水文地质学
水文地质学
水文地质学水文地质学是研究地下水在地质环境中的分布、流动和质量变化的学科。
它主要关注的是地下水的非饱和带、饱和带和地下水系统。
本文将从水文地质学的定义、研究对象、主要内容和应用领域等方面进行详细介绍。
水文地质学是地质学的一个分支学科，它研究的是地下水在地球内部岩石和土壤中的运动和变化规律。
地下水是指存在于地下的水资源，它是一种重要的自然资源，广泛应用于工农业生产和人类生活。
在水文地质学中，研究的对象主要包括地下水的形成与补给、地下水的动态过程、地下水和地面水的关系、地下水的化学性质和污染等。
通过研究这些对象，可以掌握地下水的分布、运动和质量变化的规律，为地下水资源的合理开发和管理提供科学依据。
水文地质学的主要内容包括地下水的水力学和地质学两个方面。
水力学是研究地下水流动规律的学科，它主要关注地下水在地下岩石和土壤中的流动速度、流动方向和流量等问题。
地下水的流动受到岩石裂隙、土壤孔隙度、压力梯度和水头差等因素的影响，因此需要利用水力学理论对其进行描述和分析。
地质学是研究地球内部岩石和土壤的形成、演化和变质的学科，它在水文地质学中主要用于解释地下水的成因和分布规律。
地下水的形成与补给主要与降水、地表径流、地下水补给和地下水补给之间的关系密切相关。
通过研究地质学，可以了解地下水的补给途径、补给量和补给速度等重要参数。
水文地质学在实际应用中有着广泛的领域，如地下水资源的勘探与评价、地下水污染与防治、地下水的灌溉利用和地下水的环境效应等。
它为地下水资源的保护、利用和管理提供科学依据。
为了更好地应用水文地质学知识，需要结合社会发展需求和其他学科成果，制定适合当地实际情况的水文地质调查方案和管理措施。
总之，水文地质学是研究地下水在地质环境中的分布、流动和质量变化规律的学科。
它的研究对象包括地下水的形成与补给、地下水的动态过程、地下水的化学性质和污染等。
水文地质学的内容主要包括地下水的水力学和地质学两个方面。
它在地下水资源的勘探与评价、地下水污染与防治、地下水的灌溉利用和地下水的环境效应等领域具有广泛的应用价值。
2024版《水文地质学基础》ppt课件
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。
水文地质学第一章-1
CH2-9
1.3 含水层的形态及其分类
二、含水层分类
3．根据渗透性的空间变化划分
均质含水层：含水层中各部分的渗透性与空间坐标无关， 是一个常量。 可以进一步划分为：各向同性均质、各向异性均质 均质含水层：
CH2-10
1.4 构成含水岩组的条件
一、含水岩组的定义
含水岩组：就是指具有统一的水力联系和一定的水化学特 征的多层含水层的空间组合。
含水介质的水理性质：
岩石与水接触后有关的性质即与水分贮容和运移有关的岩 石性质。 包括容水性、持水性和给水性，贮水性和释水性，透水性 以及毛细性等。
CH2-3
第一节 含水层及含水岩组
1.1 含水介质的水理性质
一、容水性、持水性和给水性
二、贮水性或释水性 三、渗透性或透水性 四、毛细性
CH2-4
第一节 含水层及含水岩组
2.2 水平岩层蓄水构造
一、水平岩层蓄水构造示意图
CH2-20
2.2 水平岩层蓄水构造
二、承托蓄水构造的富水性主要取决于以下几个因素。
(1)隔水层的分布面积：面积越大，地下水就越丰富；面积 太小，只能形成季节性地下水． (2)隔水层的倾斜程度：水平隔水层最有利于承托地下水； 隔水层越是倾斜，地下水就越不易保持。 (3)隔水层和含水层的透水性： 隔水层透水性越小及它与 含水层透水性相差越大时，越有利于保持地下水． (4)地下水补给条件：气候、地形等条件对补给有利，补给 充分时，地下水丰富；补给不连续、不充分时，地下水也 不丰富，甚至只形成季节性地下水。
CH2-26
附件一、 洪积扇中的地下水
2、根据地下水埋深、径流条件及水化学特征，可将洪积扇 中地下水划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水文地质带CH2-27源自附件一、 洪积扇中的地下水
水文基础知识点总结
水文地质学复习资料§1 绪论1、水文地质学是一门研究地下水的科学2、水文地质学的研究内容：研究地下水与周围环境（岩石圈、水圈、生物圈、大气圈）及人类活动的相互作用下，其水质、水量的时空变化规律；并研究如何运用这些规律兴利除害，造福于人类。
§2 地球中水的分布与循环1、水文循环是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中地下水之间的水循环。
大循环是指海洋或大陆之间的水分交换。
小循环是指海洋或大陆内部的水分交换。
2、地质循环是地球浅部层圈和深部层圈之间水的相互转化过程。
3、湿度：表示空气中水汽含量或空气干湿程度的物理量，是大气中的水汽含量。
有绝对温度、相对湿度、饱和差和露点等多种表示方法。
4、绝对湿度：表示某一地区某一时刻中的水汽含量，即单位体积空气中所含水汽的质量。
用重量表示时，符号记为m，单位为g/m3；用压力表示时，符号记为e，为空气中所含水汽分压，相当于水银柱高度的mm数或mba（1mba=102Pa），表示空气中水分的不饱和程度。
5、相对湿度：大气中实际水汽含量与饱和时水汽含量的比值，亦即绝对湿度与饱和水汽含量之比，数值上也等于实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比值，即r（%）=e/E×100%=m/M×100%式中，f为相对湿度，以百分数表示，表示实际水汽压，单位为毫米隶柱；E为饱和水汽压、（同一温度下，水汽压的最大值）。
6、蒸发：是指常温下水由液态变为气态进入大气的过程，亦即温度低于沸点时，水分子从液态或固态水的自由面逸出而变成气态的过程或现象。
7、径流是指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的现象。
为水流的重要环节和水均衡的基本因素。
分为地表径流和地下径流。
8、水系是指汇流于某一干流的全部河流所构成的地表径流系统。
9、流域是指一个水系的全部集水面积，亦即地表水、地下水的分水岭所包围的集水区域。
10、分水线（分水岭）是指相邻两个流域之间地形最高点的连线。
水文地质学基础
毛细水在岩土体中上升的最大高度，与岩 土体的颗粒大小、形状和排列有关。
毛细管水
存在于岩土体毛细孔隙中的水，对岩土体 的工程性质有重要影响。
04
地下水动态与均衡
地下水动态变化规律
季节性变化
01
受气候、降水等因素影响，地下水位和水量呈现季节性波动。
年际变化
02
受长期气候变化、地质构造运动等因素影响，地下水位和水量
地下水的运动与排泄
运动
地下水的运动遵循达西定律，受水力梯度控制，由高水位向低水位流动。
排泄
地下水的排泄方式主要有泉排泄、向河流泄流、蒸发排泄和人工排泄等。
03
岩土体水理性质
岩土体渗透性
渗透系数
表示岩土体渗透性能的重要指标，反映流 体通过岩土体的难易程度。
影响因素
岩土体的颗粒大小、形状、排列、孔隙度 等因素都会影响其渗水，包括地下水的赋存 条件、分布规律、物理性质、化学性 质以及地下水的运动、补给、排泄等 。
任务
评价地下水资源，预测地下水动态， 防治地下水害，为水资源的合理开发 利用和保护提供科学依据。
与其他学科的关联
水文学
水文学与水文地质学在研究对象上有重叠 ，但水文学更注重地表水的研究，而水文
加强跨流域调水和海水淡化等非常规水源 的开发利用研究，拓展水资源来源。
谢谢您的聆听
THANKS
02
地下水基本知识
地下水的定义及分类
定义
地下水是指存在于地下岩土层中的水分，包括土壤水和岩石 水。
分类
根据埋藏条件，地下水可分为包气带水、潜水和承压水；根 据含水介质类型，可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。
地下水的来源与补给
来源
《水文地质学基础》完整版
第一章地球上的水及其循环一、名词解释：1．水文地质学：水文地质学是研究地下水的科学.它研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务. 2．地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3．矿水:含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4．自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5．水文循环:发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环.6．地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7．大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。
9．绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10．相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比.11．饱和差：某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12．露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
13．蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14．降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，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。
14．径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流.15．水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统.16．水系的流域：一个水系的全部集水区域。
17．分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线.18．流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19．径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量.20．径流模数：单位流域面积上平均产生的流量.21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1．水文地质学是研究地下水的科学.它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律。
2．地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
水文地质学
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裂隙介质的研究方法
• 双层介质法
– 由于裂隙介质存在级次性，大裂隙导水能力强，小裂隙导水能力 弱，但数量众多，储水能力不可忽略。
– 分别用两种不同的等效多孔介质来描述这两类裂隙介质，故称为 双重介质法。 – 在双重介质法中，大小裂隙分别刻画，各自具有自己的独立的参 数，但两种裂隙存在水力联系，可以进行水量交换。 – 双重介质法仍属于连续介质的范畴，本质上是等效多018/12/20
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裂隙介质的研究方法
• 非连续介质法
– 这是一种真实刻画裂隙本身及裂隙网络结构的研究方法。非连续 介质法对裂隙网络中每条具有实际导水意义的裂隙进行精确描述， 包括张开程度、延伸长度、产状等，要求作出实测的裂隙网络图。
– 该法可以准确计算裂隙网络内任一点的水头、渗透流速及流量等。 是比较理想的研究方法。 – 缺点：对实际资料要求高（亦即实际可行性不高）。 – 应用：研究区域比较小，工作程度比较高的水文地质与工程地质 问题，如高边坡稳定性问题。
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裂隙水流的基本特征
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裂隙介质及其渗流
• 裂隙水流的基本特征
– 由于裂隙水只在裂隙通道内流动，裂隙通道外没有水， 裂隙水的渗流场实际上不是连续的，渗流场内的势除 了在裂隙中的若干点外都是虚拟的； – 水流被限制在裂隙网络中运动，其局部水流域整体流 向往往不一致，甚至正好相反。
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裂隙水的类型
• 构造裂隙水
– 构造裂隙的特点是具有明显而又稳定的方向性。为什么？
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裂隙水的类型
• 构造裂隙
– 纵裂隙与构造线大体平行，在褶皱翼部为压剪性，在核部为张性， 在背斜核部可形成大裂隙密集带。与层面裂隙共同作用，纵裂隙延 伸方向一般就是岩层导水能力最大的方向； – 横裂隙一般为张性，张开宽度大，但延伸不远； – 斜裂隙一般为剪应力所致，张开度和延伸性都较差； 层面裂隙一般构成沉积 岩的主要裂隙组。层面 裂隙的多少取决于岩层 的单层厚度，越薄层面 裂隙越密集均匀；越厚 则裂隙稀疏而不均匀。
学科是水文地质学,也称地下水水文学。
学科是水文地质学，也称地下水水文学。
水文地质学，也称地下水水文学，是研究地下水在地球系统中的循环和分布规律以及与地下水有关的地质现象的学科。
它主要研究地下水的形成、储存、运动和补给，以及地下水与地质构造、地下水污染、地下水与地表水之间的相互作用等问题。
水文地质学的主要研究内容包括以下几个方面：
1. 地下水循环：研究地下水的形成、补给和排泄过程，以及地下水与大气、地表水和土壤水之间的相互作用关系。
2. 地下水储存：研究地下水在不透水层和含水层中的储存形式、储量和分布规律，以及地下水库的形成和演化过程。
3. 地下水运动：研究地下水的流动原理、流速和流向，以及地下水流动对地质构造和地表地貌的影响。
4. 地下水补给：研究地下水的补给源、补给途径和补给量，以及补给过程对地下水质量的影响。
5. 地下水污染：研究地下水受到污染的原因、途径和影响，以及地下水污染治理和保护的方法和技术。
水文地质学在水资源开发利用、环境保护和地质工程等方面具有重要的应用价值，对于维护地球上的水资源安全和生态环境的平衡起着重要作用。
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什么是水文地质学？
狭义：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。
广义：研究地下水圈的科学。
地下水圈包括地壳浅部岩石空隙中的水以及地球深部层圈中的水。
具体：研究与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务。
水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响，地下水是水资源组成部分，其主要功能为：
（1）地下水是一种宝贵的资源
（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
当代水文地质学发展趋势：
1.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
2.视野扩展：含水层→地下水系统→水文-生态环境→技术-社会系统
3.目标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展
4.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
5.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
地球上的水及其循环
1.地球上的水：
地球是个富水行星。
地球上的水不仅存在于大气圈、地球表面、岩石圈和生物圈中，也存在于地球深部的地幔乃至地核中。
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Km3；平铺地球表面水深约为2718m。
2.自然界的水循环
自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水构成一个系统。
这个系统内的水相互联系、相互转化的过程称为自然界的水循环。
按其循环途径长短、循环速度的快慢以及涉及层圈的范围，可分为: （1）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。
（2）地质循环—地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
与水文循环有关的气象、水文因素：
气象因素
气温：对流层每升高100m，气温下降0.5℃;从低纬度到高纬度温度降低。
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。
蒸发：水由液态变为气态进入大气的过程。
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。
径流：指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流，是水文循环的重要环节和均衡要素。
水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统。
分水岭：相邻两个流域之间地形最高点的连线。
流量：单位时间内通过河流某一断面的水量。
径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量。
径流模数：单位流域面积上平均产生的流量。
径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。