地下水動(dòng)力學(xué)

地下水動(dòng)力學(xué)第一頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日緒論§1

概念§2課程的目的§3地下水動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容§4學(xué)科發(fā)展歷程§5今后應(yīng)重點(diǎn)突破的新課題§6地下水動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用§7教材及參考書(shū)第二頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日§1概念

地下水動(dòng)力學(xué)（groundwaterdynamics）研究地下水在孔隙巖石、裂隙巖石和巖溶巖石中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。其研究對(duì)象主要是重力水。它是模擬地下水流基本狀態(tài)和地下水中溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程，對(duì)地下水從數(shù)量上和質(zhì)量上進(jìn)行定量評(píng)價(jià)和合理開(kāi)發(fā)利用，以及興利除害的理論基礎(chǔ)。第三頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日§2課程的目的目的：（1）使學(xué)生了解學(xué)習(xí)該課程的意義，以及在生產(chǎn)實(shí)踐中能解決的具體問(wèn)題。（2）使學(xué)生系統(tǒng)掌握地下水運(yùn)動(dòng)的基本理論，并能初步運(yùn)用這些基本理論分析水文地質(zhì)問(wèn)題，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和提出適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法或模擬方法，對(duì)地下水進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。（3）要求學(xué)生重點(diǎn)掌握各種條件下地下水穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流理論，深刻理解其適用條件，并能應(yīng)用其中的理論和方法解決實(shí)際問(wèn)題。要求：（1）認(rèn)真聽(tīng)課；（2）做好筆記；（3）完成作業(yè)；（4）及時(shí)復(fù)習(xí)；（5）全面總結(jié)。第四頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日§3地下水動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容多孔介質(zhì)：具有互相連通空隙的巖石（含水的巖石）。包括孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)和裂隙-溶隙介質(zhì)。由兩部分組成，骨架和空隙。主要研究?jī)?nèi)容：（1）滲流基本概念、基本定律、基本方程、定解條件及數(shù)學(xué)模型的建立和解法，為基礎(chǔ)理論和重點(diǎn)內(nèi)容；（2）地下水向河渠的運(yùn)動(dòng)；排灌區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)的規(guī)律即水平方向運(yùn)動(dòng)規(guī)律。第五頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日主要研究?jī)?nèi)容（3）地下水向井的運(yùn)動(dòng)和求參方法，重點(diǎn)是地下水向完整井的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)和非穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)；水井區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)的規(guī)律即垂直運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（4）地下水向非完整井和邊界井的運(yùn)動(dòng)；（5）地下水運(yùn)動(dòng)中的若干問(wèn)題（地下水中溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律、包氣帶中水的運(yùn)移規(guī)律等）和實(shí)驗(yàn)室方法。第六頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日§4學(xué)科發(fā)展歷程1穩(wěn)定流建立和發(fā)展階段（1856~1935）2非穩(wěn)定流建立和發(fā)展階段（1935~1969）3實(shí)驗(yàn)-電網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)階段（1950~1980）4計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)階段（1965~今）第七頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日1穩(wěn)定流建立和發(fā)展階段（1856~1935）1856年,法國(guó)水力學(xué)家達(dá)西（HenryDarcy，1803~1858）提出了多孔介質(zhì)中的線性滲透定律，即著名的達(dá)西定律（Darcy’sLaw），成為地下水運(yùn)動(dòng)的理論基礎(chǔ)。1863年，J.Dupuit研究了一維穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)和向水井的二維穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，提出了著名的Dupuit假設(shè)及Dupuit公式。1901年，P.Forchheimer等研究了更復(fù)雜的滲流問(wèn)題，從而奠定了地下水穩(wěn)定理論的基礎(chǔ)。1906年，提出了Thiem公式。1928年，O.E.Meinzer（1976~1948）注意到地下水運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性和承壓含水層的貯水性質(zhì)。第八頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日2非穩(wěn)定流建立和發(fā)展階段（1935~1969）（1）1935年，美國(guó)的C.V.Theis（1900~1987）提出了地下水流向承壓水井的非穩(wěn)定流公式-Theis公式，開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代地下水運(yùn)動(dòng)理論的新紀(jì)元；（2）1954年M.SHantush，1955年C.E.Jacob（1914~1970）提出了越流理論；（3）1954年、1963年N.S.Boulton，1972年S.P.Neuman研究了潛水含水層中水井的非穩(wěn)定流理論。第九頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日3實(shí)驗(yàn)-電網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)階段

（1950~1980）1950~1965年，研究了大范圍含水層系統(tǒng)的電網(wǎng)絡(luò)模擬技術(shù)，電模擬技術(shù)到20世紀(jì)80年代在我國(guó)還被較廣泛應(yīng)用。第十頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日4計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)階段（1965~今）1965年以來(lái)，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)不斷得到廣泛應(yīng)用。目前，已經(jīng)形成許多國(guó)際通用的商業(yè)化專業(yè)軟件，主要有：(1)GMS;(2)FEFLOW,Visual(3)MODFLOW,Visual;(4)GFLOW(5)WinFEM;(6)Aquifer(7)AquiferTEST;(8)StepMaster目前，可視化、仿真性、虛擬技術(shù)正被開(kāi)發(fā)利用。第十一頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日0.3地下水水文學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)

HenryDarcy(1803-1858)

KarlTerzaghi(1883-1963)M.KingHubbert(1903-1989)CharlesVernonTheis(1900-1987)

OscarEdwardMeinzer(1876-1948)CharlesEdwardJacob(1914-1970)著名科學(xué)家第十二頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日0.3地下水水文學(xué)與水文地質(zhì)學(xué)JacobBear,ProfessorEmeritusDept.ofCivil&EnvironmentalEngineeringTechnion-IsraelInst.ofTechnologyHaifa,Israel32000Phone:972-4-8292290Fax:972-4-8220133e-mail:JacobBearisaProfessorEmeritusintheDept.ofCivilEngineeringoftheTechnion--IsraelInstituteofTechnology,Haifa,Israel,whereformanyyearsheheldtheAlbertandAnneMansfieldChairinWaterResources.HereceivedhisB.Sc.,P.E.,andM.Sc.degreesfromtheTechnion,andhisPh.D.degreefromtheUniv.ofCaliforniaatBerkeley(1960).AlldegreesareinCivilEngineering.Hewasthefirstrecipient(1977)oftheBirdsallDistinguishedLecturerinHydrogeology,awardedbytheGeologicalSocietyofAmerica,HydrogeologicalDiv.,Washington,D.C.HewasawardedHonoraryDoctoratesinTechnologicalSciencesbothbytheDelftUniv.ofTechnology,Delft,TheNetherlands,andbyE.T.H.,Zurich,Switzerland.HeisaFellowoftheAmericanGeophysicalUnion,andwasawardedthe1990K.HubbertAwardbytheNationalGroundWaterAssoc.(USA).In1998,hewasawardedtheRothschildPrizeinEngineering.In2003hereceivedtheAmericanGeophysicalUnion(AGU)ExcellenceinGeophysicalEducationAward.著名科學(xué)家第十三頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日§5今后應(yīng)重點(diǎn)突破的新課題（1）地下水在裂隙介質(zhì)、巖溶介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)機(jī)制和基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究（2）非飽和帶水、鹽運(yùn)動(dòng)理論的研究；（3）水中溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)機(jī)制和運(yùn)移理論的研究；（4）熱量在地下水中運(yùn)移的研究；（5）地下水最優(yōu)管理問(wèn)題的研究；第十四頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日重點(diǎn)突破的新課題（6）介質(zhì)非均質(zhì)性研究；（7）各種實(shí)際滲流問(wèn)題的數(shù)值模擬方法研究；（8）隨機(jī)理論在水流和溶質(zhì)運(yùn)移研究中的應(yīng)用；（9）在含多組分溶質(zhì)的水流中Darcy定律的表達(dá)形式。第十五頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日§6地下水動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用（1）城市、工礦企業(yè)和農(nóng)業(yè)供水：確定水文地質(zhì)參數(shù)，論證開(kāi)采方案和預(yù)計(jì)開(kāi)采量，預(yù)報(bào)開(kāi)采動(dòng)態(tài)，正確評(píng)價(jià)地下水資源評(píng)價(jià)，科學(xué)管理和保護(hù)地下水資源。（2）礦山開(kāi)采、建筑基坑和沼澤化、鹽漬化區(qū)的疏干：設(shè)計(jì)疏干量、疏干水平，預(yù)測(cè)疏干范圍、疏干過(guò)程，合理選擇疏干設(shè)備。第十六頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日地下水動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用（3）水工建筑：解決庫(kù)周、壩（堤）基及壩（堤）體的滲漏量、回水浸沒(méi)范圍等，為正確選擇壩址、壩體結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。（4）農(nóng)業(yè)工程：農(nóng)田灌溉中確定灌排溝渠的合理間距、排灌水量、時(shí)間及地下水動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)。（5）環(huán)境地質(zhì)：水質(zhì)污染及凈化趨勢(shì)的預(yù)報(bào)、地面沉降、巖溶塌陷、邊坡穩(wěn)定、海水入侵、地下水儲(chǔ)能（貯能）以及人工補(bǔ)給。第十七頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日§7教材及參考書(shū)1.教材薛禹群主編.地下水動(dòng)力學(xué)（第二版）[M].北京：地質(zhì)出版社，1997年9月2.參考書(shū)李同斌、鄒立芝主編.地下水動(dòng)力學(xué)[M].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，1995年；陳祟希，林敏.地下水動(dòng)力學(xué)[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1999；第十八頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日參考書(shū)李佩成主編.地下水動(dòng)力學(xué)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1993；薛禹群主編.地下水動(dòng)力學(xué)原理[M].北京：地質(zhì)出版社，1986；J.Bear著，1979，許涓銘等譯.地下水水力學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1985。3.習(xí)題集遲寶明主編.地下水動(dòng)力學(xué)習(xí)題集[M].北京：科學(xué)出版社，20