《水文地质学基础》绪言

1、Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地质学基础学位课程Company Logo教 材教 材：水文地质学基础-王大纯等，95版 实验讲义：水文地质学基础实验指导书学时数： 46讲课：38实验：8Company Logo绪言0.1 地球上的水与水资源0.2 地下水的功能（作用）0.3 水文地质学发展与展望0.4 水文地质学分科及其与它学科关系0.5水文地质学基础课程内容IntroductionCompany Logo0.1 地球上的水与水资源：水的分布 根据水的分布状况与存在状态，可以将地球上的水分为两大部分：浅部水分布：从大气圈到地壳上半部的范围。存在状态：有气、液、固三

2、态，以液态为主，且水以分子（H2O）形式存在。深部水分布：主要分布在地壳下部至下地幔的这一范围。存在状态：水主要以一种压密的气水溶液形式存在，而且已电离成H+、OH- ，甚至于H+、O2-。Company Logo0.1 地球上的水与水资源：量的概念地球上浅部水及所占比例水体种类亿 km3%淡水亿 km3%海洋水13.3896.5400陆地地表水0.24251.750.241769.0陆地地下水0.23701.710.108330.92陆地土壤水0.000160.0010.0001550.05大气水0.0001290.00090.0001290.04陆地生物水0.0000110.000010.

3、0000110.003总储量13.85981000.3503100Company Logo 冰冻积雪0.1 地球上的水与水资源：淡水冰川积雪地下水河湖水淡水2.5%咸水97.5%Company Logo0.1 地球上的水与水资源：再生资源利用自然资源有两种方式：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，而且在资源耗竭以后，可以开发替代资源。矿产资源是典型的不可再生资源。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，就可以保证永续利用。 可再生资源是永远不会耗竭的。 淡水资源的主体是可再生的Company Logo0.1 地球上的水与水资源：重要性水自然界存在，自然属

4、性 不断循环运动 良好的溶剂，重要载体 水具有能量 水人类生存、社会经济发展不可缺少，社会属性 生命之源，是地球系统的“血液” 旱灾、水灾、水污染，对人类发展不协调 水资源可再生，水资源有价值（价值规律） 水资源管理不当，成为社会不稳定因素之一Company Logo0.1 地球上的水与水资源：我国水资源概括中国的大气降水与水资源分带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的国家之一人均水资源占有量仅为世界平均值的1/4Company Logo800400200501200300020001600120080060040020050中国的大气降水南北变化东西变化Company Log

5、o22781139 570全国平均值全国平均值的一半全国平均值的四分之一人均淡水资源M3339460386445219820911501889414111320483603345298112501875139126683029181237545153062878254424801107409029812010我国各省人均淡水资源Company Logo0.2 地下水的功能（作用）概念：水文地质学是研究地下水的科学研究地下水与周围环境（岩石圈、生物圈、水圈、大气圈以及人类活动）相互作用时水质、水量的时空变化规律。研究如何利用上述规律兴利避害为人类服务。地下水：指赋存在地面以下岩石空隙中的水。目前

6、广义的地下水还包括岩石骨架中的水。 地下水是水资源组成部分Company Logo0.2 地下水的功能（作用）地下水的主要功能（functions）有： 1、地下水是一种宝贵的资源（resource）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Company Logo0.2.1 地下水是一种宝贵的资源a) 供水水源 优点： 分布广，动态变化小，洁净，不易污染 据报道：陆地一半为干旱、半干旱地区1/3耕地，2/3牧区水源不足城市供水不足，近来更有增加趋势 世界上，阿拉伯国家-进口雨水，中东的长期摩 擦一是石油，二是水 80年代以来，我国

7、城市缺水总体也愈来愈严重，很显然：水资源的欠缺严重制约着国民经济的可持续发展Company Logo我国西北缺水剪影Company Logo我国西北缺水剪影Company Logo60%全国60%的耕地全部或部分使用地下水灌溉95%全国95以上的农村饮用地下水我国耕地与农村用水Company Logob) 液体矿产（liquid mining） 地下水高含盐类或稀有元素，开发提炼具有工业开采价值如四川自贡，三叠纪岩层中的卤水，每升达300g之多 医疗或健身功能的矿泉水（Natural mineral water）疗养院，天然矿泉水厂，啤酒厂等寻找特殊功能的水资源 开发提取一定的能量（热能，冷能

8、）地下水地下水的露头泉井，往往具有冬暖夏凉的特点，地球浅层是常温带保温作用，起到“冬灌夏用，夏灌冬用”地球是个天然热库可以供热，供取暖等用处0.2.1 地下水是一种宝贵的资源Company Logo0.2.2 地下水是极其重要的生态环境因子地下水是影响生态与环境的重要因素之一地下水的变化往往会打破原有的生态平衡 ，使环境发生变化即可以有益，也可以是有害的有害的例子：农业用水不当的次生盐渍化、沼泽化和荒漠化，不统一开采造成河西走廓的民勤县绿州变沙漠，过 量开采地下水地面沉降（上海、天津）、海水入侵、地面塌陷、地下水污染等 地下水与其周围的环境，人、水、热是个相互依存的有着内在联系的生物生存链，打

9、破一个环节就会引起或正或负的反馈（报复）Company Logo地下水利用产生的环境问题：沙化荒漠化加重Company Logo地下水利用产生的环境问题：上海地面沉降城市防洪设施标准降低，外滩防洪挡水墙越筑越高Company Logo地下水利用产生的环境问题：地下水污染地下水污染主要分布在城区附近和地表水污染严重的地区Company Logo0.2.3 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、热量的传输者传递应力：水可诱发地震，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，地下水是传输地壳内部能（热）量的传输者Company

10、Logo0.2.4 地下水是地球内部地质演变的信息载体地下水是（地球内部地质演变的）信息载体由于是应力传递者，同时又是在流动所以地下水水位，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）：成矿如找矿、找油、地震预报、地质演变 Company Logo0.3 水文地质学的发展与趋势 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21世纪初的发展时期， 21世纪的转变时期萌芽时期：人类由逐水而居到凿井取水-人类文明一大转折奠基时期：1856年，达西定律-地下水定量计算奠定了

11、水文地质学的基础发展时期：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”的转变发展趋势坎儿井Company Logo地下水的利用坎儿井，近3000年历史地下水位主 井-廊 道竖 井灌溉农田山区-山前隔水层含 水 层Company Logo0.3 水文地质学的发展与趋势简况 趋势：核心课题转移：找水水文地质学资源水文地质学生态环境水文地质学视野扩展：含水层地下水系统水文-生态环境技术-社会系统。目标改变：由当前的

12、问题转向长期的可持续发展内容扩展：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,乃至地下水圈Company Logo0.3 水文地质学的发展与趋势简况 趋势：思路的改变：从成生角度，加强过程与机理研究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服务方式转变：方式发生了很大改变，如何使水文地质工作成果转化为生产力，成为一个急需解决的重大课题 Company Logo0.3 水文地质学的发展与趋势任务 目前任务：正确地预测在人类活动干预下地下水的变化正确地评价、开发、管理与保护地下水资源保护与地下水有关的生态环境，

13、成为当务之急正确地预测矿产开发的地下水问题，避免地下水害。Company Logo预测地下水的污染与保护措施2005年11月吉林中石化爆炸，100余吨硝基苯进入松花江，导致哈尔滨城市供水系统瘫痪4天，11月27日恢复供水,市700余万人经历了用水危机。全城380余井，成为城市供水主源，城市应急系统紧急打井（地下水）调用纯净水应急2005.11.26日污染高峰过哈尔滨城市Company Logo防范煤矿特大突水事故2005年事故特点2005年，死亡10人以上事故13起，总人数357人同期上升160%、233.6%；占总特大事故20.5%乡镇煤矿水害事故多，84.6%老空水是水害的主要水源老空透水

14、69.2%底版透水15.4%岩溶突水15.4%Company Logo0.4 水文地质学分科及与它学科关系水文地质学的分支学科 地质学与水文学交叉渗透形成的水文地质学目前已形成了若干分支学科：作为基础性的学科有：水文地质学基础 、 水文地球化学 、 地下水动力学和水文地质调查方法等。与各种专业结合形成的水文地质分支有：供水水文地质学，矿床水文地质学，古水文地质学，同位素水文地质学，环境水文地质学等。Company Logo0.4 水文地质学分科及与它学科关系与水文地质学有关的其它学科 地质学 由于地下水是赋存在地面以下岩石空隙之中的，因此，地下岩石是地下水存在的物质基础，由此应看出：地质学是水

15、文地质研究的基础。 气象学，水文学气象学研究大气降水，水文学研究地表水，水文地质学研究地下水，由于三水间存在极为密切的相互转化关系。因此，水文地质学的研究离不开气象学、水文学的研究。Company Logo0.4 水文地质学分科及其与它学科关系与水文地质学有关的其它学科 数学、水力学、流体力学 地下水是一种流体，时刻处于运动状态，因此其运动规律的研究离不开数学、水力学、流体力学。 其它新技术方法如：遥感技术（区域水文地质研究中常用），电子技术，同位素技术，GiS技术；数学地质方法，系统论，信息论，耗散结构理论。 Company Logo绪言0.1 地球上的水与水资源0.2 地下水的功能（作用）0.3 水文地质学发展与展望0.4 水文地质学分科及其与它学科关系0.5水文地质学基础课程内容IntroductionCompany Logo0.5 课程内容本课主要内容一、水