水文地质学
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绪论
一、水文地质学的研究对象： 地下水 地下水:赋存于地面以下岩石空隙中的水
水是人们赖以生存的不可缺少的宝贵资源－工农业及生活 用水
地下水同时还是复杂的生态环境系统中的一个敏感 的子系统－沼泽湿地、地下水污染、地质灾害
地下水及其赋存介质的最新利用－地下水流动理论与油气 田的形成、井水位变动与预报地震、含水介质蓄能
与地下水有关的地质灾害与地质环境问题 沼泽湿地 消失，绿州变沙漠 产生地面沉降 、裂缝 海水或咸水将入侵淡地下水 地下水源污染 突水等工程事故 地下水位变化破坏岩土体的力学平衡
地面塌陷主要发生在岩 溶水分布地区，特别是 城市地下水集中开采局 部地段较为多见。
地面沉降、塌陷
地面沉降是由于超量集中 开采地下水，造成地下水 水位的大幅度下降，含水 介质压密所至。
VISUAL MODFLOW 是在MODFLOW的基础上，开发菜单界 面和可视化功能，简化建模程序，增强人机对话能力
地下水பைடு நூலகம்拟系统GMS (Groundwater Modeling System)
是美国Brigham Young University的环境模型研究实验室和 美国军队排水工程试验工作站在综合MODFLOW、 FEMWATER、MT3DMS、RT3D、SEAM3D、MODPATH、 SEEP2D、NUFT、UTCHEM等已有地下水模型的基础上开发 的一个综合性的、用于地下水模拟的图形界面软件。由于 GMS软件具有良好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及 优良的三维可视效果,目前已成为国 际上最受欢迎的地下水模拟软件。
IGW-INTERACTIVE GROUND WATER
IGW是密西根州立大学Li Shuguang教授的研究团队把有限控 制体积法运用于地下水渗流计算，开发出IGW数值模拟软件。 该软件核心程序编制良好，且具有互动、实时、可视化分析和 监测等综合功能。该模拟系统可进行各向异性介质中地下水水 流流场及非均匀流场污染物运移的模拟计算 。该软件还在不断 的完善和发展当中，其最突出的优点就是界面十分友好，人机 对话容易。该软件还把GIS数据库嵌入程序当中，可以通过调用 GIS数据直接建模。
MODFLOW (Modular three dimensional finite difference groundwater flow model) 是由美国地质调查局 (U. S. Geological Survey) 的McDonald和Harbaugh 于80 年代开发出来的一套专门用于孔隙介质中三维有限差分地下 水流数值模拟的软件。自从它问世以来, MODFLOW 已经在 全美甚至在全世界范围内, 在科研、生产、环境保护、城乡发 展规划、水资源利用等许多行业和部门得到了广泛的应用, 成 为最为普及的地下水运动数值模拟的计算软件。
1956年，开始将数值方法用于水文地质计算，60年代计算 机出现后，复杂条件下水文地质问题的数学求解方法大量 涌现 ，出现了大量的商业模拟软件
本世纪60 年代，同位素技术开始用于解决某些水文地质问 题。随后，数学地质方法与遥感技术也开始引入水文地质 学。近年来，能够有效处理大量空间信息的计算机软件系 统 （Geographical Information System）受到水文地 质学家的注意而开始应用
的解析法
本世纪30年代起，提出电流模拟地下水，物理模拟；
本世纪中叶，有关地下水赋存、运动、补给、排泄、起源、 水化学以及水量评价等方面，已有了一套比较完整的理论 与研究方法，水文地质学已经确立为一门成熟的学科了
二次世界大战战后 ，世界各地都出现地下水水位深降、地下 水资源枯竭、地面沉降、海水与咸水入侵淡含水层、地下 水污染等问题 ，正确地评价、开发、管理与保护地下水 资源以及保护与地下水有关的生态环境，成为当务之急。 离散介质电网络模拟一度成为主要的计算手段
地裂缝
过量开采地下水使 浅层地下水位大幅 度下降后，会疏干 原有的沼泽湿地 ； 在干旱地区浅层地 下水位大幅度下降， 原有的绿洲会变成 沙漠， 还会引发地 表开裂等。
海水入侵
主要是由于大量开采 地下水以后，引起海 入回灌，造成水质损 害，减少可利用的地 下水资源。。 问题比较严重的地区 主要有辽宁的大连市、 河北的秦始岛市，山 东的青岛市、福建的 厦门市以及广西的北 海等。
地下工程涌（突）水
宜万铁路野三关隧道突水
滑坡
由于降雨等原 因，引起岸坡 地下水位上升， 从而导致滑坡、 水库诱发地震 等。
深基坑排水
二、水文地质学的发展
1856 达西试验—达西定律，达西定律提供了地下水定量计 算的依据，奠定了作为学科分支的水文地质学的基础；
1863 年裘布依提出地下水稳定井流公式； 1935 年美国人泰斯提出地下水非稳定井流公式； 以上时期地下水计算采用的是只能求解简单条件下地下水流
地下工程渗漏水问题
地下采矿或进行各种地下工程（隧洞，地下厂房）时，地下 水的涌入常使施工困难，成本增高，甚至造成毁灭性事故。
地下工程渗漏水是严重的病害，是工程隐患， 危害极大。目前我国隧道与地下工程渗漏 较普遍，据统计约有三分之一的隧道存在 渗漏。京津沪已建成的地铁工程也存在不 同程度的渗漏。隧道与地下工程的渗漏问 题不仅影响使用，而且治理渗漏的费用也 很大。有的在建设之中就发生渗漏，造成 的后果比较严重。如建设期间的隧道突水 问题。
MODFLOW 的一个显著特点就是它采用了模块化结构 (Modular Structure) , 包括一个主程序(Main Program ) 和 若干个相对独立的子程序包(Package)。每个子程序中有数个 模块(Modu le) , 每个模块用以完成数值模拟的一部分。例如 “河流子程序包”用来模拟河流对含水层的影响; “井流子程序 包”用来模拟抽水井和注水井对含水层的影响;用来模拟抽水引 起地面沉降的子程序包;用来模拟水平流动障碍的子程序包;溶 质运移子程序包等。用户可以根据实际工作需要选用其中某些 相关的子程序包对地下水进行数值模拟
一、水文地质学的研究对象： 地下水 地下水:赋存于地面以下岩石空隙中的水
水是人们赖以生存的不可缺少的宝贵资源－工农业及生活 用水
地下水同时还是复杂的生态环境系统中的一个敏感 的子系统－沼泽湿地、地下水污染、地质灾害
地下水及其赋存介质的最新利用－地下水流动理论与油气 田的形成、井水位变动与预报地震、含水介质蓄能
与地下水有关的地质灾害与地质环境问题 沼泽湿地 消失，绿州变沙漠 产生地面沉降 、裂缝 海水或咸水将入侵淡地下水 地下水源污染 突水等工程事故 地下水位变化破坏岩土体的力学平衡
地面塌陷主要发生在岩 溶水分布地区，特别是 城市地下水集中开采局 部地段较为多见。
地面沉降、塌陷
地面沉降是由于超量集中 开采地下水，造成地下水 水位的大幅度下降，含水 介质压密所至。
VISUAL MODFLOW 是在MODFLOW的基础上，开发菜单界 面和可视化功能，简化建模程序，增强人机对话能力
地下水பைடு நூலகம்拟系统GMS (Groundwater Modeling System)
是美国Brigham Young University的环境模型研究实验室和 美国军队排水工程试验工作站在综合MODFLOW、 FEMWATER、MT3DMS、RT3D、SEAM3D、MODPATH、 SEEP2D、NUFT、UTCHEM等已有地下水模型的基础上开发 的一个综合性的、用于地下水模拟的图形界面软件。由于 GMS软件具有良好的使用界面,强大的前处理、后处理功能及 优良的三维可视效果,目前已成为国 际上最受欢迎的地下水模拟软件。
IGW-INTERACTIVE GROUND WATER
IGW是密西根州立大学Li Shuguang教授的研究团队把有限控 制体积法运用于地下水渗流计算，开发出IGW数值模拟软件。 该软件核心程序编制良好，且具有互动、实时、可视化分析和 监测等综合功能。该模拟系统可进行各向异性介质中地下水水 流流场及非均匀流场污染物运移的模拟计算 。该软件还在不断 的完善和发展当中，其最突出的优点就是界面十分友好，人机 对话容易。该软件还把GIS数据库嵌入程序当中，可以通过调用 GIS数据直接建模。
MODFLOW (Modular three dimensional finite difference groundwater flow model) 是由美国地质调查局 (U. S. Geological Survey) 的McDonald和Harbaugh 于80 年代开发出来的一套专门用于孔隙介质中三维有限差分地下 水流数值模拟的软件。自从它问世以来, MODFLOW 已经在 全美甚至在全世界范围内, 在科研、生产、环境保护、城乡发 展规划、水资源利用等许多行业和部门得到了广泛的应用, 成 为最为普及的地下水运动数值模拟的计算软件。
1956年，开始将数值方法用于水文地质计算，60年代计算 机出现后，复杂条件下水文地质问题的数学求解方法大量 涌现 ，出现了大量的商业模拟软件
本世纪60 年代，同位素技术开始用于解决某些水文地质问 题。随后，数学地质方法与遥感技术也开始引入水文地质 学。近年来，能够有效处理大量空间信息的计算机软件系 统 （Geographical Information System）受到水文地 质学家的注意而开始应用
的解析法
本世纪30年代起，提出电流模拟地下水，物理模拟；
本世纪中叶，有关地下水赋存、运动、补给、排泄、起源、 水化学以及水量评价等方面，已有了一套比较完整的理论 与研究方法，水文地质学已经确立为一门成熟的学科了
二次世界大战战后 ，世界各地都出现地下水水位深降、地下 水资源枯竭、地面沉降、海水与咸水入侵淡含水层、地下 水污染等问题 ，正确地评价、开发、管理与保护地下水 资源以及保护与地下水有关的生态环境，成为当务之急。 离散介质电网络模拟一度成为主要的计算手段
地裂缝
过量开采地下水使 浅层地下水位大幅 度下降后，会疏干 原有的沼泽湿地 ； 在干旱地区浅层地 下水位大幅度下降， 原有的绿洲会变成 沙漠， 还会引发地 表开裂等。
海水入侵
主要是由于大量开采 地下水以后，引起海 入回灌，造成水质损 害，减少可利用的地 下水资源。。 问题比较严重的地区 主要有辽宁的大连市、 河北的秦始岛市，山 东的青岛市、福建的 厦门市以及广西的北 海等。
地下工程涌（突）水
宜万铁路野三关隧道突水
滑坡
由于降雨等原 因，引起岸坡 地下水位上升， 从而导致滑坡、 水库诱发地震 等。
深基坑排水
二、水文地质学的发展
1856 达西试验—达西定律，达西定律提供了地下水定量计 算的依据，奠定了作为学科分支的水文地质学的基础；
1863 年裘布依提出地下水稳定井流公式； 1935 年美国人泰斯提出地下水非稳定井流公式； 以上时期地下水计算采用的是只能求解简单条件下地下水流
地下工程渗漏水问题
地下采矿或进行各种地下工程（隧洞，地下厂房）时，地下 水的涌入常使施工困难，成本增高，甚至造成毁灭性事故。
地下工程渗漏水是严重的病害，是工程隐患， 危害极大。目前我国隧道与地下工程渗漏 较普遍，据统计约有三分之一的隧道存在 渗漏。京津沪已建成的地铁工程也存在不 同程度的渗漏。隧道与地下工程的渗漏问 题不仅影响使用，而且治理渗漏的费用也 很大。有的在建设之中就发生渗漏，造成 的后果比较严重。如建设期间的隧道突水 问题。
MODFLOW 的一个显著特点就是它采用了模块化结构 (Modular Structure) , 包括一个主程序(Main Program ) 和 若干个相对独立的子程序包(Package)。每个子程序中有数个 模块(Modu le) , 每个模块用以完成数值模拟的一部分。例如 “河流子程序包”用来模拟河流对含水层的影响; “井流子程序 包”用来模拟抽水井和注水井对含水层的影响;用来模拟抽水引 起地面沉降的子程序包;用来模拟水平流动障碍的子程序包;溶 质运移子程序包等。用户可以根据实际工作需要选用其中某些 相关的子程序包对地下水进行数值模拟