水化学成分形成的分析 习题三 读水文地质图
潜水等水位线图----1.编图目的及意义 编图目的及意义 潜水等水位线图
5.30 0.30 1.80 2.70 3.40 5.60 7.20 1.30 0.50 0.00 0.20 0.30
潜水等水位线图编制
表1-2
编号 钻孔 14 1 2 3 钻孔 15 1 2 3 钻孔 16 钻孔 17 钻孔 36 1 2 1 1 2
I- 剖面钻孔 剖面钻孔、 I-I’剖面钻孔、试坑地质资料
潜水等水位线图----1.编图目的及意义 编图目的及意义 潜水等水位线图
1.3 编制水位埋藏深度图的意义 埋藏深度图是用一系列的埋藏深度相同的等级区间所构 成的平面图，该图件不仅能帮助分析地下水的形成条件， 成的平面图，该图件不仅能帮助分析地下水的形成条件， 而且对农田灌溉有比较实际的意义， 而且对农田灌溉有比较实际的意义，潜水的埋藏深度直接 关系着土壤的盐碱化问题和影响开采条件。 关系着土壤的盐碱化问题和影响开采条件。同时潜水的埋 藏深度图直接反映了某一时期的潜水面（也是含水层顶面） 藏深度图直接反映了某一时期的潜水面（也是含水层顶面） 至地表的距离，对指导生产具有重要的意义。 至地表的距离，对指导生产具有重要的意义。
潜水等水位线图编制----3.实习要求 实习要求 潜水等水位线图编制
个箭头。 （4）在图上的不同地段标明地下水流向8~10个箭头。 在图上的不同地段标明地下水流向 个箭头 两点间的水力梯度和A、 点的水位埋深 点的水位埋深。 （ 5） 测定 、 B两点间的水力梯度和 、 B点的水位埋深。 ） 测定A、 两点间的水力梯度和 （ 6）简要说明潜水面的形状和埋藏特征 ， 与地下水的关 ） 简要说明潜水面的形状和埋藏特征， 系，水力梯度变化的原因，潜水与河水的补排关系等特征。 水力梯度变化的原因，潜水与河水的补排关系等特征。 （7）分析泉和沼泽的形成条件。 分析泉和沼泽的形成条件。
潜水等水位线图编制----3.实习要求 实习要求 潜水等水位线图编制
根据给定的资料， （ 1 ） 根据给定的资料 ， 在绘有观测点位置的地形底图上 编制。等水位线间距2 ，埋深图等级间隔0 编制。等水位线间距2m，埋深图等级间隔0-2m，2-4m， ， ， 4-6m，… ; ， 等水位线图和埋藏深度图绘在一张底图上， （ 2 ） 等水位线图和埋藏深度图绘在一张底图上， 用不同 线条、颜色表示。 线条、颜色表示。 线水文地质剖面图。 （3）利用表1-2给定的资料绘制I-I’线水文地质剖面图。 利用表1 给定的资料绘制I 线水文地质剖面图 比例尺: 水平1 10000, 垂直1 比例尺: 水平1:10000, 垂直1: 1000 剖面图要求: 图名、比例尺、孔号、岩性、水位、 剖面图要求: 图名、比例尺、孔号、岩性、水位、图 例等。 例等。
1.2 编制等水位线图的意义 潜水面是一个起伏不平的连续变化的曲面， 潜水面是一个起伏不平的连续变化的曲面，反映该曲面形 状的由一系列水位高程相同点的连线所构成的平面图称为潜水 等水位线图。 等水位线图在水文地质图系中是最基本图件之一， 等水位线图。 等水位线图在水文地质图系中是最基本图件之一， 具有一定的实用价值，常可以研究和解决下列问题。 具有一定的实用价值，常可以研究和解决下列问题。 (1) 确定地下水的流向 潜水和地表水一样，均由高向低沿最大倾斜方向流动， 潜水和地表水一样，均由高向低沿最大倾斜方向流动，即垂直 等水位线方向流动。 等水位线方向流动。 (2) 确定地下水与地表水的互相补给关系〈如图 〉。 确定地下水与地表水的互相补给关系〈如图1-1〉 (3) 可以确定任意一点的地下水位高程和水位埋藏深度
潜水等水位线图----2. 编图方法及步骤 潜水等水位线图
注意事项： 注意事项： 在采用内插法时应尽量垂直等水位线， 〈l〉 在采用内插法时应尽量垂直等水位线 ， 不能在地表 水体两侧找点内插。 水体两侧找点内插。 〈2〉连线时不能穿越地表水体。 连线时不能穿越地表水体。 〈3〉 潜水等水位线一般不应与地形等高线大角度相交和 正交。 正交。
水位(m) 埋深( m)
泉号○水位(m) 泉号○水位(m)
(3)根据观测点的资料，用内插法结合地形条件、 (3)根据观测点的资料，用内插法结合地形条件、水文地质 根据观测点的资料 条作和地表水体确定出一定间距的高程和埋深， 条作和地表水体确定出一定间距的高程和埋深，用光滑的曲线 连接标高相同的点， 连接标高相同的点，在连线之前首先应该找出全区地下水位大 致的变化规律，开始可先勾绘那些资料多、可靠、 致的变化规律，开始可先勾绘那些资料多、可靠、容易勾绘的 线段，然后加密和处理异常点，绘完后要全部检查加工细作。 线段，然后加密和处理异常点，绘完后要全部检查加工细作。
潜水等水位线图编制
1973年 表1-1 1973年7月1日各观测点水位资料
观测 点号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 观测点 类型 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 井 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 井 地面 高 程 (m) 135.00 127.50 123.90 127.00 125.20 131.10 132.30 134.90 132.50 126.00 123.50 134.00 137.00 135.10 131.20 121.80 121.70 134.70 131.80 128.00 121.70 129.50 125.80 121.90 潜水位 埋 深 (m) 5.20 1.50 1.00 2.20 1.20 4.80 4.70 5.50 6.20 2.00 1.00 5.00 6.50 6.30 5.00 0.80 0.80 6.50 5.40 3.20 1.00 3.50 1.40 0.90 潜水位 高 程 (m) 129.80 126.00 122.90 124.80 124.00 126.30 127.60 129.40 126.30 124.00 122.50 129.00 130.50 128.80 126.20 121.00 120.90 128.20 126.40 124.80 120.70 126.00 124.40 121.00 观测 点号 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 101 102 103 104 105 观测点 类型 井 试坑 井 试坑 试坑 钻孔 钻孔 泉 钻孔 泉 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 地面 高 程 (m) 121.20 118.80 121.20 123.80 126.40 133.00 134.90 124.00 122.50 126.00 129.00 124.00 127.60 127.70 130.30 132.00 136.20 124.30 123.50 123.00 123.20 123.30 潜水位 埋 深 (m) 1.10 0.20 0.70 1.60 2.20 6.20 6.20 潜水位 高 程 (m) 120.10 118.60 120.50 122.20 124.20 126.80 128.70 124.00 122.50 126.00 123.70 123.70 125.80 125.00 126.90 126.40 129.00 123.00 123.00 123.00 123.00 123.00