现代水文地质学课件
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2024版水文地质学基础ppt课件
水文地质学基础ppt课件CONTENTS•水文地质学概述•岩石中水存在形式与性质•地下水流动系统与补给排泄条件•孔隙裂隙岩溶发育规律及其对渗透性影响•不同类型含水层特征及其富水性评价水文地质学概述01水文地质学定义与研究对象水文地质学定义研究地下水分布、运动、形成、变化及其与周围环境相互关系的科学。
研究对象以地下水为主要研究对象，同时涉及地表水与地下水的相互作用。
水文地质学发展历史及现状发展历史从19世纪中叶开始形成，经历了描述性、定量化和系统性三个阶段。
现状当前水文地质学已发展为一门综合性学科，广泛应用于水资源评价、环境保护、工程建设等领域。
水文地质学与其他学科关系与地质学的关系地质学为水文地质学提供基础理论和研究方法，水文地质学则是地质学的一个分支，专注于研究水与岩石圈的相互作用。
与水文学的关系水文学与水文地质学都研究水的循环和分布，但水文学更侧重于地表水的研究，而水文地质学则更关注地下水。
与环境科学的关系环境科学为水文地质学提供了宏观的研究视角和综合分析方法，水文地质学则为环境科学提供关于地下水环境的基础数据和理论支撑。
岩石中水存在形式与性质02岩石中水存在形式吸附水附着在岩石颗粒表面或矿物晶体内部的水分子，受固体表面吸附力作用。
毛细水存在于岩石毛细孔隙中的地下水，受毛细力作用上升。
重力水在岩石大孔隙或裂隙中，受重力作用自由运动的水。
岩石中水物理化学性质溶解性水能溶解多种物质，形成水溶液，改变水的化学性质。
密度与温度水的密度随温度变化，4°C时密度最大，具有热传导性。
粘滞性水的粘滞性随温度降低而增大，影响地下水的流动。
表面张力水的表面张力使水滴呈球形，影响毛细水的上升高度。
岩石中水运动规律达西定律描述水在孔隙介质中的渗流速度与水力梯度成正比的关系。
渗流基本方程描述非饱和带与饱和带地下水流运动的偏微分方程。
地下水流系统由补给区、径流区和排泄区组成的统一整体，具有层次性。
地下水资源评价根据水文地质条件、开采技术经济条件等，对地下水资源数量和质量进行评价。
水文地质学基础共40页PPT课件
某地潜水等水位线图（平面）
河
河
流
流
由于潜水在重力作用下由高处向低处流动，一般情况下，潜水面不水平，是一个向排泄区微微倾斜的曲面 。 该曲面往往与地表面一致，但起伏比较平缓 。 潜水面首先受地表水文网密度和切割深度的控制。 在地形切割强烈地区，地下水补给河水，潜水面向河道倾斜；在河流的下游，河床往往高于地面，河水位高于潜水位，河水补给潜水，则潜水面向河流外侧倾斜。 潜水面形状还受含水层岩性及过水断面大小影响 含水介质透水性越强，其中潜水水面越缓；介质透水性越差，潜水面越陡。在均质的介质中，当潜水流经较大的过水断面时，其水力坡度变缓。
3.3 地下水分类
孔隙水
裂隙水
岩溶水
包气带
上层滞水
上层滞水
上层滞水
潜水
孔隙潜水
裂隙潜水
岩溶潜水
承压水
孔隙承压水
裂隙承压水
岩溶承压水
上层滞水(a) 、潜水(b)、承压水(c)
a
b
c
一、潜水与潜水含水层概念 潜水：饱水带中第一个具有自由表面的稳定含水层中的水。 自由表面—没有隔水顶板或只有局部隔水顶板，与大气直接相通，除大气压强外不受其它任何附加压强。 稳定—具有一定的空间连续性（范围），以与上层滞水区分。 潜水含水层：赋存潜水的岩层。 建筑房屋时的基坑排水，大堤堤角处的散浸渗漏（潜水）
3.1 包气带与饱水带
3.2 含水层 隔水层 弱透水层
一、基本概念 饱水岩层中，根据岩层给水与透水能力而进行的划分： 含水层（Aquifer）： 是能够透过并给出相当数量水的岩层—各类砂土，砂岩等 隔水层（Aquifuge)： 不能透过与给出水或透过与给出的水量微不足道的岩层——裂隙不发育的基岩、页岩、板岩、粘土（致密） 弱透水层（Aquitard）： 渗透性很差，给出的水量微不足道，但在较大水力梯度作用下，具有一定的透水能力的岩层——各种粘土，泥质粉砂岩、砂质页岩
2024版《水文地质学基础》ppt课件
受地形、地貌、岩性、构造、气候等因素控制，不同地区地下水的分布和富集 程度有很大差异。
地下水循环过程及补给排泄关系
地下水的循环过程
大气降水、地表水、土壤水等通过入渗、径流等方式转化为地下水，地下水再通过 蒸发、泉流、人工开采等方式排泄到大气或地表。
地下水的补给与排泄关系
地下水的补给来源主要有大气降水、地表水和凝结水等，排泄方式主要有泉流、蒸 发和人工开Байду номын сангаас等。在天然条件下，地下水的补给和排泄处于动态平衡状态。
研究人类活动（如开采、灌溉、排水等）对地下水运动的影响，通过数
值模拟预测和评价其可能产生的后果。
03
地下水污染运移模拟
针对地下水污染问题，建立污染物运移的数学模型，通过数值模拟预测
污染物的扩散范围、速度和浓度变化，为污染治理提供依据。
水文地质勘察方法与
06
技术手段
水文地质勘察任务和内容
查明区域水文地质条件，包括地形地 貌、气候、水文、植被等自然地理条 件及地质构造、地层岩性、地下水分 布与埋藏条件等地质状况。
改变地下水流场
工程建设可能改变地下水的补给、 径流和排泄条件，导致地下水位 下降或上升，影响地下水动态平 衡。
破坏含水层结构
工程开挖、填筑等活动可能破坏含 水层的连续性，导致地下水渗流路 径改变，影响地下水的赋存状态。
引起地面沉降
抽取地下水或工程降水等行为可能 导致土层压密，引发地面沉降，对 地面建筑和基础设施造成威胁。
开发利用现状
全球范围内，地下水资源开发利用程 度不断提高，但存在过度开采、污染 等问题。
前景展望
随着科技进步和环保意识提高，未来 地下水资源开发利用将更加注重可持 续性，采用先进技术和管理手段，实 现资源的高效利用和环境保护。
地下水循环过程及补给排泄关系
地下水的循环过程
大气降水、地表水、土壤水等通过入渗、径流等方式转化为地下水，地下水再通过 蒸发、泉流、人工开采等方式排泄到大气或地表。
地下水的补给与排泄关系
地下水的补给来源主要有大气降水、地表水和凝结水等，排泄方式主要有泉流、蒸 发和人工开Байду номын сангаас等。在天然条件下，地下水的补给和排泄处于动态平衡状态。
研究人类活动（如开采、灌溉、排水等）对地下水运动的影响，通过数
值模拟预测和评价其可能产生的后果。
03
地下水污染运移模拟
针对地下水污染问题，建立污染物运移的数学模型，通过数值模拟预测
污染物的扩散范围、速度和浓度变化，为污染治理提供依据。
水文地质勘察方法与
06
技术手段
水文地质勘察任务和内容
查明区域水文地质条件，包括地形地 貌、气候、水文、植被等自然地理条 件及地质构造、地层岩性、地下水分 布与埋藏条件等地质状况。
改变地下水流场
工程建设可能改变地下水的补给、 径流和排泄条件，导致地下水位 下降或上升，影响地下水动态平 衡。
破坏含水层结构
工程开挖、填筑等活动可能破坏含 水层的连续性，导致地下水渗流路 径改变，影响地下水的赋存状态。
引起地面沉降
抽取地下水或工程降水等行为可能 导致土层压密，引发地面沉降，对 地面建筑和基础设施造成威胁。
开发利用现状
全球范围内，地下水资源开发利用程 度不断提高，但存在过度开采、污染 等问题。
前景展望
随着科技进步和环保意识提高，未来 地下水资源开发利用将更加注重可持 续性，采用先进技术和管理手段，实 现资源的高效利用和环境保护。
《水文地质学》PPT课件
承压水初见水位（H1）
承压水位（测压水位）(H2) ➢承压水位埋深（H）
承压水（层间水）主要特点
特点： • a、有稳定的隔水顶板和底板，没有自由水
面，水体承受静水压力； • b、与外界联系较差，水位、水量、水质等
2、有关空隙的几个基本概念
孔隙：组成松散岩石的颗粒或颗粒集合体之间的空隙； 裂隙：应力作用下坚硬岩石破裂变形产生的。可分为成岩裂隙、
构造裂隙和风化裂隙； 溶孔（洞）：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞； 孔隙度φ：某一体积V岩石中孔隙体积Vn所占的比例
φ = Vn / V 裂隙率Kr ：裂隙体积Vr与包括裂隙在内的岩石体积V的比值
径流与大气圈地表水的联系潜水与大气圈地表水联系密切积极参与水循环动态变化显著与大气圈地表水的联系较弱动态较稳定精选ppt55潜水潜水承压水层间水承压水层间水等水位等水位潜水等水位线表示了潜潜水等水位线表示了潜水面及含水层顶面水面及含水层顶面承压水等侧压水位面是承压水等侧压水位面是一个虚构的面钻孔打一个虚构的面钻孔打到该高度上取不到水到该高度上取不到水必须打到含水层顶面才必须打到含水层顶面才能见到水能见到水对水量对水量增减的增减的反映反映补给和排泄时主要表补给和排泄时主要表现为潜水位和含水层厚现为潜水位和含水层厚度的变化度的变化厚度变化不明显主要厚度变化不明显主要表现为侧压水位变化表现为侧压水位变化资源补资源补潜水积极参与水循环资潜水积极参与水循环资源易恢复补充但由于受源易恢复补充但由于受气候影响大含水层厚度气候影响大含水层厚度有限资源缺乏多年调节有限资源缺乏多年调节不易恢复补充但含不易恢复补充但含水层厚度一般较大往水层厚度一般较大往往具有良好的多年调节往具有良好的多年调节精选ppt56本章完精选ppt57已知一个钻孔已知一个钻孔aa井底含水层的深度为井底含水层的深度为960960米
《水文地质学第章》PPT课件
t
2、泰斯公式的导出： 根据上述假定条件，建立数学模型：
* H
t
T
2H r 2
1 r
H r
Ht0 H0
Hr H0
lim r H Q
r 0 r 2T
t＞0 r ＞0 t = 0 r ＞0 t＞0 r ∞ t＞0
求解上述数学模型的思路：先将二阶偏微分方程变换为只
§8-7 地下水非稳定井流公式
一、承压水完整井非稳定流公式---泰斯公式 1、泰斯公式的假定条件：
（1）单井位于含水层中央，井径无限小，定流量抽水 （如下图示）；
（2）含水层均质、等厚、各向同性，水平埋藏且无限延伸； （3）无垂向水量交换，无侧向补给； （4）渗流符合达西定律； （5）抽水前水头面水平，水头为H0。抽水后形成以井轴
将 u r2 *
u
代入上式，泰斯公式变为：
4Tt
Q
Q 2.25Tt 2.3Q 2.25Tt
Q 2.25Tt
s W (u) ln
4T
4T
r2 *
4T
lg
r2 *
0.183 T
lg
r2 *
s 0.183 Q lg 2.25Tt
T r2 *
-----雅各布公式
泰斯公式的近似表达式为雅各布公式，其近似程度作如下分
小时，距井60m处的水位降深s。
解：根据题意满足泰斯公式应用条件，
r2 *
u
602 0.00025
1.1103
4Tt 4 41 30 4 24
查表W(u)=6.2363
s Q W (u)
2700
6.2363 1.0899 1.09(m)
2、泰斯公式的导出： 根据上述假定条件，建立数学模型：
* H
t
T
2H r 2
1 r
H r
Ht0 H0
Hr H0
lim r H Q
r 0 r 2T
t＞0 r ＞0 t = 0 r ＞0 t＞0 r ∞ t＞0
求解上述数学模型的思路：先将二阶偏微分方程变换为只
§8-7 地下水非稳定井流公式
一、承压水完整井非稳定流公式---泰斯公式 1、泰斯公式的假定条件：
（1）单井位于含水层中央，井径无限小，定流量抽水 （如下图示）；
（2）含水层均质、等厚、各向同性，水平埋藏且无限延伸； （3）无垂向水量交换，无侧向补给； （4）渗流符合达西定律； （5）抽水前水头面水平，水头为H0。抽水后形成以井轴
将 u r2 *
u
代入上式，泰斯公式变为：
4Tt
Q
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-----雅各布公式
泰斯公式的近似表达式为雅各布公式，其近似程度作如下分
小时，距井60m处的水位降深s。
解：根据题意满足泰斯公式应用条件，
r2 *
u
602 0.00025
1.1103
4Tt 4 41 30 4 24
查表W(u)=6.2363
s Q W (u)
2700
6.2363 1.0899 1.09(m)
《水文地质调查》PPT课件
层序组合： 单层结构、互层结构
总结：从含水性来说，脆性、半脆性厚层单一结构岩层 含水性一般较好；厚层单一结构可溶岩层则更好；薄层柔性 岩层和脆性、柔性互层结构岩层含水性一般较差
二、水文地质测绘的内容 (4)
(二) 岩石的调查
2、松散层地区（地貌特征调查） （1）松散岩层的特征
◆孔隙分布较均匀 ◆岩性厚度相变大，空间分布复杂 ◆孔隙含水层均质各向同性，孔隙含水系统非均质各向 异性 （2）调查内容 ◆岩性： 颗粒大小、磨圆度、分选性 ◆成因类型： 冲积物（al）、洪积物（pl）、湖积物（l）、残积物 （el）、坡积物（dl）、风积物（eol）等及混合沉积物
1 水文地质测绘 2 水文地质物探 3 水文地质钻探 4 水文地质试验 5 地下水长期观测 6 室内分析实验 7 新技术、新方法
（三）水文地质调查要按一定程序进行
1 工作程序上要先设计后施工 2 方法程序上 测绘 、物探、钻探、试验、 地下水 长期观测网布置
（四）水文地质调查过程中要加强 综合分析研究工作
藏分布条件及岩溶发育规律
二、水文地质测绘的内容(2)
(二) 岩石的调查
基岩
松散 岩层
岩浆岩 沉积岩 变质岩 洪积地层 冲积地层 残坡积地层 其他成因地层
二、水文地质测绘的内容 (3)
(二) 岩石的调查
1、基岩地区
岩石类型：脆性岩石、半脆性岩石、柔性岩石
可溶性： 可溶岩、半可溶岩、非可溶岩
层厚：
薄层、中层、厚层、巨厚层
三、水文地质调查的工作步骤
准备工作
接受任务、收集资料、设备、技术等的准备 野外工作
测绘、物探、钻探、试验等 室内工作
试验、分析、整理、模拟、绘图、编写报告
水文地质图及报告PPT课件
（7）地下水的总溶解固体、水化学类型、pH 值、以及污染程度。
水文地质剖面图，砂层等厚度图，底板标高等值
线图
第12页/共23页
4.1.1 隔水层 下更新统隔水层 描述的内容：层位（地层时代）、岩性、厚度、
分布范围、埋深、稳定性。 4.2 含水层的富水性及其分布规律
一般情况按含水层描述，本次仅调查的潜水， 故不分层。
1.3 地质及水文地质研究程度 附研究程度表
第6页/共23页
2 自然地理概况 2.1 地形地貌
指导书中有一部分。
河谷地貌：二级阶地、一级阶地、漫滩、 河床。P32（附河谷剖面图） 2.2 气象
按气象要素描述，气温、温度、降雨、 蒸发、风、霜冻等。
描述内容：多年平均值，最大、最小值 及出现的年份。降水要给出集中在哪几个月， 大概占全年的百分比等。
第18页/共23页
6 结论和建议 6.1 结论 （1）水文地质条件的简要总结。 （2）富水性总结 （3）地下水资源量的简要总结。 （4）地下水水质的简要总结。 6.2 建议 工作存在的问题 今后工作的建议 结束语 自由发挥（不利于团结的话不说）
第19页/共23页
附图： （1）黄壁庄地区综合水文地质图 （2）黄壁庄地区地下水等水位线及等埋深 线图 （3）黄壁庄地区地下水水化学图
大气降水入渗，描述包气带的岩性、厚度， 地下水位的埋深，地形，植被等。以说明是 否有利于大气降水入渗不及。
地表水，河流流量，季节性，河床岩性， 以说明补给特征。
地下水侧向径流的位置。
第14页/共23页
（2）径流 地下水径流，根据地下水位线图描述（附
等水位线图）。 工作区地下水的整体流向，局部流向，降
（2）中元古界长城系（Pt2CH） ① 大红峪组（Pt2CHd） ② 高于庄组（Pt2CHg）
水文地质学第一章ppt课件
地下水的运动
地下水在重力作用下由高处向低处运 动，同时受地质构造、地貌、气候等 因素的影响。
地下水的补给、径流与排泄
地下水的补给
主要通过大气降水、地表 水渗入等方式进行补给。
地下水的径流
地下水在补给区接受补给 后，沿一定路径向排泄区 运动。
地下水的排泄
地下水通过泉水、蒸发、 人工开采等方式排泄到地 表或大气中。
本课程的学习目标与要求
学习目标
掌握水文地质学的基本概念、原理和方法，具备分析和解决水文地质问题的能 力。
学习要求
认真听讲，积极思考，按时完成作业和实验报告，注重理论与实践相结合。
02
地球的水圈与水循环
地球的水圈组成与特点
水圈的组成
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等。
水圈的特点
连续而不均匀，不断循环运动，与大气圈、生物圈、岩石圈等相互作用。
透水性
01
指岩石允许水透过的能力，用渗透系数表示。
给水性
02
指岩石在重力作用下能释放出一定水量的性质，用给水度表示。
透水性与给水性的关系
03
透水性好的岩石，其给水性一般也较好，但两者并非完全对应。
岩石的持水性与释水性
持水性
指岩石在饱水状态下保持水分的能力。
释水性
指岩石在失水状态下释放水分的性质。
持水性与释水性的关系
利用卫星或航空遥感影像，解译 区域水文地质条件。
水文地质试验的类型与实施
抽水试验
通过抽水设备在钻孔中进行抽水，观测地下水位变化，计算水文 地质参数。
注水试验
向钻孔中注入水，观测注水量和地下水位变化，判断含水层富水 性。
压水试验
通过一定压力将水压入钻孔中，观测压水量和地下水位变化，评 估含水层渗透性。
地下水在重力作用下由高处向低处运 动，同时受地质构造、地貌、气候等 因素的影响。
地下水的补给、径流与排泄
地下水的补给
主要通过大气降水、地表 水渗入等方式进行补给。
地下水的径流
地下水在补给区接受补给 后，沿一定路径向排泄区 运动。
地下水的排泄
地下水通过泉水、蒸发、 人工开采等方式排泄到地 表或大气中。
本课程的学习目标与要求
学习目标
掌握水文地质学的基本概念、原理和方法，具备分析和解决水文地质问题的能 力。
学习要求
认真听讲，积极思考，按时完成作业和实验报告，注重理论与实践相结合。
02
地球的水圈与水循环
地球的水圈组成与特点
水圈的组成
包括海洋、河流、湖泊、冰川、地下水等。
水圈的特点
连续而不均匀，不断循环运动，与大气圈、生物圈、岩石圈等相互作用。
透水性
01
指岩石允许水透过的能力，用渗透系数表示。
给水性
02
指岩石在重力作用下能释放出一定水量的性质，用给水度表示。
透水性与给水性的关系
03
透水性好的岩石，其给水性一般也较好，但两者并非完全对应。
岩石的持水性与释水性
持水性
指岩石在饱水状态下保持水分的能力。
释水性
指岩石在失水状态下释放水分的性质。
持水性与释水性的关系
利用卫星或航空遥感影像，解译 区域水文地质条件。
水文地质试验的类型与实施
抽水试验
通过抽水设备在钻孔中进行抽水，观测地下水位变化，计算水文 地质参数。
注水试验
向钻孔中注入水，观测注水量和地下水位变化，判断含水层富水 性。
压水试验
通过一定压力将水压入钻孔中，观测压水量和地下水位变化，评 估含水层渗透性。
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小循环是指发生于海洋与大气之间，或陆地与 大气之间的水分交换过程。小循环又称内部循环， 前者又可称为海洋小循环，后者称陆地小循环。
水文地质学及水资源概述
水循环示意图
水循环示意图
水文地质学及水资源概述
3.水循环与水资源开发利用
水文大循环系统决定着水资源的宏观域分布。在 水文大循环控制下，我国水资源具有分带性。控制 或影响我国水资源分带性的大循环主要有四个系统：
饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水， 称作潜水。
3）承压水 充满于两个隔水层之间的含水层中的水，称为承
压水。
水文地质学的基础学科及其研究内容
上层滞水、潜水及承压水 a.上层滞水；b.潜水；c.承压水 1--隔水层；2--含水层；3--地下水位；4--泉；5--承压含水层测压水头高度
水文地质学的基础学科及其研究内容
入水头低的含水层的现象也是越流。
2）顶托：
3.地下水的径流
地下水在岩土空隙中的流动过程称为径流。因水 头差或水压差产生。地下水径流的影响因素：
水文地质学的基础学科及其研究内容
（1）含水层空隙性--空隙大且发育→快，否则 慢。
（2）地下水的埋藏条件--无压流动和承压流动。 （3）补给量--大小→快、慢。 （4）地形--地下水水力坡度与地形坡度相关。 （5）地下水化学成分--粘滞性大→流速慢。 （6）人为因素--人工开采、矿坑排泄加速径流 速度。
水文地质学的基础学科及其研究内容
（3）流动方向上的下降与上升的并存性 在重力作用下，地表江河水流总是自高处流向低 处；然而地下水流方向在补给区表现为下降，但在 排泄区则往往表现为上升，有的甚至形成喷泉。 （4）地下水流系统的区域范围一般比较小。
3.地下水类型
（1）按地下水埋藏条件划分 1）上层滞水 包气带中局部隔水层之上具有自由水面的重力水。 2）潜水
水文地质学及水资源概述
2.地球上水循环
水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、 地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结 降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转 换和周而复始运动的过程。
自然界的水循环根据其循环途径分为大循环和 小循环。
大循环发生于全球海洋与陆地之间的水分交换 过程，又称外循环。
水文地质学及水资源概述
一、水文地质学及水资源概述
（一）水文地质学概述 1.水文地质学研究对象
水文地质学是一门研究地下水的科学。即研究地 下水的赋存条件、形成条件、水量和水质时空的变 化规律、水资源开发利用以及水与环境关系的一门 科学。水文地质学的研究对象：
（1）地下水赋存条件 （2）地下水资源形成条件及运动特征的研究 （3）地下水的水质 （4）地下水动态规律的研究 （5）地下水与环境的研究 （6）地下水资源的开发利用、保护和科学管理
水文地质学及水资源概述
（二）水循环与水资源
地球上各种水体的储量
水文地质学及水资源概述
（二）水循环与水资源
1.地球水储量与分布 地球71%的面积被水覆盖，水的总体积约为 13.86×108亿m3,其中： 海洋水体积约占97.410%； 冰帽和冰河水体积约占1.984%； 地下水约占0.592%，占淡水储量的30.1%； 湖泊水体积约占0.007%； 土壤水体约占0.005%； 大气中水蒸气约占0.001%。 淡水总量0.350×108亿m3，可利用淡水储量约 占全球水总储水量1%。
水文地质学及水资源概述
2.地下水资源的社会特性
地下水资源的社会特性主要是指地下水资源在开 发利用过程中表现出来的商品性，资源的不可替代 性及环境的特性。 （1）资源的商品性（利用的多样性）
地下水一旦被开发利用，就成为商品。与其它 商品一样，其利用价值也遵循市场经济的价值规律。 地下水资源的商品性决定了其使用价值，使其具有 利用的多样性。 （2）资源的不可替代性
4.地下水补给、径流、排泄条件的转化
水文地质学的基础学科及其研究内容
3）岩溶水 在可溶性岩石（如石灰岩、白云岩、石膏等）的 溶隙中贮存、运动的地下水称岩溶水。岩溶水有如 下基本特征：第一，分布上的不均匀性；第二，地 下径流动态不稳定；第三，地表径流与地下径流， 无压流与有压流相互转化。
（二）地下水的循环
地下水系统的补给、径流、排泄无限往复运动称 为地下水的循环。
水文地质学及水资源概述
①1856年法国水力学家达西（Henry Darcy）实验 得出达西层流运动定律；
②1863年法国水力学家裘布衣（Jubs Dupuit）提 出地下水稳定流理论；
③1934年苏联卡明斯基出版《地下水动力学》； ④1935年泰斯(Theis)提出地下水非稳定流理论。
（6）地下水水质或水化学理论 --水文地球化学理论
水文地质学的基础学科及其研究内容
3）重力水： 重力水在重力作用下，能够自
由流动。井泉取用地下水，皆为 重力水，重力水是水文地质学的 主要研究对象。
（3）含水层与隔水层 1）包气带及饱水带
地表以下一定深度上，岩石 土）中的空隙被重力水所充满， 形成地下水面。 Ⅰ.地下水面以上称为包气带。 包气带中，空隙壁面吸附有结合 水，细小孔隙中含有毛细水，并 有气态水和空气。 Ⅱ.地下水面以下称为饱水带。 饱水带岩石空隙全部被液态水充 满，水体是连续的、可发生连 续运动。 包气带与饱水带
水文地质学及水资源概述
（一）水文地质学概述
2.水文地质学创立过程 水文地质学是一门比较年轻的科学。 （1）19世纪末随着工业化革命发展起来 （2）20世纪20-30年代形成一门独立的科学 （3）水文地质学的理论基础
--关于地下水起源和地下水赋存的地质条件 的研究 （4）水文地质学最早关注的问题 --地下水和地质条件的关系 （5）地下水运动理论研究 --地下水稳定流理论；地下水非稳定流理论
★ 《地球科学》、《地学前缘》、《水文地质工程 地质》、《现代地质》、《水利学报》、《水科 学进展》、《Ground Water》等杂志。
讲授内容
1.水文地质学及水资源概述。 2.水文地质学的基础学科及其研究内容。 3.水文地质学的应用学科及其研究内容。 4.水文地质勘查技术与研究方法。 5.20世纪水文地质学重要研究领域。 6.21世纪水文地质学科学展望。
①现代水文地球化学始于1910年北美学者Clarke； ②1920年苏联格拉西莫夫出版《俄国的矿水》； ③1948年苏联苏宁提出地下水化学类型分类； ④1953年苏联阿列金出版《水文化学原理》--水 文地球化学正式形成的标志。
水文地质学及水资源概述
3.水文地质学学科分类
水文地质学按其知识内容和知识用途，分为四类： （1）水文地质学的基础理论 主要研究地下水形成条件、埋藏分布和地下水的 运动规律。 （2）水文地质学的应用理论 主要阐明应用水文地质学的基本理论去解决供水、 矿床疏干等具体问题的理论和方法。 （3）水文地质勘查技术理论方法 主要是专门阐述地下水的调查、勘探、试验、取 样分析和动态均衡的研究方法。 （4）地下水资源管理理论 主要阐明地下水的科学利用和管理方法。
水资源是一种特殊商品。其特殊性在于其他物 质可以有替代品，而水则是人类生存和发展必不可 少的物质。 （3）资源的环境特性（利、害的两重性）
水文地质学的基础学科及其研究内容
二、水文地质学的基础学科研究内容
（一）地下水系统的组成与结构 1.岩石的空隙特征和地下水储存空间
（1）岩石的空隙性 岩石的空隙性是地下水储存场所和运动通道，空 隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对 地下水的分布和运动具有重要影响。岩石空隙分为 三类： 1）孔隙
水文地质学及水资源概述
（三）地下水资源的基本特征
地下水资源，作为自然的产物，具有天然水的特 征和运动规律，表现出自然本质的一面，即自然的 属性；作为资源在开发利用过程中，与社会、经济、 科学技术发生联系，表现出参与人类活动的社会特 征，即社会的属性。
1.地下水资源的自然特性
地下水资源的自然属性，可概括为五个方面。 （1）资源的系统性 （2）储量的有限性（可恢复性） （3）资源的循环性（流动性） （4）资源的调节性 （5）时空分布的不均匀性
（2）按含水介质的空隙性质划分 1）孔隙水 孔隙水是指埋藏于松散岩石（土）孔隙中的重力 水。 孔隙水主要贮存于第四纪和第三纪未胶结的松散 岩土层中。含水层内孔隙水水力联系密切，地下水 具有统一水面，其透水性、给水性的变化较小，孔 隙水的运动大多呈层流状态。 2）裂隙水 裂隙水是指存在于坚硬岩石裂隙中的地下水。裂 隙水的埋藏、分布与运动规律，主要受岩石的裂隙 类型、裂隙性质、裂隙发育的程度等因素控制。裂 隙水具有如下特征： 第一，裂隙水埋藏与分布极不均匀； 第二，裂隙水的动力性质比较复杂； 第三，基岩裂隙的发育具有明显的分带性。
（1）太平洋水文循环系统。主要影响我国东南 沿海地区，造成降水充沛，水资源丰富。
（2）印度洋水文循环系统。主要影响我国西南 地区，导致该地区水资源丰富。
（3）北冰洋水文循环系统。主要影响我国西北 地区，造成降水稀少，水资源贫乏。
（4）鄂霍次克海水循环系统。主要影响我国东 北地区，导致降水较多，水资源相对丰富。
水文地质学的基础学科及其研究内容
2.地下水流动系统
在一定的水文地质条件下，汇集于某一排泄区的 全部水流，自成一个相对独立的地下水流动系统， 又称地下水流动系。
处于同一水流系统的地下水，往往具有相同的补 给来源，相互之间存在密切的水力联系，形成相对 统一的整体。地下水流动系统具有如下的特征：
（1）空间上的立体性 地下水流系统自地表面起可直指地下几百上千米 深处，形成空间立体分布，并自上到下呈现多层次 的结构。 （2）流线组合的复杂性和不稳定性 地下水流系统是由众多的流线组合而成的复杂的 动态系统，在系统内部难以区别主流和支流，而且 具有多变性和不稳定性。 不稳定性表现为受气候和补给条件的影响呈周期 性变化；开采和人为排泄亦促使地下水流系统发生 剧烈变化，甚至在不同水流系统之间发生水力联系。
水文地质学及水资源概述
水循环示意图
水循环示意图
水文地质学及水资源概述
3.水循环与水资源开发利用
水文大循环系统决定着水资源的宏观域分布。在 水文大循环控制下，我国水资源具有分带性。控制 或影响我国水资源分带性的大循环主要有四个系统：
饱水带中第一个具有自由表面的含水层中的水， 称作潜水。
3）承压水 充满于两个隔水层之间的含水层中的水，称为承
压水。
水文地质学的基础学科及其研究内容
上层滞水、潜水及承压水 a.上层滞水；b.潜水；c.承压水 1--隔水层；2--含水层；3--地下水位；4--泉；5--承压含水层测压水头高度
水文地质学的基础学科及其研究内容
入水头低的含水层的现象也是越流。
2）顶托：
3.地下水的径流
地下水在岩土空隙中的流动过程称为径流。因水 头差或水压差产生。地下水径流的影响因素：
水文地质学的基础学科及其研究内容
（1）含水层空隙性--空隙大且发育→快，否则 慢。
（2）地下水的埋藏条件--无压流动和承压流动。 （3）补给量--大小→快、慢。 （4）地形--地下水水力坡度与地形坡度相关。 （5）地下水化学成分--粘滞性大→流速慢。 （6）人为因素--人工开采、矿坑排泄加速径流 速度。
水文地质学的基础学科及其研究内容
（3）流动方向上的下降与上升的并存性 在重力作用下，地表江河水流总是自高处流向低 处；然而地下水流方向在补给区表现为下降，但在 排泄区则往往表现为上升，有的甚至形成喷泉。 （4）地下水流系统的区域范围一般比较小。
3.地下水类型
（1）按地下水埋藏条件划分 1）上层滞水 包气带中局部隔水层之上具有自由水面的重力水。 2）潜水
水文地质学及水资源概述
2.地球上水循环
水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、 地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结 降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转 换和周而复始运动的过程。
自然界的水循环根据其循环途径分为大循环和 小循环。
大循环发生于全球海洋与陆地之间的水分交换 过程，又称外循环。
水文地质学及水资源概述
一、水文地质学及水资源概述
（一）水文地质学概述 1.水文地质学研究对象
水文地质学是一门研究地下水的科学。即研究地 下水的赋存条件、形成条件、水量和水质时空的变 化规律、水资源开发利用以及水与环境关系的一门 科学。水文地质学的研究对象：
（1）地下水赋存条件 （2）地下水资源形成条件及运动特征的研究 （3）地下水的水质 （4）地下水动态规律的研究 （5）地下水与环境的研究 （6）地下水资源的开发利用、保护和科学管理
水文地质学及水资源概述
（二）水循环与水资源
地球上各种水体的储量
水文地质学及水资源概述
（二）水循环与水资源
1.地球水储量与分布 地球71%的面积被水覆盖，水的总体积约为 13.86×108亿m3,其中： 海洋水体积约占97.410%； 冰帽和冰河水体积约占1.984%； 地下水约占0.592%，占淡水储量的30.1%； 湖泊水体积约占0.007%； 土壤水体约占0.005%； 大气中水蒸气约占0.001%。 淡水总量0.350×108亿m3，可利用淡水储量约 占全球水总储水量1%。
水文地质学及水资源概述
2.地下水资源的社会特性
地下水资源的社会特性主要是指地下水资源在开 发利用过程中表现出来的商品性，资源的不可替代 性及环境的特性。 （1）资源的商品性（利用的多样性）
地下水一旦被开发利用，就成为商品。与其它 商品一样，其利用价值也遵循市场经济的价值规律。 地下水资源的商品性决定了其使用价值，使其具有 利用的多样性。 （2）资源的不可替代性
4.地下水补给、径流、排泄条件的转化
水文地质学的基础学科及其研究内容
3）岩溶水 在可溶性岩石（如石灰岩、白云岩、石膏等）的 溶隙中贮存、运动的地下水称岩溶水。岩溶水有如 下基本特征：第一，分布上的不均匀性；第二，地 下径流动态不稳定；第三，地表径流与地下径流， 无压流与有压流相互转化。
（二）地下水的循环
地下水系统的补给、径流、排泄无限往复运动称 为地下水的循环。
水文地质学及水资源概述
①1856年法国水力学家达西（Henry Darcy）实验 得出达西层流运动定律；
②1863年法国水力学家裘布衣（Jubs Dupuit）提 出地下水稳定流理论；
③1934年苏联卡明斯基出版《地下水动力学》； ④1935年泰斯(Theis)提出地下水非稳定流理论。
（6）地下水水质或水化学理论 --水文地球化学理论
水文地质学的基础学科及其研究内容
3）重力水： 重力水在重力作用下，能够自
由流动。井泉取用地下水，皆为 重力水，重力水是水文地质学的 主要研究对象。
（3）含水层与隔水层 1）包气带及饱水带
地表以下一定深度上，岩石 土）中的空隙被重力水所充满， 形成地下水面。 Ⅰ.地下水面以上称为包气带。 包气带中，空隙壁面吸附有结合 水，细小孔隙中含有毛细水，并 有气态水和空气。 Ⅱ.地下水面以下称为饱水带。 饱水带岩石空隙全部被液态水充 满，水体是连续的、可发生连 续运动。 包气带与饱水带
水文地质学及水资源概述
（一）水文地质学概述
2.水文地质学创立过程 水文地质学是一门比较年轻的科学。 （1）19世纪末随着工业化革命发展起来 （2）20世纪20-30年代形成一门独立的科学 （3）水文地质学的理论基础
--关于地下水起源和地下水赋存的地质条件 的研究 （4）水文地质学最早关注的问题 --地下水和地质条件的关系 （5）地下水运动理论研究 --地下水稳定流理论；地下水非稳定流理论
★ 《地球科学》、《地学前缘》、《水文地质工程 地质》、《现代地质》、《水利学报》、《水科 学进展》、《Ground Water》等杂志。
讲授内容
1.水文地质学及水资源概述。 2.水文地质学的基础学科及其研究内容。 3.水文地质学的应用学科及其研究内容。 4.水文地质勘查技术与研究方法。 5.20世纪水文地质学重要研究领域。 6.21世纪水文地质学科学展望。
①现代水文地球化学始于1910年北美学者Clarke； ②1920年苏联格拉西莫夫出版《俄国的矿水》； ③1948年苏联苏宁提出地下水化学类型分类； ④1953年苏联阿列金出版《水文化学原理》--水 文地球化学正式形成的标志。
水文地质学及水资源概述
3.水文地质学学科分类
水文地质学按其知识内容和知识用途，分为四类： （1）水文地质学的基础理论 主要研究地下水形成条件、埋藏分布和地下水的 运动规律。 （2）水文地质学的应用理论 主要阐明应用水文地质学的基本理论去解决供水、 矿床疏干等具体问题的理论和方法。 （3）水文地质勘查技术理论方法 主要是专门阐述地下水的调查、勘探、试验、取 样分析和动态均衡的研究方法。 （4）地下水资源管理理论 主要阐明地下水的科学利用和管理方法。
水资源是一种特殊商品。其特殊性在于其他物 质可以有替代品，而水则是人类生存和发展必不可 少的物质。 （3）资源的环境特性（利、害的两重性）
水文地质学的基础学科及其研究内容
二、水文地质学的基础学科研究内容
（一）地下水系统的组成与结构 1.岩石的空隙特征和地下水储存空间
（1）岩石的空隙性 岩石的空隙性是地下水储存场所和运动通道，空 隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对 地下水的分布和运动具有重要影响。岩石空隙分为 三类： 1）孔隙
水文地质学及水资源概述
（三）地下水资源的基本特征
地下水资源，作为自然的产物，具有天然水的特 征和运动规律，表现出自然本质的一面，即自然的 属性；作为资源在开发利用过程中，与社会、经济、 科学技术发生联系，表现出参与人类活动的社会特 征，即社会的属性。
1.地下水资源的自然特性
地下水资源的自然属性，可概括为五个方面。 （1）资源的系统性 （2）储量的有限性（可恢复性） （3）资源的循环性（流动性） （4）资源的调节性 （5）时空分布的不均匀性
（2）按含水介质的空隙性质划分 1）孔隙水 孔隙水是指埋藏于松散岩石（土）孔隙中的重力 水。 孔隙水主要贮存于第四纪和第三纪未胶结的松散 岩土层中。含水层内孔隙水水力联系密切，地下水 具有统一水面，其透水性、给水性的变化较小，孔 隙水的运动大多呈层流状态。 2）裂隙水 裂隙水是指存在于坚硬岩石裂隙中的地下水。裂 隙水的埋藏、分布与运动规律，主要受岩石的裂隙 类型、裂隙性质、裂隙发育的程度等因素控制。裂 隙水具有如下特征： 第一，裂隙水埋藏与分布极不均匀； 第二，裂隙水的动力性质比较复杂； 第三，基岩裂隙的发育具有明显的分带性。
（1）太平洋水文循环系统。主要影响我国东南 沿海地区，造成降水充沛，水资源丰富。
（2）印度洋水文循环系统。主要影响我国西南 地区，导致该地区水资源丰富。
（3）北冰洋水文循环系统。主要影响我国西北 地区，造成降水稀少，水资源贫乏。
（4）鄂霍次克海水循环系统。主要影响我国东 北地区，导致降水较多，水资源相对丰富。
水文地质学的基础学科及其研究内容
2.地下水流动系统
在一定的水文地质条件下，汇集于某一排泄区的 全部水流，自成一个相对独立的地下水流动系统， 又称地下水流动系。
处于同一水流系统的地下水，往往具有相同的补 给来源，相互之间存在密切的水力联系，形成相对 统一的整体。地下水流动系统具有如下的特征：
（1）空间上的立体性 地下水流系统自地表面起可直指地下几百上千米 深处，形成空间立体分布，并自上到下呈现多层次 的结构。 （2）流线组合的复杂性和不稳定性 地下水流系统是由众多的流线组合而成的复杂的 动态系统，在系统内部难以区别主流和支流，而且 具有多变性和不稳定性。 不稳定性表现为受气候和补给条件的影响呈周期 性变化；开采和人为排泄亦促使地下水流系统发生 剧烈变化，甚至在不同水流系统之间发生水力联系。