水文地质学基础 绪论

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课程内容
◼ 第1章 绪论 ◼ 第2章 地球中水的分布与循环 ◼ 第3章 岩土中的空隙和水 ◼ 第4章 地下水的赋存 ◼ 第5章 地下水运动的基本规律 ◼ 第6章 包气带水 ◼ 第7章 地下水中的化学组分及其演变 ◼ 第8章 地下水的补给与排泄 ◼ 第9章 地下水流系统 ◼ 第10章 地下水动态与均衡 ◼ 第11~13章 孔隙水，裂隙水，岩溶水（喀斯特水） ◼ 第14章 地下水资源与水资源管理 ◼ 第15章 地下水与生态环境 ◼ 第16章 当代水文地质学发展趋势与研究方法
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水文地质学基础
第1章 绪论
1.1 水文地质学的研究对象 1.2 地下水的功能 1.3 水文地质学发展简史 1.4 当代水文地质学的特点
1.1 水文地质学的研究对象
➢ 水文地质学是研究地下水的科学。它研究地下水的起源、形成、运动以及分布和埋藏
的规律。其目的在于合理地利用地下水和有效地与地下水的危害进行斗争。（水文地
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1.4 当代水文地质学的特点
◼ 核心课题转移 找水水文地质学——资源水文地质学——生态环境水文地质学
◼ 研究视野扩展 局部含水层——整个含水层——含水系统及地下水流系统——生态环
境系统——技术-社会系统 ◼ 研究目标改变
局部性的当前问题——全局性可持续发展的课题 ◼ 研究内容扩展
水量——水量与水质，狭义地下水——广义地下水，乃至地下水圈 ◼ 研究思路改变
2）重要的地质营力
水库诱发地震
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3）不可忽视的致灾因子
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4）活跃敏感的生态环境因子
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5）极有价值的信息载体
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1.3 水文地质学发展简史
◼ 发展阶段
➢ 萌芽时期（1856年以前） ➢ 奠基时期（1856年至20世纪中叶） ➢ 成形时期（20世纪中叶） ➢ 发展时期（20世纪中叶至今）
➢ 正确地预测在人类活动干预下地下水的变化 ➢ 正确地评价、开发、管理与保护地下水资源 ➢ 保护与地下水有关的生态环境，成为当务之急 ➢ 正确地预测矿产开发的地下水问题，避免地下水害 ➢ ……
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预测地下水的污染与保护措施
2005年11月吉林中石化爆炸，100 余吨硝基苯进入松花江，导致哈 尔滨城市供水系统瘫痪4天，11月 27日恢复供水，市700余万人经历 了用水危机
➢ 水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、地幔、水圈、大气圈、生物圈以
及人类活动相互作用下，地下水水量和水质时空变化规律及其对各个层圈的影响，从
而服务于人与自然相互协调的可持续发展。（水文地质学基础，地质出版社， 2011年
（第6版） ）
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◼ 研究对象
➢ 地下水圈（主要）
从地壳浅部到地幔，以各种不同形态存在的水是相互转换、不可分割的统一 整体，称之为地下水圈。
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在元代，在明清，整座北京城都是靠井水哺乳、滋润的。北京的水井 中，最脍炙人口的当数王府井，但如今它已蜕变成一个抽象的地名， 不仅已枯竭，连井址都失传了
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奠基时期
达西定律1856年发表在《第戎市公共喷泉 （Les Fountaines Publiques de la Ville de Dijon） 》一书中
➢ 水文地质学是研究地下水的科学。它研究地下水的形成及运动、分布规律；同时还研
究在掌握客观规律基础上，如何合理地利用地下水，以及有效地消除地下水的危害。
（水文地质学基础，地质出版社， 1980年（第3版） ）
➢ 水文地质学是研究地下水的科学。它研究地下水在周围环境（岩石圈、大气圈、水圈
、生物圈以及人类活动）影响下，数量和质量在时间和空间上的变化规律；并在此基
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萌芽时期
由逐水而居到凿井取水——一大转折
浙江余姚河姆渡木质结构水井， 距今约5600年
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一种水平的集水-输水廊道，从山前含 水层取水，通过地下廊道输送到山前平原 ，沿程有一系列竖井通向地面，用于汲水 及检修
中亚一带的坎儿井， 距今约3000年
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公元前约200年，我国汉代在四川自贡，为开 采卤水在坚硬的基岩中，开凿了深一百多米 的自流井
思考题
◼ 为什么说“水资源”是可再生资源？ ◼ 为什么说“水资源”既有自然属性，又有社会属性?
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概念：水文地质学简言之──研究地下水的科学 ◼ 水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响 ◼ 地下水是水资源组成部分 ◼ 其主要功能为： ➢ 1）宝贵的资源 ➢ 2）重要的地质营力 ➢ 3）不可忽视的致灾因子 ➢ 4）活跃敏感的生态环境因子 ➢ 5）极有价值的信息载体
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1）宝贵的资源
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地球上的水与水资源
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➢ 地下水最根本的来源是大气降水，其总体分布决定了地下水资源的 总体分布
➢ 中国降水分布的总体规律是从东南到西北递减，3000多毫米~不足50 毫米
➢ 中国是世界上最缺水的13个国家之一，淡水资源总量多，人均少， 人均仅为世界人均的1/4
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1.2 地下水的功能
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基础教材版本
1普通水文地质学（1960)
1水文地质学基础（第一版增订本1961)
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2普通水文地质学（1964）
3水文地质学基础（1980)
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4水文地质学基础（1986)
5水文地质学基础（1995)
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6水文地质学基础（2011)
7水文地质学基础（2018)
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水文地质学其它主要课程教材
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水文地质学重要文献
37地质手册Fra bibliotek38部分国内杂志
1956创刊 EI
1957创刊
1973创刊
1990创刊 EI
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部分国外杂志
1963创刊
1963创刊
1965创刊
1976创刊
1976创刊
1986创刊
1993创刊
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孔隙（松散岩样）
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裂隙（古火山口）
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岩心中的空隙(溶隙为主)
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质学基础，中国工业出版社， 1961年（第1版） ）
➢ 水文地质学是研究地下水的科学。它研究地下水的分布埋藏规律，物理性质和化学成
分，运动的性质，动态变化以及起源和形成过程等；同时它还研究在不同条件之下，
如何以最经济合理的方式来利用或排除地下水，使之在国民经济的发展中起良好作用
。（普通水文地质学，中国工业出版社， 1964年（第2版） ）
◼ 地下水
➢ 即赋存于地面以下岩石空隙中的水。狭义地下水（饱水带中， groundwater），广义地下水（地面以下含包气带中的水， subsurface water ）
地表以下一定深度，岩石的空隙被重力水所充满，形成地下水面。地表到地 下水面这一部分，称为包气带（或非饱和带），地下水面以下为饱水带。
2005.11.26日污染高峰过哈尔滨城市
全城380余井，成为城市供水主源，城市应急系统 ——紧急打井（地下水）
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地下水在煤矿生产中的作用
➢ 矿区供水：生产生活及景观用水 ➢ 矿区生态环境保护 ➢ 矿井水害：老空水、酸性水、矿井突水 ➢ 地面沉降、岩溶塌陷
➢ 2005年，死亡10人以上事故13起，总人数357人 ，同期上升160%、233.6%；占总特大事故20.5% ➢ 乡镇煤矿水害事故多，84.6% ➢ 老空水是水害的主要水源
现象规律——机理 ◼ 多学科交叉渗透成为主流
应用学科——与其他自然科学以及社会科学交叉渗透的地下水科学 ◼ 多技术手段的应用
计算机、遥感、同位素、地理信息系统等 ◼ 学科性质的转变
应用学科——应用与基础理论
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任务
⚫ 主要研究地下水的起源、分布、赋存状态、补径排条件 、运动特征、水质水量的形成时空变化规律
水文地质学基础
水文地质学基础
绪论
2019/9/11
◼ 教材
➢ 张人权等，水文地质学基础 （第七版），地质出版社，2018
◼ 参考
➢ 王大纯等，水文地质学基础（第五版），地质出版社，1995 ➢ 沈照理等，水文地质学，科学出版社，1985 ➢ (美)雅·贝尔（J．Bear）,地下水水力学，地质出版社，1985 ➢ 姜建军，汪民主编，地下水耕耘者，中国大地出版社，2003 ➢ C.W. Fetter Jr., Applied Hydrogeology (4th Edition), 2000
础上，研究如何应用这一规律有效地利用地下水和调节控制地下水以兴利避害。（水
文地质学基础，地质出版社， 1986年（第4版） ）
➢ 水文地质学是研究地下水的科学。它研究与岩石圈、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变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利
除害，为人类服务。（水文地质学基础，地质出版社， 1995年（第5版） ）
达西定律——地下水定量计算——奠定了 水文地质学的基础
裘布依提出稳定井流公式
泰斯得出地下水非稳定井流方程
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成形时期
大致在20世纪中叶，地下水的理论和研究方法构建了较为完备的框架 此时，我国的水文地质学从前苏联引入，并逐渐形成自己的特色
发展时期
二次世界大战战后，科学技术推动生产力迅猛发展以及人口的急剧 增长 ➢ 泰斯非稳定流理论提出，对地下水资源量的认识—革命 ➢ 计算机技术的发展，在地下水模拟、规划管理等推进