水文地质学基础3课件

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1、Fundamentals of Hydrogeology 水文地质学基础水文地质学基础核核资源与源与核燃料核燃料1水文地质学基础(3)课件v开课专业：开课专业： 资源勘查工程专业资源勘查工程专业v教教 材：材：水文地质学水文地质学肖长来等，清华大学出版社，肖长来等，清华大学出版社， 20102010年版年版v学学 时时 数：数： 3232v学学 分：分： 2 2v考核方式：考核方式： 考查考查v考核成绩：考核成绩： 平时成绩平时成绩4040；结课时笔试；结课时笔试6060。2水文地质学基础(3)课件 课程的目的课程的目的 目的是使我们通过本课程的学习掌握水文地质学的基本概念、基本原理和基本知识

2、，并系统地获得地下水的形成、埋藏、交替循环、地下水与环境等方面的基础理论知识，培养我们综合分析各种与地下水有关问题及解决实际问题的能力。课程的目的与内容课程的目的与内容3水文地质学基础(3)课件课程的内容课程的内容绪绪 言言第一部分第一部分 地球上的水及其循环地球上的水及其循环第二部分第二部分 岩石中的空隙与水分岩石中的空隙与水分第三部分第三部分 地下水赋存特征地下水赋存特征第四部分第四部分 地下水运动的基本规律地下水运动的基本规律第五部分第五部分 毛细现象和包气带水的运动毛细现象和包气带水的运动第六部分第六部分 地下水的化学成分及其形成作用地下水的化学成分及其形成作用第七部分第七部分 地下水

3、的补给与排泄地下水的补给与排泄第八部分第八部分 地下水系统地下水系统第九部分第九部分 地下水的动态与均衡地下水的动态与均衡第十第十十二部分十二部分 孔隙水，裂隙水，岩溶水孔隙水，裂隙水，岩溶水第十三部分第十三部分 地下水资源与水资源管理地下水资源与水资源管理第十四部分第十四部分 地下水与环境地下水与环境4水文地质学基础(3)课件绪言绪言Introduction水水自然资源自然资源地下水地下水水资源重要组成部分水资源重要组成部分 分布广、水质佳、水量水质稳定分布广、水质佳、水量水质稳定 饮用水源、供水水源饮用水源、供水水源如何有效地利用和保护地下水如何有效地利用和保护地下水 水文地质学水文地质学

4、5水文地质学基础(3)课件0.1 0.1 水文学与水文地质学水文学与水文地质学 0.2 0.2 地下水的功能（作用）地下水的功能（作用） 0.3 0.3 水文地质学发展与展望水文地质学发展与展望绪言绪言Introduction6水文地质学基础(3)课件0.1 0.1 水文学与水文地质学水文学与水文地质学0.1.1 0.1.1 水文学水文学：是关于是关于地球上水地球上水的起源、存在、分布、循环、运的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。 据据水文基本术语和符号标准水文基本术语和符号标准（GB/T50095

5、-98GB/T50095-98），），水文学是水文学是研究水存在于地球上的大气中和地球表面以及地壳内的各种现象的研究水存在于地球上的大气中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科，包括水体的形成、循环和分发生和发展规律及其内在联系的学科，包括水体的形成、循环和分布，水体的化学成分、生物、物理性质以及它们对环境的效应等。布，水体的化学成分、生物、物理性质以及它们对环境的效应等。 HydrologyHydrology is the science of waters of the earth, their is the science of waters of the ea

6、rth, their occurrence, distribution, and circulation; their physical occurrence, distribution, and circulation; their physical and chemical properties; and their reaction with the and chemical properties; and their reaction with the environment, including living beings.environment, including living

7、beings.绪言绪言Introduction7水文地质学基础(3)课件 0.1 0.1 水文学与水文地质学水文学与水文地质学0.1.2 地下水地下水：指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上指赋存：指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上指赋存于地下水面以下饱和含水层中的水。于地下水面以下饱和含水层中的水。 GroundwaterGroundwater is the water contained in interconnected is the water contained in interconnected pores located below the water table in an

8、 unconfined pores located below the water table in an unconfined aquiferaquifer or located in a confined aquifer. or located in a confined aquifer.绪言绪言Introduction8水文地质学基础(3)课件0.1 0.1 水文学与水文地质学水文学与水文地质学0.1.3 0.1.3 水文地质学（水文地质学（hydrogeologyhydrogeology）: :是是研究研究地下水地下水的的数量和质数量和质量量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或

9、防治其危害的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。它学科。它研究研究在与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相在与岩石圈、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。主要兴利除害。主要研究研究地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物地下水的分布、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。对工程建设和矿山开采的不利

10、影响及其防治等。绪言绪言Introduction9水文地质学基础(3)课件0.1 0.1 水文学与水文地质学水文学与水文地质学0.1.4 0.1.4 水文地质学科的分支水文地质学科的分支: : 基础学科基础学科: :水文地质学原理水文地质学原理( (普通水文地质学、水文地质学基础普通水文地质学、水文地质学基础) ) 基础理论、基本概念基础理论、基本概念 地下水动力学地下水动力学地下水运动规律地下水运动规律 水文地球化学水文地球化学元素的迁移与富集元素的迁移与富集 应用学科应用学科: :供水水文地质学、农业水文地质学、矿床水文地供水水文地质学、农业水文地质学、矿床水文地 质学、区域水文地质学、同

11、位素水文地质学、环质学、区域水文地质学、同位素水文地质学、环 境水文地质学等境水文地质学等10水文地质学基础(3)课件0.2 0.2 地下水的功能（作用）地下水的功能（作用）v地下水是水资源组成部分地下水是水资源组成部分 v水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响水对人类生活与生产起着不可或缺的重大影响 v 其主要功能（其主要功能（functions）为：为： 1 1、地下水是一种宝贵的资源（、地下水是一种宝贵的资源（、地下水是一种宝贵的资源（、地下水是一种宝贵的资源（resourceresource） 2 2、地下水是极其重要的生态环境因子地下水是极其重要的生态环境因子地下水是极其重要的生态

12、环境因子地下水是极其重要的生态环境因子3 3、地下水是破坏力极强的灾害因子、地下水是破坏力极强的灾害因子、地下水是破坏力极强的灾害因子、地下水是破坏力极强的灾害因子 4 4、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 5 5、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、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 绪言绪言Introduction11水文地质学基础(3)课件0.2.1 0.2.1 地下水是一种宝贵的资源地下水是一种宝贵的资源地下水是一种宝贵的资源地下

13、水是一种宝贵的资源a a）供水水源）供水水源(water supply source)(water supply source)工农业用水工农业用水 优点：优点：分布广泛，动态变化小，水质良好，不易污染分布广泛，动态变化小，水质良好，不易污染 n 据相关资料：据相关资料：陆地一半为干旱、半干旱地区陆地一半为干旱、半干旱地区 1/31/3耕地，耕地，2/32/3牧区水源不足；牧区水源不足； 城市供水不足，近来更有增加趋势城市供水不足，近来更有增加趋势 n 世世界界上上，阿阿拉拉伯伯国国家家- -进进口口雨雨水水，中中东东的的长长期期摩摩 擦一是石油，二是水擦一是石油，二是水 n 上上世世纪纪80

14、80年年代代以以来来，我我国国城城市市缺缺水水总总体体也也愈愈来来愈愈严严重重，很很显显然然: :水水资资源源的的欠欠缺缺严严重重制制约约着着国国民民经经济济的可持续发展的可持续发展绪言绪言Introduction12水文地质学基础(3)课件我国西北地区缺水剪影我国西北地区缺水剪影绪言绪言Introduction13水文地质学基础(3)课件60%60%全国60%的耕地 全部或部分使用地下水灌溉95%95%95%95%全国95以上的农村饮用地下水我国耕地与农村用水我国耕地与农村用水绪言绪言Introduction14水文地质学基础(3)课件b)b)液体矿产（液体矿产（liquid miningl

15、iquid mining）富集某些盐类与元素富集某些盐类与元素 n 地下水富含盐类或稀有元素，地下水富含盐类或稀有元素，开发提炼具有工业开采价值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，每升达如四川自贡，三叠纪岩层中的卤水，每升达300g300g之多之多 n 医疗或健身功能的矿泉水医疗或健身功能的矿泉水（Natural mineral waterNatural mineral water） 疗养院，天然矿泉水厂，啤酒厂等疗养院，天然矿泉水厂，啤酒厂等寻找特殊功能的水资源寻找特殊功能的水资源 n 开发提取一定的能量（热能，冷能）地下水开发提取一定的能量（热能，冷能）地下水 载热流

16、体载热流体地下水的露头地下水的露头泉井，往往具有冬暖夏凉的特点，地球浅层泉井，往往具有冬暖夏凉的特点，地球浅层是常温带是常温带保温作用，起到保温作用，起到“冬灌夏用，夏灌冬用冬灌夏用，夏灌冬用” ” 地球是个天然热库地球是个天然热库可以供热，供取暖等用处可以供热，供取暖等用处地热利用地热利用0.2.1 0.2.1 地下水是一种宝贵的资源地下水是一种宝贵的资源地下水是一种宝贵的资源地下水是一种宝贵的资源绪言绪言Introduction15水文地质学基础(3)课件0.2.2 0.2.2 地下水是极其重要的生态环境因子地下水是极其重要的生态环境因子地下水是极其重要的生态环境因子地下水是极其重要的生态

17、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是影响生态与环境的重要因素之一 n地下水与其周围的环境，人、水、热、动是个相互依存的有着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）馈（报复）n地下水的变化往往会打破生态环境系统原有的天然生态平衡状地下水的变化往往会打破生态环境系统原有的天然生态平衡状态，使环境发生变化态，使环境发生变化即可以有益，也可以是有害的即可以有益，也可以是有害的n有害的例子：用水不当造成的有害的例子：用水不当造成的土壤次生盐渍化土壤次生盐渍

18、化、土壤沼泽化土壤沼泽化、土地沙漠化土地沙漠化等生态环境问题。等生态环境问题。 绪言绪言Introduction16水文地质学基础(3)课件土壤次生土壤次生盐渍化（只灌不排）盐渍化（只灌不排）绪言绪言Introduction17水文地质学基础(3)课件土壤次生土壤次生盐渍化盐渍化绪言绪言Introduction18水文地质学基础(3)课件土壤沼泽化（地下水位过浅）土壤沼泽化（地下水位过浅）绪言绪言Introduction19水文地质学基础(3)课件土壤沼泽化土壤沼泽化绪言绪言Introduction20水文地质学基础(3)课件土地沙漠化土地沙漠化绪言绪言Introduction21水文地质学基

19、础(3)课件土地沙漠化土地沙漠化绪言绪言Introduction22水文地质学基础(3)课件0.2.3 0.2.3 地下水是破坏力极强的灾害因子地下水是破坏力极强的灾害因子 地面沉降、水质恶化、海/咸水入侵、水质污染、地方病（人体所需某种元素地下水中缺乏或过量）、矿坑突水、滑坡、岩溶塌陷、渗透变形均与地下水有关绪言绪言Introduction23水文地质学基础(3)课件超采地下水地面沉降绪言绪言Introduction24水文地质学基础(3)课件超采地下水地面沉降绪言绪言Introduction25水文地质学基础(3)课件超采地下水地面沉降绪言绪言Introduction26水文地质学基础(3

20、)课件水质污染绪言绪言Introduction27水文地质学基础(3)课件2005.11.26日污染高峰过哈尔滨城市日污染高峰过哈尔滨城市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，城市应急系统紧急打井（地下水）调用纯净水应急调用纯净水应急水质污染事件绪言绪言Introduction28水文地质学基础(3)课件碘缺乏甲状腺肿 陕西定边氟骨症 氟斑牙 地方病绪言绪言Introduction29水文地质学基础(3)课件航拍四川汶川山体滑坡 地质灾害 绪言绪言Intr

21、oduction30水文地质学基础(3)课件地面岩溶塌陷的农田 岩溶塌陷绪言绪言Introduction31水文地质学基础(3)课件0.2.4 0.2.4 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、地壳内能量、地壳内能量、地壳内能量、热热量及化学量及化学量及化学量及化学组组分的分的分的分的传输传输者者者者 n传递应力力：水：水库诱发地震，地地震，地质灾害等与地下水作用相关灾害等与地下水作用相关 n人工地震人工地震预报观测地下水地下水 n地球是个天然地球是个天然热库在地在地质循循环和水文循和水文循环中中传输地壳内

22、地壳内部的部的能（能（热）量）量的的传输者者n良好溶良好溶剂化学化学组分的迁移与沉淀分的迁移与沉淀( (传输化学化学组分分) )n地下水地下水对油气二次迁移油气二次迁移形成油气藏起关形成油气藏起关键作用作用n地下水参与岩地下水参与岩浆作用、作用、变质作用、岩石圈的形成与改造，乃作用、岩石圈的形成与改造，乃 至于在地球演至于在地球演变中均起到重要的作用中均起到重要的作用绪言绪言Introduction32水文地质学基础(3)课件0.2.5 0.2.5 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 信息载体

23、信息载体信息载体信息载体n由于是由于是应力应力传递者，同时又是在流动传递者，同时又是在流动 所以地下水所以地下水水位水位，水量，水温，水化学水量，水温，水化学等的变化或异常可以等的变化或异常可以提供埋藏在地下的许多信息提供埋藏在地下的许多信息 n强的溶剂：在地质循环和水文循环中化学组分溶解，强的溶剂：在地质循环和水文循环中化学组分溶解，传递到适宜的部位沉淀（沉积）：成矿传递到适宜的部位沉淀（沉积）：成矿(水化学异常水化学异常) 如找矿、找油、地震预报、地质演变（古水文地质条件恢复）如找矿、找油、地震预报、地质演变（古水文地质条件恢复）地球深部地质年代性质地球深部地质年代性质(证据证据)绪言绪言

24、Introduction33水文地质学基础(3)课件0.3 水文地质学发展与展望水文地质学发展与展望绪言绪言Introduction34水文地质学基础(3)课件0.3.1 发展过程发展过程1.萌芽时期（远古萌芽时期（远古1855） 打井取水打井取水探索地下水来源探索地下水来源只限于直接观测和推测。只限于直接观测和推测。2.奠基时期（奠基时期（18561945） 通过观察、试验、分析，提出一系列关于地下水形成通过观察、试验、分析，提出一系列关于地下水形成 和运动的重要概念、定律和方法和运动的重要概念、定律和方法为水文地质学发展为水文地质学发展 奠定了基础。奠定了基础。3.发展时期（发展时期（19

25、46年至今）年至今） 大规模开发利用地下水大规模开发利用地下水研究水文地质过程研究水文地质过程模拟（物理模拟（物理 模拟、数字模拟）模拟、数字模拟）引进系统概念引进系统概念绪言绪言Introduction35水文地质学基础(3)课件绪言绪言Introduction36水文地质学基础(3)课件绪言绪言Introduction37水文地质学基础(3)课件0.3.2 展展 望望 发展趋势发展趋势n核心课题转移：找水水文地质学核心课题转移：找水水文地质学资源资源生态环境生态环境 n视野扩展：含水层视野扩展：含水层地下水系统地下水系统水文水文- -生态环境生态环境技术技术- -社会系统。社会系统。 n目

26、标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展目标改变：由当前的问题转向长期的可持续发展 n内内容容扩扩展展：从从地地下下水水的的水水量量为为主主，转转向向水水量量与与水水质质的的研研究究并并重重；从从狭狭义义地地下下水，扩大到广义地下水水，扩大到广义地下水, ,乃至地下水圈乃至地下水圈 n思路的改变：从求从成生角度，加强过程与机理研究思路的改变：从求从成生角度，加强过程与机理研究 n多多学学科科交交叉叉渗渗透透成成为为主主流流：地地下下水水科科学学与与其其它它自自然然科科学学以以及及社社会会科科学学交交叉叉渗渗透，以多学科方式研究与处理问题透，以多学科方式研究与处理问题 n服务方式转变：服务方式转

27、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产力，成为一个急需解决的重大课题绪言绪言Introduction38水文地质学基础(3)课件0.3.2 展展 望望 主体研究内容主体研究内容 地下水运移机制和计算方法、粘性土的渗透地下水运移机制和计算方法、粘性土的渗透机制、地下水中污染物的运移、包气带中水盐运机制、地下水中污染物的运移、包气带中水盐运移机制、水文地球化学、同位素水文地质学、地移机制、水文地球化学、同位素水文地质学、地下水资源管理等方面。下水资源管理等方面。绪言绪言Introduction39水文地质学基础(3)课件