绪论 水文地质学和工程地质学研究的内容
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水文地质学水文地质学是研究地下水在地质环境中的分布、流动和质量变化的学科。
它主要关注的是地下水的非饱和带、饱和带和地下水系统。
本文将从水文地质学的定义、研究对象、主要内容和应用领域等方面进行详细介绍。
水文地质学是地质学的一个分支学科,它研究的是地下水在地球内部岩石和土壤中的运动和变化规律。
地下水是指存在于地下的水资源,它是一种重要的自然资源,广泛应用于工农业生产和人类生活。
在水文地质学中,研究的对象主要包括地下水的形成与补给、地下水的动态过程、地下水和地面水的关系、地下水的化学性质和污染等。
通过研究这些对象,可以掌握地下水的分布、运动和质量变化的规律,为地下水资源的合理开发和管理提供科学依据。
水文地质学的主要内容包括地下水的水力学和地质学两个方面。
水力学是研究地下水流动规律的学科,它主要关注地下水在地下岩石和土壤中的流动速度、流动方向和流量等问题。
地下水的流动受到岩石裂隙、土壤孔隙度、压力梯度和水头差等因素的影响,因此需要利用水力学理论对其进行描述和分析。
地质学是研究地球内部岩石和土壤的形成、演化和变质的学科,它在水文地质学中主要用于解释地下水的成因和分布规律。
地下水的形成与补给主要与降水、地表径流、地下水补给和地下水补给之间的关系密切相关。
通过研究地质学,可以了解地下水的补给途径、补给量和补给速度等重要参数。
水文地质学在实际应用中有着广泛的领域,如地下水资源的勘探与评价、地下水污染与防治、地下水的灌溉利用和地下水的环境效应等。
它为地下水资源的保护、利用和管理提供科学依据。
为了更好地应用水文地质学知识,需要结合社会发展需求和其他学科成果,制定适合当地实际情况的水文地质调查方案和管理措施。
总之,水文地质学是研究地下水在地质环境中的分布、流动和质量变化规律的学科。
它的研究对象包括地下水的形成与补给、地下水的动态过程、地下水的化学性质和污染等。
水文地质学的内容主要包括地下水的水力学和地质学两个方面。
它在地下水资源的勘探与评价、地下水污染与防治、地下水的灌溉利用和地下水的环境效应等领域具有广泛的应用价值。
地质、水文、工程地质、岩石力学是地球科学领域的四大重要分支学科,它们共同研究了地球表层和地下的岩石结构、地质构造、水文地质、地下水运动规律、岩石工程及岩土工程等相关问题。
这四大学科之间相互关联、相互渗透,相辅相成,构成了地质工程领域的核心和基础。
本文将就地质、水文、工程地质及岩石力学进行简要介绍。
一、地质地质学是研究地球表层和地下岩石构造、物质组成、变质、变形、岩石圈动力学等规律的科学。
它主要分为动力地质学和构造地质学两大部分。
动力地质学研究地球内部的构造、地震、火山等自然现象,通过地震波观测、地球内部物质组成分析等手段来揭示地球内部的结构和变动规律;而构造地质学则是研究地球表层和地下岩石的构造、变形、岩石特性等,它对矿产资源、地质灾害等有着重要的意义。
二、水文水文学是研究地表水和地下水运动、水文特性、水循环规律、水资源开发利用等的科学。
水文学主要分为地表水文学和地下水文学两个方面。
地表水文学研究雨水径流、河流径流等地表水的形成、运动和变化规律,通过流域水循环研究、河流水文测定等手段来揭示地表水资源的利用和管理规律;而地下水文学则是研究地下水的形成、补给、运动规律、水质特性等,对地下水资源的开发利用和地下水环境保护具有重要的意义。
三、工程地质工程地质学是研究地质对工程建设的影响及地质工程问题防治的科学。
它主要包括工程地质勘察、地质灾害防治、地质工程设计等内容。
工程地质勘察是通过野外调查、地质勘探、室内试验等手段来研究地质对工程建设的影响和地质环境,为工程设计提供地质资料和工程地质条件;地质灾害防治是研究地质灾害的成因、预测、防治和治理措施;地质工程设计是在充分了解地质条件基础上,对建筑结构、基础工程等进行合理设计。
四、岩石力学岩石力学是研究岩石、岩石裙体受力、变形和破坏规律的科学。
它主要包括岩石力学基础理论、岩石强度特性、岩石变形特性、岩石破坏机理等内容。
岩石力学的应用范围广泛,包括岩土工程、矿山工程、地下工程、隧道工程、坡体工程等。
地质工程学中的水文地质学地貌是地球表面的特征,它受到多种地质过程的影响。
其中,水文地质学是地质过程中的重要一环,它负责研究地下水的产生、分布、移动和影响地形地貌的作用,是地质工程学中不可缺少的一部分。
地下水是指地球表面以下自然水体。
它包括地下河流、地下瀑布、地下湖泊、地下水渗透带等。
地下水的形成要依靠多种条件,如降水、水源和地下水埋深等。
与之相关的还有多种地质因素,如地形、地质构造、母岩性质等。
水文地质学对地质工程学有着重要的作用。
在实际的工程中,它可以用于确定岩土体的稳定性、建筑工程的地下水防治措施和地下水资源的合理利用等。
在这些简单的应用之上,更深层次的水文地质知识可以应用于寻找地下矿产资源、范围管控等方面,为社会经济的可持续发展提供了重要的保障。
水文地质学中有一个重要的概念,即地下水的补给和源头。
地下水补给主要来源于降水入渗和起源于水体的流入,而地下水源头主要指水源区。
水源区是指自然界中水源的形成和水分来源区域。
我们可以通过探测水源区域中的水文地质特征,获取生态保护的条件和地下水资源的分布规律。
知道了地下水的知识,并不足以应用于实际。
正确的分析和判断,需要水文地质学行家来对地形、地质和水体特征等进行准确定位。
这需要一定的人工收集和处理数据,尤其是对地形地貌和地质构造等信息的认识。
除此之外,水文地质的应用还需要掌握其他相关领域的知识,如计算机技术、地球物理学等。
总之,水文地质学在地质工程学中具有非常重要的作用。
它不仅能帮助我们更好地了解地球上的地质特性,还可以为工程建设和生态保护提供有力的支持。
未来,水文地质学的应用领域还将不断扩展,对这一领域的研究和探索势必会推动地球科学的发展。
水文地质学专题研究报告1. 引言水文地质学是地球科学中的一个重要领域,研究水与地质相互作用的过程和规律。
随着全球气候变化和人类活动的影响,水资源管理和地质灾害防治等问题变得愈加重要。
本文将对水文地质学的基本概念、研究方法、应用和前景进行探讨。
2. 水文地质学的基本概念水文地质学是研究地下水的起源、分布、流动、保存和污染等现象的学科。
它涉及到地下水在地质储层中的运移规律、水文循环过程、地下水与地表水的相互关系以及地下水资源的开发利用等诸多内容。
3. 水文地质学的研究方法水文地质学采用多种研究方法,包括实地调查、地质测量、水文观测、地球物理勘探、模拟实验和数值模拟等。
通过这些方法,可以获得地下水位、水化学成分、地下水流速和水流方向等关键数据,从而深入研究地下水系统的特征和行为规律。
4. 水文地质学的应用领域水文地质学的研究成果在多个领域有着广泛的应用。
其中,地下水资源评价与管理是水文地质学的重要应用之一。
通过研究地下水的动态变化和水质状况,可帮助制定科学合理的地下水开发利用策略,保障社会经济的可持续发展。
此外,水文地质学在地下水污染防治、地下水资源保护、地下水环境监测与评价等方面也具有重要意义。
通过了解地下水流动和污染扩散的机理,可以有效预防和控制地下水污染,保护和修复地下水环境。
5. 水文地质学的前景展望随着人们对地下水资源需求的不断增加和环境问题的日益凸显,水文地质学的研究前景广阔。
未来,水文地质学将进一步发展和应用更加先进的技术手段,如遥感、GIS、大数据等,提高地下水资源评价和管理的能力。
此外,随着水资源短缺和环境污染的加剧,水文地质学还将与其他学科相结合,开展跨学科研究,为解决地下水问题提供更加全面、系统的解决方案。
6. 结论水文地质学作为地球科学中的重要分支,研究水与地质相互作用的规律和过程。
在水资源管理、地下水污染防治和地质灾害防治等方面具有重要意义。
未来,水文地质学将继续发展,为解决地下水问题和保护水资源作出更大贡献。
水文地质学水文地质学是研究地球表层水文和地质相互关系的学科。
它涉及了地下水的形成、流动、分布以及其对地层结构和地貌特征的影响。
本文将介绍水文地质学的基本概念、研究方法和应用领域。
水文地质学是地质学和水文学的交叉学科,它关注地下水的地质条件、地下水的运动规律及其与地质地貌之间的相互作用。
地下水是地表水和大气水通过渗漏和入渗进入地下并储存起来的水体,它在地质层中通过孔隙、裂隙和岩层间隙等储存和流动,与地质构造及其旋回系统有着密切关系。
研究地下水主要采用的方法包括地质钻探、水文地质剖面、地球物理勘测、遥感技术和数值模拟等。
地质钻探是通过地面钻探和井下钻探获取地下岩石和水文地质信息的主要手段。
水文地质剖面是利用地质钻探数据绘制的剖面图,可以揭示地下岩石的分布和特征。
地球物理勘测是通过对地球物理场的测量,如重力、磁力和电阻率等,来推断地下岩石和水文地质特征。
遥感技术则利用卫星或飞机获取的遥感影像进行解译,以提供地下水的分布和地质信息。
数值模拟是借助计算机模拟地下水和地质相互作用的过程,以加深对地下水循环和地质条件的理解。
水文地质学的研究内容主要包括地下水补给、地下水循环、地下水开采和地下水污染等。
地下水补给是指地下水的形成过程,通常是由降水、地表径流和入渗所补给的。
地下水循环是地下水在地下运动的过程,它受地下地质条件的制约,可以形成泉水和地下水流域等地下水流动的特殊形态。
地下水开采是指人为地利用地下水资源进行供水或工业用水等活动。
地下水污染是指地下水受到废水排放、化学物质渗漏和地表污染物渗入而导致的水质下降现象。
水文地质学的应用领域十分广泛。
它在地下水资源评价、水资源管理和环境保护等方面发挥着重要作用。
水文地质学可以帮助科学家和工程师判断地下水资源的可利用性,评估地下水对地表水和生态系统的影响,制定合理的水资源管理措施。
此外,水文地质学对于地质灾害的研究和预防也具有重要意义。
地下水的存在和流动往往与地滑、地陷和泉水涌出等地质灾害密切相关,水文地质学的研究成果可以提供准确的地质灾害风险评估和预防对策。
§1 绪论教学目标:使学生掌握工程地质学与水文地质学的基本概念,了解它们在地质学学科中的地位,了解它们的主要研究内容及研究意义。
重点、难点及解决办法:地质学各分支学科的关系,通过引入具体工程实践问题,针对各分支学科研究内容及解决实际问题的不同,加深对基本概念的理解。
教学内容:§1.1 地球科学、地质学、工程地质学与水文地质学——提问:让学生回忆中学时所学地质学知识,谈谈自己对地质学的认识?(如基本的地质现象,著名地质学家的认识等等)一、地球科学与地质学概念1、地球科学:简称地学,是人类认识、利用和改造人类目前唯一生存环境的关于地球的基础科学。
它包括了地理学、天文学、气象学、海洋学、生态学和地质学等多个分支学科。
2、地质学:一门研究地球的科学,目前主要研究固体地球的上层,即地壳和地幔的上部。
(简单介绍地球的形状及特点,包括形状、大小、形成时间)二、工程地质学与水文地质学的概念及研究对象◆对工程地质学与水文地质学的发展历史进行简要介绍1、工程地质学:是介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科,它是一门研究与工程建设有关的地质问题的学科。
——目的就是使工程建筑与地质环境互相协调,既要保证工程建筑安全可靠、经济合理、运行正常,又要保证地质环境不会因工程的兴建而恶化,造成对工程建筑本身以及周围环境的危害。
——————对地质工程与工程地质的区别要进行必要介绍2、水文地质学:水圈、生物圈以及人类活动)影响下,数量和质量在时间和空间上的变化规律,并在此基础上,研究如何应用这一规律有效地利用地下水和调节地下水以兴利避害。
“找水”“地下水资源”“水与环境”——工程地质学和水文地质学是地质学的分之学科,研究的是地质学的应用问题。
◆介绍相关的水文地质灾害问题(注重故事性,避免纯粹的专业问题,提高学生学习兴趣)§1.2 工程地质条件与工程地质问题一、工程地质条件1、定义:与工程建筑有关的地质要素之综合,包括地形地貌条件、岩土类型及其工程地质性质、地质构造与地应力、水文地质条件、物理(自然)地质现象、以及天然建筑材料等六个要素。
绪论水文地质学基础的研究对象与内容1、研究对象:水文地质学是研究地下水的科学,它研究与岩石圈、水圈、大气圈以及人类活动相互作用地下水水量和水质的时空变化规律。
2、特征:水文地质学是一门边缘交叉学科。
3、研究内容:1)地下水的形成、埋藏、赋存、分布2)地下水的运动3)地下水的补给、径流、排泄4)物理化学性质、成份及形成原因5)地下水的起源、循环、转化规律6)地下水的动态与均衡水文地质学的分支学科1、基础性分支:1)水文地质学基础2)地下水动力学3)水文地球化学4)水文地质调查方法5)区域水文地质学2、专门目的水文地质学1)供水水文地质学2)矿床水文地质学3)同位素水文地质学4)古水文地质学水文地质学基础与其他课程的衔接水文地质学包括:水文地质基础/原理地下水动力学水文地质调查专门水文地质学(水文地质调查方法、供水水文地质、矿床水文地质)后续课程:地下水动力学,降水工程(36学时,第8学期)与地下水有关的问题1、地下水水位变动破坏原有的岩土与地下水的力学平衡系统,以及产生的各种效应。
最典型的是斜坡稳定问题。
秭归县沙溪镇千将坪特大滑坡全貌斜坡稳定问题新疆土壤盐渍化面积约为145万Km2(2175万亩),宁夏耕地中盐渍化面积8.67万,占灌区耕地面积的26.6%。
新灌区还存在着潜在的盐渍化威胁。
2、矿坑涌水、充水问题3、土壤盐渍化或沼泽化等导致的农业生产问题4.沙漠化、荒漠化面积不断扩大,草地退化和沙化面积逐年增加新疆沙漠化土地面积已达9.61万Km2(合961万Km2 ,1.44亿亩)。
青海省沙漠化面积每年以13万Km2(1300 Km2)的速度扩大。
5、地下水和地表水水质问题河湖萎缩、干涸、水质遭受严重污染新疆塔里木河河程缩短了300Km,致使罗布泊消失;近百年来著名的青海湖水位近半世纪来下降了11.12m;渭河时常断流,在八百里秦川已找不到一条干净的河流。
河源水量在减少,湿地、沼泽萎缩,生态严重恶化。
绪论
一、水文地质学和工程地质学研究的内容
水文地质学是研究地下水的专门科学。
它研究地下水在周围环境(岩石围、大气圈、。
水圈、生物圈以及人类活动)影响下,数量和质量在时间劝空间上的变化规律;主要包括地下水的分布与形成规律、化学成分、运动规律及动态变化等问题,其目的在于如何运用这些规律,更合理地利用地下水资源和更有效地防治地下水的危害。
地下水存在并运动于地哀以下的岩土空隙中,因此,地下水的各种特性与运动条件都与所在地区的地质情况——岩性、构造、地貌等密切相关。
此外,由于地下水是整个自然界水体的一部分,它与大气降水、地表水之间又有密切的联系,因此,水文地质学是一门综合性的自然科学,它与岩石学、第四纪地质学、地貌学、构造地质学、气象学、水文学及水力学等关系密切。
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水文地质学是一门新兴的科学,它是在最近几十年中,随着生产的发展而形成的独立科学。
目前,在水资源利用与开发,与矿床开采、地下建筑物有关的地下水研究方面得到了迅速的发展。
工程地质学是一门和水文地质学紧密联系的地质学科,它专门研究与工程建筑有关的地质问题,如地面建筑与井筒建筑中的地质问题。
其空要研究内容是各种建筑物建造的地质条件,建筑物修建后自然地质条件的改变和可能发生的不良地质问题,以及保证建筑物稳定和正常使用的工程地质措施。
因此,工程地质学的任务是阐明岩土的工程地质性质和影响岩土强度及变化的地质因素,以及保证岩土稳定性的工程地质措施。
工程地质学和水文地质学一样,也是以地质学为基础,应用数学、力学和胶体化学等学科的知识,来解决与工程建筑有关的各种地质问题。
工程地质学与水文地质学的关系尤其密切,在研究工程地质问题时,,往往必须考虑地下水的影响。
二、水文地质学及工程地质学在国民经济建设中的作用及其与煤矿律设和生产的关系水是人类生活和生产中不可缺少的物质。
人每天需要饮用水,现代的大城市和大工矿区集中了数十万或数百万、以致上千万人口,不但在数量上需要大量的饮用水,同时在质量上也有严格的要求。
地下水由于通过了岩土的过滤作用,在质量上和卫生条件有较多的优越性,所以世界各国大城市,多数尽先利用地下水作为供水水源。
水是发展工农业生产不可缺少的重要自然资源。
建立大型工矿企业,不但需要饮用水,工业本身也需要用水,如炼lt钢需低温水6.7t,加工1t石油需水5—15t,生产1t肥皂需水o.5t,生产1 00m棉布需水3—5t,蒸汽锅炉需用大量软水。
这些往往采用地下水,例如,我国蒸汽机车用水约有70%取之地下水。
其次,农作物处长需要消耗大量水分,据测定,生产1kg小麦约需耗水1—1.5t,1kg皮棉约需耗水5t。
我国广大的华北、西北地区地表水缺乏,大气降水量小,经常受到旱灾威胁,开发和利用这些地区蕴藏的地下水以满足工农业的需要是非常重要的。
当地下水中富集了某种元素时,可成为育工业价值的矿床。
例如,四川自贡地区地下水为卤水,西北地区地下水中合有溴、碘元素,这些地区的地下水可作有用矿产开采。
地下水中由于含有特殊成分或有较高的温度,具有医疗价值,加北京的汤山、西安的华清池等都是良好的疗养地。
此外,某些地下水中台有硅、短、把、锌、讯、钢、铂、钻等对人体健康有益的微量元泰其水质符合医疗卫生和矿泉水的标准,这些地下水具有医疗保健作用和较高的经济价值,如北京门头沟矿、四川重庆市命架出及铜梁县巴岳山,内蒙古东乌珠穆沁旗额仁高比乡,以及广东等地均巳陆续发现优质的具有较高医疗和经济价值的矿泉水。
近年来,利用地下热能已成为一个筋课题。
利用地热实际上就是利用地下热水,如我国广东某地已利用地下热水发电,天津市已在取暖、加热等方面开始利用地下热水,我国有的农村已开始利
用地下热水,以弥补燃料的不足。
综上所述,水文地质学对人民生活及工农业的发展具有重要的意义。
这是有利的方面。
地下水对生产也有不利的影响,例机地下水可引起土壤的盐渍化和沼泽化严重地影响土地的合理利用和农作物的生长。
水库、水坝、渠道的漏水,以及地下水对建筑物基础的侵蚀作用,使水利工程和建筑物遭到破坏。
此外,地下水流入矿井坑道不仅要增加矿山排水费用,影响矿出生产的安分甚至还会造成矿井突然淹没事故。
例如,1984年6月,河北省开滦范各庄
m/min,造成数亿元的经济损失.又矿发生一起特大突水掩并停产事故,突水量达20533
如,1935年山东淄博煤矿北大井,日本帝国主义不顾工人死活,进行掠夺性的开采,发生
m/min,井下535名冲国矿工无一得救,造成举世闻名的北突水淹井事故,突水量达4433
大井惨案。
有些矿床由于充水条件复杂,矿井充水性强,影响已查明的矿产不能早日开采。
如我国太行山东、南麓煤田,许多大原组煤层都是由于水文池质条件复杂,目前暂时未能开采。
工程地质学是研究与工程建筑高关的地质问题的科学,面国民经济建设与国防建设需要建造各种工程建筑物。
因此,工程地质学与国民经济每部门的关系也很密切。
例如,城市规划和修建大型工业和民用建筑物,要求对建筑物地基进行详细研究,选择合适的建筑场地,确定地基的承载能九以及预测建筑物修建后自然地质条件的改变和可能发生的不良地质问题,露天开采和地下开采分别要考虑边坡和巷道的稳定性。
在国防建设中,.修建军港、炮台、地下工程等都必须考虑地质情况。
矿井建设是一项复杂的工程建筑。
井筒能否按期建成,其中与工程地质条件及其研究程度有密切的关系,如开滦林西矿风井,地表50m表土层由粘土层、流砂层、细沙层和卵石层等组成,由于对工程地质条件研究不够施工方法选择不当,曾采用板校法施工,木板桩通不过,而改用铁板桩,遇到含水流沙层、砂质粘土层时,又改用化学矽化法施工,但往下遇到卵石层,矽化法又不能通过,:不得不把已凿好的16。
44m 的共简报废。
后来,改变井简位置并采用冻结法施工,才顺利通过。