“地下水”和“水文地质学”课件.ppt

1、1-主讲：李明辉主讲：李明辉2教 材n教教 材：材：水文地质学基础水文地质学基础- -王大纯等，王大纯等，9595版版 实验讲义：实验讲义：水文地质学基础实习实验讲义水文地质学基础实习实验讲义n学时数：学时数： 5050n讲课：讲课： 3030（含机动与总结学时数）（含机动与总结学时数）n实习：实习： 10 10 （讨论、练习与作业）（讨论、练习与作业）n实验：实验： 10 10 （5 5次）次） 绪绪 言言3n 利用自然资源有两种方式：利用自然资源有两种方式：n不可再生资源：不可再生资源：如果某种资源的存量大到足以保证上百年的需要，而且在资如果某种资源的存量大到足以保证上百年的需要，而且在资

2、源耗竭以后，可以开发替代资源源耗竭以后，可以开发替代资源n 矿产资源是典型的不可再生资源矿产资源是典型的不可再生资源n可再生资源：可再生资源：如果某种资源的再生速率高于人们的消费速率，就可以保证如果某种资源的再生速率高于人们的消费速率，就可以保证永续利用。永续利用。 可再生资源是永远不会耗竭的可再生资源是永远不会耗竭的n 淡水资源的主体是可再生的淡水资源的主体是可再生的 地球上的水与水资源：再生资源4n水水自然界存在，自然属性自然界存在，自然属性n 不断循环运动不断循环运动n 良好的溶剂，重要载体良好的溶剂，重要载体n 水具有能量水具有能量n 水水人类生存、社会经济发展不可或缺，社会属性人类生

3、存、社会经济发展不可或缺，社会属性n 生命之源，是地球系统的生命之源，是地球系统的“血液血液”n 旱灾、水灾、水污染，对人类发展不协调旱灾、水灾、水污染，对人类发展不协调n 水资源可再生，但，水资源有价值（价值规律）水资源可再生，但，水资源有价值（价值规律）n 水资源管理不当，成为社会不稳定因素之一水资源管理不当，成为社会不稳定因素之一 地球上的水与水资源：地球上的水与水资源：重要性重要性5地球上的水与水资源：我国水资源概括地球上的水与水资源：我国水资源概括n中国的大气降水与水资源分带中国的大气降水与水资源分带n中国的人口密度与分省人均淡水资源中国的人口密度与分省人均淡水资源我国是世界上最缺水

4、的我国是世界上最缺水的13个国家之一个国家之一人均水资源占有量仅为世界平均值的人均水资源占有量仅为世界平均值的1/46绪绪 言言水文地质学水文地质学水文地质学是研究地下水的科学。它主要是研究地下水的分布和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。 地下水地下水埋藏于地表以下的各种形式的重力水。7n广义广义：研究：研究地下水圈地下水圈的科学。的科学。n地下水圈地下水圈包括地壳浅部岩石空隙中的水以及地包括地壳浅部岩石空隙中的水以及地球深部层圈中的水。球深部层圈中的水。 水是人类生存不可缺少的宝贵资源，在人类生水是人类生存不可缺少的

5、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下水是水资源的重要部分（地球上淡水占（地球上淡水占2.53%,其中地下水占其中地下水占1.7%）绪绪 言言8绪绪 言言地下水的功能地下水的功能1、资源2、生态环境因子3、灾害因子4、地质营力5、信息载体9 绪绪 言言a) 供水水源：供水水源：分布广泛；便于就地开采使用；水质普遍较优；动态比较稳定；供水量受气候变化影响较小等。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

6、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。我国西北缺水剪影地下水灌溉面积其它灌溉面积60%60%全国60%的耕地全部或部分使用地下水灌溉农村饮用地下水饮用其它水全国95以上的农村饮用地下水我国耕地与农村用水12b) b) 液体矿产液体矿产: :n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。n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

7、的水资源。n地下热能利用 地球是个天然热库可以供热，发电等。绪绪 言言13绪绪 言言地下水的变化会影响生态环境的天然平衡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），打破原有生态平衡引起或正或负的反馈（报复），打破原有生态平衡 ，会，会使环境发生变化（可以有益，或有害）。有害的例子：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、荒漠过量开采造成地下水位下降从而引起土壤砂化、

8、荒漠化，生态环境恶化等。如河西走廊的民勤县，绿州沙化，生态环境恶化等。如河西走廊的民勤县，绿州沙漠化漠化过量开采地下水造成地面沉降（上海、天津）、地面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；塌陷，海水入侵，地下水水质恶化等；城市防洪设施标准降低，城市防洪设施标准降低，外滩防洪挡水墙越筑越高外滩防洪挡水墙越筑越高16绪绪 言言地下水难污染，但污染后不良后果很难消除。“三废排放”；地下采矿和各种地下工程；地下水位上升、下降；地下水流迅速渗流。3、地下水是灾害因子、地下水是灾害因子17绪绪 言言n传递应力：传递应力：水为诱发地震，地质灾害是地下水为诱发地震，地

9、质灾害是地下水作用水作用n人工地震预报人工地震预报观测地下水观测地下水n地球是个天然热库地球是个天然热库在地质循环和水文循在地质循环和水文循环中传输地壳内部的能（热）量的传输者环中传输地壳内部的能（热）量的传输者185 5、地下水是重要的信息载体、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、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、地质演变等信息，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。的研究提供依据。？结

10、合你家乡的实际情况或所见所闻，分析说明地下水的？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？某种功能？绪绪 言言19传递应力：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，如滑震）有地下水的作用会加剧地质灾害的发生，如滑坡坡强的溶剂：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。集下来，可作为找油、找矿的标志。绪绪 言言

11、20绪绪 言言水文地质学的发展历史，划分为三个阶段 ：萌芽阶段（1856年以前）； 奠基阶段（195620世纪中叶） 发展时期（ 20世纪中叶至今） 21绪绪 言言萌芽时期萌芽时期：由逐水而居到凿井取水由逐水而居到凿井取水-一大转折一大转折 距今5700年，浙江余姚河姆度井； 公元前7世纪，亚美尼亚坎儿井； 公元前200年，四川自流井。 法国帕利斯，珀若，马里奥特和中国徐光启先后提出井泉的水来源与降水或与河水有联系的观点。22绪绪 言言奠基时期： 1856年，达西定律年，达西定律-地下水定量计算地下水定量计算奠奠定了水文地质学的基础定了水文地质学的基础1856年，法国水力工程师达西得到达西定律

12、；1863年，法国人裘布依提出地下水稳定井流公式1886年，奥地利的希福海默绘制地下水流网；1935年，美国人泰斯得出地下水非稳定流方程泰斯公式；上世纪30年代怀可夫与马斯卡特等进行地下水模型模拟；同时这个时期，对地下水的起源提出了一些新的看法，对矿水的利用进一步发展等。23绪绪 言言发展阶段发展阶段：二次世界大战战后，科学技术推动生产力迅猛二次世界大战战后，科学技术推动生产力迅猛发展以及人口的急剧增长发展以及人口的急剧增长，大规模开采地下水，一些水文地质现象开始受到人们注意。上世纪40年代到60年代，雅可布及汉图什发现弱透水层；60年代，托特提出越流；1954年，博尔顿发现潜水位下降过程中非

13、饱和带滞后释水现象；1956年，斯图尔曼将数值法应用与水文地质计算；60年代，华尔顿将计算机引入水文地质计算近年来，地理信息系统开始应用。24转变时期：转变时期：核心内容的转变，可持续发展观的提出核心内容的转变，可持续发展观的提出水文地质学的发展正向水文地质学的发展正向“地下水科学地下水科学”的转变的转变 趋势：趋势：水文地质工程地质水文地质工程地质05.第第1期，期，51-56，张人权等，张人权等n核心课题转移：找水水文地质学核心课题转移：找水水文地质学资源资源生态环境生态环境n视野扩展：含水层视野扩展：含水层地下水系统地下水系统水文水文- -生态环境生态环境技术技术- -社会系统。社会系统

14、。n目标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展目标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展n内容扩展：从地下水的水量为主，转向水量与水质的研究并重；从狭义内容扩展：从地下水的水量为主，转向水量与水质的研究并重；从狭义地下水，扩大到广义地下水地下水，扩大到广义地下水, ,乃至地下水圈乃至地下水圈n思路的改变：从求从成生角度，加强过程与机理研究思路的改变：从求从成生角度，加强过程与机理研究n多学科交叉渗透成为主流：地下水科学与其它自然科学以及社会科学交多学科交叉渗透成为主流：地下水科学与其它自然科学以及社会科学交叉渗透，以多学科方式研究与处理问题叉渗透，以多学科方式研究与处理问题n服务方式转变：服务

15、方式转变：方式发生了很大改变，如何使水文地质工作成果转化方式发生了很大改变，如何使水文地质工作成果转化为生产力，成为一个急需解决的重大课题为生产力，成为一个急需解决的重大课题 绪绪 言言25为什么要开设为什么要开设“水基水基”课？课？1、水文地质学在经济建设中作用重大：、水文地质学在经济建设中作用重大：l 找水、水资源评价管理找水、水资源评价管理等；等；l 采矿采矿：矿山排水，矿坑水的疏干；：矿山排水，矿坑水的疏干；l 工程问题工程问题：公路铁路桥梁的选线、勘察、建设；水库、大坝：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，建筑物基坑的选址；城市建设中水

16、源地的选择，城市规划，建筑物基坑排水排水l 环境问题环境问题：海水入侵、地面沉降、地下水污染防治、废物处：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；置、地质灾害勘察、设计与施工；l 农田水利农田水利262、从、从水基与相邻学科的联系来看，水基与相邻学科的联系来看，它是一门十它是一门十分重要的专业基础课：分重要的专业基础课：水文地质学水文地质学(Hydrogeology)地下水动力学地下水动力学水文地球化学水文地球化学 专门水文地质学专门水文地质学 工程水文地质学工程水文地质学环境水文地质学环境水文地质学水文地质学基础水文地质学基础水文学水文学(Hydrology)

17、(Hydrology)地质学地质学(Geology)(Geology) 课程内容本课主要内容本课主要内容一、水文地质学基本概念一、水文地质学基本概念 概念、名词与术语概念、名词与术语二、水文地质学基本原理二、水文地质学基本原理 地下水形成基本规律地下水形成基本规律赋存、分布、运动赋存、分布、运动三、地下水科学的分析方法三、地下水科学的分析方法 微观微观以概念为基础的分析方法以概念为基础的分析方法 宏观宏观地下水系统理论为基础的综合分析地下水系统理论为基础的综合分析四、应用分析四、应用分析概念与原理的掌握概念与原理的掌握主要参考文献n主要参考文献：主要参考文献：n水文地质学基础水文地质学基础教材后附的参考文献，教材后附的参考文献，n水文地质工程地质水文地质工程地质期刊，期刊，n中英文版中英文版“地下水地下水”和和“水文地质学水文地质学”类教类教材材n芮孝芳芮孝芳 著，水文学原理，著，水文学原理，2004.8 29“水基水基”课的特点及学习方法课的特点及学习方法n易于理解但不容易深入掌握与灵活运用；易于理解但不容易深入掌握与灵活运用；n基本概念、基本原理和基本方法（认真听讲，基本概念、基本原理和基本方法（认真听讲，勤于思索，弄清实质）勤于思索，弄清实质）n实践性强，培养动手能力（实验课）实践性强，培养动手能力（实验课）n培养分析问题能力（习题讨论课）培养分析问题能力（习题讨论课）