水文地质学基础课程第一讲

水是人类生存不可缺少的宝贵资源，在人类生活与生产活动
中具有不可替代的重大作用。地下水是水资源的重要部分 （地球上淡水占2.53%,其中地下水占1.7%）
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二、地下水的主要功能
1、地下水是一种宝贵的资源（resources） a) 供水水源 b) 液体矿产
2、地下水是极其重要的生态环境因子 3、地下水是一种很活跃的地质营力─地壳内能量、
找水、水资源评价管理等； 采矿：矿山排水，矿坑水的疏干；

工程问题：公路铁路桥梁的选线、勘察、建设；水库、大坝的
选址；城市建设中水源地的选择，城市规划，建筑物基坑排水

环境问题：海水入侵、地面沉降、地下水污染防治、废物处置、 地质灾害勘察、设计与施工；

农田水利
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2、从水基与相邻学科的联系来看，它是一门十 分重要的专业基础课：
热量的传输者
4、地下水是（地球内部地质演变的）信息载体

1、地下水是一种宝贵的资源（resources） a)

供水水源：分布广，变化稳定，水质好不易污染。
目前，世界上陆地的一半为干旱、半干旱地区，1/3耕地， 2/3牧区水源不足。

有些阿拉伯国家进口雨水，中东长期摩擦一是石油，二是水。
20世纪80年代以来，我国城市缺水愈来愈严重，全国600个 城市，一半存在不同程度的缺水；华北、西北水资源短缺问 题更严重,1995年以来，我国开始在西北一些边远地区找水。 水资源紧缺严重制约着国民经济的可持续发展。
西北地区：500mm以下（新疆塔里木盆地50mm以下）缺水区。
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中国年降雨量分布图
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小结

地下水是地球水圈的一个组成部分，地下水与地表水、
大气水有密切的联系，不断相互转化。

由于地下水不断参与自然界的水循环，它不断地得到 补给，消耗的水量可以得到恢复——地下水是可再生 的资源。这是地下水作为长期、稳定的供水水源的保 证。
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1、地下水是一种宝贵的资源（resources）
b) 液体矿产:

地下水高含盐类或稀有元素，具工业开采价值。 如四川自贡三叠纪岩层中的卤水，每升水含盐300g之多。

医疗或健身功能的矿水(natural mineral water) 。
疗养院、天然矿泉水厂、啤酒厂等需特殊功能的水资源。

地下热能利用

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，需水量越来越大，迫切需要预测开采地下水 引起的地下水变化。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，成为水文地质学的 主要工作。
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四、为什么要开设“水基”课？
1、水文地质学在经济建设中作用重大：

强的溶剂：
某些油田及金属矿带的形成是由于地下水对化学物质的
溶解及摄取，然后迁移到适宜的部位沉淀或聚集下来， 可作为找油、找矿的标志。
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4、地下水是重要的信息载体
由于地下水是应力传递者，又在流动；地下水位、水 量、水温、水化学成分等的变化或异常可以反映地下 的许多信息，为找矿、找油、地震火山滑坡预报、地
生态环境恶化等。如河西走廊的民勤县，绿州沙漠化
过量开采地下水造成地面沉降（上海、天津）、地面塌
陷，海水入侵，地下水水质恶化等；
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3、地下水是一种很活跃的地质营力─地壳内能 量、热量、化学组分的传输者
传递应力：
水库诱发地震等（通过观测地下水动态监测预报地震）
有地下水的作用会加剧地质灾害的发生，如滑坡

深部层圈：地壳下部直到下地幔范围内的总水量为 现代海洋的 35-50 倍。地壳下部深约 15-35km 范围， 压力很大， 400OC，水以压密的气水溶液存在；地幔 物质的5-7%为水。

浅部层圈：大气圈到地壳上半部。包括大气水、地
表水、地下水及生物体水。浅层圈中水的总体积约 为13.86亿方；平铺地球表面水深约为2718m。

水文循环发生的动力─太阳辐射和重力共同作用。 水循环的作用：通过水循环水质得以净化、水量得以更新
再生。
水资源不断更新与再生，可以保证在其再生速度水平上的
永续利用─是可持续发展的保证。
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降水
蒸发
径流
陆地
入 渗
蒸发
海洋
水文循环分：大循环，小循环
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第三节 与水文循环有关的气象水文因素
一、气象因素
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第四节 我国水文循环概况
我国的水循环状况主要取决于气候特征，另外还与所处的地
理位置有关。
我国大部分地区为季风气候，一年中雨季旱季分明，降水的
时空分布很有规律。
时间上：雨季降雨量大而集中，地表径流大，不能充分运用；
干旱季节供水紧张。
空间上：由东南向西北明显减少。
东南沿海地区：1500mm以上，丰水区； 长江流域：1200mm左右，多水区； 华北地区：500—800mm，过渡区;

气温：对流层每升高100m，气温下降0.5oC;
从低纬度到高纬度温度降低。

气压：大气质量施加在地表或地表物体的压力。 湿度：大气中水分含量，绝对湿度(mm, 毫巴=100Pa)、 相对湿度(%) —绝对湿度与饱和水气含量之比。

降水：空气中水汽含量达到饱和状态时，超过饱和限度 的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。
96.5 1.74 0.013 0.0008 0.0002 0.001 1.7 0.022 100
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地球上浅部层圈水的分布 （详见P6表1-1） 海洋：96.5%，
冰川和永久积雪：1.74%。
咸水：97.47%. 淡水：2.53%, 主要是地下水：1.7%； 湖、河等：0.014%； 大气水：0.001%。 直接使用的水主要来自：湖、河与地下水。
水文学(Hydrology) 地质学(Geology)
水文地质学(Hydrogeology) 地下水动力学 水文地球化学 专门水文地质学 工程水文地质学 环境水文地质学 水文地质学基础
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五、 “水基”课的特点及学习方法

易于理解但不容易深入掌握与灵活运用；
基本概念、基本原理和基本方法（认真听讲，
质演变等的研究提供依据。
？结合你家乡的实际情况或所见所闻，分析说明地下水 的某种功能？
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三、水文地质学的发展历史
三个时期：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。

萌芽时期：由逐水而居到凿井取水的大转折 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）
地球是个天然热库──可以供热，发电等。
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2、地下水是极其重要的生态环境因子

地下水的变化会影响生态环境的天然平衡
地下水与其周围的环境相互依存，打破一个环节就会引起或
正或负的反馈（报复），打破原有生态平衡 ，会使环境发 生变化（可以有益，或有害）。有害的例子：
农业用水不当产生土壤沼泽化、盐渍化 过量开采造成地下水位下降从而引起土壤砂化、荒漠化，

地下水主要来自大气降雨的补给，因此一个地区地下
水的丰富程度主要取决于这个地区降雨量的多少。
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蒸发：水由液态变为气态进入大气的过程。
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1.3 与水文循环有关的气象水文因素
二、径流(runoff)
指降落到地面的降水在重力作用下沿地面或地下流动
的水流，是水文循环的重要环节和均衡要素。

径流分为地表径流、地下径流 用流量、径流总量、径流深度、径流系数等表示径流 大小。 流量：单位时间内通过河流某一断面的水体积，m3/s。
参考书


任天培主编，水文地质学，地质出版社
R.A. Freeze, J.A. Cherry, Ground Water ，1979
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绪
狭义：研究地下水的科学。
言
一、什么是水文地质学？
地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水。 广义：研究地下水圈的科学。 地下水圈包括地壳浅部岩石空隙中的水以及地球深部层圈中 的水。
水文地质学基础 Fundamentals of Hydrogeology
总学时: 50 讲课 32； 实验 12；习题 6
主讲：郭会荣 助课：梁杏、孙蓉琳 先修课程：地质学基础及第四纪地 质、水力学、构造地质学等
教


材
王大纯等，水文地质学基础，地质出版社，1994
水文地质学基础实验实习讲义，2001
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第二节 水循环

水循环的概念
地质循环的概念


水文循环的概念
水文循环发生的动力

水循环的作用
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第二节

水循环
地球上各层圈中的水是相互联系、相互转化的，其转化过
程称为自然界的水循环。

地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。 水文循环：发生于大气水、地表水和（岩石空隙中的）地 下水之间的水循环。
勤于思索，弄清实质）

实践性强，培养动手能力（实验课）

培养分析问题能力（习题讨论课）
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第一章 自然界的水循环 Water /hydrological cycle
地球上的水 水循环 与水文循环有关的气象水文因素
我国水文循环概况
第一节 地球上的水

地球是个富水行星，地球各层圈水的分布状况及其
存在状况差别很大。
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地球上浅部层圈水的分布
水体 大气水 体积(km3) 12900 % 0.001
地表水
海洋 冰川和永久积雪 湖泊 沼泽 河流 地下水 包气带水 饱和带水 永久冻土带固态水 合计
1338000000 24064100 176400 11470 2120 16500 23400000 300000 1385983490