新书简介

《地下水动力学》（2011年版）

本版《地下水动力学》（陈崇希等编著，地质出版社，2011年6月出版）是对1966试用版／1999正式版的修订补充。

1. 主要补充内容：

（1）    增写了从1952年我国建立水文地质工程地质专业以来本教材的发展历程和相关背景。特别是如何从被误解了的Dupuit“影响半径稳定井流模型”纠正为“圆岛模型”，并从此建立了评价地下水可持续开采量的基本准则及合理开采地下水的原则。

（2）      增加“地下水承压-无压井流问题”一节。地下水井流问题按水动力特征划分为承压井流、无压井流和承压-无压井流3大类。由于承压-无压井流模型的复杂性,当前一般教材只能采用分段法求解圆岛型稳定井流模型，而其应用价值很少。现实要求增强承压-无压井流方面的内容。为此本教材将其扩充至所有单层承压稳定井流可以求解的条件(转为承压-无压井流)。

（3）      我国教材尚未引入水平井流问题。考虑到在低渗透性、薄含水层的地下水采排工程中，水平井的工作效率要比垂直井高得多，随着水平井钻井工艺的提高和成本的降低，水平井技术有很大的应用前景。为此本版教材增加“地下水水平井流问题”一节。

（4）      自然界的含水系统，绝大多数具多层性，对于多层含水系统，为增大出水量,简化施工工序和降低成本,普遍采用混合井开采地下水（除非水质不佳），甚至利用混合井做抽水试验。可以说，几乎没有一个地区无混合井孔的。因此，如何建立混合井流的模型，是半个多世纪来人们十分关注的问题。但是，由于混合井流的复杂性，其研究进展缓慢。尽管如此, 本版教材增加“地下水混合井流问题”一节，为读者提供基本概念和基本的规律。

（5）      Maillet（1905）和其他学者提出的岩溶泉流量衰减方程——层流态的 及紊流态的 ——在国内外已得到普遍使用，以确定岩溶泉流量的衰减系数 ，并用以评价岩溶含水层的水资源和了解它的水动力特征。但是，衰减系数 的参数组成结构尚不清楚。为此本版教材增加“岩溶含水层泉流量衰减问题”一节,以分析不同流态的岩溶水向泉口运动的特征，揭示衰减系数的组成要素和相互关系,也从机理上阐明了岩溶泉流的动态规律。

上述4节组成 “特殊地下水井流等问题”新的一章。

（6）      原“潜水含水层中的完整井流”一章，改为“二元结构含水系统及潜水含水层中的完整井流”。 考虑到Boulton重力水滞后释水的二维流模型与二元结构含水系统模型的解一致，而且后者解释了Boulton模型中物理意义不明确的滞后指数 的水力参数的组成，考虑到Boulton三维流模型已被包括在Neuman模型中(即与其长时间解一致)，基于此,本教材忍痛删去经典的Boulton的两个潜水井流模型，并强调了现实中二元结构含水系统完整井流模型的重要意义。

（7）      增写了现实中十分重要的“裂隙介质渗透系数张量 的计算”部分。

（8）      改写了“Thiem 模型与Dupuit模型的本质差别——历史回顾”和“严格区分Thiem 模型与Dupuit模型的地下水资源评价意义”两节。

（9）      在对Theis公式“六点讨论”的基础上，增加第7点关于“水头下降引起地下水从储存量中的释放是瞬时完成的”假定的讨论。

（10）  增写了“线性变流量井流问题的解析解”和“多阶梯定降深井流问题的解析解”两部分内容。

（11）  对于非完整井流问题，为便于使用，制作了d=0条件的三维非完整性附加阻力系数 的表值及 等值线分布图。

2. 本教材的特色

内容上追求科学性、系统性和严密性；把重点放在基本概念、原理的阐明，模型和建立模型基本条件的准确描述和应用；在分析的方法上尽力做到深入浅出，数学模型的求解不脱离本专业数学教学大纲范围内的知识；便于读者自学。内容的科学性、严密性是教材最基本的要求，由于考证了J.Dupuit（裘布依）稳定井流为“圆岛模型”，而自然界很少具备圆岛模型或者相近的条件，因此，对于纠正了的裘布依圆岛模型稳定井流系统，本教材仅用很少的篇幅介绍单个完整井流问题，而不象“影响半径稳定井流模型”领域还涉及其井群干扰、边界附近井流问题及非完整井流等内容。本教材直接介绍客观普遍存在的不稳定井流问题，其水头降深的解s(t),当时间t→∞时，若s→∞则说明此条件不可能存在稳定井流；若s→s_max（有限值），则其极限就是稳定井流的解，因此，无需辟出一章专门讨论稳定井流问题。这样不仅节约了大量的篇幅，更主要的是避免“影响半径稳定井流模型”理论上的错误。

把不同的观点、理论及方法放到桌面上讨论、争辩是科学发展的必要。因此,鲜明的观点和有针对性的评论、让读者进行对比判断，是本教材的另一特色。为此本教材给出比较完整的参考文献，特别是同类教材中不同观点的教材，以鼓励读者查阅、对比不同文献的见解，促进读者独立思考。笔者深刻地体会到,教材的主要读者是学生,给刚入门的学生以正确概念十分重要。一旦学生辨别不了错误的或模棱两可的概念,纠正起来就困难了,不少事实说明这一点。一个错误的概念与一个正确的概念让学生辨别是非，可能会有相当一部分的人有正确的选择，但一个错误的或模棱两可的概念单独地教给学生，能指出老师／文献错误的则是极少的了。另外,如今“坚持真理，发扬正气”这个科学工作者的最基本准则还得大力倡导。

笔者在编写本书过程中经常思考的一个问题：作为一门主要的专业基础课程，如何引导学生独立思考、促进创新思维的形成？如何坚持“不唯上、不唯外、不唯书、只求真”的观念、树立批判性思维乃至鼓励“挑战权威的魄力”^*？本教材希望对此做些尝试性的工作。笔者认为，“不仅教给学生以知识，而且教给方法”是教育的进步，然而似乎不足，还需要把教学的目标提高到“不仅要学会解决问题的方法，更要学会发现科学问题的思维能力并能够科学地提出问题”，“有的问题发现问题比解决问题更难。正确地提出科学问题,可以说这个问题已经解决了一半”。高层次专业人才的培养，应当向着这个目标。

*“中国的年轻学者对老师太尊重了，挑战权威的魄力可能不够”。——美国科学院前院长、《科学》杂志主编艾伯茨。