1水文地質學基礎--主講：李明輝FundamentalsofHydrogeoloy1水文地質學基礎--主講：李明輝Fundamentalso2教材教材：《水文地質學基礎》-王大純等，95版

實驗講義：《水文地質學基礎實習實驗講義》學時數：50講課：30（含機動與總結學時數）實習：10（討論、練習與作業(yè)）實驗：10（5次）

緒言2教材教材：《水文地質學基礎》-王大純等，95版3利用自然資源有兩種方式：不可再生資源：如果某種資源的存量大到足以保證上百年的需要，而且在資源耗竭以后，可以開發(fā)替代資源

礦產資源是典型的不可再生資源可再生資源：如果某種資源的再生速率高于人們的消費速率，就可以保證永續(xù)利用?？稍偕Y源是永遠不會耗竭的

淡水資源的主體是可再生的

地球上的水與水資源：再生資源3利用自然資源有兩種方式：地球上的水與水資源：再生資源4水——自然界存在，自然屬性

不斷循環(huán)運動良好的溶劑，重要載體水具有能量水——人類生存、社會經濟發(fā)展不可或缺，社會屬性

生命之源，是地球系統(tǒng)的“血液”旱災、水災、水污染，對人類發(fā)展不協(xié)調水資源可再生，但，水資源有價值（價值規(guī)律）水資源管理不當，成為社會不穩(wěn)定因素之一

地球上的水與水資源：重要性4水——自然界存在，自然屬性地球上的水與水資源：重要性5地球上的水與水資源：我國水資源概括中國的大氣降水與水資源分帶中國的人口密度與分省人均淡水資源我國是世界上最缺水的13個國家之一人均水資源占有量僅為世界平均值的1/45地球上的水與水資源：我國水資源概括中國的大氣降水與水資源分6緒言水文地質學水文地質學是研究地下水的科學。它主要是研究地下水的分布和形成規(guī)律，地下水的物理性質和化學成分，地下水資源及其合理利用，地下水對工程建設和礦山開采的不利影響及其防治等。

地下水埋藏于地表以下的各種形式的重力水。6緒言水文地質學水文地質學是研究地下水的科學。它主要是7廣義：研究地下水圈的科學。地下水圈包括地殼淺部巖石空隙中的水以及地球深部層圈中的水。水是人類生存不可缺少的寶貴資源，在人類生活與生產活動中具有不可替代的重大作用。地下水是水資源的重要部分（地球上淡水占2.53%,其中地下水占1.7%）緒言7緒言8緒言地下水的功能1、資源2、生態(tài)環(huán)境因子3、災害因子4、地質營力5、信息載體8緒言地下水的功能1、資源2、生態(tài)環(huán)境因子3、災害因子9

1、地下水是一種寶貴的資源（resources）緒言a)供水水源：分布廣泛；便于就地開采使用；水質普遍較優(yōu)；動態(tài)比較穩(wěn)定；供水量受氣候變化影響較小等。目前，世界上陸地的一半為干旱、半干旱地區(qū)，1/3耕地，2/3牧區(qū)水源不足。有些阿拉伯國家進口雨水，中東長期摩擦一是石油，二是水。20世紀80年代以來，我國城市缺水愈來愈嚴重，全國600個城市，一半存在不同程度的缺水；華北、西北水資源短缺問題更嚴重,1995年以來，我國開始在西北一些邊遠地區(qū)找水。水資源緊缺嚴重制約著國民經濟的可持續(xù)發(fā)展。9

我國西北缺水剪影我國西北缺水剪影60%全國60%的耕地全部或部分使用地下水灌溉95%全國95％以上的農村飲用地下水我國耕地與農村用水60%全國60%的耕地95%全國95％以上的農村飲用地下水我12b)液體礦產:地下水高含鹽類或稀有元素，具工業(yè)開采價值。如四川自貢三疊紀巖層中的鹵水，每升水含鹽300g之多。醫(yī)療或健身功能的礦水(naturalmineralwater)。療養(yǎng)院、天然礦泉水廠、啤酒廠等需特殊功能的水資源。地下熱能利用地球是個天然熱庫──可以供熱，發(fā)電等。緒言12b)液體礦產:緒言13緒言地下水的變化會影響生態(tài)環(huán)境的天然平衡地下水與其周圍的環(huán)境相互依存，打破一個環(huán)節(jié)就會引起或正或負的反饋（報復），打破原有生態(tài)平衡，會使環(huán)境發(fā)生變化（可以有益，或有害）。有害的例子：農業(yè)用水不當產生土壤沼澤化、鹽漬化過量開采造成地下水位下降從而引起土壤砂化、荒漠化，生態(tài)環(huán)境惡化等。如河西走廊的民勤縣，綠州沙漠化過量開采地下水造成地面沉降（上海、天津）、地面塌陷，海水入侵，地下水水質惡化等；2、地下水是極其重要的生態(tài)環(huán)境因子13緒言地下水的變化會影響生態(tài)環(huán)境的天然平衡2、地下水地下水利用產生的環(huán)境問題：沙化荒漠化加重地下水利用產生的環(huán)境問題：沙化荒漠化加重地下水利用產生的環(huán)境問題：上海地面沉降城市防洪設施標準降低，

外灘防洪擋水墻越筑越高地下水利用產生的環(huán)境問題：上海地面沉降城市防洪設施標準降低，16緒言地下水難污染，但污染后不良后果很難消除?！叭龔U排放”；地下采礦和各種地下工程；地下水位上升、下降；地下水流迅速滲流。3、地下水是災害因子16緒言地下水難污染，但污染后不良后果很難消除。3、地17緒言傳遞應力：水為誘發(fā)地震，地質災害是地下水作用人工地震預報──觀測地下水地球是個天然熱庫——在地質循環(huán)和水文循環(huán)中傳輸地殼內部的能（熱）量的傳輸者4、地下水是一種很活躍的地質營力─地殼內能量、熱量、化學組分的傳輸者17緒言傳遞應力：水為誘發(fā)地震，地質災害是地下水作用4185、地下水是重要的信息載體由于地下水是應力傳遞者，又在流動；地下水位、水量、水溫、水化學成分等的變化或異?？梢苑从车叵碌脑S多信息，為找礦、找油、地震火山滑坡預報、地質演變等的研究提供依據。？結合你家鄉(xiāng)的實際情況或所見所聞，分析說明地下水的某種功能？緒言185、地下水是重要的信息載體緒言19傳遞應力：水庫誘發(fā)地震等（通過觀測地下水動態(tài)監(jiān)測預報地震）有地下水的作用會加劇地質災害的發(fā)生，如滑坡強的溶劑：某些油田及金屬礦帶的形成是由于地下水對化學物質的溶解及攝取，然后遷移到適宜的部位沉淀或聚集下來，可作為找油、找礦的標志。緒言19傳遞應力：緒言20緒言水文地質學的發(fā)展歷史，劃分為三個階段：①萌芽階段（1856年以前）；

②奠基階段（1956－20世紀中葉）

③發(fā)展時期（20世紀中葉—至今）

20緒言水文地質學的發(fā)展歷史，劃分為三個階段：①萌芽21緒言萌芽時期：由逐水而居到鑿井取水----一大轉折距今5700年，浙江余姚河姆度井；公元前7世紀，亞美尼亞坎兒井；公元前200年，四川自流井。法國帕利斯，珀若，馬里奧特和中國徐光啟先后提出井泉的水來源與降水或與河水有聯(lián)系的觀點。21緒言萌芽時期：由逐水而居到鑿井取水----一大轉折22緒言奠基時期：

1856年，達西定律--地下水定量計算——奠定了水文地質學的基礎1856年，法國水力工程師達西得到達西定律；1863年，法國人裘布依提出地下水穩(wěn)定井流公式1886年，奧地利的希福海默繪制地下水流網；1935年，美國人泰斯得出地下水非穩(wěn)定流方程—泰斯公式；上世紀30年代懷可夫與馬斯卡特等進行地下水模型模擬；同時這個時期，對地下水的起源提出了一些新的看法，對礦水的利用進一步發(fā)展等。22緒言奠基時期：1856年，達西定律--地下水定量23緒言發(fā)展階段：二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)后，科學技術推動生產力迅猛發(fā)展以及人口的急劇增長，大規(guī)模開采地下水，一些水文地質現(xiàn)象開始受到人們注意。上世紀40年代到60年代，雅可布及漢圖什發(fā)現(xiàn)弱透水層；60年代，托特提出越流；1954年，博爾頓發(fā)現(xiàn)潛水位下降過程中非飽和帶滯后釋水現(xiàn)象；1956年，斯圖爾曼將數值法應用與水文地質計算；60年代，華爾頓將計算機引入水文地質計算近年來，地理信息系統(tǒng)開始應用。23緒言發(fā)展階段：二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)后，科學技術推動生產力24轉變時期：核心內容的轉變，可持續(xù)發(fā)展觀的提出水文地質學的發(fā)展正向“地下水科學”的轉變——

趨勢：《水文地質工程地質》05.第1期，51-56，張人權等核心課題轉移：找水水文地質學→資源…→生態(tài)環(huán)境…視野擴展：含水層→地下水系統(tǒng)→水文-生態(tài)環(huán)境→技術-社會系統(tǒng)。目標改變：由當前的問題轉向長期的可持續(xù)發(fā)展…內容擴展：從地下水的水量為主，轉向水量與水質的研究并重；從狹義地下水，擴大到廣義地下水,乃至地下水圈…思路的改變：從求從成生角度，加強過程與機理研究…多學科交叉滲透成為主流：地下水科學與其它自然科學以及社會科學交叉滲透，以多學科方式研究與處理問題服務方式轉變：…方式發(fā)生了很大改變，如何使水文地質工作成果轉化為生產力，成為一個急需解決的重大課題

緒言24轉變時期：核心內容的轉變，可持續(xù)發(fā)展觀的提出緒言25為什么要開設“水基”課？1、水文地質學在經濟建設中作用重大：找水、水資源評價管理等；采礦：礦山排水，礦坑水的疏干；

工程問題：公路鐵路橋梁的選線、勘察、建設；水庫、大壩的選址；城市建設中水源地的選擇，城市規(guī)劃，建筑物基坑排水

環(huán)境問題：海水入侵、地面沉降、地下水污染防治、廢物處置、地質災害勘察、設計與施工；農田水利25為什么要開設“水基”課？262、從水基與相鄰學科的聯(lián)系來看，它是一門十分重要的專業(yè)基礎課：水文地質學(Hydrogeology)地下水動力學水文地球化學專門水文地質學工程水文地質學環(huán)境水文地質學水文地質學基礎水文學(Hydrology)地質學(Geology)262、從水基與相鄰學科的聯(lián)系來看，它是一門十分重要的專業(yè)基

課程內容本課主要內容一、水文地質學基本概念

概念、名詞與術語二、水文地質學基本原理

地下水形成基本規(guī)律——賦存、分布、運動三、地下水科學的分析方法

微觀——以概念為基礎的分析方法宏觀——地下水系統(tǒng)理論為基礎的綜合分析四、應用分析——概念與原理的掌握課程內容本課主要內容主要參考文獻主要參考文獻：《水文地質學基礎》教材后附的參考文獻，《水文地質工程地質》期刊，中英文版—“地下水”和“水文地質學”類教材芮孝芳著，水文學原理，2004.8

主要參考文獻主要參考文獻：29“水基”課的特點及學習方法易于理解但不容易深入掌握與靈活運用；基本概念、基本原理和基本方法（認真聽講，勤于思索，弄清實質）實踐性強，培養(yǎng)動手能力（實驗課）培養(yǎng)分析問題能力（習題討論課）29“水基”課的特點及學習方法易于理解但不容易深入掌握與靈活30水文地質學基礎--主講：李明輝FundamentalsofHydrogeoloy1水文地質學基礎--主講：李明輝Fundamentalso31教材教材：《水文地質學基礎》-王大純等，95版

實驗講義：《水文地質學基礎實習實驗講義》學時數：50講課：30（含機動與總結學時數）實習：10（討論、練習與作業(yè)）實驗：10（5次）

緒言2教材教材：《水文地質學基礎》-王大純等，95版32利用自然資源有兩種方式：不可再生資源：如果某種資源的存量大到足以保證上百年的需要，而且在資源耗竭以后，可以開發(fā)替代資源

礦產資源是典型的不可再生資源可再生資源：如果某種資源的再生速率高于人們的消費速率，就可以保證永續(xù)利用?？稍偕Y源是永遠不會耗竭的

淡水資源的主體是可再生的

地球上的水與水資源：再生資源3利用自然資源有兩種方式：地球上的水與水資源：再生資源33水——自然界存在，自然屬性

不斷循環(huán)運動良好的溶劑，重要載體水具有能量水——人類生存、社會經濟發(fā)展不可或缺，社會屬性

生命之源，是地球系統(tǒng)的“血液”旱災、水災、水污染，對人類發(fā)展不協(xié)調水資源可再生，但，水資源有價值（價值規(guī)律）水資源管理不當，成為社會不穩(wěn)定因素之一

地球上的水與水資源：重要性4水——自然界存在，自然屬性地球上的水與水資源：重要性34地球上的水與水資源：我國水資源概括中國的大氣降水與水資源分帶中國的人口密度與分省人均淡水資源我國是世界上最缺水的13個國家之一人均水資源占有量僅為世界平均值的1/45地球上的水與水資源：我國水資源概括中國的大氣降水與水資源分35緒言水文地質學水文地質學是研究地下水的科學。它主要是研究地下水的分布和形成規(guī)律，地下水的物理性質和化學成分，地下水資源及其合理利用，地下水對工程建設和礦山開采的不利影響及其防治等。

地下水埋藏于地表以下的各種形式的重力水。6緒言水文地質學水文地質學是研究地下水的科學。它主要是36廣義：研究地下水圈的科學。地下水圈包括地殼淺部巖石空隙中的水以及地球深部層圈中的水。水是人類生存不可缺少的寶貴資源，在人類生活與生產活動中具有不可替代的重大作用。地下水是水資源的重要部分（地球上淡水占2.53%,其中地下水占1.7%）緒言7緒言37緒言地下水的功能1、資源2、生態(tài)環(huán)境因子3、災害因子4、地質營力5、信息載體8緒言地下水的功能1、資源2、生態(tài)環(huán)境因子3、災害因子38

1、地下水是一種寶貴的資源（resources）緒言a)供水水源：分布廣泛；便于就地開采使用；水質普遍較優(yōu)；動態(tài)比較穩(wěn)定；供水量受氣候變化影響較小等。目前，世界上陸地的一半為干旱、半干旱地區(qū)，1/3耕地，2/3牧區(qū)水源不足。有些阿拉伯國家進口雨水，中東長期摩擦一是石油，二是水。20世紀80年代以來，我國城市缺水愈來愈嚴重，全國600個城市，一半存在不同程度的缺水；華北、西北水資源短缺問題更嚴重,1995年以來，我國開始在西北一些邊遠地區(qū)找水。水資源緊缺嚴重制約著國民經濟的可持續(xù)發(fā)展。9

我國西北缺水剪影我國西北缺水剪影60%全國60%的耕地全部或部分使用地下水灌溉95%全國95％以上的農村飲用地下水我國耕地與農村用水60%全國60%的耕地95%全國95％以上的農村飲用地下水我41b)液體礦產:地下水高含鹽類或稀有元素，具工業(yè)開采價值。如四川自貢三疊紀巖層中的鹵水，每升水含鹽300g之多。醫(yī)療或健身功能的礦水(naturalmineralwater)。療養(yǎng)院、天然礦泉水廠、啤酒廠等需特殊功能的水資源。地下熱能利用地球是個天然熱庫──可以供熱，發(fā)電等。緒言12b)液體礦產:緒言42緒言地下水的變化會影響生態(tài)環(huán)境的天然平衡地下水與其周圍的環(huán)境相互依存，打破一個環(huán)節(jié)就會引起或正或負的反饋（報復），打破原有生態(tài)平衡，會使環(huán)境發(fā)生變化（可以有益，或有害）。有害的例子：農業(yè)用水不當產生土壤沼澤化、鹽漬化過量開采造成地下水位下降從而引起土壤砂化、荒漠化，生態(tài)環(huán)境惡化等。如河西走廊的民勤縣，綠州沙漠化過量開采地下水造成地面沉降（上海、天津）、地面塌陷，海水入侵，地下水水質惡化等；2、地下水是極其重要的生態(tài)環(huán)境因子13緒言地下水的變化會影響生態(tài)環(huán)境的天然平衡2、地下水地下水利用產生的環(huán)境問題：沙化荒漠化加重地下水利用產生的環(huán)境問題：沙化荒漠化加重地下水利用產生的環(huán)境問題：上海地面沉降城市防洪設施標準降低，

外灘防洪擋水墻越筑越高地下水利用產生的環(huán)境問題：上海地面沉降城市防洪設施標準降低，45緒言地下水難污染，但污染后不良后果很難消除?！叭龔U排放”；地下采礦和各種地下工程；地下水位上升、下降；地下水流迅速滲流。3、地下水是災害因子16緒言地下水難污染，但污染后不良后果很難消除。3、地46緒言傳遞應力：水為誘發(fā)地震，地質災害是地下水作用人工地震預報──觀測地下水地球是個天然熱庫——在地質循環(huán)和水文循環(huán)中傳輸地殼內部的能（熱）量的傳輸者4、地下水是一種很活躍的地質營力─地殼內能量、熱量、化學組分的傳輸者17緒言傳遞應力：水為誘發(fā)地震，地質災害是地下水作用4475、地下水是重要的信息載體由于地下水是應力傳遞者，又在流動；地下水位、水量、水溫、水化學成分等的變化或異常可以反映地下的許多信息，為找礦、找油、地震火山滑坡預報、地質演變等的研究提供依據。？結合你家鄉(xiāng)的實際情況或所見所聞，分析說明地下水的某種功能？緒言185、地下水是重要的信息載體緒言48傳遞應力：水庫誘發(fā)地震等（通過觀測地下水動態(tài)監(jiān)測預報地震）有地下水的作用會加劇地質災害的發(fā)生，如滑坡強的溶劑：某些油田及金屬礦帶的形成是由于地下水對化學物質的溶解及攝取，然后遷移到適宜的部位沉淀或聚集下來，可作為找油、找礦的標志。緒言19傳遞應力：緒言49緒言水文地質學的發(fā)展歷史，劃分為三個階段：①萌芽階段（1856年以前）；

②奠基階段（1956－20世紀中葉）

③發(fā)展時期（20世紀中葉—至今）

20緒言水文地質學的發(fā)展歷史，劃分為三個階段：①萌芽50緒言萌芽時期：由逐水而居到鑿井取水----一大轉折距今5700年，浙江余姚河姆度井；公元前7世紀，亞美尼亞坎兒井；公元前200年，四川自流井。法國帕利斯，珀若，馬里奧特和中國徐光啟先后提出井泉的水來源與降水或與河水有聯(lián)系的觀點。21緒言萌芽時期：由逐水而居到鑿井取水----一大轉折51緒言奠基時期：

1856年，達西定律--地下水定量計算——奠定了水文地質學的基礎1856年，法國水力工程師達西得到達西定律；1863年，法國人裘布依提出地下水穩(wěn)定井流公式1886年，奧地利的希福海默繪制地下水流網；1935年，美國人泰斯得出地下水非穩(wěn)定流方程—泰斯公式；上世紀30年代懷可夫與馬斯卡特等進行地下水模型模擬；同時這個時期，對地下水的起源提出了一些新的看法，對礦水的利用進一步發(fā)展等。22緒言奠基時期：1856年，達西定律--地下水定量52緒言發(fā)展階段：二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)后，科學技術推動生產力迅猛發(fā)展以及人口的急劇增長，大規(guī)模開采地下水，一些水文地質現(xiàn)象開始受到人們注意。上世紀40年代到60年代，雅可布及漢圖什發(fā)現(xiàn)弱透水層；60年代，托特提出越流；1954年，博爾頓發(fā)現(xiàn)潛水位下降過程中非飽和帶滯后釋水現(xiàn)象；1956年，斯圖爾曼將數值法應用與水文地質計算；60年代，華爾頓將計算機引入水文地質計算近年來，地理信息系統(tǒng)開始應用。23緒言發(fā)展階段：二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)后，科學技術推動生產力53轉變時期：核心內容的轉變，可持續(xù)發(fā)展觀的提出水文地質學的發(fā)展正向“地下水科學”的轉變——

趨勢：《水文地質工程地質》05.第1期，51-56，張人權等核心課題轉移：找水水文地質學→資源…→生態(tài)環(huán)境…視野擴展：含水層→地下水系統(tǒng)→水文-生態(tài)環(huán)境→技術-社會系統(tǒng)。目標改變：由當前的問題轉向長期的可持續(xù)發(fā)展…內容擴展：從地下水的水量為主，轉向水量與水質的研究并重；從狹義地下水，擴大到廣義地下水,乃至地下水圈…思路的改變：從求從成生角度，加強過程與機理研究…多學科交叉滲透成為主