水文地质学基础第六版绪论
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• 强的溶剂：在地质循环和水文循环中化学组分 溶解，传递到适宜的部位沉淀（沉积）：成矿 如找矿、找油、地震预报、地质演变
三、水文地质学的发展的三个阶段
1856年以前的萌芽时期，1856 年至20世纪中叶的奠 基时期，20世纪中叶至今的发展时期。
萌芽时期 远古人类由“逐水而居”到“凿井取水”。 我国发现最古老的水井是浙江余姚河姆渡井。
（2） 研究视野扩展
含水层的局部→整个含水层→地下水系统→水文系统→生 态环境系统→技术—社会系统
找水水文地质学，只关心水井周围含水层的局部——“影响半径”。 泰斯公式的应用，扩展到整个含水层。 越流概念的提出，使得包括含水层与弱透水层在内的地下水含水系统，成 为研究的基本单元。 托特的地下水流动系统理论，指出一定条件下地下水可以穿越“隔水层” 而形成统一的地下水流动系统。 英格伦提出将区域地表水和地下水整合在一起的水文系统的概念 。 人为活动对地下水造成一系列复杂的物理、化学与生态效应，形成地下水 生态系统。 人们进行地下水管理，认为地下水纯粹的自然科学技术问题，实际上，其 管理涉及人们的价值判断活动，产生了技术—社会系统。
公元前7世纪，亚美尼亚就有了坎儿井。修建坎儿井对 地下水的赋存条件有清晰的概念。
公元前约200年的我国汉代，在四川为开采卤水，在坚
硬基岩中开凿了深逾百米的自流井。
地下水的利用——坎儿井，近3000年历史
余姚河姆渡井
奠基时期
1856年，法国达西Darcy，进行了水透过砂试验，得出著 名的达西定律。
二、地下水的功能
1. 地下水是一种宝贵的资源。
供水水源：生活用水、工农业生产用水，找水； 矿产资源：地下水含有某些盐类和元素——液体矿产； 矿水：具有医疗保健作用的地下水，矿泉水； 地热资源：地下水本身不是，但它是一种载体，将深层热 带到上层。
地源热泵
2. 生态环境因子
土壤盐渍化，沼泽化，沙化，咸水入侵； 地下水位下降引起地面沉降。
1863年，法国裘布依Dupuit提出了地下水稳定井流公式。
1935年，美国泰斯(Theis)得出了地下水非稳定井流方程— —泰斯公式。
20世纪30年代起，马斯卡特(Muskat)提出用电流模拟连续 介质中地下水的运动。
20世纪中叶，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，水文地质学已经为一门成熟的学科（形成时期）。
计算水文地质，同位素水文地质，RS、GIS……
四、开发利用地下水资源的未来
国内：
1）实现地下水资源的可持续开发； 2）加强地下水资源的科学管理； 3）加强与地下水资源开发有关的环境保护；（当今世界 面临的三大问题：人口、资源、环境） 4）一些重大研究课题：
地下水过量开采的对策； 地下水污染防治； 相关的环境质量评价； 研究水资源的管理模式。
二、地下水的功能
3. 不可忽视的致灾因子
地方病：天然地下水缺乏某种人体必需元素或过量富集某 种元素而导致；
矿坑水：采矿或地下工程，地下水涌入，造成施工困难， 甚至造成事故——矿床水文地质学；
滑坡，岩崩，岩溶塌陷，基础及边坡的地质稳定问题
地面沉降
Baidu Nhomakorabea
全球地裂缝分布
美国
美国
埃塞俄比亚
沙特
墨西哥 泰国
我国大华北和华东地区地裂缝“遍地开花”,达1000余条， 造成数百亿元的经济损失。
水文地质学基础 General Hydrogeology
第1章 绪 论
一、水文地质学概念
水文地质学(Hydrogeology)是研究地下水的科学。 地下水(Groundwater)即是赋存于地面以下岩土体空 隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水—存储空间。 包气带、饱水带—存储形式。 研究内容：地下水与岩石圈、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 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。
五、水文地质学的特点及发展趋势
（1）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
初期的水文地质学实际上是找水水文地质学，只关心水井周围含 水层的局部——“影响半径”；20世纪初叶，随着取用地下水的规模增 大，发觉某一范围内可供利用的地下水的数量是有限的，探明地下水 资源成为核心课题，进入了资源水文地质学阶段。随着人类活动对包 括地下水在内的自然环境的改造异常强烈，产生了一系列生态环境问 题，水文地质学进入了生态环境水文地质学的阶段。
二、地下水的功能
2.重要的地质营力
地下水承受载荷，应力传递者，热量、化学组分的传输 者——水是良好的溶剂与润滑剂
水库诱发地震
指在原来没有或很少地震的地 方，由于水库蓄水引发的地震 称水库地震，是诱发地震的一 种类型。水库蓄水是引起岩体 中应力集中和能量释放而产生 地震的直接原因。水库地震一 般是在水库蓄水达一定时间后 发生，多分布在水库下游或水 库区，有时在大坝附近
发展阶段 二战后，出现地下水水位深降、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。人 们意识到，正确地评价、开发、管理与保护地下水资源及保护 生态环境。
水文地质学已形成了若干分支学科，其学科体系可分为： ➢ 基础学科
水文地质学基础，地下水动力学，水文地球化学 ➢ 应用学科
供水水文地质学，矿床水文地质学，农田供水水文地 质学，油田水文地质学，工程水文地质学…… ➢ 技术学科
4.活跃灵敏的生态环境因子 土壤盐渍化，沼泽化，沙化，咸水入侵； 地下水位下降引起地面沉降。
地下水利用产生的环境问题：沙化荒漠化加重
地下水利用产生的环境问题：地下水污染
5.信息载体 通过剖析地下水水位、水质变化来预报地震，寻找矿床。
• 地下水是（地球内部地质演变的）信息载体 由于是应力传递者，同时又是在流动—— 所以地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异 常可以提供埋藏在地下的许多信息。
天津市首个大规模集中 的供热地源热泵项目2013年 12月在宝坻经济开发区正式 投入使用。跟传统燃煤、燃 气供热相比，新的供热项目 综合节能可达到一半以上。
该地源热泵项目将地下 水热量提取出来并通过压缩 机升温到60℃后，通过管道 将热量传导到用户端进行制 热。
过去采用燃煤锅炉，满 足5000户家庭一年的取暖需 求，要烧一万吨煤，花费 800万元；现在采用地源热 泵系统，只需要300万元电 费，费用省了，污染物排放 少了。
三、水文地质学的发展的三个阶段
1856年以前的萌芽时期，1856 年至20世纪中叶的奠 基时期，20世纪中叶至今的发展时期。
萌芽时期 远古人类由“逐水而居”到“凿井取水”。 我国发现最古老的水井是浙江余姚河姆渡井。
（2） 研究视野扩展
含水层的局部→整个含水层→地下水系统→水文系统→生 态环境系统→技术—社会系统
找水水文地质学，只关心水井周围含水层的局部——“影响半径”。 泰斯公式的应用，扩展到整个含水层。 越流概念的提出，使得包括含水层与弱透水层在内的地下水含水系统，成 为研究的基本单元。 托特的地下水流动系统理论，指出一定条件下地下水可以穿越“隔水层” 而形成统一的地下水流动系统。 英格伦提出将区域地表水和地下水整合在一起的水文系统的概念 。 人为活动对地下水造成一系列复杂的物理、化学与生态效应，形成地下水 生态系统。 人们进行地下水管理，认为地下水纯粹的自然科学技术问题，实际上，其 管理涉及人们的价值判断活动，产生了技术—社会系统。
公元前7世纪，亚美尼亚就有了坎儿井。修建坎儿井对 地下水的赋存条件有清晰的概念。
公元前约200年的我国汉代，在四川为开采卤水，在坚
硬基岩中开凿了深逾百米的自流井。
地下水的利用——坎儿井，近3000年历史
余姚河姆渡井
奠基时期
1856年，法国达西Darcy，进行了水透过砂试验，得出著 名的达西定律。
二、地下水的功能
1. 地下水是一种宝贵的资源。
供水水源：生活用水、工农业生产用水，找水； 矿产资源：地下水含有某些盐类和元素——液体矿产； 矿水：具有医疗保健作用的地下水，矿泉水； 地热资源：地下水本身不是，但它是一种载体，将深层热 带到上层。
地源热泵
2. 生态环境因子
土壤盐渍化，沼泽化，沙化，咸水入侵； 地下水位下降引起地面沉降。
1863年，法国裘布依Dupuit提出了地下水稳定井流公式。
1935年，美国泰斯(Theis)得出了地下水非稳定井流方程— —泰斯公式。
20世纪30年代起，马斯卡特(Muskat)提出用电流模拟连续 介质中地下水的运动。
20世纪中叶，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，水文地质学已经为一门成熟的学科（形成时期）。
计算水文地质，同位素水文地质，RS、GIS……
四、开发利用地下水资源的未来
国内：
1）实现地下水资源的可持续开发； 2）加强地下水资源的科学管理； 3）加强与地下水资源开发有关的环境保护；（当今世界 面临的三大问题：人口、资源、环境） 4）一些重大研究课题：
地下水过量开采的对策； 地下水污染防治； 相关的环境质量评价； 研究水资源的管理模式。
二、地下水的功能
3. 不可忽视的致灾因子
地方病：天然地下水缺乏某种人体必需元素或过量富集某 种元素而导致；
矿坑水：采矿或地下工程，地下水涌入，造成施工困难， 甚至造成事故——矿床水文地质学；
滑坡，岩崩，岩溶塌陷，基础及边坡的地质稳定问题
地面沉降
Baidu Nhomakorabea
全球地裂缝分布
美国
美国
埃塞俄比亚
沙特
墨西哥 泰国
我国大华北和华东地区地裂缝“遍地开花”,达1000余条， 造成数百亿元的经济损失。
水文地质学基础 General Hydrogeology
第1章 绪 论
一、水文地质学概念
水文地质学(Hydrogeology)是研究地下水的科学。 地下水(Groundwater)即是赋存于地面以下岩土体空 隙（孔隙、裂隙、溶隙）中的水—存储空间。 包气带、饱水带—存储形式。 研究内容：地下水与岩石圈、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 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。
五、水文地质学的特点及发展趋势
（1）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
初期的水文地质学实际上是找水水文地质学，只关心水井周围含 水层的局部——“影响半径”；20世纪初叶，随着取用地下水的规模增 大，发觉某一范围内可供利用的地下水的数量是有限的，探明地下水 资源成为核心课题，进入了资源水文地质学阶段。随着人类活动对包 括地下水在内的自然环境的改造异常强烈，产生了一系列生态环境问 题，水文地质学进入了生态环境水文地质学的阶段。
二、地下水的功能
2.重要的地质营力
地下水承受载荷，应力传递者，热量、化学组分的传输 者——水是良好的溶剂与润滑剂
水库诱发地震
指在原来没有或很少地震的地 方，由于水库蓄水引发的地震 称水库地震，是诱发地震的一 种类型。水库蓄水是引起岩体 中应力集中和能量释放而产生 地震的直接原因。水库地震一 般是在水库蓄水达一定时间后 发生，多分布在水库下游或水 库区，有时在大坝附近
发展阶段 二战后，出现地下水水位深降、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。人 们意识到，正确地评价、开发、管理与保护地下水资源及保护 生态环境。
水文地质学已形成了若干分支学科，其学科体系可分为： ➢ 基础学科
水文地质学基础，地下水动力学，水文地球化学 ➢ 应用学科
供水水文地质学，矿床水文地质学，农田供水水文地 质学，油田水文地质学，工程水文地质学…… ➢ 技术学科
4.活跃灵敏的生态环境因子 土壤盐渍化，沼泽化，沙化，咸水入侵； 地下水位下降引起地面沉降。
地下水利用产生的环境问题：沙化荒漠化加重
地下水利用产生的环境问题：地下水污染
5.信息载体 通过剖析地下水水位、水质变化来预报地震，寻找矿床。
• 地下水是（地球内部地质演变的）信息载体 由于是应力传递者，同时又是在流动—— 所以地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异 常可以提供埋藏在地下的许多信息。
天津市首个大规模集中 的供热地源热泵项目2013年 12月在宝坻经济开发区正式 投入使用。跟传统燃煤、燃 气供热相比，新的供热项目 综合节能可达到一半以上。
该地源热泵项目将地下 水热量提取出来并通过压缩 机升温到60℃后，通过管道 将热量传导到用户端进行制 热。
过去采用燃煤锅炉，满 足5000户家庭一年的取暖需 求，要烧一万吨煤，花费 800万元；现在采用地源热 泵系统，只需要300万元电 费，费用省了，污染物排放 少了。