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1、1地下水科学概论授课大纲地下水科学概论授课大纲学时学时：50专业专业：环境科学班级班级：主讲人主讲人：王文科时间时间：2008,3-2008,5授课大纲授课大纲第一章第一章 绪论绪论(Preface 2 hours)1,地下水概念(The concept of groundwater)1.1 概念(The concept of groundwater)1.2 人类开发地下水的历史(The history of groundwater development and utilization)2,水文地质学(Hydrogeology)2.1 水文地质学的研究对象(The studying obje
2、cts of hydrogeology)2.2 水文地质学的发展历史(The history of hydrogeology development)2,3 水文地质学的学科分类及其与相邻学科的关系(The classification of hydrogeology and its relations with other disciplines)3,地下水和地质过程(groundwater and geology process)4,地下水在人类生活、生产中的作用(The function of groundwater in humans life and production activ
3、ity)5,学习方法(studying method for this discipline)2第二章第二章 自然界的水循环自然界的水循环 (Natural hydrologic cycle 3 hours)1, 地球水体的组成(The composition of water bodies on the earth)2, 水循环(The water cycle )2,1 水循环的概念2,2, 水循环的内因和外因2,3, 水循环的基本环节2,4, 水循环的意义2,5, 几点启迪3,与水循环有关的气象因素4,径流5,我国水循环概况第三章第三章 地下水的赋存地下水的赋存(The storing o
4、f groundwater 5 hours)1, 岩石中的空隙和水分1,1 岩石中的空隙类型1,2 岩石空隙中水的赋存形式1,3 与水分的储容和运移有关的岩石性质2, 包气带和饱水带3, 含水层和隔水层4, 地下水分类5, 包气带水、潜水、承压水及上层滞水第四章第四章 地下水运动的基本规律地下水运动的基本规律( 4 hours)31, 饱水带重力水运动的基本规律2, 流网3, 结合水的运动规律4, 包气带水的运动规律第五章第五章 地下水的化学成份及其形成作用地下水的化学成份及其形成作用(4 hours)1, 概述2, 地下水的化学特征3, 地下水的温度4, 地下水化学成份的形成作用5, 地下水
5、化学成分的成因类型6,地下水化学成分的分析内容与分类方法第六章第六章 地下水的补给、排泄与径流地下水的补给、排泄与径流(5 hours)1, 地下水的补给2, 地下水的排泄3, 地下水的径流第七章第七章 地下水的动态与均衡地下水的动态与均衡(3 hours)1, 地下水动态与均衡的概念2, 地下水动态3, 地下水均衡第八章第八章 孔隙水孔隙水(pore water 3 hours)1, 概述2, 洪积扇中的地下水43, 冲积平原中的地下水4, 湖积物中的地下水5, 黄土中的地下水6, 滨海三角洲沉积物中的地下水7, 冰碛物及冰川沉积物中的地下水第九章第九章 裂隙水裂隙水 (fissure wa
6、ter 4 hours)1, 概述2, 裂隙水的类型(The typies of fissure water)3, 裂隙介质及其渗流(fractured (fissure )media and its seepage)4, 裂隙介质中水的研究方法(The studying methods of water in fissure media)5, 断裂带的水文地质意义(The hydrogeologic in zone)第十章第十章 岩溶水岩溶水 (karst water)1, 概述2, 岩溶发育的基本条件与影响因素3, 差异溶蚀与地下河系化4, 岩溶发育与岩溶水的分带性5, 岩溶水的特征第十一
7、章第十一章 特殊类型的地下水特殊类型的地下水(special type groundwater 2 hours)1, 地下热水2, 矿水53, 卤水4, 多年冻土区的地下水第十二章第十二章 地下水与环境地下水与环境(groundwater and environment 2 hours)1, 地下水与环境关系2, 地下水开发引起的环境问题第十三章 地下水系统(groundwater system 3 hours)1,系统概念(The concept of system)2,地下水系统的概念(The concept of groundwater system)3,地下水含水系统()4,地下水流动
8、系统(The flow system of groundwater)第十四章第十四章 地下水资源及其开发管理地下水资源及其开发管理(groundwater resource and its development and managements 3 hours) 1, 地下水资源概念(The concept of groundwater resource)2, 地下水资源的基本特征(The basic of groundwater resource)3, 地下水资源的分类及其应用(The classification of groundwater resource and its applic
9、ation)4, 地下水开发与管理(The development and management of groundwater)第十五章第十五章 地下水的调查概要地下水的调查概要(3 hours)1, 地下水调查要点2, 水文地质图63, 地下水勘查技术与研究方法 第一章第一章绪绪 论论1, 地下水的概念地下水的概念(The concept of groundwater)71 概念概念(The concept of groundwater)定义定义 1,广义上讲地下水是指赋存于地表以下土壤与岩石空隙中的水。 狹义上讲地下水是指赋存于地表以下土壤与岩石空隙中的重力水(亦 即地下水面以下的水体,保
10、留这个传统的定义,但要充分认识到对于地下水的研究 必须建立在对于地下水体系有更广泛理解的基础之上才行。显然狭义的定义把 侧重点放在浅层、饱和的地下水流上。还要围绕近地表的非饱和土壤水分体系 (它在水文循环中扮演重要角色)和相当深的饱和体系(它在很多地质过程中有着 重要影响)进行深入研究-现代地下水研究的一个特点。定义定义 2，地下水是参于自然界水循环过程中处于地下隐伏径流阶段的循环水。从以上定义得出如下几点认识： (1),地下水是储存和运动于岩石和土壤空隙中的水，那么地下水必然要受到 地质条件的控制。地质条件包括岩石性质、空隙类型与连通性、地质地貌特征、 地质历史等等。 (2), 地下水是参于
11、自然界水循环过程中处于地下隐伏径流阶段的循环水,那 么地下水与地表水、大气降水之间存在着密切的联系，也就是说影响大气降水 与蒸发、地表水的气象因素、水文因素也在直接和间接地影响地下水。 (3)，地下水赋存和运动于岩石、土壤空隙中，它的运动必然受到空隙的影 响，如空隙的大小、连通性等，从而地下水是空隙介质流,它是以渗流形式运动， 有着自身的规律,控制渗流的因素除水本身的物理化学性质外，还決定于空隙介 质的性质。这一点区别于大气水、地表水的运动。 (4)，对地下水的研究需要跨学科。1.2 人人类类开开发发地下水的地下水的历历史史(The history of groundwater develop
12、ment and utilization)自人类开始定居和从事农业生产活动后，便揭开了利用地下水的历史。根据中国的考 古发掘和史书的记载，早在原始社会的母系氏族公社时期就开始了泉水的利用和浅井的挖 掘。如淮南子脩务训上记载说：神农“教民播种五故”和“尝百草之滋味”外，亦 教民鉴别“水泉之甘苦” 。考古发现我国最古老的水井浙江余姚河母渡水井，根据对支 护木头的碳-14 年代测定，其修建时间在公元前 3710125 年，但井深很小（仅 1.35m)。 在中国进入父系氏族公社时期（公元前 25502140 年）以后，随着定居定的出现和农 业生产的进步，水井已相当普遍。水井的深度不断增加，水井结构更加
13、完善。沈树荣 （1979 年）根据考古资料对这一时期中国水井挖掘的历史作了如下总结：以河北邯郸润沟 和河南洛阳矬李古井为代表的龙山文化时期（公元前 28002300 年） ，井型为土井深度已达 67m；商代的水井是一种长方形的水井（河北+城台西发现的商代水井） ，井深已接近 10m，井中有木制的井盘；西周（公元前 1066771 年）早期已有石砌水井（江苏省东海县 焦家庄西周早期遗址）和陶质井圈的瓦井。此外，在水井的提水工具上，这一时期也有了 较大的进步。据元朝王祯的农事上说“汤旱，伊尹教民田头凿井以灌田，今之桔槔是 也。 ”刘仙周根据这一记载并结合早商遗迹中有长方形的水井推断，这种灌溉机械也
14、可能创 造与商代初期的成汤时期（公元前 17651760 年） 。从春秋时代的后期到中国的一个封建王8朝秦国建立这一时期，随着社会经济的较迅速发展，地下水的开发利用也有了明显的 进步。例如据我国西汉年间史记.河渠书记载，我国新疆吐鲁番一代的坎儿井至少出现 在公元前 200300 年之前；早在公元前 200 年的秦朝蜀郡守李冰就发明了制盐法（即利用 地下水煮盐） 。汉朝初年（纪元初年）四川自贡一带开采地下水卤水煮盐之产业已十分兴旺。 已能在岩石中开凿数十到数百米以上的自流井。 在这一时期，欧洲、中东及埃及等人类文化起源较早的地区，地下水开发经历着和中 国相似的历程。有关水井和井结构的记载，已在公
15、元前 2000 年前的基督教圣经和公用 水井，古罗马在公元前 312 年以前即普遍利用泉水和水井（深度5m） 。古波斯时期（公元 前 550330 年）已在德黑兰附近修建大规模的坎儿井为城市供水和附近地区农田灌溉之用。 德黑兰附近最大坎儿井的深度已达 150m，长 26m。 随着人类社会的发展和工业的出现，水井的开凿深度越来越大。欧洲的第一口井深是 公元 1126 年 Lillirs 村附近一个修道院内挖成（但这一时期的水井深度很少超过 300m） 。这 些水井按其所在地名被成为 Artesian（即自流井） 。 世界凿井历史上的第一口超深井是我国 1853 年开凿的自贡燊海井，其深度达到 1
16、001.42m。而在欧洲直到 19 世纪末出现现代机械化的钻井技术后，其水井深度才超过 1000m。 人类大规模的开发利用地下水源，是在 18 世纪末和 19 世纪初欧洲国家进入工业化革 命之后，随着钻井机械技术的进步，工业、农业、城市迅速发展，供水量急剧地扩大，促 使人们开始大规模的利用地下水源。中国的第一口城市供水机井，是在二十世纪初期于上 海开凿的，直到新中国成立之后，大规模的地下水开发工作，才算真正开始。 人类对地下水的利用，除了用于生活饮用和农业灌溉之外，在很早以前就已经开始了 将地下水用于治病和制盐。俄罗斯地球化学的奠基人维尔纳德斯基在其关于天然水利 用历史的著作中曾提到：在公元前 2010 世纪古希腊科学中，对于天然水的起源及其性质 已有相当清楚的概念，在公元前 1 世纪，著名的希腊医生阿尔赫格涅斯即把矿水分为碱性 的、铁质的、盐性的及硫质的几大类。在罗马帝国时代（公元前 27 年公元 476 年） ，利用 温泉已极为
