第0章 地下水水文學 緒論

1、地下水水文學地下水水文學Groundwater Hydrology主講教師：王水獻主講教師：王水獻蘭州大學蘭州大學 資源環(huán)境學院資源環(huán)境學院2013年年9月月緒緒 論論地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展3地下水的功能與應用地下水的功能與應用3 4課程的目的與內(nèi)容課程的目的與內(nèi)容3 1地下水資源開發(fā)利用地下水資源開發(fā)利用201課程的目的與內(nèi)容課程的目的與內(nèi)容課程的目的課程的目的目的是使學生能系統(tǒng)地獲得地下水的形成、目的是使學生能系統(tǒng)地獲得地下水的形成、埋藏、交替循環(huán)等方面的理論知識；埋藏、交替循環(huán)等方面的理論知識；要求學生掌握地下水水文學的基本概念、要求學生掌握地下水水文學的基本概念、基本原理

2、和基本知識；基本原理和基本知識；培養(yǎng)學生綜合分析各種地下水問題和解決培養(yǎng)學生綜合分析各種地下水問題和解決實際問題的能力。實際問題的能力。01課程的目的與內(nèi)容課程的目的與內(nèi)容通過課堂講課、課外作業(yè)和討論，主要傳通過課堂講課、課外作業(yè)和討論，主要傳授授地下水的形成與轉(zhuǎn)化、地下水的類型與地下水的形成與轉(zhuǎn)化、地下水的類型與特征、飽水帶及包氣帶中水分和溶質(zhì)的運特征、飽水帶及包氣帶中水分和溶質(zhì)的運動、地下水動態(tài)與均衡、地下水計算與評動、地下水動態(tài)與均衡、地下水計算與評價以及地下水資源管理與保護價以及地下水資源管理與保護等有關(guān)內(nèi)容。等有關(guān)內(nèi)容。課程的主要內(nèi)容課程的主要內(nèi)容01課程的目的與內(nèi)容課程的目的與內(nèi)容

3、總成績包括平時成績和期末考試成績，平總成績包括平時成績和期末考試成績，平時成績占總成績的時成績占總成績的2030%，由平時作業(yè)、，由平時作業(yè)、出勤率和習題課的成績組成，期末考試成出勤率和習題課的成績組成，期末考試成績占總成績的績占總成績的7080%。 考核方式：閉卷考試考核方式：閉卷考試課程的成績考核課程的成績考核01課程的目的與內(nèi)容課程的目的與內(nèi)容教材：束龍倉，教材：束龍倉，地下水水文學地下水水文學，北京：中國水，北京：中國水利水電出版社，利水電出版社，2009年年1月第一版；月第一版；參考文獻：參考文獻： 1. 王大純，張人權(quán)等王大純，張人權(quán)等. 水文地質(zhì)學基礎(chǔ)水文地質(zhì)學基礎(chǔ).北京北京:地

4、質(zhì)出地質(zhì)出版社版社. 2002.8 教材與參考文獻教材與參考文獻緒緒 論論地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展3地下水的功能與應用地下水的功能與應用3 4課程的目的與內(nèi)容課程的目的與內(nèi)容3 1地下水資源開發(fā)利用地下水資源開發(fā)利用202地下水資源開發(fā)利用地下水資源開發(fā)利用 20世紀世紀80年代中期，全球地下水開采量約年代中期，全球地下水開采量約5500億億m3/a，其中，其中美國、中國、日本、澳大利亞分別為美國、中國、日本、澳大利亞分別為1135億億m3/a、760億億m3/a、138億億m3/a和和27億億m3/a，到，到20世紀末，全球地下水開世紀末，全球地下水開采量已經(jīng)超過采量已經(jīng)超過75

5、00億億m3/a，近，近10多年中，全球地下水開采量多年中，全球地下水開采量以印度和中國的增長量最大。以印度和中國的增長量最大。 各國開采地下水的主要用途不盡相同，如美國、中國、印度、各國開采地下水的主要用途不盡相同，如美國、中國、印度、巴基斯坦用于灌溉的地下水量約占地下水總開采量的巴基斯坦用于灌溉的地下水量約占地下水總開采量的50%以以上，而日本和歐共體各國的地下水主要用于居民生活供水。上，而日本和歐共體各國的地下水主要用于居民生活供水。全球絕大部分城市的供水依靠地下水，美國全球絕大部分城市的供水依靠地下水，美國50%的生活用水的生活用水取自地下水。取自地下水。 國外地下水開發(fā)利用國外地下水

6、開發(fā)利用02地下水資源開發(fā)利用地下水資源開發(fā)利用美國美國印度印度也門也門孟加拉孟加拉約旦約旦國外地下水開發(fā)利用國外地下水開發(fā)利用02地下水資源開發(fā)利用地下水資源開發(fā)利用原始階段（原始階段（20世紀以前）世紀以前）初步開發(fā)階段（初步開發(fā)階段（20世紀世紀50至至60年代）年代）大規(guī)模開發(fā)階段（大規(guī)模開發(fā)階段（ 20世紀世紀70初至初至70年代末）年代末）加速開發(fā)階段（加速開發(fā)階段（ 20世紀世紀80初至初至20世紀末）世紀末）強化管理階段（強化管理階段（21世紀初以來）世紀初以來）中國地下水開發(fā)利用中國地下水開發(fā)利用02地下水資源開發(fā)利用地下水資源開發(fā)利用地面沉降地面沉降地面塌陷地面塌陷海水入侵

7、海水入侵土壤次生荒漠化土壤次生荒漠化與地下水開發(fā)利用的環(huán)境問題與地下水開發(fā)利用的環(huán)境問題 地面沉降地下水開發(fā)的環(huán)境問題地下水開發(fā)的環(huán)境問題地面沉降地面沉降 地面沉降是由于開采深層承壓地下水，降低了開采含水層的水頭壓力，從而導致粘土(淤泥)質(zhì)隔水層及含水層中粘土(淤泥)質(zhì)透鏡體被壓縮，引起地面區(qū)域性下沉的現(xiàn)象。 地面沉降地面沉降地面沉降地面沉降張家港地面沉降張家港地面沉降1975-19801980-19951995-2000肅寧肅寧滄州滄州黃驊黃驊19721972-19759.2148.6669.9990.4195.69滄州市深層水位降落漏斗滄州市深層水位降落漏斗河北滄州地河北滄州地裂縫長裂縫長

8、4km4km 地裂縫地裂縫應用環(huán)境負效應應用環(huán)境負效應巖溶塌陷巖溶塌陷 地面塌陷也是一種地面地面塌陷也是一種地面變形現(xiàn)象，多發(fā)生在隱變形現(xiàn)象，多發(fā)生在隱伏巖溶地下水開采區(qū)，伏巖溶地下水開采區(qū)，塌陷。由于過量開采巖塌陷。由于過量開采巖溶地下水，疏干或部分溶地下水，疏干或部分疏干了溶洞，受重力作疏干了溶洞，受重力作用，覆蓋物塌落，地面用，覆蓋物塌落，地面形成坑、槽、溝等塌陷形成坑、槽、溝等塌陷現(xiàn)象，即為地面塌陷?，F(xiàn)象，即為地面塌陷。海水入侵海水入侵 海水入侵是海岸地區(qū)地下淡水超量開采而造成的海水向陸地流動的地下徑流。 北方土地荒漠化北方土地荒漠化 西南石漠化西南石漠化土地鹽堿化土地鹽堿化 v因干旱

9、、半干旱而強烈的潛水蒸發(fā)，導致地下水中的鹽分在土壤中積累而使土壤鹽堿化，這種現(xiàn)象稱為土壤次生鹽堿化。 明渠排水明渠排水暗管排水暗管排水應用應用排水工程排水工程應用應用環(huán)境工程環(huán)境工程緒緒 論論地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展3地下水的功能與應用地下水的功能與應用3 4課程的目的與內(nèi)容課程的目的與內(nèi)容3 1地下水資源開發(fā)利用地下水資源開發(fā)利用20.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展地球表層的水地球表層的水 (Water) 是由地球內(nèi)部逸出的，經(jīng)過是由地球內(nèi)部逸出的，經(jīng)過35億年的積聚和演變，逐漸形成今天的水圈億年的積聚和演變，逐漸形成今天的水圈（Hydrosphere）。）。水是無色透

10、明的液體，是地球上生命的源泉和生命水是無色透明的液體，是地球上生命的源泉和生命賴以生存和發(fā)展的必需物質(zhì)。賴以生存和發(fā)展的必需物質(zhì)。地球上現(xiàn)有地球上現(xiàn)有13.86108km3的水，以液態(tài)、固態(tài)和氣的水，以液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)分布于地面、地下和大氣中，形成地表水態(tài)分布于地面、地下和大氣中，形成地表水(surface water)、地下水、地下水(Groundwater)和大氣水和大氣水(atmospheric water)，其中淡水，其中淡水(fresh water)僅占僅占2.53%。水水0.2 水與水文學科的發(fā)展水與水文學科的發(fā)展0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展水文學是關(guān)于地球上水的起

11、源、存在、分布、循水文學是關(guān)于地球上水的起源、存在、分布、循環(huán)、運動等變化規(guī)律，以及運用這些規(guī)律為人類環(huán)、運動等變化規(guī)律，以及運用這些規(guī)律為人類服務的知識體系。服務的知識體系。據(jù)據(jù)水文基本術(shù)語和符號標準水文基本術(shù)語和符號標準（GB/T50095-98），水文學是研究存在于地球上的大氣中和地），水文學是研究存在于地球上的大氣中和地球表面以及地殼內(nèi)的各種現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律球表面以及地殼內(nèi)的各種現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律及其內(nèi)在聯(lián)系的學科，包括水體的形成、循環(huán)和及其內(nèi)在聯(lián)系的學科，包括水體的形成、循環(huán)和分布，水體的化學成分、生物、物理性質(zhì)以及它分布，水體的化學成分、生物、物理性質(zhì)以及它們對環(huán)境的效應等。

12、們對環(huán)境的效應等。 水水0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展v水文學的發(fā)展，大體可分為以下幾個階段：水文學的發(fā)展，大體可分為以下幾個階段： 一、萌芽時期（一、萌芽時期（1400年以前）年以前）二、奠基時期（二、奠基時期（14001900年）年）三、應用水文學的形成（三、應用水文學的形成（19001950年）年）四、現(xiàn)代水文學時期（四、現(xiàn)代水文學時期（1950年后）年后）v隨著計算機、遙感等高新技術(shù)的應用，使水文學隨著計算機、遙感等高新技術(shù)的應用，使水文學發(fā)展進入了一個新時代，流域數(shù)學模型、水資源發(fā)展進入了一個新時代，流域數(shù)學模型、水資源學、水環(huán)境學、隨機水文學相繼形成。學、水環(huán)境學、隨

13、機水文學相繼形成。 水文學發(fā)展歷程水文學發(fā)展歷程0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展v水文學按其研究水體不同形成不同分支：河流水文水文學按其研究水體不同形成不同分支：河流水文學、冰川水文學、沼澤水文學、湖泊水文學等。學、冰川水文學、沼澤水文學、湖泊水文學等。v水文科學主要通過定點觀測、野外查勘和水文實驗水文科學主要通過定點觀測、野外查勘和水文實驗(主要是野外實驗主要是野外實驗)等手段，獲得水體時空分布和運等手段，獲得水體時空分布和運動變化的信息，因而逐漸形成了水文測驗學、水文動變化的信息，因而逐漸形成了水文測驗學、水文調(diào)查、水文實驗三個分支學科。調(diào)查、水文實驗三個分支學科。 v水文科學

14、作為一門應用科學主要包括工程水文學、水文科學作為一門應用科學主要包括工程水文學、農(nóng)業(yè)水文學、森林水文學、都市水文學、醫(yī)療農(nóng)業(yè)水文學、森林水文學、都市水文學、醫(yī)療(衛(wèi)衛(wèi)生生)水文學等分支學科，其中以工程水文學發(fā)展最水文學等分支學科，其中以工程水文學發(fā)展最為迅速。為迅速。 水文學及其分支水文學及其分支0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展v20世紀世紀50年代以來，隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，年代以來，隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，水文科學不斷引入許多其他學科的新成就，出現(xiàn)水文科學不斷引入許多其他學科的新成就，出現(xiàn)了一些新的分支學科，例如，在水文調(diào)查和水文了一些新的分支學科，例如，在水文調(diào)查和水文預報

15、中，研究遙感技術(shù)的應用，逐漸形成遙感水預報中，研究遙感技術(shù)的應用，逐漸形成遙感水文學；在水文實驗、地下水運動研究中應用核技文學；在水文實驗、地下水運動研究中應用核技術(shù)，逐漸形成同位素水文學；隨機過程的理論和術(shù)，逐漸形成同位素水文學；隨機過程的理論和方法的引入，逐漸形成隨機水文學。方法的引入，逐漸形成隨機水文學。v這些新的分支學科雖然在成熟程度上都還不能與這些新的分支學科雖然在成熟程度上都還不能與水文科學體系中原有學科相提并論，但它們表明，水文科學體系中原有學科相提并論，但它們表明，水文科學在繼續(xù)分蘗、不斷萌發(fā)新的分支。水文科學在繼續(xù)分蘗、不斷萌發(fā)新的分支。 水文學及其分支水文學及其分支0.3

16、地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展v地下水（地下水（Groundwater，Subsurface Water）v地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的水，包地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的水，包氣帶及飽水帶中所有含于巖石空隙中的水均屬之。氣帶及飽水帶中所有含于巖石空隙中的水均屬之。（廣義）（廣義）(Subsurface water)v地下水僅指賦存于飽水帶巖土空隙中的水。（狹地下水僅指賦存于飽水帶巖土空隙中的水。（狹義）義） (Ground water)v地下水水文學是運用水文循環(huán)和水量平衡原理，地下水水文學是運用水文循環(huán)和水量平衡原理，研究地下水形成、運動、水情和地下水資源的水研究地下水

17、形成、運動、水情和地下水資源的水文學分支學科。文學分支學科。它和主要研究地下水起源、類型、它和主要研究地下水起源、類型、分布、運動、化學成分的形成和地質(zhì)環(huán)境的水文分布、運動、化學成分的形成和地質(zhì)環(huán)境的水文地質(zhì)學關(guān)系密切，但研究內(nèi)容各有側(cè)重地質(zhì)學關(guān)系密切，但研究內(nèi)容各有側(cè)重。 地下水文學地下水文學0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展水文地質(zhì)學（水文地質(zhì)學（Hydrogeology） 研究研究地下水地下水的科學。它研究與巖石圈、水圈、大氣圈、的科學。它研究與巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動相互作用下地下水水量和水質(zhì)的時空分生物圈以及人類活動相互作用下地下水水量和水質(zhì)的時空分布特征和

18、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，并研究如何運用這些特征和規(guī)律去布特征和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，并研究如何運用這些特征和規(guī)律去興利除害，為人類服務。（王大純）興利除害，為人類服務。（王大純） 研究自然環(huán)境和人類活動影響下，地下水的數(shù)量與質(zhì)量研究自然環(huán)境和人類活動影響下，地下水的數(shù)量與質(zhì)量在時間和空間上的變化規(guī)律，為合理利用地下水及有效消除在時間和空間上的變化規(guī)律，為合理利用地下水及有效消除地下水的危害提供科學依據(jù)。地下水的危害提供科學依據(jù)。 研究地下水的形成、分布、運動規(guī)律、物理和化學性質(zhì)研究地下水的形成、分布、運動規(guī)律、物理和化學性質(zhì)以及同其他水體的相互關(guān)系的科學。（全國科學技術(shù)名詞審以及同其他水體的相互關(guān)系的科學。（全

19、國科學技術(shù)名詞審定委員會，水利科技名詞，定委員會，水利科技名詞，1997）水水文文地地質(zhì)質(zhì)學學的的學學科科體體系系水文學水文學地質(zhì)學地質(zhì)學傳統(tǒng)水文地質(zhì)學傳統(tǒng)水文地質(zhì)學技術(shù)方法水文地質(zhì)學技術(shù)方法水文地質(zhì)學理論水文地質(zhì)學理論水文地質(zhì)學應用水文地質(zhì)學應用水文地質(zhì)學普通水文地質(zhì)學普通水文地質(zhì)學普查勘探水文地質(zhì)學普查勘探水文地質(zhì)學專門水文地質(zhì)學專門水文地質(zhì)學水文地球化學水文地球化學區(qū)域水文地質(zhì)學區(qū)域水文地質(zhì)學地下水動力學地下水動力學物探水文地質(zhì)學物探水文地質(zhì)學鉆探水文地質(zhì)學鉆探水文地質(zhì)學制圖水文地質(zhì)學制圖水文地質(zhì)學遙感水文地質(zhì)學遙感水文地質(zhì)學同位素水文地質(zhì)學同位素水文地質(zhì)學農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學農(nóng)業(yè)水文地質(zhì)學城

20、市水文地質(zhì)學城市水文地質(zhì)學礦區(qū)水文地質(zhì)學礦區(qū)水文地質(zhì)學現(xiàn)代水文地質(zhì)學現(xiàn)代水文地質(zhì)學水資源水文地質(zhì)學水資源水文地質(zhì)學環(huán)境水文地質(zhì)學環(huán)境水文地質(zhì)學水文地質(zhì)學基礎(chǔ)水文地質(zhì)學基礎(chǔ)0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展v地下水按其內(nèi)涵當屬水文學、土壤學、地質(zhì)學與流地下水按其內(nèi)涵當屬水文學、土壤學、地質(zhì)學與流體力學。對于當代地下水文學的研究內(nèi)容，至今只體力學。對于當代地下水文學的研究內(nèi)容，至今只有少數(shù)學者曾下過定義。有少數(shù)學者曾下過定義。v1960年，托德：地下水水文學是研究地下水的形成、年，托德：地下水水文學是研究地下水的形成、分布和運動的科學；分布和運

21、動的科學；v1965年，韋斯特：地下水主要強調(diào)地下水的水文方年，韋斯特：地下水主要強調(diào)地下水的水文方面，從而有別于強調(diào)地下水地質(zhì)環(huán)境的水文地質(zhì)學。面，從而有別于強調(diào)地下水地質(zhì)環(huán)境的水文地質(zhì)學。v1972年，多緬尼克：地下水水文學是研究地下水的年，多緬尼克：地下水水文學是研究地下水的形成、起源、運動、水質(zhì)、恢復和利用的科學。形成、起源、運動、水質(zhì)、恢復和利用的科學。0.4 0.4 學科發(fā)展史學科發(fā)展史 三個時期：三個時期：1856年以前的萌芽時期，年以前的萌芽時期，1856年至年至20世世紀中葉的奠基時期，紀中葉的奠基時期，20世紀中葉至今的發(fā)展時期。世紀中葉至今的發(fā)展時期。v萌芽時期萌芽時期：

22、由逐水而居到鑿井取水的大轉(zhuǎn)折：由逐水而居到鑿井取水的大轉(zhuǎn)折v奠基時期奠基時期：1856年，達西定律出現(xiàn)，標志可進行地下水年，達西定律出現(xiàn)，標志可進行地下水滲流的定量計算（奠定了水文地質(zhì)學的基礎(chǔ)）滲流的定量計算（奠定了水文地質(zhì)學的基礎(chǔ)）v發(fā)展階段發(fā)展階段：二次世界大戰(zhàn)后，科學技術(shù)推動生產(chǎn)迅猛發(fā)：二次世界大戰(zhàn)后，科學技術(shù)推動生產(chǎn)迅猛發(fā)展及人口急劇增長，需水量越來越大，迫切需要預測開展及人口急劇增長，需水量越來越大，迫切需要預測開采地下水引起的地下水變化。正確地評價、開發(fā)、管理采地下水引起的地下水變化。正確地評價、開發(fā)、管理與保護地下水資源以及保護與地下水有關(guān)的生態(tài)環(huán)境，與保護地下水資源以及保護與地

23、下水有關(guān)的生態(tài)環(huán)境，成為水文地質(zhì)學的主要工作。成為水文地質(zhì)學的主要工作。0.2 水與水文學科的發(fā)展水與水文學科的發(fā)展時 期 年代 理論或公式 備 注 萌芽時期 1600 1856 年以前 1856 Darcys Law Q=KAdh/dl, Q=KI 1863 Dupuit Equation Q=2KMsw/ln(R/rw) 1870 Theim Equation Q=2bK(h2-h1)/ln(r2/r1) 1886 Forchheimer Flow Net (1885) 穩(wěn)定流 1928 Mainzer Leaky aquifer 1935 Theis equation S=Qw(u)/4

24、T,Q=4Ts/W(u) 奠基時期 （16001945） 非穩(wěn)定流 1937 美國. 馬斯可特 (Muskat, M.) The flow of homogeneous fluids through porous media 19451960 Jacob- Hantush Equation Unsteady Flow to wells in Unconfined Aquifer 1954 Boulton 非飽和帶滯后釋水現(xiàn)象 1956 Stallman 數(shù)值法、電算 非穩(wěn)定流 1960s Walton 數(shù)值法、電算 1972 Bear, J. Dynamics of fluids in por

25、ous media 1972 Neuman 潛水非穩(wěn)定流公式 1979 Bear, J. Hydraulics of Groundwater 發(fā)展時期 （1946今） 1980s今 Modflow, Visual MODFLOW, Visual Groundwater, GMS 學科發(fā)展趨勢學科發(fā)展趨勢1.1. 裂隙水及巖溶水供水機制研究裂隙水及巖溶水供水機制研究：滲流理論是在研究：滲流理論是在研究空隙水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，對于裂隙水及巖溶水空隙水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，對于裂隙水及巖溶水是否完全適用，還有待研究。在此基礎(chǔ)上要進一步是否完全適用，還有待研究。在此基礎(chǔ)上要進一步弄清這兩種水的供水機制

26、。弄清這兩種水的供水機制。2.2. 粘性土的滲透機制研究粘性土的滲透機制研究：對于松散沉積物，以往集：對于松散沉積物，以往集中于研究砂質(zhì)含水層，而忽視了認為是隔水層的粘中于研究砂質(zhì)含水層，而忽視了認為是隔水層的粘性土。越流、地面沉降等，均與粘性土滲透機制有性土。越流、地面沉降等，均與粘性土滲透機制有關(guān)。這將進關(guān)。這將進步了解結(jié)合水的特性與運動規(guī)律。步了解結(jié)合水的特性與運動規(guī)律。 0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展學科發(fā)展趨勢學科發(fā)展趨勢3.3. 包氣帶水鹽運移機制研究包氣帶水鹽運移機制研究：地下水的補給，地下水：地下水的補給，地下水污染防治以及土壤改良等問題都涉及包氣帶水。這污染防治

27、以及土壤改良等問題都涉及包氣帶水。這將促使水文地質(zhì)學家注意這方面的研究。有關(guān)毛細將促使水文地質(zhì)學家注意這方面的研究。有關(guān)毛細水的研究也將因此而加強。水的研究也將因此而加強。4.4. 水文地球化學方向研究水文地球化學方向研究：水文地球化學顯然早已形：水文地球化學顯然早已形成獨立的分文，并在某些方向成功地解決了實際問成獨立的分文，并在某些方向成功地解決了實際問題；但是，在完善現(xiàn)有理論上解決一般水文地質(zhì)問題；但是，在完善現(xiàn)有理論上解決一般水文地質(zhì)問題方面，還有許多工作要做。題方面，還有許多工作要做。 0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展學科發(fā)展趨勢學科發(fā)展趨勢5.5. 地下水運動基本現(xiàn)論的發(fā)

28、展地下水運動基本現(xiàn)論的發(fā)展：以往地下水動：以往地下水動力學實際上主要研究了地下水水量的傳遞規(guī)力學實際上主要研究了地下水水量的傳遞規(guī)律。為了解決地下水污染預測、含水層蓄能、律。為了解決地下水污染預測、含水層蓄能、水文地球化學找礦等問題，提出了水所攜帶水文地球化學找礦等問題，提出了水所攜帶的物質(zhì)或熱量與水同步或不同步遷移的問題；的物質(zhì)或熱量與水同步或不同步遷移的問題；因此，今后需要進一步研究水質(zhì)點運動機理。因此，今后需要進一步研究水質(zhì)點運動機理。0.3 地下水水文學的發(fā)展地下水水文學的發(fā)展0.4 地下水的功能與應用地下水的功能與應用寶貴的資源寶貴的資源生態(tài)環(huán)境因子（災害因子）生態(tài)環(huán)境因子（災害因子

29、）地質(zhì)營力地質(zhì)營力信息載體信息載體0.4.1 資源（資源（resource）供水水源：分布廣，變化穩(wěn)定，水質(zhì)好不易污染。供水水源：分布廣，變化穩(wěn)定，水質(zhì)好不易污染。目前，世界上陸地的一半為干旱、半干旱地區(qū)，目前，世界上陸地的一半為干旱、半干旱地區(qū)，1/3耕地，耕地，2/3牧區(qū)水源不足。牧區(qū)水源不足。20世紀世紀80年代以來，我國城市缺水愈來愈嚴重，全國年代以來，我國城市缺水愈來愈嚴重，全國600個城市，一半存在不同程度的缺水；華北、西北個城市，一半存在不同程度的缺水；華北、西北水資源短缺問題更嚴重水資源短缺問題更嚴重, 水資源緊缺嚴重制約著國民水資源緊缺嚴重制約著國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。經(jīng)濟的可

30、持續(xù)發(fā)展。0.4 地下水的功能與應用地下水的功能與應用人均水資源量人均水資源量(m(m3 3) ) 北方北方990m3全國全國2140m3溫帶國家中度缺水的上限為溫帶國家中度缺水的上限為2000m3缺水警戒線缺水警戒線1700m320022002年，吳季松年，吳季松中國缺水達到什么程度中國缺水達到什么程度根據(jù)聯(lián)合國標準根據(jù)聯(lián)合國標準0.4 地下水的功能與應用地下水的功能與應用v合理開發(fā)利用地下水在農(nóng)田水利事業(yè)中具有以下重合理開發(fā)利用地下水在農(nóng)田水利事業(yè)中具有以下重要作用。要作用。v(1)水源穩(wěn)定可靠，灌溉保證率高。其原因主要有兩水源穩(wěn)定可靠，灌溉保證率高。其原因主要有兩個個。1)與地表水相比，

31、地下水與地表水相比，地下水(特別是深層地下水特別是深層地下水)由于受由于受氣象因素影響較小，具有較強的季節(jié)、年調(diào)節(jié)能力，氣象因素影響較小，具有較強的季節(jié)、年調(diào)節(jié)能力，因此其防旱抗旱能力較強。因此其防旱抗旱能力較強。2)淺層含水層，特別是平原地區(qū)厚度較大的潛水層，淺層含水層，特別是平原地區(qū)厚度較大的潛水層，就像一個天然地下水庫一樣，具有較強的年內(nèi)調(diào)節(jié)就像一個天然地下水庫一樣，具有較強的年內(nèi)調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)作用。和多年調(diào)節(jié)作用。地下農(nóng)田水利中的作用地下農(nóng)田水利中的作用 (2)能適時適量灌溉，增產(chǎn)效果明顯。能適時適量灌溉，增產(chǎn)效果明顯。(3)在易澇易堿地區(qū)能起到防澇治堿作用。在易澇易堿地區(qū)能起到防澇治

32、堿作用。(4)地下水是發(fā)展噴灌、微噴灌、滴灌、滲灌等節(jié)地下水是發(fā)展噴灌、微噴灌、滴灌、滲灌等節(jié)水灌溉技術(shù)的理想水源水灌溉技術(shù)的理想水源 地下農(nóng)田水利中的作用地下農(nóng)田水利中的作用 0.3 地下水的功能與應用地下水的功能與應用0.4.1 資源（資源（resource）礦產(chǎn)資源：礦產(chǎn)資源：地下水高含鹽類或稀有元素，具工業(yè)開采價值地下水高含鹽類或稀有元素，具工業(yè)開采價值工工業(yè)礦水。業(yè)礦水。四川自貢的鹵水礦。四川自貢的鹵水礦。醫(yī)療或健身功能的礦水。醫(yī)療或健身功能的礦水。 溫泉、天然礦泉水、啤酒廠溫泉、天然礦泉水、啤酒廠等需特殊功能的水資源。等需特殊功能的水資源。地下熱能利用。地下熱能利用。 地球淺層是常

33、溫帶地球淺層是常溫帶可以保溫?？梢员?。 地球是個天然熱庫地球是個天然熱庫可以供熱，發(fā)電等。可以供熱，發(fā)電等。0.4 地下水的功能與應用地下水的功能與應用0.4.2 生態(tài)環(huán)境因子生態(tài)環(huán)境因子地下水的變化會影響生態(tài)環(huán)境的天然平衡 有害的例子：l農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)用水不用水不當產(chǎn)當產(chǎn)生土壤沼生土壤沼澤澤化、化、鹽漬鹽漬化化l過過量量開開采造成地下水位下降采造成地下水位下降從從而引起土壤砂化、而引起土壤砂化、荒漠化，生荒漠化，生態(tài)環(huán)態(tài)環(huán)境境惡惡化等。如河西走廊的民勤化等。如河西走廊的民勤縣縣，綠綠州沙漠化。州沙漠化。l過過量量開開采地下水造成地面沉降（上海、天津）、采地下水造成地面沉降（上海、天津）、地面塌陷，海水入侵，地下水水地面塌陷，海水入侵，地下水水質(zhì)惡質(zhì)惡化等。化等。0.4 地下水的功能與應用地下水的功能與應用地下水與其周圍的環(huán)境，是相互依存的、有著內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一地下水與其周圍的環(huán)境，是相互依存的、有著內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一體，打破一個環(huán)節(jié)就會引起或正或負的反饋體，打破一個環(huán)節(jié)就會引起或正或負的反饋( (報復報復) )。與地下水有關(guān)的地質(zhì)災害與地質(zhì)環(huán)境問題都需要水文地質(zhì)學與地下水有關(guān)的地質(zhì)災害與地質(zhì)環(huán)境問題都需要水文地質(zhì)學知識來解決！知識來解決！ 傳遞應