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水文地质学基础ppt课件CONTENTS•水文地质学概述•岩石中水存在形式与性质•地下水流动系统与补给排泄条件•孔隙裂隙岩溶发育规律及其对渗透性影响•不同类型含水层特征及其富水性评价水文地质学概述01水文地质学定义与研究对象水文地质学定义研究地下水分布、运动、形成、变化及其与周围环境相互关系的科学。
研究对象以地下水为主要研究对象，同时涉及地表水与地下水的相互作用。
水文地质学发展历史及现状发展历史从19世纪中叶开始形成，经历了描述性、定量化和系统性三个阶段。
现状当前水文地质学已发展为一门综合性学科，广泛应用于水资源评价、环境保护、工程建设等领域。
水文地质学与其他学科关系与地质学的关系地质学为水文地质学提供基础理论和研究方法，水文地质学则是地质学的一个分支，专注于研究水与岩石圈的相互作用。
与水文学的关系水文学与水文地质学都研究水的循环和分布，但水文学更侧重于地表水的研究，而水文地质学则更关注地下水。
与环境科学的关系环境科学为水文地质学提供了宏观的研究视角和综合分析方法，水文地质学则为环境科学提供关于地下水环境的基础数据和理论支撑。
岩石中水存在形式与性质02岩石中水存在形式吸附水附着在岩石颗粒表面或矿物晶体内部的水分子，受固体表面吸附力作用。
毛细水存在于岩石毛细孔隙中的地下水，受毛细力作用上升。
重力水在岩石大孔隙或裂隙中，受重力作用自由运动的水。
岩石中水物理化学性质溶解性水能溶解多种物质，形成水溶液，改变水的化学性质。
密度与温度水的密度随温度变化，4°C时密度最大，具有热传导性。
粘滞性水的粘滞性随温度降低而增大，影响地下水的流动。
表面张力水的表面张力使水滴呈球形，影响毛细水的上升高度。
岩石中水运动规律达西定律描述水在孔隙介质中的渗流速度与水力梯度成正比的关系。
渗流基本方程描述非饱和带与饱和带地下水流运动的偏微分方程。
地下水流系统由补给区、径流区和排泄区组成的统一整体，具有层次性。
地下水资源评价根据水文地质条件、开采技术经济条件等，对地下水资源数量和质量进行评价。
第一章地球上的水及其循环一、名词解释：1．水文地质学：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、生物圈以及人类活动相互作业下地下水水量和水质的时空变化规律，并研究如何运用这些规律去兴利除害，为人类服务. 2．地下水：地下水是赋存于地面以下岩石空隙中的水。
3．矿水:含有某些特殊组分，具有某些特殊性质，因而具有一定医疗与保健作用的地下水。
4．自然界的水循环:自大气圈到地幔的地球各个层圈中的水相互联系、相互转化的过程。
5．水文循环:发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环.6．地质循环：地球浅层圈和深层圈之间水的相互转化过程。
7．大循环:海洋与大陆之间的水分交换。
8．小循环：海洋或大陆内部的水分交换。
9．绝对湿度：某一地区某一时刻空气中水汽的含量。
10．相对湿度：绝对湿度和饱和水汽含量之比.11．饱和差：某一温度下,饱和水汽含量与绝对湿度之差。
12．露点：空气中水汽达到饱和时的气温。
13．蒸发：在常温下水由液态变为气态进入大气的过程。
14．降水：当空气中水汽含量达饱和状态时，超过饱和限度的水汽便凝结，以液态或固态形式降落到地面。
14．径流:降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流.15．水系：汇注于某一干流的全部河流的总体构成的一个地表径流系统.16．水系的流域：一个水系的全部集水区域。
17．分水岭:相邻两个流域之间地形最高点的连线.18．流量:单位时间内通过河流某一断面的水量。
19．径流总量：某一时间段内，通过河流某一断面的水量.20．径流模数：单位流域面积上平均产生的流量.21．径流深度：计算时段内的总径流量均匀分布于测站以上整个流域面积上所得到的平均水层厚度。
22．径流系数：同一时段内流域面积上的径流深度与降水量的比值。
二、填空1．水文地质学是研究地下水的科学.它研究岩石圈、水圈、大气圈、生物圈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。
2．地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力、或信息载体。
水文地质学基础目录
一、水文地质学基础
1、水文地质学的定义
2、水文地质学的基本原理
3、水文地质学的分类
4、水文地质学的研究领域
5、水文地质学的研究方法
6、水文地质学的应用
二、水文地质学的相关理论
1、水文地质学的基本概念
2、水文地质学的地质构造
3、水文地质学的地层构成
4、水文地质学的地质环境
5、水文地质学的沉积地质学
6、水文地质学的水文地球物理
7、水文地质学的水文水质学
8、水文地质学的水文气象学
9、水文地质学的水文生态学
10、水文地质学的水文化学
三、水文地质学的实验技术
1、水文地质学的野外调查技术
2、水文地质学的实验室测试技术
3、水文地质学的地下水测试技术
4、水文地质学的土壤测试技术
5、水文地质学的水文地质测试技术
6、水文地质学的水文水质测试技术
7、水文地质学的水文气象测试技术
8、水文地质学的水文生态测试技术
9、水文地质学的水文化学测试技术
四、水文地质学的计算机应用
1、水文地质学的地质数据库
2、水文地质学的地质信息系统
3、水文地质学的地质分析软件
4、水文地质学的地质模拟软件
5、水文地质学的地质可视化软件
6、水文地质学的地质图像处理软件
7、水文地质学的地质数据分析软件
8、水文地质学的地质数据挖掘软件。
第七章地下水的补给与排泄
一．选择题
1.有关地表接受降水入渗能力和入渗速率的描述正确的是：（）
A)地表接受降水入渗能力初期较小，逐渐变大。
B)地表接受降水入渗能力是一个定值。
C)降水入渗速率是逐渐变小的，最后变为零。
D)降水入渗能力和入渗速率随着降雨延续逐渐趋于某一定值。
2.关于地下水补给入渗方式正确的描述是：（）
A)在粘性土中都是捷径式下渗。
B) 地下水补给入渗方式要么是活塞式下渗，要么是捷径式下渗。
C)活塞式下渗是年龄较新的水推动其下的年龄较老的水，始终是“老”水先到达含水层；捷径式下渗时“新”水可以超前于“老”水到达含水层；
D)对于捷径式下渗，入渗水必须先补充包气带水分亏缺，然后才可下渗补给含水层。
3.判断下面各图所代表的泉的类型
（a）图（）；（b）图（）；（c）图（）；（d）图（）；（e）图（）；（f）图（）。
A)侵蚀泉
B)接触泉
C)溢流泉
D）接触带泉
4. 判断下面各图所代表的泉的类型
（g）图（）；（h）图（）；（i）图（）；（j）图（）。
A)侵蚀泉
B)接触带泉
C)溢流泉
D）断层泉。
张人权水文地质学基础第七版引用《张人权水文地质学基础第七版》述评引言作为一本经典的水文地质学参考书籍，《张人权水文地质学基础》以其深度和广度的内容取得了广泛的认可和应用。
本文将从简到繁，由浅入深地探讨该书的主要内容，以便读者能更加全面地理解和深入学习水文地质学。
第一章：水文地质学概述1.1 水文地质学的定义和内容张人权教授在《张人权水文地质学基础第七版》中对水文地质学进行了简明扼要的定义，同时介绍了其研究的内容和目标。
水文地质学作为地质学的一个分支，研究地下水的分布、赋存形态、运动规律等，对于地下水资源的合理开发利用和水环境保护至关重要。
1.2 水文地质学的发展历程本章详细阐述了水文地质学的发展历程，从古代人们对地下水的观察开始，到现代水文地质学的形成和发展，展示出水文地质学作为一门学科的逐渐成熟和演进。
第二章：水文地质学的基础概念和理论2.1 地下水的概念地下水是地球表层岩石孔隙和裂隙中填充的水体，其分布受到多种因素的影响。
水文地质学的研究对象主要是地下水，因此对地下水的概念和特点有着深入的讲解。
2.2 水文地质学的基本理论张人权教授在该书中详细介绍了水文地质学的基本理论，包括水文地质学与地质学、水文地质学与水文学的关系，以及水文地质学的基本原理和方法。
这些理论知识有助于读者全面理解水文地质学并应用于实践。
第三章：地下水的运动规律3.1 地下水的运动形式地下水的运动可以分为水平流、垂直流和弥散流等多种形式。
本章从这些不同的运动形式出发，解析了地下水在不同地质环境下的运动规律和特点。
3.2 地下水的运动方程通过引入地下水流动的守恒方程和达西定律，张人权教授阐述了地下水的运动方程。
这些方程式为地下水运动规律的数学描述提供了基础，并为后续章节的研究奠定了理论基础。
第四章：地下水的水文地质特征4.1 地下水的储量和补给条件地下水的储量和补给是水文地质学的重要研究内容之一。
张人权教授详细介绍了地下水的储量计算方法以及补给条件的判别和评价指标，帮助读者了解和评估地下水资源的量和质。
水文地质学基础七补给：含水层从外界获得水量的过程称作补给。
排泄：含水层失去水量的过程称作排泄。
径流：地下水由补给区向排泄区流动的过程称作径流。
径流强度：单位时间通过单位断面的流量，即渗流速度。
强径流带：在某些发育不均一的泾流场中，强径流区段往往成不规则的带状展布，故称之为强径流带或集中径流带。
入渗率：单位时间内通过单位地表面积入渗的水量称为入渗率。
入渗系数：年降水入渗量qx与年降水量X的比值。
动态与均衡：地下水的动态是指地下水的数量和质量（水位、流量、水温、水化学成分等）在各种因素影响下随时间的变化情况。
某一时间段内某一地段地下水水质、水量收支平衡的数量关系称作地下水均衡。
地下水的补给来源：大气降水、地表水、凝结水、其他含水层的水和人工补给水源。
空隙：岩石（土）中存在着空隙，空隙是地下水渗入、储存、运移的场所和通道。
孔隙：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒与颗粒之间或颗粒集合体与颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。
裂隙：裂隙是坚硬岩石形成时或形成后由于各种内外营力的作用，使岩体遭受破坏而形成的空隙。
溶隙：可溶性岩石经地下水的溶蚀和机械冲蚀作用产生的空隙称为溶隙。
孔隙度：衡量孔隙多少的指标称孔隙度。
一般用岩石中孔隙体积和岩石总体积之比表示。
裂隙率：裂隙的体积（Vr）与包含裂隙在内的岩石的总体积（V）之比。
溶隙率：衡量岩石溶隙多少的指标叫溶隙率。
容水性：容水性是指岩石能够容纳一定水量的性能。
持水性：是指重力释水后，岩石能够保持住一定水量的性能。
（主要是结合水和部分毛细水）给水性：饱水岩石在重力作用下，能自由给出一定水量的性能。
透水性：透水性指岩石可以被水透过的性能。
渗透系数：水力坡度为1时，渗透系数在数值上等于渗流速度。
渗透系数不仅取决于岩石的性质，而且与渗透液体的物理性质有关。
渗透率：衡量岩石透水性大小的指标称渗透率。
与渗透液体的性质无关。
含水层：能透过水并给出相当数量水的岩层。
隔水层：不能透过并不能给水或只能透过与给出极少量水的岩层。
岩石的水理性质：水进入岩石空隙后，岩石空隙所表现出的与地下水的贮存和运移有关的一些物理性质。
空隙的大小是影响岩石水理性质的重要因素。
总矿化度：总矿化度表示地下水中含盐量的多少，是表征水矿化程度的指标。
它指地下水所含各种离子、分子及化合物的总量。
硬度：由于水中含有Ca2+、Mg2+而具有的性质，水中Fe3+、Al3+也具有硬度。
总硬度：水中含有Ca2+、Mg2+的总量称为总硬度。
溶虑作用：水和岩石相互作用时，岩石中的一部分物质溶于水中的作用。
重力水：岩石空隙全部被充满、在重力作用下运动的液态水成为重力水。
结合水：由于静电引力作用而吸引在岩石颗粒上的水叫结合水。
气态水：即水蒸气，它和空气一起分布于包气带岩石空隙中。
毛细水：由于毛细力的作用而充满岩石毛细空隙中的水成为毛细水。
渗透：地下水在岩石空隙中的运动称为渗透。
渗流：不考虑渗流途径的迂回曲折，不考虑岩层的颗粒骨架，假想地下水充满整个岩石空间并只向整体水流方向流动的水流称为渗流。
渗流速度V：渗流场中单位时间内渗流量Q通过过水断面w的比值。
饱水带：地下水面以下为饱水带，饱水带岩石空隙全部为液态水充满，既有重力也有结合水。
包气带：位于饱水带以上，直接与大气圈接触，为岩石、空气和水的三相系统。
层流：水流质点有秩序的、互不混杂的流动称作层流。
紊流：水流质点无秩序的、互相混杂的流动称作紊流。
稳定流：各运动要素不随时间改变的流动称作稳定流。
水头：渗流场中某一点位臵至基准面的高度Z，称为位臵水头；该点压强的液柱高度，称为压强水头；二者之和称为测压水头。
水力坡度I：水力坡度为沿渗透途径水头损失与相应渗透长度的比值。
流网：地下水中水流的方向总是指向水头变化最大的方向，即等水头线和流线垂直。
一系列流线和等水头线组成的网格称为流网。
等水头线：渗流场中水头值相等的点连成的线。
迹线：某一水流点在不同时间内连续运动的轨迹。
流线：在渗场中作一理想的空间几何线，该线上各水流质点在某瞬间的渗透速度矢量均与此线相切，称此线为流线。
在稳定流中，流线与迹线重合。
上层滞水：是埋藏在离地表不深，包气带中局部隔水层之上的重力水。
潜水：潜水是埋藏在地表以下，第一个稳定隔水层以上、具有自由水面的重力水。
承压水：埋藏并充满两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。
岩溶水：赋存于各种岩溶空隙中的地下水便是岩溶水。
矿水：矿水是一种特殊形式的地下水，他一含有特殊的化学性质成分，自由逸出气体，多数情况下具有较高的温度等为特征。
地温梯度：表示地球内部温度不均匀分布的参数。
一般埋藏越深的温度值越高，以每百米垂直深度上增加的温度值表示。
基本问题：一、影响径流强度的因素： 1.含水层的透水性和水力坡度。
2.补给区到排泄区的水头差及距离。
3.与含水系统的构造有关（构造开启程度和断层的导水性）二、径流强度、居留时间与水质的关系：地下水在含水层中的居留时间是指地下水自从补给进入含水层中到被排泄出含水层中所经过的时间。
地下水的居留时间越长，水和空隙壁岩石作用越充分，地下水的矿化度越高。
地下水径流强度越大，居留时间越短，水的矿化度越小。
三、影响地下水动态的因素：1）气候因素?季节性气候变化对潜水动态影响最为明显，我国降水集中子在夏季，此时，降水补给量增多，空气湿度大，蒸发并不强烈，因此潜水位升高。
?随着气压的升高，承压水层中井水位下降，自流泉流量减少，反之亦然。
2）水文因素?地下水位与河水位的脉动基本一致，但前者比后者变化稳定，动态曲线前者相对平滑，后者多为锯齿。
?地下水位的变化常常滞后与河水位变化，且变幅小于河水变幅。
?河流排泄地下水时，愈接近河流，地下水位变化愈小，远离河流变化愈大。
3）地质因素?地质构造就定了含水层的结构及与大气降水，地表水的联系程度。
?岩石的性质决定了含水层的给水性、透水性等水理性质。
?地震时地质因素的突发因素，它能引起打下水位、水量、热动态和水化学成分的骤然变化。
4）人为因素四、动态与均衡的关系：地下水的动态是均衡的外部表现，而地下水均衡则是地下水动态的内在原因。
五、泉的类别及水文意义：形成原因：地形受到侵蚀、地下水受阻水位升高、承压含水层有通道与地表相通。
泉按补给水源分类：1、下降泉2、上升泉泉按出露成因分类：1、侵蚀泉2、接触泉3、溢流泉4、断层泉泉的水文地质意义：可以通过其确定地下含水层的富水性、水位标高、分布特征、化学特征及动态变化，还有助于判断隐伏地质构造，可以作为供水水源。
六、孔隙大小多少的意义：孔隙多少直接影响其储容地下水的能力，越多储藏量越丰富；孔隙大小影响地下水在孔隙中的运移和循环能力，孔隙越大，地下水运动越通畅。
孔隙大小的影响因素： 1.颗粒大小 2.颗粒的排列方式 3.颗粒的分选程度 4.颗粒的形态 5.颗粒被胶结情况以及矿物成分七、岩溶发育的基本条件：1.可溶岩的存在（碳酸盐分布最为广泛，因此成为岩溶研究的主演对象）2.可溶岩必须是透水的（可溶岩的初始透水性主要取决于它的原生孔隙和次生裂隙）3.具有侵蚀能力的水（碳酸盐矿物的溶解和沉淀是岩溶发育的最主要因素）4.水具有流动性（地下径流越强，地下水的侵蚀性越强，地下岩溶的发育越强）八、岩溶水的运动特征： 1.层流与紊流并存。
2.承压流与无压流并存。
3.统一水流与孤立水流并存。
4.明流与伏流并存。
5.双重介质间双向流的特征。
九、岩溶水按埋藏条件分类： 1.裸露型岩溶水：岩溶化地层广泛出露于地表。
2.覆盖型岩溶水：岩溶含水层之上有松散层覆盖 3.埋藏型岩溶水：岩溶含水层被固结的岩层所覆盖。
十、岩溶水的补给、排泄和动态特征：1.溶孔溶隙水①补给仍以缓慢地入渗补给为主，有一定的滞后作用。
②具有统一的地下水位面及较完整的降落漏斗，具各向同性地下径流以扩散流为主，排泄以大泉集中式排泄为主，动态相对稳定。
③地下水动态常具有多年周期性变化。
④局部可以发育溶孔溶隙及小管道共同组成的强含水段 2.管道流①管道流在漏斗、竖井、落水洞、地下暗河入口、封闭洼地中接受集中式迅速的补给，以流入、灌入式补给为主。
在管道中快速集中径流，地下暗河口或以大泉形式排泄。
②流量随降雨量变化，其对降水的响应完全不同于溶孔溶隙水属暴涨暴落式水文型，流量不稳定系数很大。
③具有不同的测压水头。
④由管道补给的岩溶泉，泉动态变化明显。
3.溶孔溶隙①既有局部快速补给，又有大部分地区沿溶孔溶隙的缓慢下渗。
②既有管道中的集中流，又有其周围裂隙溶隙中的扩散流。
③既向排泄区运动，双重介质间也有侧向运动。
十一、潜水的特征： 1.潜水的分布区与补给区是一致的。
2.潜水是无压水。
3.潜水的水量、水位、水质等动态变化与气象因素的关系密切。
4.潜水始终是由高水位向低水位不断地运动。
十二、承压水的特征： 1.承受静水压力。
2.补给与分布区不一致。
3.动态变化不显著。
4.承压水不具有潜水那样的自由水面。
十三、裂隙水的特征： 1.基岩裂隙水的埋藏和分布具有不均一性和一定的方向性。
2.基岩裂隙水的含水层的形态多种多样。
3.明显受到地质因素的控制。
4.水动力条件比较复杂。
5.基岩裂隙水有事表现为无压水和承压水交替出现、层流和紊流同时出现等。
十四、孔隙承压水的特征： 1.隔水层仍有一定透水性，甚至有“天窗”。
2.深度越深，承压性越好。
3.压力水头高，不一定补给充足。
十五、岩溶水的特征： 1.岩溶水分布的不均一性。
（指岩溶含水系统中不同块段富水性和水力联系的各向异性） 2.岩溶含水层的含介质特征。
3.岩溶水的运动特征。
4.岩溶水的补给、排泄和动态特征。
5.岩溶水的化学特征。
①浅部矿化度一般较小，越深矿化度越大。
②水化学特征与地下水的交替强度密度相关，补给区矿化度较小，深部及排泄区矿化度增大，水质类型也可能转变。
③随着降雨量和流量变化，岩溶水的化学成分也呈有规律的起伏变化。
④岩溶水的化学性质随区域的变化有所不同。
⑤岩溶水易被污染十六、冲击层的沉积特征：冲积物是河流沉积的产物，在新生代各种成因类型的沉积中，冲积物常是富水的。
1.河流上游河谷的冲积层：只在枯水期沉积于河弯的凸岸和河谷开阔地，为粗大的卵石、砾石、粗砂，通常无细粒粘土质的覆盖层。
2.河流中游河谷的冲积层：①河漫滩相沉积：由于洪水期和枯水期都发生沉积，形成了上细下粗的二元结构。
②牛轭湖相沉积：河流的截弯取直作用，形成牛轭湖沉积，也具有二元结构，但上覆细粒盖层厚度增大，下伏粗粒粒度变小。
3.河流下游平原的冲积层：①沉积物多为透镜体、条带状，不同沉积体呈现水平交错状。
②构造运动对河流沉积的影响。
十七、冲击层的富水带： 1.河流上游河谷富水带：河谷砂砾卵石层厚度大、分布宽度广的地段，是富水带。
2.河流中游谷地富水带：①低阶地相对高阶地富水性较弱，低阶地物别是一阶地的砂砾层是富水带。
