水文地质
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。
水文地质概况

水文地质概况一、水文地质的定义及意义水文地质是研究地下水的形成、分布、流动和利用等方面的学科,它是地下水资源开发和保护的重要基础。
水文地质研究可以为地下水资源合理开发利用提供科学依据,也能为防止地下水污染提供技术支持。
二、地下水的形成及分布1. 地下水的形成地下水主要来源于降雨和融雪等降水过程,其中一部分被土壤和岩石吸收,另一部分渗入到深层土壤和岩石中形成地下水。
2. 地下水的分布地下水主要分布在岩石裂隙、孔隙、溶洞等介质中。
不同类型的岩石对地下水的储存和运移有着不同程度的影响。
例如,含有大量孔隙和裂隙的沉积岩层具有较高的储存能力,而含有大量溶洞的喀斯特岩层则具有较高的通透性。
三、地下水流动规律及影响因素1. 地下水流动规律由于不同类型介质的不同特性,地下水流动规律也有所差异。
一般来说,地下水流动受到压力梯度和渗透性的影响,沿着水头高到低的方向流动。
2. 影响地下水流动的因素影响地下水流动的因素主要包括介质类型、介质孔隙度、渗透系数、水头差、地形等因素。
这些因素会影响地下水储存和运移的能力,从而对地下水开发和利用产生重要影响。
四、地下水资源开发与保护1. 地下水资源开发在进行地下水资源开发前,需要进行充分的调查和评价工作。
通过对区域内岩石类型、构造特征、降雨量等多个指标进行综合分析,确定合理的开采方案,并采取相应措施保证开采安全。
2. 地下水资源保护为了防止过度开采和污染等问题对地下水资源造成损害,需要进行科学管理和保护。
其中包括建立合理的管理制度、加强监测与预警工作、加强环境保护等措施。
五、常见问题及解决方法1. 地下水过度开采问题地下水过度开采会导致地下水位下降、水质恶化等问题。
解决方法包括制定合理的开采方案、加强监测与管理等措施。
2. 地下水污染问题地下水污染是当前面临的重要问题之一,解决方法包括加强环境保护、加强监测和治理等措施。
六、结语水文地质是一个综合性学科,它对于地下水资源的合理开发和保护具有重要意义。
水文地质调查方法

水文地质调查方法水文地质调查是指为了解地下水文地质条件,明确地下水的形成、补给、运移、分布规律及地下水的水化学特性和水文地质条件下的水文地质工程问题而进行的一系列调查活动。
水文地质调查是地下水资源勘查的重要组成部分,也是地下水环境保护和地下水开发利用的前提和基础。
在进行水文地质调查时,需要采用科学合理的方法,下面将介绍一些常用的水文地质调查方法。
首先,地质地貌调查是水文地质调查的起点。
地质地貌调查是通过野外实地观察和地质地貌图的解译,了解区域地质构造、地貌特征、地层分布等情况,为后续的水文地质调查提供基础数据。
其次,水文地质剖面调查是水文地质调查的重要环节。
通过对地下水位、地下水化学成分、地下水动力特征等进行多点、多时段的采样分析,绘制水文地质剖面图,可以直观地反映地下水位、水质、水力特征的分布规律。
另外,地球物理勘探是水文地质调查的重要手段之一。
地球物理勘探包括地震勘探、电法勘探、重力勘探等多种方法,通过对地下介质的物理性质进行探测,可以了解地下水文地质条件,为地下水资源的勘查和开发提供重要的依据。
此外,水文地质孔隙参数测定是水文地质调查的重要内容之一。
通过对地下水文地质孔隙参数的测定,可以了解地下水文地质条件下的水文地质工程问题,为地下水资源的合理开发和利用提供科学依据。
最后,水文地质调查中的地下水动力观测是非常重要的。
地下水动力观测是通过对地下水位、水位变化、水力梯度等进行实时监测,了解地下水运移规律,为地下水资源的可持续利用提供重要依据。
综上所述,水文地质调查是地下水资源勘查的重要环节,采用科学合理的调查方法,可以全面了解地下水文地质条件,为地下水资源的合理开发和利用提供科学依据。
希望各地水文地质调查人员能够根据实际情况,灵活运用各种调查方法,提高水文地质调查的效率和质量,为地下水资源的保护和可持续利用作出贡献。
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
什么是水文地质

什么是水文地质水文地质(hydrogeology)是地球科学中的一门学科,研究地下水的分布、流动、储存和利用等方面的现象和规律。
水文地质是地质学、地下水学、岩石物理学等学科的交叉学科,旨在全面了解地下水资源的形成、演化和分布,以及对地下水的利用和保护。
首先,水文地质研究的对象是地球的地下水资源。
地下水是自然形成的水体,根据其出现的位置不同,可分为浅层地下水和深层地下水。
其存在于地下水层或岩性储层中,与地表水和大气中的水形成了自然水循环的重要组成部分。
水文地质的研究范围主要包括地下水的形成机制、地下水的储存和流动规律、地下水的化学性质等方面。
其次,水文地质研究的意义重大。
地下水是重要的水资源,广泛应用于生活用水、农业灌溉、工业生产等方面。
了解地下水资源的分布规律和变化趋势,对地下水的科学管理和合理利用具有重要意义。
水文地质还可以为水资源评价和开发提供科学依据,预测和防治地下水环境污染,保护地下水资源。
再者,水文地质研究方法多样。
研究地下水需要进行野外考察、取样和实验室分析等一系列工作。
常用的研究方法包括地质剖面观测、水位观测、泉眼观测、试井、水化学分析等。
此外,还可以利用地球物理探测技术、遥感技术、数学模型等手段,对地下水进行定量分析和预测。
最后,水文地质研究与环境保护密切相关。
随着人口的增加和工业化的发展,地下水环境受到越来越多的污染。
水文地质学家不仅需要了解并解决地下水污染问题,还要提出适当的保护措施,以确保地下水资源的可持续利用。
此外,水文地质还可以为自然灾害的预测和防治提供支持,例如地下水灾害和地面塌陷等。
总之,水文地质是一门研究地下水资源的学科,将地质学、地下水学和岩石物理学等学科知识相结合,旨在全面了解地下水的分布、流动、储存和利用等方面的现象和规律。
水文地质对于保护地下水资源、预测灾害和合理利用水资源等方面具有重要意义。
通过野外考察、实验室分析和数学模型等手段,水文地质为地下水资源的研究和利用提供了有效的方法与途径。
水文地质调查概述

2024年1月22日2时4分
§ 4 水文地质调查所使用的主要手段
水文地质勘察
水文地质初步勘探
目 的 :是在已有区域资料基础上,为完成某一具体任务而进行的。 比 例 尺 :1﹕10万~1﹕5万大中比例尺的水文地质测绘。(大中) 调查手段:水文地质测绘、水文地质勘探、水文地质试验、地下水长期观测。 任 务:较确切地查明调查区地质构造、地下水形成条件、赋存特征,预
§1 水文地质调查的目的、任务与重要性 水文地质勘察
水文地质条件的认识、水文地质问题的解决均依赖于水文 地质调查。 目的:为工程项目设计或国民经济发展规划的制定提供水
文地质依据。 任务:查明水文地质条件,地下水的形成、赋存、运动特
征,水质、水量的分布、变化规律,为利用或排泄地下水提 供水文地质依据。 重要性:(1)水文地质资料来源于调查;(2)水文地质 调查是一项费用高、工期长的工作;(3)既要有高水平的 专业理论知识,又要懂得如何进行水文地质调查。
任务:详细查明调查区水文地质条件,解决所提出的生产实际问 题,保证工程项目设计所需的水文地质资料。
范围:一般较小,视工程项目的规模而定。 比例尺:一般大于1﹕5万。
2024年1月22日2时4分
§2 水文地质调查工作的类型
水文地质勘察
三、地下水动态和均衡的监测
目的:查明水位、水量、水质等随时间的变化规律。进行任何 类型的水文地质调查都需要地下水动态和均衡方面的资 料。为管理、保护地下水资源,保护生态环境服务。
2024年1月22日2时4分
§ 4 水文地质调查所使用的主要手段
水文地质勘察
调查手段:以水文地质测绘为主,配合少量的勘探和试验工作。 任 务:概略地查明区域地下水的形成、分布、富集规律,为
水文地质观测的内容

水文地质观测的内容水文地质观测是指通过对地下水文环境进行实地调查和测量,获取地下水文地质信息的一种方法。
水文地质观测的内容涉及地下水位、地下水流动、水质、地下水储层等方面的参数和特征。
通过水文地质观测,可以为地下水资源开发利用、环境保护、地下工程建设等提供科学依据。
一、地下水位观测地下水位是指地下水面与地表之间的垂直距离,是衡量地下水资源丰度和变化的重要指标。
地下水位的观测可以通过井点水位测量仪器进行,或者利用测井装置进行间接测量。
观测得到的地下水位数据可以反映地下水的动态变化,为地下水资源管理和水文地质研究提供基础数据。
二、地下水流动观测地下水流动是指地下水在地下储层中的运动过程。
地下水流动观测可以通过井点水位测量、地下水位流动试验、地下水化学示踪等方法进行。
观测得到的地下水流动参数,如水头梯度、水流速度、水流方向等,可以揭示地下水运动规律,为地下水资源评价和地下水污染防治提供依据。
三、地下水化学观测地下水化学是指地下水中各种化学物质的组成和浓度分布。
地下水化学观测可以通过采集地下水样品,进行现场分析或者实验室分析。
观测得到的地下水化学数据可以评价地下水的水质状况,判断地下水是否受到污染,为地下水资源保护和水质治理提供依据。
四、地下水储层观测地下水储层是指地下水储存和流动的地质层或地层系统。
地下水储层观测可以通过地下水位测量、井孔测井、地电、地震等方法进行。
观测得到的地下水储层参数,如含水层厚度、孔隙度、渗透系数等,可以评价地下水资源量和可利用性,为地下水资源开发利用提供技术支持。
水文地质观测的内容丰富多样,包括地下水位观测、地下水流动观测、地下水化学观测和地下水储层观测等。
这些观测内容能够提供全面的地下水文地质信息,为地下水资源管理和利用、环境保护和地下工程建设提供科学依据。
水文地质观测在实践中具有重要的意义,对于保护地下水资源、维护生态环境和促进社会经济可持续发展具有重要作用。
因此,加强水文地质观测工作,提高观测数据的准确性和可靠性,对于推动水文地质研究和实践具有重要意义。
水文地质类型划分标准

水文地质类型划分标准
水文地质类型的划分标准主要基于地下水的产出、流动和贮存
特征,通常包括以下几个方面的考虑:
1. 地质构造特征,地下水文地质类型的划分首先考虑地质构造,包括地层的产状、倾向和节理等特征。
不同的地质构造对地下水的
储存和运移具有不同的影响,因此在划分水文地质类型时需要考虑
地质构造的影响。
2. 地下水文地质条件,地下水文地质类型的划分还要考虑地下
水文地质条件,包括地下水的产出条件、水文地质构造、水文地质
条件等。
根据地下水文地质条件的不同,可以将地下水文地质类型
划分为不同的类型,如岩溶水文地质类型、沉积水文地质类型等。
3. 地下水文地质特征,地下水文地质类型的划分还要考虑地下
水文地质特征,包括地下水的水化学特征、水动力特征、水热特征等。
这些特征对地下水的开发利用和保护具有重要的指导意义,因
此在划分地下水文地质类型时需要充分考虑这些特征。
4. 地下水资源特征,最后,地下水文地质类型的划分还要考虑
地下水资源的特征,包括地下水资源的分布特征、产出特征、贮存
特征等。
根据地下水资源的不同特征,可以将地下水文地质类型划
分为不同的类型,如富水区、贫水区等。
综上所述,水文地质类型的划分标准是一个综合考虑地质构造、地下水文地质条件、地下水文地质特征和地下水资源特征的过程,
需要充分考虑地下水的产出、流动和贮存特征,以及地下水资源的
开发利用和保护需求,从而科学合理地划分不同类型的水文地质类型。
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• 5.6.1 地下水化学分析内容
• 地下水化学成分的分析是研究的基础。
工作目的与要求不同,分析项目与精度也不相同。
• 在一般水文地质调查中,区分为简分析和全分析,为了配合专门任务,则进行专项分析。
• 简分析用于了解区域地下水化学成分的概貌,这种分析可在野外利用专门的水质分析箱就地进行。
简分析项目少,精度要求低,简便快速,成本不高,技术上容易掌握。
分析项目除物理性质(温度、颜色、透明度、嗅味、味道等)外,还应定量分析以下各项: Ca2+、Mg2+、 Cl-、SO42-、HCO3-、pH 值、游离CO2、硬度、 K+ +Na+和总溶解固体等。
分析这些项目是为了初步了解水质是否适于饮用。
• 全分析项目较多,要求精度高.通常在简分析的基础上选择有代表性的水样进行全分析,以较全面地了解地下水化学成分,并对简分析结果进行检核。
全分析并非分析水中的全部成分,一般定量分析以下各项: Na+、K+ 、Ca2+、Mg2+、 NH4+、Fe3+、Fe2+、 Cl-、SO42-、NO2-、NO3-、HCO3-、CO32-、pH 值、游离CO2、侵蚀性CO2、耗氧量、 H2S 、 H2SiO3、干涸残余物、硬度(三种)
• 专项分析:根据工作任务需要,有时还需作专项分析。
只分析一个或少数几个成分,如供水水文地质调查,要增加分析细菌及有毒成分;煤矿区要增加分析H2S 、CH4等;水工建筑要专门分析侵蚀性CO2等;水化学找矿要专门分析金属和微量元素;油田钻进过程中为了知道是否遇到了新的含水层,只要测定Cl-离子即可;在对地下水作动态观测时,也可只选有代表性的离子作定期分析;为判明含水层之间是否有联系等,有时也只需要作个别离子的分析。
• 5.6.2地下水化学分析资料的整理和表示方法
• 1. 地下水化学成分的分析结果通常是用毫克/升(mg /l)作单位来表示,在资料整理过程中的要求是:
• (1)用毫克当量/升 (meq /1)和毫克当量百分数(meq %)来表示水分析结果;
• (2)计算分析误差,用百分数表示;
• (3)计算水的各种硬度;
• (4)写出库尔洛夫式,并按表示式确定水的类型。
下面用具体例子来说明水化学分析资料的整理过程。
• 某水样化学分析结果具有下列成分:
• Na++K+ 39.55 mg /l Ca 2+ 557.49 mg /1 Mg2+ 115.22 mg /l • Cl- 29.26 mg /l S042- 1648.50 mg /1 HC03- 176.90 mg /l
• 110℃时的千涸残余物 2700.00 mg /1
• 游离C02 17.80 mg /1 H2S 1.48 mg /l 水温 41.5℃
• 流量 5L/S
现在,对该水分析资料整理如下: (1)换算毫克/升为毫克当量/升及毫克当量百分数 •
•
• 离子的毫克当量数= • Ca2+为:557.49mg /l
• =27.82 meq /1
• 式中,20.04为Ca2+的当量
5.6地下水化学成分研究方法
离
子mg /l meq /l meq %阳
离
子
Na ++K +Ca 2Mg 2+39.55657.49115.22 1.7227.829.48 4.4171.3024.29总计716.2639.02100.00阴
离
子Cl -S042-HC03-
29,261648.50176.900.8334.322.90 2.1890.207.62总计1854.6638.05100.00
用毫克/升、毫克当量/升及毫克当量%表示水分析结果
毫克当量
• 用同样方法可以把其它离子含量换算为毫克当量/升。
换算结果见表。
•
(通常将阴阳离子毫克
当量总数各作为100
•
• 例如,水中Cl-为 ×100%=2.18% • 式中,38.05为水阴离子毫克当量总量/升。
• 用同样的方法换算其他粒子,换算结果见表
• (2)计算分析误差
•
е= ×100% • meq /l ;式中∑a ―――阳离子总含量,meq /l 。
•
• • е ×100%=1.26%
• 2%,简分析不超过5%。
上述分析误差小于2%,分析结果所得
资料是可用的 •
(3)计算水的各种硬度 •
总硬度:水的总硬度为: •
H =[Ca2+]+[Mg2+]=27.82+9.48=37.30 meq /l 式中,[Ca2+]和[Mg2+]―――Ca2+、+Mg2+的含量,meq /l 。
•
如以德国度表示,则总硬度为: •
H =37.30×2.8=104.44H О 按水的硬度分类,这种水属极硬 •
暂时硬度:计算水的暂时硬度时,需要考虑Ca2+和Mg2+的毫克当量总数与HC03-毫克当量之间的两种可能关系: •
①如Ca2+和Mg2+毫克当量之和等于或小于HC03-毫克当量,即当[Ca2++Mg2+]≤[HC03-]时,则暂时硬度即等于总硬度,因为它不可能大干总硬度; •
②如果Ca2+和Mg2+毫克当量之和大干HC03-毫克当量,即[Ca2++Mg2+]>[HC03-]时,则水的暂时硬度小于总硬度,并等于以毫克当量所表示的HC03-的含量。
•
因为,本水样分析结果属第二种关系,即[27.82+9.48]>[2.90],所以,水的暂时硬度小于总硬度,并等于2.90meq /l 或8.12 H О。
•
永久硬度:水的永久硬度为37.30-2.90=34.40meq /l 或96.32 H О。
•
(4)用库尔洛夫式表示水分析结果,并根据库尔洛夫表示式确定水的类型 •
地下水化学成分的库尔洛夫表示式,乃是用数学假分数的形式表示水的化学成分,其表示方法如下:离子的含量以毫克当量百分数表示,主要的阴离子按渐减的顺序排列于表示式横线之上,主要的阳离子排列于横线之下,离子含量的毫克当量百分数小于10%的在式中不表示出来。
表示式的前端,表示水的矿化度(M)及各种气体成分和特殊成分(Br-、I-等),单位为g /l ,表示式的后端则表示水的温度(t),单位为摄氏度。
表示式中各成分的含量一律标于该成分符号的右下角,如C120等。
至于HC03-等成分,其右下角已有原子数时,则表示式中将原子数移至右上角,如HCO379.7等等。
•
•
Q5 • •
根据库尔洛夫表示式确定水的类型时,只考虑毫克当量百分数含量超过25%的离子,如果不只一种离子超过25%,则命名时将含量小的放在前面。
按此规则本实例为硫酸钙型水。
•
Ⅰ型: HCO-3>Ca2++Mg2+,在S 类与Cl 类的Ca 及Mg 组中均无此型; •
Ⅱ型:HCO-3<Ca2++Mg2+<HCO3-+SO42-,多数浅层地下水属于此型; •
Ⅲ型:HCO3-+SO42-<Ca2++Mg2+,或Cl->Na+,此型为高矿化水; •
Ⅳ型:HCO3-=0。
此型为酸性水,C 类各组及S 和Cl 类的Na 组中无此型。
•
第Ⅰ型水:HCO3->Ca2++Mg2+。
这一型水是含有大量Na+与K+的火成岩地区形成的。
水中主要含HCO3-并且含较多Na+,这一型水多半是低矿化度的硬度小、水质好。
•
第Ⅱ型水:HCO3-<Ca2++Mg2+<HCO3-+SO42-,硬度大于碱度。
•
从成因上讲,本型水与各种沉积岩有关,主要是混合水。
大多属低矿化度和中矿化度的河水。
湖水和地下水属于这一类型(有SO42-硬度)。
•
第Ⅲ型水:HCO3-+SO42-<Ca2++Mg2+或者为Cl->Na+。
从成因上讲,这型水也是混合水,由于离
子交换使水的成分激烈地变化。
•成因是天然水中的Na+ 被土壤底泥或含水层中的Ca2+或Mg2+所交换。
大洋水、海水、海湾水,残留水和许多高矿化度的地下水水属于此种类型(有氯化物硬度)。
•第Ⅳ型水:HCO3-=0,即本型水为酸性水。
在重碳酸类水中不包
•括此型,只有硫酸盐与氯化物类水中的Ca2+组与Mg2+组中才有这一型水。
天然水中一般无此类型(pH •某水样化学分析结果具有下列成分:
•Na++K+ 48.6 mg/l 23
•Ca 2+ 515.6 mg/1 40
•Mg2+ 60.8 mg/l 24
•Cl- 8.5mg/! 35
•S042- 1391.6 mg/1 32 16
•HC03- 219.6 mg/l 1 12 16
•110℃时的千涸残余物2200.0 mg/1
•游离C02 22.1 mg/1
•H2S 1.3mg/l
•水温20.5℃
•流量3L/S。