水文地质学.

1张小琴FundamentalsofHydrogeoloy2教材王大纯等，水文地质学基础，地质出版社，1995。参考书任天培主编，水文地质学，地质出版社。3绪言1、什么是水文地质学？2、地下水的主要功能？3、水文地质学的发展历史？4、为什么要开设水文地质学？4一、什么是水文地质学？定义：研究地下水的科学。地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水。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%）56我国水资源的占有情况：我国是世界上最缺水的13个国家之一；我国人均水资源量：2200m3；我国人均水资源占有量仅为世界平均值的1/4。7大气降水分布图8各省人均淡水资源9二、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4、地下水是（地球内部地质演变的）信息载体101、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；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。111、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(naturalmineralwater)。疗养院、天然矿泉水厂、啤酒厂等需特殊功能的水资源。地下热能利用地球是个天然热库──可以供热，发电等。122、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，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；13西北地区荒漠化14地下水污染情况15地下水污染：1、开采漏斗2、地面沉降3、海水入侵4、水质污染163、地下水是一种很活跃的地质营力─地壳内能量、热量的传输者传递应力：水为诱发地震，地质灾害是地下水作用人工地震预报──观测地下水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。174、地下水是重要的信息载体a、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，b、地下水是强的溶剂：在地质循环和水文循环的作用下，化学组分被溶解和传递，并在适宜的部位沉淀下来。为找矿、找油、地震火山滑坡预报、地质演变等的研究提供依据。18三、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—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，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。19四、为什么要开设“水基”课？水文地质学在经济建设中作用重大：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、农田水利第一章自然界的水循环Water/hydrologicalcycle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21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。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。22地球上浅部层圈水的分布水体体积(km3)%大气水129000.001地表水海洋133800000096.5冰川和永久积雪240641001.74湖泊1764000.013沼泽114700.0008河流21200.0002地下水包气带水165000.001饱和带水234000001.7永久冻土带固态水3000000.022合计138598349010023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。24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25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。地幔中水上升形成初生水；成岩作用、变质作用、风化作用过程。26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。大循环：海洋和大陆之间的水分交换小循环：海洋或大陆内部的水分交换27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。2829降水蒸发径流入渗蒸发水文循环分：大循环，小循环陆地海洋30第三节与水文循环有关的气象水文因素一、气象因素气温：对流层每升高100m，气温下降0.5oC;从赤道到两级温度降低。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。蒸发：水由液态变为气态进入大气的过程。311.3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。32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;西北地区：500mm以下（新疆塔里木盆地50mm以下）缺水区。333435中国年降雨量分布图36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。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。