逍遥的博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/xcl2822 吉林大学教授,博士生导师

博文

水文地质学基础和地下水水文学讲义

已有 7084 次阅读 2010-10-10 21:42 |个人分类:教学实践|系统分类:教学心得| 水文学, 地下水, 讲义, 水文地质

肖长来,吉林大学环境与资源学院,2010-10-10

前天对本科生免试硕士生进行了面试,感觉总体表现不错,但在专业基础知识和专业概念的把握及灵活应用方面还需要加强。将水文地质学基础(地下水水文学)讲义进行了初步整理完善,以便于大家参考。

0.1 课程的目的与内容

0.1.1课程的目的

目的是使学生能系统地获得地下水的形成、埋藏、交替循环等方面的理论知识,要求学生掌握地下水水文学的基本概念、基本原理和基本知识,培养学生综合分析各种地下水问题和解决实际问题的能力

0.1.2课程的主要内容

通过课堂讲课、课外作业、室内实验和讨论,主要传授地下水的功能,水文循环及其影响因素,岩石的空隙类型及其中的地下水类型,地下水运动的基本规律---达西定律和包气带地下水运动的规律,地下水形成的化学作用及水化学分析表示方法,地下水的补给与排泄,地下水系统,地下水动态与均衡,孔隙水、裂隙水和岩溶水的基本特征。

0.1.3课程成绩

    总成绩包括平时成绩和期末考试成绩,平时成绩占总成绩的20~30%,由平时作业、出勤率、实验课和习题课的成绩组成,期末考试成绩占总成绩的70~80%

0.2 水与水文科学

0.2.1

       地球表层的水 (Water) 是由地球内部逸出的,经过35亿年的积聚和演变,逐渐形成今天的水圈(Hydrosphere)。

水是无色透明的液体,是地球上生命的源泉和生命赖以生存和发展的必需物质。

Water is the liquid that descends from the clouds as rain, forms streams, lakes and seas, and is a major constituent of all living matter; it is an odorless, tasteless, colorless, very slightly compressible liquid made up of a combination of hydrogen and oxygen (GW, GG).

       地球上现有13.86×108km3的水,以液态、固态和气态分布于地面、地下和大气中,形成地表水(surface water)、地下水(Groundwater)和大气水(atmosperic water),其中淡水(fresh water)仅占2.53%

地球的层圈可以分为多个,主要包括岩石圈(lithospherre)、水圈(hydrosphere)、大气圈(atmosphere)和生物圈(biosphere)。

0.2.2 水文学

水文学(Hydrology)是关于地球上水的起源、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。

按《水文学及水文测验术语标准》(BG/T50095-98),水文学是研究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。

Hydrology is the study of the occurrence, distribution, and chemistry of all waters of the earth(HG). Or hydrology is the science dealing with the properties, distribution, and circulation of water(CG).

0.3 地下水水文学与水文地质学

0.3.1 地下水

地下水是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

Ground water is the water contained in interconnected pores located below the water table in an unconfined aquifer or located in a confined aquifer.

0.3.2 水文地质学

水文地质学是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。

Hydrogeology (geohydrology) is the study of the interrelationships of geologic materials and processes with water, especially ground water.

(1)水文地质学 (hydrogeology) 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。

(2)水文地质学原理(principle of hydrogeology) 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。

(3)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。地下水水文学是运用水文循环和水量平衡原理,研究地下水形成、运动、水情和地下水资源的水文学分支学科。它和水文地质学关系密切,但内容各有侧重。

    (4)水文地球化学 (hydrogeochemistry) 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。

    (5)供水水文地质学 (water supply hydrogeology) 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。

    (6)矿床水文地质学  (mine hydrgeology) 是研究采矿时地下水涌入矿坑的条件,预测矿坑涌水量以及其他与采矿有关的水文地质问题。

    (7)农业水文地质学  (agrohydrgeology) 的内容主要包括两方面,一方面为农田提供灌溉水源进行水文地质研究;另一方面为沼泽地和盐碱地的土壤改良,防治次生土壤盐碱化等问题进行水文地质论证。

    地热是一种新的能源,如何利用由地下热水或热蒸汽携至地表的地热能,用来取暖、温室栽培或地热发电等,以及地下热水的形成、分布规律,以及勘察与开发方法等,是水文地热学的研究内容。

    (8)区域水文地质学 (regional hydrgeology) 是研究地下水区域性分布和形成规律,以指导进一步水文地质勘察研究,为各种目的的经济区划提供水文地质依据。

    (9)古水文地质学  (paleohydrgeology) 是研究地质历史时期地下水的形成、埋藏分布、循环和化学成分的变化等。据此,可以分析古代地下水的起源与形成机制,阐明与地下水有关的各种矿产的形成、保存与破坏条件。

 0-1  地下水水文学的发展过程

时期

 

年代

理论或公式

 

萌芽时期

~1600

1856年以前

 

 

奠基时期

1600~1945

稳定流

1856

Darcy’s Law

Q=KAdh/dl, Q=KI

1863

Dupuit Equation

Q=2pKMsw/ln(R/rw)

1870

Theim Equation

Q=2pbK(h2-h1)/ln(r2/r1)

1886

Forchheimer

Flow Net (1885)

1928

Mainzer

Leaky aquifer

非稳定流

1935

Theis equation

S=Qw(u)/4pT,Q=4pTs/W(u)

1937

美国. 马斯可特

(Muskat, M.)

The flow of homogeneous fluids through porous media

发展时期

1946~今)

非稳定流

1945~1960

Jacob- Hantush Equation

Unsteady Flow to wells in Unconfined Aquifer

1954

Boulton

非饱和带滞后释水现象

1956

Stallman

数值法、电算

1960s

Walton

数值法、电算

 

1972

Bear, J.

Dynamics of fluids in porous media

 

1972

Neuman

潜水非稳定流公式

 

1979

Bear, J.

Hydraulics of Groundwater

 

1980s

 

Modflow

 

1990s

 

Visual MODFLOW

 

 

1990s

 

Visual Groundwater

 

 

1990s

 

GMS

 

 水文地质学基础(地下水水文学)讲义

http://blog.sciencenet.cn/blog-39059-371931.html

上一篇:一眼望三国的边防第一哨——珲春市防川
下一篇:吉林大学第三届博士生学术论坛——资源、环境与人类生存分论坛

2 陈奕涛 杨华磊

发表评论 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-10-20 08:01

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部