水文地质学绪论

通过观测地下水动态监测预报地震
地下水的作用会加剧地质灾害的发生，如滑坡
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，同时又在流动—— 地球是个天然热库——在地质循环和水文循环中传输地壳内 部的能（热）量的传输者，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

岩溶塌陷
海水入侵
沿海地区海水入侵问 题，在辽宁的大连、山东 的莱州、龙口、烟台和青 岛以及广西的北海等地开 展了详细的勘查研究。 在治理对策方面，提 出了调整开采量、人工回 灌、设置隔水帷幕等措施， 除了调整滨海含水层地下 水的开采量外，其它治理 措施在国内付诸实践的并 不多见。

天
津 市 地 面 沉 降
四个时期：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，21世纪的转变时期。

萌芽时期：由逐水而居到凿井取水——大转折
坎儿井
奠基时期：1856年，达西定律出现，标志可进行地下水渗流的定 量计算（奠定了水文地质学的基础）

发展阶段：二次世界大战后，科学技术推动生产迅猛发展及人口 急剧增长
水文地质学的研究对象
地下水：埋藏和运动于地表以下不同深度的土层和岩石
空隙中的水（地表以下约10Km范围）。
地下水的功能主要包括：资源、生态环境因子、灾害因
子、地质营力与信息载体。
地下水是一种很活跃的地质营力 地下水是一种很活跃的地质营力 ——地壳内能量、热量及化学组分的传输者

传递应力

水库诱发地震等

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 转变时期：核心内容的转变，可持续发展观的提出 水文地质学的发展正向“地下水科学”的转变—— 发展趋势
地下水的利用——坎儿井，近3000年历史
研究历史
远 古 研 究 河母渡井 5700年 卓筒井
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）： 这一结果（和信息）可以指导找矿、找油，或研究地震 和地质演变
（1）水文地质学的概念
水文地质学是一门研究地下水的科学。研究地下水的 形成、分布、埋藏和运动规律，研究地下水与自然界水 体间的相互关系，及地下水的物理性质、化学成分、气 体成分和水量等内容；同时还研究如何合理开发利用地 下水，以及如何有效地防治和消除地下水的危害。

水文学研究内容
水汽输送
气流运动
蒸发
降水
蒸 发
降水
植物蒸腾
湖
下 渗
地表径流
地下径流
海洋
研究存在于大气层中、地球表面和地壳内部各种形态 水在水量和水质上的运动、变化、分布，以及与环境及人 类活动之间相互的联系和作用
地质学研究内容
主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、 各圈层间的相互作用和演变历史。

（3）水文地质学科分类

水文地质学基础 水文地球化学 地下水动力学 专门水文地质学 工程水文地质专题


相关学科：
水文学、水力学、地质学、构造地质学、地貌学
等。
林学钰,<现代水文地质学>
（3）水文地质学的学科分类

水文地质学是从寻找和利用地下水源开始发展的，围绕实 际应用，逐渐开展了理论研究。目前已形成了一系列分支。 地下水动力学是研究地下水的运动规律，探讨地下水量、 水质和温度传输的计算方法，进行水文地质定量模拟。这 是水文地质学的重要基础。 水文地球化学是水文地质学的另一个重要基础。研究各种 元素在地下水中的迁移和富集规律，利用这些规律探讨地 下水的形成和起源、地下水污染形成的机制和污染物在地 下水中的迁移和变化、地下水与矿产形成和分布的关系， 寻找金属矿床、放射性矿床、石油和天然气，研究矿水的 形成和分布等。
教 材 及 参 考 书 目
教学目的
《水文地质学》是工程地质、水文地质、土木工程和建筑工程
（岩土工程方向）等与地下水有关的专业必修课；
通过课程学习，能够使大家系统掌握水文地质学中的基本概念
和基本理论，初步掌握评述具体工程问题的水文地质条件、并进行
水文地质分析、计算的基本技能，为学习后继的专业课程及今后的 工作打下基础。
现代研究

地下水的形成和分布与地质环境有密切联系。
水文地质学以地质学为基础，同时又与岩石学、构造地 质学、地史学、地貌学、第四纪地质学、地球化学等学科 关系密切。工程地质学是与水文地质学是同时相应发展起 来的，因此两者有不少内容相互交叉。

地下水积极参与水文循环，一个地区水循环的强度与频 率，往往决定着地下水的补给状况。因此，水文地质学与 水文学、气象学、气候学有密切关系，水文学的许多方法 也可应用于水文地质学。地下水运动的研究，是以水力学、 流体力学理论为基础的，并应用各种数学方法和计算技术。

采矿用水
地下水 用途
农业用水
公共用水
新观点：Virtual Water Trade（世界水贸易）
供水工程
浙江余姚河姆渡古文化
自贡盐井
新疆 吐鲁 番坎 儿井
中 国 汉 代 凿 龙 首 渠
抗旱涝工程
抗旱涝工程
从2009年开始，云南已经遭遇三年连旱。严重干旱已经造成云南 235万亩农作物受旱，144.1万人、82.7万头大牲畜饮水困难，其中昆 明约有48万人、23万头大牲畜饮水困难、30条河道断流、89座水库干 涸、95万机电井出水不足。 滇南的红河哈尼族彝族自治州蓄水总量目前仅约3.7亿立方米，占计 划蓄水量的51.13%，全州农作物受旱面积超过100万亩，因旱直接经 济损失达5.93亿元。
天坑
The answer is:
水文地质
与
工程地质、岩土工程 密不可分！


Question 2：水文地质是什么？
Question 3：如何应用水文地质理 论分析问题？

Question 4：
Question 5：
？
？
0. 绪


言
（1）水文地质学的概念、研究内容 （2）水文地质学的发展简史 （3）水文地质学的学科分类 （4）水文地质学的发展趋势
供水水文地质学是为了确定供水水源而寻找地下水，通 过勘察，查明含水层的分布规律、埋藏条件，进行水质与 水量评价。合理开发利用并保护地下水资源，按含水系统 进行科学管理。

矿床水文地质学是研究采矿时地下水涌入矿坑的条件，预 测矿坑涌水量以及其他与采矿有关的水文地质问题。 农业水文地质学的内容主要包括两方面，一方面为农田提 供灌溉水源进行水文地质研究；另一方面为沼泽地和盐碱 地的土壤改良，防治次生土壤盐碱化等问题进行水文地质 论证。
其次，能够运用所学知识，对与地下水有关的水文地质、工程
地质、环境地质问题进行分析的基本方法和技能。 课程安排：总课时40（学分2.5），讲课 36 + 实验4 先修课程：数学、化学等数理基础课程，以及地质学基础、地貌与第 四纪地质学、水力学、构造地质学、岩石学等。
课程要求
课堂要求 1. 按时上、下课，不迟到，不早退 2. 认真听讲、做好笔记 课后要求 1. 课前预习、课后复习 2. 认真做好作业
古雅典－坎尔井 1509－1589普莱西（B.Palissy)-井泉与河水
1608－1680帕劳尔特(P.Perrault) 马里奥特(Mariotte)(1602-1684)－井泉与大气降水的关系 裘布依（J. Dupuit) 达西(Henry Darcy) 地下水起源、运动、水质、水量 1856-地下水定量计算 1863－地下水稳定流理论 莱恩（A.C.Lane)&戈登（W.C.Gordon) 鸠斯(E. Suess) 1902－地下水起源－岩浆起源 1908－地下水起源－埋藏水 1907－1919－水汽冷凝（列别捷夫A. ф.лебедев ） 1912凯尔哈克（K.Keihack)—地下水和泉分类 1923迈因策尔（O.E.Meinzer)－总结美国地下水描述 1930－潜水化学分带（伊里因B.C. илЬин) 伊格纳托维奇（H.K. игнатοвич ）－自流盆地水化学分带 奥弗琴尼科夫（A.M. Οвчинников )－水文地球化学 近代研究1935－泰斯（C.V.Theis)热传导理论－地下水向井的非稳定流 1940‘-1960’－雅可比(C.E.Jacob)与汉什图(M.S.Hantush)－承压含水层越流现象 1960‘－华尔顿(W.C.Walton)计算机数值模拟

向家坝水电站
地热开发利用工程
邦腊掌大滚锅
向家坝电站 坝顶高程线
大峡谷 温泉
深埋隧道、矿井等地下工程涌突水
地基工程中的地下水
2008-6-17，连天暴雨后，重庆 市内环高速上界立交高管处外，一 片汪洋。高速路除防护栏等在水面 上画出一条条优美弧线外，数百米 长的一段路已藏身水底。过往车辆 在“湖”两端排出两道长线。

水文地质学是一门年青的科学，来源于地质学，直到 二十世纪初，由于近代自然科学的发展，促使水文地质 学向前发展为一门多分支的综合性科学。水文地质学在 中国的发展也就是五十来年，最初在中国武汉的中国地 质大学、西安的长安大学、长春的吉林大学、华北大学， 成都地质学院等五所高校中有此学科。

（2）水文地质学的发展简史
成 绩
1. 形式：闭卷考试 2. 成绩：考试 50%+作业 40% +出勤 10%
Question 1：为何开设水文地质课程？
《工程水文地质学》在岩土工程、工程勘察专业中是 一门以地下水（主要是重力水）为研究对象的专业基础课 程。它主要研究地下水的赋存与运动的规律，地下水的物 理性质、化学成分，供排水工程中对地下水的定量计算， 提供评价岩土的工程地质条件及论证工程措施中所需要的 水文地质方面的依据。

地下水污染
0.5年
1年
5年
沼泽化与盐渍化
地裂缝
肃宁
沧州市深层水位降落漏斗
1972 1972-1975 1975-1980
1980-1995
沧州 9.21
黄骅
1995-2000
48.66
69.99
90.41 95.69
地 面 沉 降
地下水动力学课程组
在我国无论是在北方还是在南方，对岩溶塌陷都进行了深入的研究，对岩溶 塌陷的类型、特征、形成条件与形成机制进行了系统的分析和总结，提出了具 体的防治措施，个别研究者还对岩溶塌陷的预测进行了尝试性研究。
教学目的：


（1）掌握水文地质学的研Fra Baidu bibliotek对象、内容；
（2）掌握地下水的作用； （3）了解水文地质学科发展现状 （4）了解水文地质与工程地质的关系
（1）水文地质学的概念 ——Hydrogeoloy

水文学+地质科学
水文学(hydrology) 是地球物理学和自然地理学的分 支学科。研究存在于大气层中、地球表面和地壳内部各种 形态水在水量和水质上的运动、变化、分布，以及与环境 及人类活动之间相互的联系和作用 地质学(geology) ：地质学是对地球的起源、历史和 结构进行研究的学科。主要研究地球的物质组成、内部构 造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史。在现阶 段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对 象，并涉及水圈、大气圈、生物圈。

大量的地下水冒出地面涌入真武山 隧道中，冲出两米多高

2011-7-3“欢迎到成都来看海”
山区地质灾害： 崩、滑、流
地下水开发引起的环境问题

70年代以来，由于城市的迅速发展，城市供水量的日益 增加，因过量开采地下水产生的环境地质问题(或负环境效 应、或地质灾害 ) ，如水量枯竭 ( 表现为地下水位持续下降、 大泉流量日减等 ) ，地面变形 ( 如地面沉降、岩溶塌陷、地 裂缝等)、水质恶化(如海水入侵等)以及生态环境恶化等， 引起人们广泛的重视，促进了水文地质学的发展，成为环 境水文地质工作中的重要内容。
地热是一种新的能源，如何利用由地下热水或热蒸汽携至 地表的地热能，用来取暖、温室栽培或地热发电等，以及地下 热水的形成、分布规律，以及勘察与开发方法等，是水文地热 学的研究内容（地源热泵和地温空调）。
水文地质学
（工程水文地质学）
教材与参考书



水文地质学（工程地质专业）
任天培




水文地质学基础 王大纯 等 地质出版社 地下水动力学 陈崇希等 中国地质大学出版社 水文地球化学 沈照理 地质出版社 专门水文地质学 房佩贤 地质出版社 地下水流数值模拟 陈崇希 地质出版社 水文地质手册 工程地质及水文地质 戚筠俊 中国水利水电出版社 工程渗流力学及应用 苑莲菊等 中国建材工业出版社