水文学与水文地质学-Hydrology and hydrogeology
水文学与水文地质学课件教学配套课件杨维第一章绪论
课堂表现
40%
测验与作业
50%
出勤（纪律）
10%
参考书
● 参考书： 1.工程水文学. 叶守泽主编. 水利电力出版社 2005 2.水文学. 黄廷林.马学尼编 中国建筑工业出版社 2002
3.工程水文学. 王燕生主编. 水利电力出版社 1992
4.水文学. 雒文生主编. 中国建筑工业出版社 5.水文学. 黄锡荃主编. 高等教育出版社 6.工程水文学. 魏永霞主编. 水利电力出版社
研究时段 古水文学、现代水文学
工程水文学
工程水文学 (Engineering hydrology)：
应用于实际工程的水文学。包括有关控制或利 用河川径流所建造的工程，其规划、设计、施工与 运行管理所需要的水文学的知识。
学习的主要任务
二、水文现象特点与研究方法 1.特点:
时程变化 — 周期性与随机性 地区分布 — 相似性与特殊性
各形式的水所占比例
▲ 存在于自然界中不同形式的水所占比例
海洋 13.5亿 97.4%
图中单位为：km3
陆地 3598万 <2.6%
大气 1.3万 <0.001%
地下水 820万
冰盖和冰 川
2750万
河川资源
航航运运
水水资资源源
河河川川 资资源源
淡淡水水 养养殖殖
水水能能 资资源源
我国的河川和海洋都蕴藏着丰富的资源，有待于我们去综合开发和 利用。所有的这些水资源的开发利用，都需要我们进行相应的工程建 设，水文学是我们利用地球丰富水资源的基础。
特
点
：随 机 性
周 期 性
相 似 性
特 殊 性
研究方法
2. 研究方法：
水文学水文地质学相关分析
水文学水文地质学相关分析水文学和水文地质学是地学领域中与水相关的两个重要学科，它们在地球科学研究中起着不可替代的作用。
水文学主要研究水的分布、循环、质量、量和运动等方面的问题，而水文地质学则是研究地下水和地表水之间的相互作用以及地下水资源的形成、演化和利用等问题。
下面将分别对这两个学科进行相关分析。
首先，水文学研究水的分布、循环、质量、量和运动等方面的问题，对于认识和利用地球上的水资源具有重要的意义。
水是地球上最重要的资源之一，它对于人类的生存和发展至关重要。
水文学研究可以帮助我们了解地表水和地下水的分布情况，研究雨水如何形成、蒸发和降水，以及河流、湖泊和海洋之间的水循环过程。
通过对水资源的科学调查和研究，可以为水资源的开发利用提供科学依据，合理规划水资源的分配和利用方式，确保水资源的可持续利用。
其次，水文地质学研究地下水和地表水的相互作用以及地下水资源的形成、演化和利用等问题，对于保护地下水资源和优化地下水开发利用具有重要意义。
地下水是地球上最重要的淡水资源之一，被广泛用于农业、工业和生活供水等领域。
水文地质学通过研究地下水与地表水之间的相互关系，揭示了地下水补给与排泄的机制，进一步认识了不同地质条件下地下水资源的形成和演化过程，为地下水资源的开发利用提供了科学依据。
此外，水文地质学还研究地下水的污染与修复等问题，对于保护地下水资源的质量和可持续利用具有重要的指导意义。
综上所述，水文学和水文地质学是地学领域中与水相关的两个重要学科，它们的研究内容和方法在地球科学研究中起着不可替代的作用。
水文学研究水的分布、循环、质量、量和运动等方面的问题，为水资源的科学调查和合理利用提供了依据；水文地质学研究地下水和地表水的相互作用以及地下水资源的形成、演化和利用等问题，保护了地下水资源的质量和可持续利用。
这两个学科的研究成果为合理规划和管理水资源，促进可持续发展提供了科学依据和技术支持。
因此，水文学和水文地质学的发展对于解决水资源问题具有重大的现实意义。
水文学与水文地质学重点总结
水文学与水文地质学第一章1、水文学概念：水文学是研究自然界中各种水体的形成、分布、循环和与环境相互作用的一门科学。
2、水文循环（1）水的这种既无明确的“开端”，有无明确的“终了”的无休止的循环运动过程称为水文循环。
（2）水分由海洋输送到大陆又回到海洋的循环称为大循环或外循环。
水分在陆地内部或海洋内部的循环称为小循环或内循环。
为区分这两种小循环，将前者叫做陆地小循环，后者叫做海洋小循环。
（3）内因——水的三态在常温条件下的相互转化外因——太阳辐射和地心引力（4）四个环节：水分蒸发—水汽输送—凝结降水—径流3、水文循环的时空分布变化特点（简答—扩展）（1）水循环永无止境（2）水文现象在时间上既有具周期性又具有随机性（3）水文现象在地区分布上既具有相似性又具有特殊性4、水量平衡原理概念：水量平衡是指在自然水循环过程中，任意区域在一定时间内，输入水量与输出水量之差等于该区域的蓄水变化量。
第二章1、河流基本特征（看透书P15—P17、小题）（1）河流长度(L)自河源沿主河道至河口的长度。
深泓线（中泓线）：河槽中沿流向各最大水深点的连线。
（2）河流的弯曲系数(Φ)河流的弯曲系数等于河流长度与河源到河口之间的直线距离之比。
（3）河槽特征1）河流的断面河流横断面河谷河槽：基本河槽洪水河槽过水断面河流的纵断面2）河流平面形态（4）河流纵比降(J)河流纵比降指任意河段首尾两端的高程差与其长度之比河段纵断面近于直线：J=(Z1-Z2)/L河段纵断面呈折线：J=[(Z0+Z1)L1+(Z1+Z2)L2+…+(Z n-1+Z n)L n-2Z0L]/L2（5）河流分段一条河流按照河段不同的特征，沿水流方向可划分为河源、上游、中游、下游和河口5段。
2、流域的概念：流域是指汇集地表径流和地下径流的区域，是相对河流的某一端面而言。
闭合流域的概念：当流域的地面分水线与地下分水线相重合，则地面和地下集水区域也相重合，相邻的流域不发生水量交换，此种流域称为闭合流域。
地质学基础概念
水文地质学基础概念1、水文地质学（Hydrogeology）：研究地下水的形成和分布、物理及化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。
2、地下水水文学（Groundwater hydrogeology）：是主要研究地下水的形成和运动、地下水与河流、湖泊的相互补给、地下水资源的评价和开发利用的科学。
3、水文地质学原理（Principles of hydrogeology）：又称为普通水文地质学，研究水文地质学的基础理论和基本概念的学科。
4、地下水（Groundwater）：广义是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义是指赋存于地下水水面以下饱和含水层中的水。
5、饱和水汽含量（符号为M或E）：是指某一温度下空气容纳的最大水汽量。
M或E随温度T升高而增大。
6、水循环（Hydrologic cycle/Water cycle）：是地球上或某一地区，内在太阳辐射和重力作用下，水分通过蒸发、水汽输送、降水、入渗、径流等过程不断变化、迁移的现象。
亦即地球上各个层圈系统内的水相互联系、相互转化的过程。
包括水文循环和地质循环。
7、水文循环（Hydrologic cycle）：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。
大循环是指海洋和大陆之间的水分交换。
小循环是指海洋内部或大陆内部的水分交换。
8、天气（Weather）：是在一定地区一定时间内各种气象因素综合影响所决定的大气物理状态。
9、气候（Climate）：是某一区域天气的平均状态。
10、气象（Meteorology）：是大气中的冷、热、干、湿、风、云、雪、霜、雾、雷、电、光等各种物理状态和现象的统称。
11、气温（Air temperature）：即大气的温度。
通常指的是离地面1.5米左右、处于通风防辐射条件下温度表读取的温度。
12、气压（Air pressure）：是与大气接触的表面上，由于空气分子的碰撞在单位面积上所受到的力，亦即大气的质量施加在地表或地表物体上的压力。
水文学与水文地质学复习分解课件
03
水文统计方法
水文统计的基本概念
水文统计是水文学和 水文地质学中用来定 量描述和分析水文现 象的方法。
水文统计的应用范围 广泛，包括洪水分析 、水资源管理、水环 境评估等。
水文统计方法通常包 括数据收集、整理、 分析和解释等步骤。
水文频率曲线
水文频率曲线是一种用来描述 水文现象频率分布的图形。
分类：按建模对象和目的不同，水文模 型可分为流域水文模型、地下水模型、 河口模型等。
河口模型：针对河口水流、泥沙输运等 过程进行模拟，用于河口整治和航道建 设。
地下水模型：研究地下水的储藏、运动 和转化过程，预测地下水位变化。
特点
流域水文模型：以流域为研究对象，模 拟降雨、蒸发、径流等水文过程。
水文模型的应用与限制
地下水储存于岩石空隙中，主要存在形式有孔隙水、裂隙水和喀斯 特（岩溶）水。
地下水储存的动态变化
地下水位受气候、地质、人为等因素影响，表现出季节性变化和长 期变化。
地下水的分类与特点
1 2
地下水的分类
根据埋藏条件，地下水可分为上层滞水、潜水、 承压水；根据含水介质类型，可分为孔隙水、裂 隙水和喀斯特（岩溶）水。
详细描述
水文循环是地球上最重要的自然循环之一，它不仅影响着气候和生态系统的平衡，还为人类提供了大量的水资源 。水文循环受到许多因素的影响，如气候、地形、植被和土壤等。
水资源概述
总结词
水资源是指可以被人类利用的淡水资源，包括地表水和地下水。
详细描述
水资源是地球上最重要的资源之一，它对人类的生存和发展具有重要的作用。然而，由于全球气候变 化和人类活动的影响，水资源面临着许多问题，如短缺、污染和过度开采等。
防治措施
水文学与水文地质学(
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水文的四大表现形式：
降水 渗流
蒸发 径流
（1）降水 ——指 雨 、 雪 、 雾 、雹、 霰。
降水的形式
下雪前降落 的小冰粒
（2）蒸发
截流蒸发
指：
地面蒸发
叶面蒸发
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水面蒸发
海洋蒸发
水上升为水 汽的五种
形式。
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（3）渗流
包含
入渗 地表水经过土壤表面进入土壤的过程。
c) 涨水时河道螺旋流：涨水时，河中央上涨较快，断面呈中高岸低的
“水2拱02”1/12形/18，且呈两螺旋流。
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2> 造成的后果：
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在过水断面上形成一封闭 的环流，与纵向水流结合 形成漩涡流，从而将冲刷 凹岸，淤积凸岸，影响取
水口位置的选择。
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四、河流的分段 1、河流 —— 江、河、溪、沟统称河流。
流域面积小，径流相对剧烈 流域面积大，径流相对平缓
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（5）流域的植物被覆—— 由于植物被覆截留降水，从而将会延缓坡地漫流 的速度，增加渗流，减少蒸发。
（6）土壤及地质构造——
影响下渗，地下水对河流的补给，流域地表 的冲刷等。
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（7）湖泊和沼泽——
可以通过蓄水作用，调节径流变化，特别是蒸 发影响径流量的大小。
我国的河流大多以此为主。
（2）融雪径流Biblioteka 局部地区或地段的河流以此为主。
如：青海、 新疆
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二、影响径流的主要因素
1、各种自然地理因素对其的影响
（1）气候因素
水文地质学
水文地质学（hydrogeology）是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科。
它研究在与岩石圈、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以及如何运用这些规律兴利除害。
主要研究地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源评价、开发及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。
在不同环境中地下水的埋藏、分布、运动和组成成分均不相同。
查明上述各方面状况，可为科学地利用或防治地下水提供根据。
水文地质学对地下水的研究，着重自然历史和地质环境的影响，同主要用水文循环和水量平衡原理研究地下水的地下水水文学关系密切，只是研究的侧重点稍有不同。
随着科学的发展和生产建设的需要，水文地质学又分为区域水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。
水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透，又形成了若干新领域，如环境水文地质学、地下水资源管理、同位素水文地质学等。
基本内容：地质学水文地质学是从寻找和利用地下水源开始发展的，围绕实际应用，逐渐开展了理论研究。
目前已形成了一系列分支。
地下水动力学地下水动力学是研究地下水的运动规律，探讨地下水量、水质和温度传输的计算方法，进行水文地质定量模拟。
这是水文地质学的重要基础。
水文地球化学水文地球化学是水文地质学的另一个重要基础。
研究各种元素在地下水中的迁移和富集规律，利用这些规律探讨地下水的形成和起源、地下水污染形成的机制和污染物在地下水中的迁移和变化、地下水与矿产形成和分布的关系，寻找金属矿床、放射性矿床、石油和天然气，研究矿水的形成和分布等。
供水地质学供水水文地质学是为了确定供水水源而寻找地下水，通过勘察，查明含水层的分布规律、埋藏条件，进行水质与水量评价。
合理开发利用并保护地下水资源，按含水系统进行科学管理。
水文地质学基础00-文档资料
绪言——Introduction
水——自然资源 地下水——水资源重要组成部分
——分布广、水质佳、水量水质稳定 ——饮用水源、供水水源 如何有效地利用和保护地下水 ——水文地质学
绪言——Introduction
0.1 水文学与水文地质学 0.2 地下水的功能（作用） 0.3 水文地质学发展与展望
绪言——Introduction
绪言——Introduction
0.1 水文学与水文地质学 0.1.3 水文地质学（hydrogeology）:是研究地下水的数量和质
量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的 学科。它研究在与岩石圈、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以及如何运用这些规律 兴利除害。主要研究地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物 理性质和化学成分，地下水资源评价、开发及其合理利用，地下水 对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。
Fundamentals of Hydrogeology
水文地质学基础
核资源与核燃料工程学院 资源勘查系
❖开课专业： 资源勘查工程专业 ❖教 材：《水文地质学》—肖长来等，清华大学出版社，
2019年版 ❖学 时 数： 32 ❖学 分： 2 ❖考核方式： 考查 ❖考核成绩： 平时成绩40％；结课时笔试60％。
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—地热利用
绪言——Introduction
绪言——Introduction
0.2 地下水的功能（作用）
❖地下水是水资源组成部分 ❖水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响 ❖ 其主要功能（functions）为：
水文地质学-1-2
Preface
对于作为供水水源的地下水，必 须评价其水质水量，查明其分布规律。 这方面的工作形成了供水水文地质学。
The quality and quantity of groundwater must be evaluated and its distribution must be investigated. These works form Hydrogeology for Water Supply .
第一章 地球上的水及其循环
水文循环与地质循环是很不 相同的自然界水循环。水文循环 通常发生于地球浅层圈中，是 H20分子态水的转换，通常更替 较快。水文循环对地球的气候、 水资源、生态环境等影响显著， 与人类的生存环境有直接的密切 联系。
第一章 地球上的水及其循环
水文循环与地质循环是很不 相同的自然界水循环。水文循环 通常发生于地球浅层圈中，是 H20分子态水的转换，通常更替 较快。水文循环对地球的气候、 水资源、生态环境等影响显著， 与人类的生存环境有直接的密切 联系。
Preface
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，称作矿水。矿水 是建立矿泉疗养地与生产瓶装矿泉 水的必要资源。勘查与评价工业矿 水与医疗矿水，也形成了相应的学 科分支——矿水水文地质学 Mineral Water Hydrogeology。
第一章 地球上的水及其循环
and land is called large cycle. The moisture exchange in the ocean or on the land is called small cycle. The local dry climate can be improved by adjusting the conditions of small cycle and enhancing the frequency and strength. But now the conditions of large cycle cannot be changed.
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6.不同空隙性地下水的分布特征
7.地下水资源勘察与评价
8.地下水污染与防治
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
& Requirements)
教学内容
学时
教学方式
作业及要求
基本要求
考查方式
第一章绪论
2
课堂授课
第二章水文学基本知识
2
课堂Hale Waihona Puke 课第三章水文统计基本原理与方法
其它
（More）
备注
（Notes）
备注说明：
1.课程大纲一般为教师网上填写，填写要求会自动提示；对于新开课程，需要填着纸质大纲，并经院系教学委员会或专业委员会通过。
2．带*内容为必填项。
3．课程简介字数为300-500字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。
2
课堂授课
第十二章地下水资源勘察与评价
2
课堂授课
第十三章地下水污染与防治
3
课堂授课
*考核方式
(Grading)
（成绩构成）
出勤：10%
平时作业：20%
期终考试：70%
*教材或参考资料
(Textbooks & Other Materials)
《水文学与水文地质学》，杨维，张戈，张平，编.机械工业出版社，2008年
3
课堂授课
第四章河川径流情势特征值分析与计算
2
课堂授课
第五章小流域暴雨洪峰流量的计算
3
课堂授课
暴雨强度公式计算
第六章水文地质学绪论
2
课堂授课
第七章地质基本知识
3
课堂授课
第八章地下水基本知识
4
课堂授课
第九章地下水的物理性质与化学成分
2
课堂授课
地下水化学成分分类
第十章地下水的渗流运动
2
课堂授课
第十一章不同空隙性地下水的分布特征
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标(Learning Outcomes)
第一篇水文学
1．绪论
2．水文学基本知识
3．水文统计基本原理与方法
4．河川径流情势特征值分析与计算
5.小流域暴雨洪峰流量的计算
第二篇水文地质学
1．绪论
2．地质基本知识
3．地下水基本知识
4．地下水的物理性质与化学成分
*课程简介（Description）
This course includes hydrology and hydrogeology content. Hydrology mainly expounds the basic knowledge of hydrological science and basic theory, to enable students to master the nature of earth's water distribution, circulation, movement rule, and its relationship with the geographical environment and human society; the water cycle and water balance as the key link, the circle of earth layer in the water, according to the process of water circulation system the organic connection of exposition, to enable students to master a variety of water movement, change and transformation of the basic theory and method of analysis; in addition, through the courseof teaching, to enable students to master the general knowledge of the development and utilization of water resources and protection, and learning and teaching of high school geography for the future course provides the necessary basic knowledge. Hydrogeology mainly focus on teaching the basic concepts of hydrogeology and groundwater science basic principle and basic method, the course content is the basic framework of constructing knowledge system of professional students, so that students can understand the characteristics of the groundwater storage space, the formation and distribution of groundwater, groundwater buried conditions, movement mechanism and rules, the basic theory of physical and chemical composition of groundwater. The basic concept of groundwater system, groundwater recharge, runoff and discharge, and the dynamic equilibrium of groundwater, groundwater resources and environment as well as the basic concept and basic principle, on the basis of the preliminary master analysis and methods to solve the problems of hydrogeology and ideas, and for the subsequent course of foundation.
水文学与水文地质学课程教学大纲
课程基本信息（Course Information）
课程代码
（Course Code）
EV356
*学时
（Credit Hours）
32
*学分
（Credits）
2
*课程名称
（Course Name）
（中文）水文学与水文地质学
（英文）Hydrology and hydrogeology
（中文）本课程包括水文学和水文地质学两方面的内容。水文学重在阐述水文科学的基础知识和基本理论，使学生掌握地球上水的性质、分布、循环、运动变化规律，及其与地理环境、人类社会之间的相互关系；以水循环、水量平衡为纲，将地球各圈层中的水体，按水循环过程作系统的，有机联系的阐述，使学生掌握各种水体运动、变化和相互转化的基本理论及分析计算方法；另外，通过本课程的教学，使学生掌握水资源开发利用和保护的一般知识，并为后续课程的学习及中学地理教学提供必要的基础知识。水文地质学重在讲授地下水科学的基本概念、基本原理和基本方法，课程内容是构建学生专业知识体系的基础框架，使学生能深入理解地下水赋存空间的特征，地下水的形成与分布，地下水的埋藏条件，运动机制与规律，地下水物理化学成分的基础理论，地下水系统的基本概念，地下水补给径流与排泄，地下水的动态与均衡，以及地下水资源与环境等基本概念与基本原理，在此基础上初步掌握分析与解决水文地质问题的方法与思路，并为后续的专业课奠定基础。
课程性质
(Course Type)
专业选修课
授课语言
(Language of Instruction)
中文
*开课院系
（School）
环境学院
先修课程
（Prerequisite）
高等数学、气象学、水力学
授课教师
（Teacher）
王欣泽
课程网址
(Course Webpage)
*课程简介（Description）