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1、Fundamentals of Hydrogeoloy 水文地质学基础,潘卫东13928796969qq：717863328,Company Logo,,第一讲 绪言,0.1 地球上的水与水资源 0.2 地下水的功能（作用） 0.3 水文地质学发展与展望 0.4 水文学与水文地质学 0.5水基课程内容,Introduction,Company Logo,,0.1 地球上的水与水资源：量的概念,地球上的水及所占比例,淡水占全球水量的2.527%,Company Logo,,冰冻积雪,0.1 地球上的水与水资源：淡水,冰冻积雪,地下水,河湖水,淡水 2.5%,咸水 97.5%,Company Lo
2、go,,0.1 地球上的水与水资源：再生资源,利用自然资源有两种方式： 不可再生资源： 如果某种资源的存量大到足以保证上百年的需要，而且在资源耗竭以后，可以开发替代资源矿产资源是典型的不可再生资源 可再生资源： 如果某种资源的再生速率高于人们的消费速率，就可以保证永续利用。 可再生资源是永远不会耗竭的淡水资源的主体是可再生的,Company Logo,,0.1 地球上的水与水资源：重要性,水自然界存在，自然属性不断循环运动良好的溶剂，重要载体水具有能量水人类生存、社会经济发展不可或缺，社会属性生命之源，是地球系统的“血液”旱灾、水灾、水污染，对人类发展不协调水资源可再生，但，水资源有价值（价值
3、规律）水资源管理不当，成为社会不稳定因素之一,Company Logo,,0.1 地球上的水与水资源：我国水资源概括,中国的大气降水与水资源分带 中国的人口密度与分省人均淡水资源我国是世界上最缺水的13个国家之一 人均水资源占有量仅为世界平均值的1/4,Company Logo,,中国的大气降水,Company Logo,,我国各省人均淡水资源,Company Logo,,0.2 地下水的功能（作用）,概念：水文地质学简言之研究地下水的科学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（functions）为： 1、地下水是一种宝贵的资源（resource） 2、地下
4、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,Company Logo,,0.2.1 地下水是一种宝贵的资源,a) 供水水源优点： 分布广，动态变小，洁净，不易污染据报道：陆地一半为干旱、半干旱地区 1/3耕地，2/3牧区水源不足 城市供水不足，近来更有增加趋势世界上，阿拉伯国家-进口雨水，中东的长期摩 擦一是石油，二是水80年代以来，我国城市缺水总体也愈来愈严重，很显然：水资源的欠缺严重制约着国民经济的可持续发展,Company Logo,,我国西北缺水剪影,Company Logo,,我国耕地与农村用水,Company Logo,,b
5、) 液体矿产（liquid mining）地下水高含盐类或稀有元素，开发提炼具有工业开采价值 如四川自贡，三叠纪岩层中的卤水，每升达300g之多医疗或健身功能的矿泉水（Natural mineral water） 疗养院，天然矿泉水厂，啤酒厂等寻找特殊功能的水资源开发提取一定的能量（热能，冷能）地下水 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,0.2.1 地下水是一种宝贵的资源,Company Logo,,0.2.2 地下水是极其重要的生态环境因子,地下水是影响生态与环境的重要因素之一 地下水的变化往
6、往会打破原有的生态平衡 ，使环境发生变化即可以有益，也可以是有害的 有害的例子：农业用水不当的次生盐渍化、不统一开采，河西走廓的民勤县，绿州变沙漠、过 量开采地下水地面沉降（上海、天津）、海水入侵，地面塌陷，地下水污染等地下水与其周围的环境，人、水、热、动是个相互依存的有着内在联系的生物生存链，打破一个环节就会引起或正或负的反馈（报复）,Company Logo,,地下水利用产生的环境问题：沙化荒漠化加重,Company Logo,,地下水利用产生的环境问题：上海地面沉降,城市防洪设施标准降低， 外滩防洪挡水墙越筑越高,Company Logo,,地下水利用产生的环境问题：地下水污染,地下水污
7、染主要分布在城区附近和地表水污染严重的地区,Company Logo,,0.2.3 地下水是一种很活跃的地质营力,地下水是一种很活跃的地质营力地壳内能量、热量的传输者 传递应力：水为诱发地震，地质灾害是地下水作用 人工地震预报观测地下水 地球是个天然热库在地质循环和水文循环中传输地壳内部的能（热）量的传输者,Company Logo,,0.2.4 地下水是地球内部地质演变的信息载体,地下水是（地球内部地质演变的）信息载体 由于是应力传递者，同时又是在流动 所以地下水水位，水量，水温，水化学等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息 强的溶剂：在地质循环和水文循环中化学组分溶解，传递到适宜的部位
8、沉淀（沉积）：成矿 如找矿、找油、地震预报、地质演变,Company Logo,,0.3 水文地质学的发展与趋势,四个时期：1856年以前的萌芽时期，1856年至本世纪中叶的奠基时期，20世纪中叶至今的发展时期， 21世纪的转变时期 萌芽时期：由逐水而居到凿井取水-一大转折 奠基时期：1856年，达西定律-地下水定量计算奠定了水文地质学的基础 发展阶段：二次世界大战战后，科学技术推动生产力迅猛发展以及人口的急剧增长 泰斯非稳定流理论提出，对地下水资源量的认识革命 计算机技术的发展，在地下水模拟、规划管理等推进 转变时期：核心内容的转变，可持续发展观的提出 水文地质学的发展正向“地下水科学”的转
9、变,发展趋势,坎儿井,Company Logo,,地下水的利用坎儿井，近3000年历史,Company Logo,,0.3 水文地质学的发展与趋势简况,趋势：水文地质工程地质05.第1期，51-56，张人权等 核心课题转移：找水水文地质学资源生态环境 视野扩展：含水层地下水系统水文-生态环境技术-社会系统。 目标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展 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 思路的改变：从求从成生角度，加强过程与机理研究 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
10、 服务方式转变：方式发生了很大改变，如何使水文地质工作成果转化为生产力，成为一个急需解决的重大课题,Company Logo,,0.3 水文地质学的发展与趋势任务,目前任务： 正确地预测在人类活动干预下地下水的变化 正确地评价、开发、管理与保护地下水资源 保护与地下水有关的生态环境，成为当务之急 正确地预测矿产开发的地下水问题，避免地下水害 。,Company Logo,,预测地下水的污染与保护措施,2005年11月吉林中石化爆炸，100余吨硝基笨进入松花江，导致哈尔滨城市供水系统瘫痪4天，11月27日恢复供水,市700余万人经历了用水危机。,全城380余井，成为城市供水主源，城市应急系统紧急
11、打井（地下水）,调用纯净水应急,2005.11.26日污染高峰过哈尔滨城市,Company Logo,,防范煤矿特大突水事故,2005年事故特点 2005年，死亡10人以上事故13起，总人数357人 同期上升160%、233.6%；占总特大事故20.5% 乡镇煤矿水害事故多，84.6% 老空水是水害的主要水源 老空透水69.2% 底版透水15.4% 岩溶突水15.4%,Company Logo,,0.4 关于水文学与水文地质学,水文学（水文地地学）水资源的核心课程 广义地说 ： 研究地球与水的科学 具体：研究地球上各种水体的形成、循环和分布，探讨水体的化学和物理性质以及它们对环境的反应，与生物
12、的关系 广义水文学分支基础理论、应用 基础理论水文学原理 研究对象河流、湖泊、河口海岸、冰川 ，地下水文学等 应 用工程水文学，农业、森林、城市、环境水文学等,Company Logo,,0.5 课程内容,本课主要内容 一、水文地质学基本概念概念、名词与术语 二、水文地质学基本原理地下水形成基本规律赋存、分布、运动 三、地下水科学的分析方法微观以概念为基础的分析方法宏观地下水系统理论为基础的综合分析 四、应用分析概念与原理的掌握,Company Logo,,主要参考文献,主要参考文献： 水文地质学基础教材后附的参考文献， 水文地质工程地质期刊， 中英文版“地下水”和“水文地质学”类教材 芮孝芳
13、 著，水文学原理，2004.8,Company Logo,,思考题,1、为什么说“水资源”是可再生的资源？ 2、为什么说“水资源”既有自然属性，又有社会属性。 绪言结束,Company Logo,,第二章 岩石中的空隙与水 The Interstices and Water in Rocks,Company Logo,,2.1 岩石中的空隙,岩石水文地质学中指坚硬的岩石及松散的土层空隙岩、土中各种类型的空洞的总称空隙是地下水赋存场所（places）和运移通道（conduits） 空隙分为 1. 孔隙（pore）-unconsolidated soil-（第四纪地质学） 2. 裂隙（fissur
14、e）- hard rock -（构造地质学） 3. 溶穴（cavity）- dissoluble rock -（岩溶地貌学） 工程地质学是从土层的物理力学指标（性能）来讨论，如土的压缩性或强度变形。 下面以孔隙为例，讨论描述空隙特征的有关概念，参数 （指标）和分析方法。,Company Logo,,孔隙（pore, void）土体孔隙的描述有：孔隙的大小，多少，形状，连通与分布松散土体宏观上可以分为2大类：砂性土与粘性土类 1、砂砾石孔隙大小及其影响因素 试样 a砾石(模型)，试样b砂土样品，试样c砂砾混合样品？ 提问：试样a与b构成的孔隙哪种大？哪种小？颗粒大小-有关？ 简单归纳-砂砾石土孔隙大小与什么有关？ 颗粒大小、 排列立方体或四面体 、分选、胶结与充填等 孔隙大小特征的描述：孔喉 (d) d=0.414D孔腹 (d) d=0.732D(上述为：立方体排列的理想等径园球颗粒）,
